KR101019457B1 - Ｗｔｒｕ 피어-대-피어 통신 제어를 구비한 무선 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

무선 네트워크는 다중 모드 무선 WTRU와의 제어된 무선 통신을 제공한다. 무선 네트워크는 다중 모드 WTRU와의 인프라스트럭처 통신 모드에서 동작하는 송수신기를 구비한 적어도 하나의 기지국과, 한 WTRU와의 인프라스트럭처 통신을 통해 그 WTRU가 다른 WTRU와 피어-대-피어 통신하는 것을 제어하도록 하는 제어 신호를 전송하는 제어기를 포함한다. WTRU는 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 모드와, 다른 WTRU와의 피어-대-피어 통신 모드에서 선택적으로 동작하도록 구성된 송수신기부를 갖는다. WTRU는 또한 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신에서 수신된 통신 신호에 기초하여 다른 WTRU와의 피어-대-피어 모드 통신을 선택적으로 제어하도록 구성된 송수신기 제어기를 갖는다. 이 송수신기 제어기는 송수신기부가 서비스 품질(QoS) 기준에 기초하여 인프라스트럭처 통신 모드 및 피어-대-피어 통신 모드 사이를 전환하게끔 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.
Figure R1020090112726
WTRU, 피어-투-피어, 송수신 제어기

Description

ＷＴＲＵ 피어-대-피어 통신 제어를 구비한 무선 통신 방법 및 시스템{WIRELESS COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM WITH CONTROLLED WTRU PEER-TO-PEER COMMUNICATIONS}
본 발명은 무선 송수신 유닛(WTRU;wireless transmit/receive unit) 피어-대-피어(peer-to-peer) 통신 제어를 구비한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 당 기술 분야에서 공지되어 있다. 일반적으로, 이러한 시스템은 무선 통신 신호를 상호간에 송수신하는 통신국(communication station)을 포함한다. 시스템의 유형에 따라 통신국은 통상적으로 두가지 유형, 즉 기지국 또는 무선 송수신 유닛(WTRU)(이동 유닛을 포함함) 중 하나이다.
본 명세서에서 사용되는 기지국이란 용어는 기지국, 노드 B(Node B), 사이트 제어기, 액세스 포인트 또는 무선 환경에서 상기 기지국이 관련된 네트워크에 대한 무선 액세스를 WTRU에 제공하는 기타의 인터페이스 장치를 포함하며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 WTRU란 용어는 사용자 장치(user equipment), 이동국(mobile station), 고정 또는 이동 가입자 유닛, 페이저 또는 무선 환경에서 동 작 가능한 기타 유형의 장치를 포함하며, 이에 한정되지 않는다. WTRU는 전화. 화상 전화 및 네트워크 접속부가 구비된 인터넷 가능 전화(internet ready phone) 등과 같은 개인용 통신 장치를 포함한다. 또한, WTRU는 앞서와 유사한 네트워크 기능을 갖춘 무선 모뎀이 구비된 PDA 및 노트북 컴퓨터 등의 휴대 개인용 컴퓨팅 장치를 포함한다. 휴대용 또는 다른 방법의 위치 변화가 가능한 WTRU를 이동 유닛이라 한다.
통상적으로, 적절하게 구성된 WTRU와 각 기지국이 동시 무선 통신을 수행할 수 있는 기지국 네트워크가 제공된다. 일부 WTRU는 상호간에 직접, 즉 기지국을 통한 네트워크를 거쳐 중계되지 않으면서 무선 통신을 수행하도록 구성된다. 이를 통상적으로 피어-대-피어(peer-to-peer) 무선 통신이라 칭한다. WTRU는 네트워크 통신 기능 및 피어-대-피어 통신 기능을 모두 구비한 다수의 네트워크에서 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.
무선랜(WLAN)이라 불리는 일 유형의 무선 시스템은 WLAN 모뎀이 구비된 WTRU와 무선 통신을 수행할 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 WLAN 모뎀도 이와 유사하게 설비된 WTRU와 피어-대-피어 통신을 수행할 수 있다. 현재, WLAN 모뎀은 제조자에 의해 다수의 전형적인 통신 및 컴퓨팅 장치에 통합되고 있다. 예컨대, 셀룰러 전화, PDA 및 랩톱 컴퓨터는 하나 이상의 WLAN 모뎀을 구비하여 제조되고 있다. 따라서, WLAN 모뎀을 구비한 이러한 WTRU 사이의 통신을 촉진할 필요성이 증대되고 있다. 예컨대, 만약 WLAN 모뎀을 구비한 PDA의 제1 사용자가 WLAN 모뎀을 구비한 셀룰러 전화의 제2 사용자와 전화 통신 네트워크(telecommunications network)를 거치지 않고 로컬로(locally) 전화 번호부와 같은 데이터를 공유할 수 있다면 바람직할 것이다.
하나 이상의 WLAN 액세스 포인트, 즉 기지국을 구비한 대중적인 무선랜 환경은 IEEE 302,11B 표준에 따라 구성된다. 이러한 WLAN에 대한 무선 서비스 구역은 " 핫 스팟(Hot Spot)"이라 통상 불리는 지리적 구역에 의해 종종 제한된다. 이러한 무선 시스템은 일부 분야만을 열거하면 공항, 커피 숍 및 호텔 등 광범위한 장소에 채용되는 장점이 있다. 이들 네트워크에 대한 액세스는 일반적으로 사용자 인증(authentication) 절차를 필요로 한다. 이러한 시스템에 대한 프로토콜은 WLAN 기술 영역에서 현재 표준화가 진행 중이다. 이러한 프로토콜 골격의 하나는 IEEE 802 계열 표준이다.
WLAN 또는 기타 네트워크에서 무선 통신을 구현하는 유력한 두 개의 방법이 존재하며, 이는 1) 인프라스트럭처 모드 및 2) 애드 혹(ad hoc) 모드이다. 도 1a는 인프라스트럭처 모드를 도시하고 있으며, 여기에서 WLAN는 네트워크 인프라스트럭처(16)에 대한 액세스 포인트를 담당하는 기지국(54)을 통해 무선 통신을 수행하고 있다. 기지국(54)은 WTRU(18), WTRU(20), WTRU(22), WTRU(24) 및 WTRU(26)와 통신을 수행하는 것으로 도시되어 있다. 도 1a에 예시된 WTRU 사이에는 직접적인 상호통신이 존재하지 않는다. 통신은 기지국(54)을 통해 조정되고 동기화된다. 이러한 구성은 WLAN 분야 내에서 기본 서비스 셋(BSS, basic service set)이라고도 불린다.
인프라스트럭처 모드와는 대조적으로, 애드 혹 모드는 네트워크 인프라스트럭처를 이용하지 않는다. 애드 혹 모드는 피어-대-피어 통신으로 동작하며, "독립 BSS(independent BSS)"라고도 불린다. 애드 혹 모드에서, 둘 이상의 WTRU는 네트워크 조정 요소(즉, 기지국) 없이 그들 사이의 통신을 수립한다. 애드 혹 모드 동작은 도 1b에 도시되어 있다. 네트워크 인프라스트럭처에 대한 액세스 포인트가 필요 없다. 그러나, 기지국은 피어-대-피어 통신에서 나머지 WTRU들인 것으로 행동하도록 하는 애드 혹 프로토콜을 구비하여 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 기지국은 별도의 네트워크 또는 인터넷으로의 브리지 또는 라우터로서 행동할 수 있다.
기지국이 애드 혹 네트워크에 합류하면, 기지국은 또 다른 WTRU로서 취급되며 통상적으로 통신 흐름을 제어하지 않는다. 예컨대, 도 1b는 애드 혹 네트워크에서 WTRU(18), WTRU(20)와 통신하는 기지국(54)을 예시하고 있다. 이 시나리오에서, 기지국(54)는 데이터 흐름을 제어하지 않는다.
애드 혹 네트워크에서 통신은 통상적으로 나머지 국(station)에 한정되지 않으며, 하나의 WTRU는 또 다른 WTRU와 제3의 WTRU를 통해 간접적으로 통신할 수 있다. 예컨대 도 1b에 도시된 바[WTRU(22) 및 WTRU(24) 모두가 애드 혹 모드에서 WTRU(26)와 통신하고 있음]와 같이, WTRU(22)와 WTRU(24) 사이에서 통신이 이루어질 수 있다. 또한, WTRU는 애드 혹 모드에 있는 경우에 통상적으로 인프라스트럭처 모드의 기지국 전송을 무시한다. 또한, 하나의 WTRU가 애드 혹 모드를 개시하고 다른 WTRU가 이에 합류하는 것이 필요하다. 나머지 국들은 애드 혹 네트워크에 합류할 때 동작 파라미터 정보를 흡수할 것이다.
애드 혹 네트워크를 개시하는 국은 서비스 셋 식별자(SSID; sevice set identifier), 채널 및 비콘 타이밍 등의 애드 혹 네트워크 동작 파라미터를 선택하고, 이어서 이들 정보를 예컨대 비콘 프레임으로 전송한다. 국들이 애드 혹 네트워크에 합류함에 따라, 이들은 동작 파라미터를 흡수한다. 인프라스트럭처 모드에서, SSID 등의 파라미터는 네트워크 기지국에 접속된 네트워크 제어기에 의해 특정되는 것이 일반적이다.
IEEE 802 기반 시스템에서 SSID는 WLAN 상에서 전송되는 패킷 헤더에 부착된 32자(32-character) 고유 식별자일 수 있다. 그러면, SSID는 WTRU가 BSS 또는 독립 BSS에 접속을 시도할 때 패스워드로서 행동한다. SSID는 하나의 WLAN을 또 다른 WLAN과 차별화시키므로, 특정 WLAN과 접속을 시도하는 모든 기지국 및 모든 장치는 동일한 SSID를 사용하는 것이 일반적이다. 장치는 고유 SSID를 제공하지 못할 경우에 일반적으로 BSS 합류가 허용되지 않을 것이다.
IEEE 802 기반 시스템에서, 하나 보다 많은 국들이 애드 혹 네트워크의 일부이며, 모든 기지국은 각 기지국에 그 책무의 랜덤 분포에 의해 비콘 프레임을 전송하는 부담을 공유한다. 대변인 선출(spokesman election) 알고리즘과 같은 알고리즘은 애드 혹 네트워크의 1차국(main station)으로서 하나의 장치를 "선출(election)"하도록 설계되었으며, 나머지 모든 국들은 2차국(slave)이다.
실질적으로 단지 자기 제어(self control)되는 오픈 애드 혹 네트워크에서 각종 문제가 일반적으로 존재한다. 다수의 WTRU가 좁은 구역에 군집할 경우 간섭이 증가하며, 이로 인해 모든 WTRU의 처리량(throughput)이 감소된다. 또한, 애드 혹 무선 장치의 과부담이 WLAN의 기지국에 의해 담당되는 핫 스팟 구역에 집중되면 이러한 모든 장치 간의 통신은 방해받게 되며, 이는 각 무선 모드에서 이용할 수 있는 주파수, 채널 및 대역폭 자원이 제한되기 때문이다.
오픈 애드 혹 네트워크의 또 다른 단점은 WLAN 운영자의 사업 모델(business model)에 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 피어-대-피어 애드 혹 모드 통신이 전체 제어 및 모니터링 없이 허용되면, WLAN 운영자는 인프라 스트럭처 모드 통신용으로 사용되고 있지 않은 경우에도 반드시 유지해야 하는 가용 WLAN 인프라스트럭처에 대하여 과금을 할 수 없기 때문에 수입을 상실한다는 것을 본 발명의 발명자는 인식하게 되었다. 따라서, 피어-대-피어 통신이 제어 및/또는 모니터링되는 하이브리드 동작 모드를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발명자는 하이브리드 애드 혹/인프라스트럭처 모드의 구현을 통해 다른 장점들을 얻을 수 있음을 인식하고 있다. 예컨대, 이동 WTRU는 신호 품질이 불량한 구역(네트워크와의 통신이 간헐적이거나 존재하지 않을 수 있음)으로 이동할 수 있다. 이러한 경우에, WTRU는 네트워크 기지국과 직접 접촉하고 있는 또 다른 WTRU를 통해 통신을 중계하도록 하이브리드 모드를 사용할 수 있으면 또한 바람직할 것이다.
본 발명은 애드 혹 및 인프라스트럭처 모드 동작을 구비한 무선 송수신 유닛(WTRU)를 사용하는 방법 및 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 WTRU는 이러한 여타 WTRU와 피어-대-피어 통신을 위해, 그리고 네트워크 기지국을 통한 무선 네트워크에서 인프라스트럭처 통신을 위해 사용된다. 상기 WTRU는 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신을 위한 인프라스트럭처 모드 및 다른 WTRU와의 피어-대-피어 통신을 위한 피어-대-피어 통신 모드에서의 선택 동작을 위해 구성된 송수신기부를 구비한다. 상기 송수신기부는 다른 WTRU와의 피어-대-피어 통신을 위해 무선랜(WLAN) 모뎀을 포함할 수 있다.
또한, WTRU는 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신에서 수신된 통신 신호에 기초하여 다른 WTRU와의 피어-대-피어 모드 통신을 선택적으로 제어하도록 구성된 송수신기 제어기를 구비한다. 바람직하게는, 상기 송수신기 제어기는 상기 송수신기부를 제어하여 서비스 품질(QoS; Quality of Service) 기준에 기초하여 인프라스트럭처 통신 모드 및 피어-대-피어 통신 모드를 전환하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 송수신기 제어기는 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신에서 수신된 통신 신호에 기초하여 오버라이드(override) 가능한 피어-대-피어 모드 통신용 디폴트 제어 한도(default control limit)가 선택되도록 구성된다. 상기 피어-대-피어 모드 통신용으로 선택된 디폴트 제어 한도는 피어-대-피어 통신의 최대 지속 기간 및 피어-대-피어 통신에서 허용되는 데이터 트래픽의 유형과 관련된 제한을 포함한다. 대안으로서, 상기 송수신기 제어기는 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신에서 수신된 설정에 기초하여 각 피어-대-피어 모드 통신을 제어하도록 구성될 수 있다.
통상적으로, WTRU는 이동 유닛이다. 그러면, 상기 송수신기 제어기는 상기 송수신기부를 제어하여, 이동 유닛의 지리적 위치에 대한 추정을 바탕으로 인프라스트럭처 통신 모드 및 피어-대-피어 통신 모드 사이를 전환하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, WTRU는 이동 유닛의 지리적 위치에 대한 추정을 생성하도록 위성 위치 확인 시스템(GPS; Global Positioning System)을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, WTRU 송수신기부는 인프라스트럭처 통신 모드를 통한 네트워 크 기지국과, 피어-대-피어 통신 모드를 통한 또 다른 WTRU 사이의 통신을 중계하는 중계 모드(relay mode)에서 선택적으로 기능하도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우에, 송수신기 제어기는 송수신기부를 제어하여 QoS 기준을 바탕으로 중계 모드에서 기능하도록 구성될 수 있다.
인프라스트럭처 통신 모드 및 피어-대-피어 통신 모드에서 선택적으로 동작하도록 구성된 송수신기부를 구비한 WTRU에 대하여 각종 무선 통신 방법이 개시되어 있다. 다른 WTRU와의 피어-대-피어 모드 통신은 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신에서 수신된 통신 신호를 바탕으로 선택적으로 제어된다.
한가지 방법에 있어서, 선택된 디폴트 제어 한도는 피어-대-피어 모드 통신용으로 사용되며, 상기 디폴트는 네트워크 기지국과의 인프라스트럭처 통신에서 수신된 통신 신호를 바탕으로 오버라이드된다. 피어-대-피어 통신의 최대 지속 기간 및 피어-대-피어 통신에서 허용되는 데이터 트래픽의 유형에 관한 제한은 피어-대-피어 모드 통신용 디폴트 제어 한도로서 포함될 수 있다.
WLAN 모뎀은 다른 WTRU들과 함께 피어-대-피어 통신을 위해서 사용될 수 있다. 바람직하게는 WTRU 송수신기부는 서비스 품질 조건에 기초한 피어-대-피어 통신 모드 및 인프라스트럭처 통신 모드 사이에서 전환될 수 있다. 이것은 송수신기부가 WTRU가 이동 유닛인 경우 WTRU의 지리적 위치의 예상에 기초하여 피어-대-피어 통신 모드 및 인프라스트럭처 통신 모드 사이에서 전환된다는 것을 포함할 수 있다. 그러한 경우 이동 유닛의 지리적 위치의 예상을 생성하는데 사용되는 것인 전역 위치 시스템(GPS)을 WTRU는 바람직하게는 포함한다.
다른 방법은 인프라스트럭처 통신 모드를 통해서 네트워크 기지국과 그리고 피어-대-피어 통신 모드를 통해서 다른 WTRU 사이의 통신을 중계하도록, 중계 모드에서 선택적으로 기능하도록 구성된 WTRU 송수신기부를 포함한다. 그러한 경우, WTRU 송수신기부는 바람직하게는 서비스 품질 조건에 기초한 중계 모드에서 기능하도록 제어된다.
본원 발명은 전술한 바와 같이 다중모드 무선 WTRU들과의 제어된 무선 통신을 제공하는 무선 네트워크를 또한 제공한다. 인프라스트럭처 통신 모드와 다중모드 WTRU들 내에서 선택적 동작을 위해서 구성된 송수신기를 가지는 하나 이상의 기지국을 무선 네트워크는 구비한다. 그 WTRU와 다른 WTRU들의 피어-대-피어 통신을 제어하도록, WTRU와 인프라스트럭처 통신을 통해서 제어 신호의 전송을 선택적으로 제어하도록 구성된 제어기를 무선 네트워크는 또한 구비한다. 바람직하게는, 제어기는 WTRU와 인프라스트럭처 통신을 통해서 제어 신호의 전송을 선택적으로 제어하도록 구성되어서 그 WTRU가 서비스 품질 조건에 기초한 피어-대-피어 통신 모드와 인프라스트럭처 통신 모드 사이에서 전환되도록 제어한다.
WTRU들이 디폴트 제어 한도를 가지는 경우, 제어기는 바람직하게는 피어-대-피어 통신을 위한 선택된 디폴트 WTRU 제어 한도를 오버라이드하는 오버라이드 제어 신호를 제공하도록 구성된다. WTRU들이 다른 WTRU들과의 피어-대-피어 통신을 위한 WLAN 모뎀을 포함하는 경우, 네트워크 제어기는 그 WTRU와 다른 WTRU들의 WLAN 피어-대-피어 통신을 제어하도록, WTRU와 인프라스트럭처 통신을 통해서 제어 신호의 전송을 선택적으로 제어하도록 구성된다.
적어도 일부의 WTRU들이 이동 유닛인 경우, 제어기는 바람직하게는 그 이동 유닛이 이동 유닛의 지리적 위치의 예상 및/또는 혼잡(congestion)의 예상에 기초하여 인프라스트럭처 통신 모드와 피어-대-피어 통신 모드와 인프라스트럭처 통신 모드 사이를 스위칭하도록, 인프라스트럭처 통신을 통해서 이동 유닛과의 제어 신호의 전송을 선택적으로 제어하도록 구성된다. 그러한 경우, 네트워크는 이동 유닛으로부터의 전송의 수신에 기초하여 이동 유닛의 지리적 위치의 예상을 생성하는 것인 처리부을 포함할 수도 있다.
무선 네트워크를 위한 무선 통신 방법이 제공된다. 전술한 바와 같이 다중모드 WTRU들을 가지는 제어된 무선 통신이 수행된다. 이 방법은 인프라스트럭처 통신 모드 제어 신호 내에서 네트워크 기지국으로부터 WTRU로 그 WTRU와 다른 WTRU들에 대한 피어-대-피어 모드 통신을 제어하도록 전송하는 것을 포함한다. 바람직하게는 제어 신호는 WTRU에 대해 전송되어 서비스 품질 조건에 기초한 피어-대-피어 통신 모드와 인프라스트럭처 통신 모드 사이를 스위칭하도록 한다.
선택된 디폴트 제어 한도는 피어-대-피어 통신을 위해서 사용될 수 있다. 그러한 경우 디폴트들은 바람직하게는 네트워크 기지국에 의해 전송된 제어 신호에 기초하여 오버라이드된다. 바람직하게는 피어-대-피어 통신의 최대 지속기간과 피어-대-피어 통신 내에서 허용되는 데이터 트래픽의 유형에 대한 제한은 이러한 피어-대-피어 모드 통신에 사용되는 디폴트 제어 한도로서 포함된다.
이러한 복합 및 제어 애드 혹 모드는 특히 피어-대-피어 통신을 위한 802.11 기술을 채용한 WTRU를 장착한 WLAN 모뎀을 사용하는 경우에 적합하지만, 그 밖의 피어-대-피어 통신 시스템 유형을 채용한 WTRU에 대해서도 구현될 수 있다. 제어 네트워크는 또한 IEEE 802.11b 표준에 따라 구축된 인프라스트럭처 모드 액세스 포인트 기지국을 사용하는 WLAN으로서 구성될 수도 있다. 그러나 본 발명은, 네트워크 기지국과 통신하는 WTRU가 또한 피어-대-피어 통신을 할 수 있는 시분할 이중화(TDD) 또는 주파수 분할 이중화(FDD) 무선 전화 시스템과 같은 어떠한 무선 통신 네트워크 시스템에 대해서도 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 목적과 장점들은 다음 설명과 이어지는 도면에 의해 당업자에게 명백하게 될 것이다.
본 발명은 유사한 번호는 유사한 성분을 나타내는 도면을 참조로 설명된다. 기지국, WTRU, 그리고 이동 유닛이라는 용어는 전술한 바와 갈이 일반적으로 사용되는 것이다. 본 발명은 각 WTRU들에 대해 무선 접속 서비스가 제공되는 것인 하나 이상의 네트워크로 된 기지국을 구비하는 무선 라디오 접속(access) 네트워크를 제공한다. 이동 유닛, 즉 이동 WTRU들과 결합되어 사용될 때, WTRU들이 각각의 기지국에서 제공되는 지리적 커버리지(coverage)의 각각의 영역을 통해서 진입(enter) 및/또는 진행(travel)할 때, 본 발명은 특히 유용하다.
본 발명에 따라서, 바람직하게는, 무선 지역 영역 네트워크(WLAN) 모뎀을 구비하여 유사하게 구비된 WTRU들 사이에 직접적으로 정보를 교환하는 것인 WTRU는 피어-대-피어 모드 동작으로 구성된다. WTRU들은 통합된 또는 장착된 802.11(b)(WiFi) 또는 블루투스 순응(compliant) 장치와 같은 무선 WLAN 장치를 서로간의 통신을 위하여 구비할 수 있다. 그러나, 제안된 발명은 피어-대-피어 모드 동작을 구현하고 또한 WTRU들에 의해 접속되는 하나 이상의 네트워크 기지국을 구비하는 어떠한 무선 시스템에도 적용이 가능하다.
예컨대, 도 2를 참조하면, 첫 번째 사용자(31)는 802.11(b) WLAN 카드(35)가 장착된 포켓피씨(Pocket PC)-유형 전화 장치의 형태로서 첫 번째 WTRU(33)로 동작하도록 도시되었다. WTRU(33)는 기지국(25)을 통하여 무선 통신 네트워크(27)에 연결될 수 있다. WTRU(33)는 안테나(34)를 통해서 기지국(25)으로 또는 기지국으로부터 무선 주파수(RF) 신호를 전송 또는 수신할 수 있다. 그러한 장치의 전형적인 것인 포켓피씨 유형 전화 장치(33)는 전화번호부(38)와 같은 데이터베이스를 구비한다.
두 번째 사용자(35)는 내장 802.11(b) WLAN(36)을 포함하는 내장 팜(Palm)-유형 장치를 가지는 휴대 전화의 형태로서 두 번째 WTRU(37)로 동작하도록 도시되었다. WTRU(37)는 또한 안테나(39)에 의해 전송되고 수신되는 신호를 통해서 무선 통신 네트워크(27)에 연결될 수 있다. 두 번째 사용자(35)는 첫 번째 사용자(31)와 통화를 원할 수 있고 또는 첫 번째 WTRU(33)내에 위치한 전화번호부(38)를 접속하거나 복사하려고 할 수 있다. WTRU들(33, 37) 모두가 WLAN 모뎀을 구비하고 또한 전화 네트워크 인터페이스를 구비하므로, 사용자들(31, 35)은 802.11(b) 무선 네트워크를 사용하는 피어-대-피어 통신(40) 또는 무선 통신 네트워크(27)를 이용하여 통신이 가능하다. 따라서, 어떠한 유형의 통신 모드가 사용될 것인지에 대한 결정 이 되어져야 한다.
인프라스트럭처 모드로부터 피어-대-피어 모드로 WTRU들 사이에 통신을 변경(shift)하여서, 네트워크는 통신 네트워크 자원을 보존할 수 있고, 따라서 증가된 서비스 용량(capacity)을 실현할 수 있다. 다른 장점은 감소된 간섭 및/또는 배터리 전력을 사용하여 동작하는 것인 이동 WTRU에서 중요한 것인 전력 절약에 대한 가능성을 실현시킬 수 있다는 것이다.
통신 네트워크를 바이패스(bypass)하고 피어-대-피어 통신 기술을 사용하는 결정은 WTRU들에 의해서 수행될 수 있지만, 또한 통신 네트워크에 의해서 수행될 수도 있다. 바람직한 결정 요인(factor)은 WTRU들과 통신 네트워크의 기지국 사이의 서비스 품질(QoS)이다. 이러한 것에서, 결정 요인으로서의 QoS는 광범위한 의미에서 검토되어야 하고 라디오 신호의 품질, 전력 소모 및/또는 통신 비용을 포함하는 다소의 조건에서 형성되어야 한다.
현재, 이동 네트워크를 통한 통신은 가정 또는 회사 지역 네트워크보다 더 많을 것이나, 그러한 지역 네트워크 사이와 비용 요인이 변화될 수 있다. QoS 임계(threshold)는 바람직하게는 원하는 라디오 신호 품질이 최소 비용으로 통신에 가능하도록 설정된다. 이동 WTRU의 배터리 수명과 직접적인 관련이 있는 전력 소모를 고려해 보면, 통신을 스위칭하도록 하는 트리거(trigger)로서 작용하는 것인 원하는 라이오 신호 품질은 상대적인 비용 요인 때문에 서로 다른 지역 네트워크와 애드혹 네트워크에 대해서 다를 수 있다. 또한, WTRU가 다른 WTRU의 통신을 중계하도록 사용되는 경우, WTRU의 송수신기에 의해서 사용되는 임계는 예컨대, 사용가능 한 배터리 수명과 그 통신을 위한 WTRU의 현재 사용에 기초하여 조절될 수 있다.
QoS 임계 설정에서 포함될 수 있는 다른 조건은, 예컨대 사용자(31 및 35) 사이의 음성 통신과 WTRU(33)으로부터 WTRU(35)로의 전화번호부 데이터의 데이터 이동과 같은 것인 수행되는 통신의 유형이 될 수 있다. 일부의 경우, 하나 또는 둘 모두의 유형의 통신이 사용가능한 지 여부에 기초하여 서로 다른 QoS 임계가 제공될 수 있다. 비디오 게임은 다른 유형의 통신을 나타내며, 임계가 그러한 통신에 대해서 피어-대-피어 통신을 사용하도록 선호도를 설정하는 것이다.
3GPP 시스템에서 서비스 데이터 유닛(SDU)들의 크기 및 우선순위는 QoS 결정 요인 임계를 형성하기 위한 조건과 다른 파라미터들에서 사용될 수 있다. 다른 예시적인 파라미터는 최대, 평균 그리고 지원되는 데이터 속도, 신호 지연, 지연 편차, 패킷 에러 등을 포함한다.
피어-대-피어 기술 또는 인프라스트럭처 네트워크 통신 사이를 스위칭하기 위해 QoS 결정 요인 임계를 형성하는데 사용될 수 있는 다른 변화가능한 조건은 개별적인 기지국 사이에 계산된 거리를 포함한다. 전역 위치 시스템(GPS)을 구비한 WTRU들은 관련 데이터를 제공할 수 있다. 대안적으로, 거리 정보는 공지된 도착 시간 차이(TDOA) 또는 기지국 안테나의 위치와 같은 하나 이상의 고정 지점이 알려진 경우의 적응 안테나 기술과 같은 위치확인 기술로부터 쉽게 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 조건의 조합이 채용되어 수용가능한 범위의 값 내에서 라디오 신호의 품질을 유지하는데 포함된다
피어-대-피어 기술 또는 인프라스트럭처 네트워크 통신 사이를 스위칭하기 위해 QoS 결정 요인 임계를 형성하는데 사용될 수 있는 다른 변화가능한 조건은 하나 이상의 네트워크 기지국에 의해서 서비스되는 특정 지리적 영역내에서의 통신 트래픽의 볼륨(volume)이다. 특히, WLAN 내에서의 간섭을 방지하기 위해서 피어-대-피어 신호의 총량을 제한하는 것이 바람직하다.
특정 지리적 영역내에서의 통신 트래픽의 볼륨은 WTRU들이 작은 패킷을 네트워크 기지국에 혼잡 조건, 즉 간섭 수준을 테스트하기 위해서 전송하여서 결정될 수 있다. 지리적 영역 내에서 피어-대-피어 통신으로 또는 피어-대-피어 통신으로부터 스위칭하는 결정은 곧 그러한 테스트 패킷들에 의해 기인한 간섭의 결과적인 양에 적어도 부분적으로 기초한다. 각 WTRU는 곧 피어-대-피어 통신으로 또는 피어-대-피어 통신으로부터의, 바람직하게는 그 영역을 서비스하는 네트워크에 의해서 설정된 임계에 기초하여서, 스위칭을 제어할 수 있다. 네트워크는 이에 따라서 하나의 조건으로서의 현재의 트래픽 부하(load)를 사용하여 서비스의 유형을 스위칭하는 임계를 형성할 수 있다. 트래픽 부하가 변경되면, 네트워크에 의해 결정되는 임계값은 따라서 변경될 수도 있다. 관련된 지리적 영역에서 서비스하는 네트워크 기지국은 곧 새로운 임계값을 공기-인터페이스 상에서 WTRU들에 방송하여 다른 WTRU 송수신기 제어기들이 사용하도록 한다.
도 3은 복합 모드가 네트워크(405)의 네트워크 기지국(406)의 서비스 영역을 확장하는데 사용될 수 있는 것인 네트워크 환경(400)의 예를 도시한다. RF 불통(opaque) 벽(408), 가구(409), 및/또는 사무실 빌딩(411)과 같은 방해물을 보면, 네트워크 기지국(406)은 빔 형성 안테나(407)를 채용하여 "핫스팟(hot spot)"과 같 은 단지 선택된 지리적 영역(401, 403)에서 기지국(406)을 통하여 네트워크 인프라스트럭처 통신을 위해 서비스하도록 할 수 있다. 비록 빔 형성이 채용되지 않더라도, 영역(401 및 403) 그리고 다른 방해되지 않은 영역이, 사이의 방해물 때문에 특정 서비스에 대한 라디오 신호의 품질이 수용가능한 것인 유일한 영역일 수 있다. 그러한 환경(400)에서, 벽(408)에 의해서 방해된 것처럼 방해된 영역에 있는 WTRU(402)는 네트워크(405)와의 인프라스트럭처 통신을 수행하지 못할 수도 있고 반면에 기지국 안테나(407)로부터 대략 동일한 거리에 있는 다른 WTRU(404)는 인프라스트럭처 통신을 사용할 수 있다. 또한 WTRU(410)과 다른 WTRU들(402, 404) 사이에 위치한 벽(408)과 같은 방해물은 애드혹 모드 통신에서 지장이 될 수 있다. 종래의 시스템에서 WTRU(402)는 도 3에 도시된 바와 같이 배치된 경우 WTRU(410)와 어떠한 모드로도 통신할 수 없다. 본 발명에 따른 복합 모드를 사용하면, 무선 통신은 WTRU(404)를 중계로서 사용하여 수행될 수 있다.
WTRU(402)는 네트워크(405)와의 직접 인프라스트럭처 모드 통신을 위한 지리적 위치에 있지 않으므로, WTRU(402)가 WTRU(410)과 통신을 하기 위해서는 WTRU(402)가 우선 WTRU(410)과의 애드 혹 모드 통신을 직접 성립시키는 시도를 할 수 있는데, 이는 WTRU(410)과 관련된 식별 코드로 애드 혹 통신을 성립하고자 하는 요청을 나타내는 유도 신호(beacon signal)를 보냄으로써 이루어진다. 이러한 시도는 도 3에 나타낸 시나리오에서는 차단벽(408)으로 인해 실패하게 된다. 이러한 통신 실패는, 통신이 성립되지 않고 소정의 접속 시간이 만료된 후에 알려질 수 있다. WTRU(402)는 그 후 복합(hybrid) 애드 혹 모드로 전환한다. WTRU(402)의 이러 한 변환은 사용자의 설정에 따라 자동으로 또는 사용자의 개입에 의해 이루어지도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예로서, WTRU(402)는 현재 인프라스트럭처 모드 통신을 수행하고 있는 WTRU와의 접속을 요청하는 파라미터 및 통신하고자 하는 WTRU의 식별자를 나타내는 파라미터를 포함하는 유도 신호를 송신함으로써 복합 애드 혹 모드 네트워크를 개시한다. 복합 애드 혹 네트워크에 "참가"하는 WTRU는 자신의 인프라스트럭처 모드 접속을 통해 상기 네트워크로 식별자 파라미터를 전달하고, 이에 네트워크는 식별된 WTRU와의 인프라스트럭처 통신을 성립하고자 하는 시도를 하게 된다.
도 3의 예에 있어서, WTRU(402)는 WTRU(404)로 복합 모드 애드 혹 네트워크를 개시하는 바, WTRU(404)는 WTRU(410)의 식별자를 기지국(406)과의 인프라스트럭처 통신을 통해 네트워크(405)로 중계한다. 그 후 네트워크(405)는 본 기술 분야에 있어 잘 알려진 바와 같은 통상의 방식으로 자신의 기지국들 중 하나 또는 관련 네트워크를 통해, 식별된 WTRU와의 통신을 시도한다. 도 3에 나타낸 예에 있어서, WTRU(410)은 기지국(406)의 핫 스팟 영역(401) 내에 있으므로 네트워크(405)는 WTRU(410)을 그 위치에서 발견하게 되고 인프라스트럭처 모드 통신이 WTRU(410)과의 사이에 성립된다. WTRU(402)와 WTRU(410)간의 통신 내용은 WTRU(404)를 이용하여 애드 혹 통신 및 인프라스트럭처 통신 모두로서 전달되는 바, 여기서 WTRU(404)는 중계기(relay)로서 쓰이며, 필요한 경우 실제 통신 데이터를 이들 두 통신 모드의 프로토콜 및 형식 사이에서 적합하게 변환시킨다. 복합 모드 통신을 하도록 구성된 모든 WTRU는, WTRU의 사용자에 대하여 투명적으로 동작하는 적합한 중계기 변 환 처리 회로를 포함하는 것이 바람직하다.
애드 혹 및 인프라스트럭처 모드 통신을 결합한 복합 모드에 추가하여, 또는 이를 대체하는 것으로, WLAN 애드 혹 모드가 제한을 받거나 네트워크 제어를 받도록, 또는 이들의 선택적인 조합 하에 있도록 하는 것이 바람직하다. 피어-대-피어 통신을 제어하지 않고 사용하는 것은 WLAN 운영자의 업무 모델에 악영향을 끼칠 수 있음이 파악된 바 있다. 또한, 제한이 없는 애드 혹 모드는 통신 네트워크에 대해 보안 위험의 소지를 낳게 할 수 있는 바, 악의를 품은 사용자가 통신 영역을 불필요한 데이터 전송으로 채워버림으로써 통신 자원의 정당한 사용을 방해할 수 있는 것이다. 따라서, 애드 혹 모드 및/또는 복합 애드 혹 모드는 하나 또는 그 이상의 제한 또는 제어 하에 있게 된다.
제한은 네트워크 제어를 반드시 필요로 하는 것은 아니며, WTRU의 애드 혹 피어-대-피어 통신 모드의 구성 내에 용이하게 프로그램될 수 있다. 이러한 제한의 예에는 애드 혹 통신을 지정된 수의 WTRU를 넘지 않는 범위로 제한한다든지, 이러한 통신의 최대 지소 시간을 제한하거나, 피어-대-피어 통신에서 허용되는 데이터 트래픽의 유형을 제한하는 것이 포함된다. 원하는 한도를 WTRU 내에 디폴트로서 프로그램하되, 네트워크가 디폴트를 오버라이드(override)할 수 있는 기능을 갖게 하는 것이 바람직하다.
제한 디폴트를 오버라이드하는 것은 애드 혹 모드 통신에 대한 한 가지 유형의 네트워크 제어이다. 그 대신, WTRU에서 애드 혹 모드를 활성화시키도록 하는 네트워크 허가를 요청하는 포괄적인 네트워크 제어가 구현될 수 있다. 통상적으로 이 러한 네트워크 제어는, 애드 혹 네트워크의 WTRU 중 적어도 하나가 또한 네트워크와 통신하고 있는 경우에 활성 상태이다. 이러한 WTRU는 애드 혹 네트워크의 "마스터(master)" WTRU로 지정되는 것이 바람직하며, 이러한 "마스터" 지정은 제어 네트워크와 통신하고 있지 않은 개시 WTRU로부터, 애드 혹 통신중인 또 다른 WTRU로 옮겨질 수 있다. 그 후 "마스터" WTRU는 접속 시간, 접속된 WTRU의 식별자, 접속 유형 등과 같은 애드 혹 네트워크 통신 통계를 제어 네트워크에 쉽게 보고할 수 있다.
WTRU의 애드 혹 통신 모드를 네트워크 제어하는 장점 중 하나는, 네트워크가 WTRU를 전체 네트워크 용량을 증가시키는 네트워크 자원으로써 활용할 수 있는 능력에 있다. 또한 네트워크는 애드 혹 모드 서비스 또는 향상된 서비스를 사용하는 것을 추적 및/또는 과금할 수 있으며, 이러한 서비스는 WTRU 중 하나가 네트워크와 도한 통신하고 있을 경우에 활성화된다.
네트워크가 무선 신호 품질 및/또는 WTRU 이격 거리 등과 같은 애드 혹 통신 기준을 감시하는 경우, 네트워크는 두 WTRU 사이에서 애드 혹 모드로부터 인프라스트럭처 모드로 통신을 전환할 수 있는 바, 여기서 이들 두 WTRU는 도 2에 나타낸 네트워크 기지국의 범위 내에 있다. 전체 통신 용량 및 트래픽을 감시할 수 있는 네트워크의 능력과 결합될 경우, WTRU 통신 모드를 선택적으로 전환할 수 있는 네트워크 기능에 의해, 개별 통신에 대한 원하는 무선 신호 품질을 유지하면서 효율적으로 네트워크 자원을 할당하는 도구를 얻게 된다.
도 1a는 인프라스트럭처 네트워크 모드 동작에서 동작하는 통신 시스템의 도면.
도 1b는 애드 혹 네트워크 모드 동작에서 동작하는 통신 시스템의 도면.
도 2는 두 개의 WTRU들과 기지국을 나타내는 복합(hybrid) 모드에서 동작하는 통신 시스템의 도면.
도 3은 여러 개의 WTRU들과 기지국과 다양한 방해물(obstacle)을 나타내는 복합(hybrid) 모드에서 동작하는 통신 시스템의 도면.

Claims (15)

  1. 무선 통신을 위해 구성된 무선 송수신 유닛(WTRU, wireless transmit receive unit)에 있어서,
    피어-대-피어(peer-to-peer) 모드 및 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드에서 통신하도록 구성된 송수신기; 및
    일정한 기준(certain criteria)에 기초하여 상기 송수신기가 상기 피어-대-피어 모드에서 또는 상기 인프라스트럭쳐 모드에서 통신할지의 여부를 결정하도록 구성된 송수신기 제어기
    를 포함하는 WTRU.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일정한 기준은 무선 신호의 품질, 전력 소비, 통신 비용, 수행될 통신의 유형, 및 통신 트래픽의 양(volume) 중에서 하나 이상을 포함하는 것인, WTRU.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송수신기 제어기는 상기 인프라스트럭쳐 통신 모드를 이용하여 수신된 제어 신호에 기초하여 통신 모드를 결정하는 것인, WTRU.
  4. 제1항에 있어서, 다른 WTRU들과의 피어-대-피어 통신을 위해 구성된 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN, wireless local area network) 모뎀을 더 포함하는, WTRU.
  5. 무선 송수신 유닛(WTRU, wireless transmit receive unit)을 위한 방법에 있어서,
    상기 WTRU에 비-네트워크(non-network) 유닛과 피어-대-피어(peer-to-peer) 모드에서 통신하고, 네트워크 유닛과 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드에서 통신하도록 구성된 송수신기를 제공하고;
    일정한 기준(certain criteria)에 기초하여 상기 송수신기가 상기 피어-대-피어 모드에서 또는 상기 인프라스트럭쳐 모드에서 통신할지의 여부를 결정하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 일정한 기준은 무선 신호의 품질, 전력 소비, 통신 비용, 수행될 통신의 유형, 및 통신 트래픽의 양(volume) 중에서 하나 이상을 포함하는 것인, 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 피어-대-피어 모드에서 또는 상기 인프라스트럭쳐 모드에서 통신할지의 여부를 결정하는 것은, 상기 인프라스트럭쳐 통신 모드를 이용하여 수신된 제어 신호에 기초하는 것인, 방법.
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