KR101203473B1 - 비대칭 링크를 갖는 디바이스 간에 비콘을 교환하기 위한방법 및 이를 이용한 시스템 - Google Patents

Abstract

비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 방법 및 이를 이용한 시스템을 개시한다. 무선 네트워크에 접속하려는 비대칭 링크를 갖는 저 전력 디바이스가 상기 무선 네트워크 내에 있는 복수의 정상 전력 디바이스들 중 어느 하나와 비콘을 교환하기 위한 방법은 상기 저 전력 디바이스가 상기 정상 전력 디바이스의 비콘을 수신하면, 상기 수신된 비콘을 기반으로 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는지를 확인하는 단계, 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 저 전력 디바이스가 상기 비대칭 링크에 대한 중계를 요청하기 위한 적어도 하나의 중계 디바이스와 협상하는 단계, 및 상기 협상 결과를 기반으로 상기 중계 디바이스가 상기 저 전력 디바이스와 상기 저 전력 디바이스가 통신하려는 정상 전력 디바이스에게 상기 협상 결과를 공지하는 단계를 포함한다.

UWB 시스템, WPAN, 비대칭 링크, 저 전력 디바이스, 정상 전력 디바이스, 중계 디바이스

Description

비대칭 링크를 갖는 디바이스 간에 비콘을 교환하기 위한 방법 및 이를 이용한 시스템{METHOD FOR BEACON EXCHANGE BETWEEN DEVICES WITH ASYMMETRIC LINKS AND SYSTEM THEREOF}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 사설 네트워크를 설명하기 위한 예시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디바이스들 간에 비대칭 링크를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 방법을 나타내는 예시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 정보 요소의 필드들을 설명하기 위한 제1 예시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 정보 요소의 필드들을 설명하기 위한 제2 예시도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 정보 요소의 필드들을 설명하기 위한 제3 예시도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 중계 요청 명령/정보 요소를 설명하기 위한 예시도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비콘 포워드 정보 요소를 설명하기 위한 예시도이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.

실시예들은 무선 사설 네트워크(Wireless Personal Area Network)에 관한 것으로서, 특히, 비콘 충돌이나 DRP(Distributed Reservation Protocol) 충돌을 효율적으로 감소시킬 수 있도록 한 무선 사설 네트워크에서 비대칭 링크를 갖는 디바이스 간에 비콘을 교환하기 위한 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 사설 네트워크는 사설 운용 공간 예를 들면, 대략 10 미터의 범위 내에서 동작하도록 정의된다. 무선 사설 디바이스들의 물리 계층 및 데이터 링크 계층을 정의하는 일부 프로토콜들은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineering) 규격 위원회에서 결정된다. 이러한 사설 운용 공간에서 UWB 기술은 수백 Mbps를 초과하는 데이터 율을 제공할 수 있다.

무선 사설 네트워크에서, 매체는 통신을 위한 모든 디바이스들 서로 간에 공유된다. 디바이스들을 위한 MAC(Medium Access Control) 메커니즘은 네트워크에 연결하는 방법, 각 디바이스들이 네트워크에 정보를 제공하는 방법, 다른 디바이스에 요구된 데이터 율로 데이터를 전송하는 방법, 매체가 최대로 사용되는 방법 등을 광범위하게 포함하는 매체 접속을 관리할 수 있어야 하는 것은 필연적이다. 무선 사설 네트워크를 위한 MAC은 두 가지 접근 방법 즉, 집중(Centralized) 접근 방법과 분산(Distributed) 접근 방법으로 설계될 수 있다. 집중 접근 방식은 전체 네트워크를 위하여 하나의 디바이스가 모든 디바이스들을 위한 매체 접속 기능을 관리하도록 동작한다. 그리고 모든 다른 디바이스들은 네트워크에 연결하고 채널 시간을 예약하는 등 매체 접속 기능들을 위하여 집중화된 코디네이터(Coordinator)의 도움을 요청한다. 분산 접근 방법은 매체 접속 기능이 네트워크 내에 있는 모든 디바이스들에게 고르게 분산되고, 모든 디바이스들은 서로를 위한 매체 접속 기능을 관리하는 부담(Load)을 공유한다.

무선 사설 네트워크는 집중화된 코디네이터를 갖지 않고, 디바이스들은 MAC을 위한 분산 접근 방법을 사용한다. 모든 디바이스들은 연동하여 새로운 디바이스가 접속하는 것을 허용하거나, 다른 디바이스로 데이터를 전송하기 위한 채널 시간을 할당하거나, 동기 메커니즘 등과 같은 MAC 테스크(Task)를 수행하기 위해 서로 간에 정보를 공유한다. 분산 무선 사설 네트워크 시스템은 애드-혹 형태로 형성된다. 디바이스들은 활성화되어 그들의 ID와 능력을 비콘(Beacon)이라 불리우는 제어 프레임을 통해 브로드캐스팅한다.

분산 MAC 접근 방법은 슈퍼프레임(Superframe)으로 불려지는 타이밍 개념에 의존한다. 슈퍼프레임은 고정된 길이의 시간을 갖고, 타임 슬롯(Time Slot)으로 불려지는 복수의 시간 윈도우로 나누어진다. 일부 타임 슬롯들은 그들의 비콘들을 보내기 위한 디바이스에 의해 사용되고, 일부 타임 슬롯들은 데이터를 보내기 위한 디바이스들에 의해 사용된다. 비콘이 보내지는 슬롯들은 비콘 슬롯(Beacon Slot)이라 불려지고 데이터가 보내지는 슬롯들은 데이터 슬롯(Data Slot)이라 불려진다. 비콘 슬롯의 길이는 데이터 슬롯의 길이보다 작을 수 있다. 비콘 슬롯은 전형적으로 슈퍼프레임의 시작부분에 함께 나타난다. 추가로, 비콘 슬롯의 수는 분산 MAC 메커니즘의 다른 구성에 따라 고정되거나 변경될 수 있다.

슈퍼프레임은 복수의 매체 액세스 슬롯들(Medium Access Slots: MAS)로 이루어진다(예를 들어, 개수는 256으로 보여진다). 일부 매체 액세스 슬롯은 비콘 주기(Beacon Period)를 구성하고, 비콘 주기는 비콘 프레임을 보내기 위해 복수의 디바이스들에 의해 사용되는 비콘 슬롯들로 구성될 수 있다. 그리고, 나머지 매체 액세스 슬롯들은 데이터 주기(Data Period)를 구성하고, 데이터 주기는 네트워크에 있는 다른 디바이스들에 데이터를 전송하기 위해 여러 디바이스들에 의해 사용되는 데이터 슬롯들로 구성될 수 있다. 전형적으로, 슈퍼프레임 지속기간(Duration)은 64 ms이고, 매체 액세스 슬롯들의 지속기간은 256 μs이다. 디바이스의 특성과 슈퍼프레임 사용에 대한 정보는 비콘 주기 동안 보내진 비콘 프레임으로 각 디바이스에 의해 브로드캐스트 되고, 디바이스의 이웃들은 더 나은 처리를 위해 그 정보를 사용할 수 있다. 슈퍼프레임의 시작 시간은 비콘 주기의 시작에 의해 결정되고 BPST(Beacon Period Start Time)로 정의된다. 각 디바이스에서 MAC 계층은 각 디바이스의 개별적인 이웃에 대한 정보를 유지한다. 각 디바이스의 이웃은 전송과 수신 범위에 의해 정의된다. 모든 MAC 프로토콜 메커니즘들은 이러한 개별적인 이웃에 대하여 표현된다.

MAC 프로토콜 알고리즘들은 디바이스의 ID와 고유한 비콘을 전송하는 비콘 슬롯을 확인하려고 시도한다. 하나의 비콘 주기에서 모든 디바이스들의 비콘은 하나의 비콘 그룹에 속하도록 정의된다. 디바이스는 자신의 비콘 그룹내에 있는 모든 디바이스의 비콘을 알 수 없다. 그러나, 각 디바이스의 개별적인 이웃 정보는 자신의 비콘에 포함된다. 따라서 디바이스들은 여전히 두 홉 떨어진 다른 디바이스들에 대한 정보를 얻을 수 있다.

오늘날 MBOA MAC Version 0.98 프로토콜뿐만 아니라 다른 무선 MAC 프로토콜에서, 네트워크에 있는 디바이스들은 동일한 전송 및 수신 능력을 갖고 있다고 가정한다. 따라서, 네트워크에 있는 각 디바이스의 범위는 동일하다고 가정한다. 무선 네트워크에 있는 모든 링크는 양방향이 되도록 고려한다.

그러나, 전형적인 WPAN 또는 WLAN에서는, 이종의 디바이스들이 네트워크를 구성한다. 비콘 프레임은 10미터 범위 내의 모든 디바이스들이 비콘을 수신하고 그들의 이웃 테이블을 업데이트할 수 있도록 기술된 최대 전력을 사용하는 모든 디바이스들에 의해 전송되어야 한다. 그러나, 헤드폰, 마이크로폰 등과 같은 일부 디바이스들은 제한된 전력 능력을 가질 수 있고 기술된 최대 전력으로 전송할 수 없기에 그들의 전송 범위는 감소된다. 이러한 저 전력 디바이스(Lower Power Device)들에 의해 송신된 비콘은 일부 정상 전력 디바이스(Normal Power Device)들이 알 수 없다. 그러나, 정상 전력 디바이스들에 의해 송신된 비콘은 저 전력 디바이스들이 알 수 있다.

저 전력 디바이스는 자신의 비콘 프레임과 다른 프레임들을 전송하기 위해 단지 저 전송 전력을 사용할 수 있는 디바이스들을 정의하는데 사용된다. 저 전력 디바이스는 의도적으로 전송 전력을 줄이는 디바이스나 배터리 전력을 낮추는 디바이스를 지시하는 것이 아니다. 여기서, 디바이스 N은 정상 전송 전력 능력을 갖는 디바이스이지만, 디바이스 L은 단지 저 전력으로 전송할 수 있는 디바이스다. 따라서, 비록 디바이스 N의 비콘이 디바이스 L에 도달하더라도, 디바이스 L의 비콘은 디바이스 N에 도달하지 않는다. 그래서, 디바이스 N과 디바이스 L 사이의 링크는 비대칭(Asymmetric)이라고 언급된다.

싱글-홉(Single-hop) 양방향 통신은 그들 간에 비대칭 링크를 갖는 두 디바이스들 사이에서 불가능하다. 디바이스 L의 비콘이 디바이스 N에 도달하지 않기 때문에, 디바이스 N의 이웃들 중 일부는 디바이스 L에 의해 사용되는 비콘 슬롯 또는 데이터 슬롯을 재사용할 수 있다. 이것은 디바이스 L에서 비콘 슬롯 충돌과 DRP 충동 문제를 야기할 수 있다. 디바이스 L이 비대칭 링크를 갖는 디바이스들에 대한 어플리케이션을 위해 이루어진 예약(Reservation)에 의해 통신할 수 있는 메커니즘이 없다. 이것은 저 전력 디바이스에서 무선 매체의 사용으로 인한 자원의 고갈과 불공평을 야기할 수 있다. 현재 MBOA MAC Protocol Version 0.98에서, 비대칭 링크 때문에 야기되는 문제들을 해결하기 위해 제공되는 메커니즘이 없다.

멀티-홉 하이브리드 네트워크(Multi-hop Hybrid Network)는 무선 데이터 네트워크를 위한 높은 대역과 넓은 적용 범위를 제공하도록 도울 수 있다. 멀티-홉 하이브리드 네트워크는 CSMA/CA 기반 네트워크에 초점을 맞추는데 구체적인 예로 IEEE 802.11을 사용하고, 동기화, 라우팅, 에너지 절감의 세가지 기본적인 기능들이 통합된 방식으로 수행될 수 있다. 해결책은 동일한 액세스 포인트에 보고하는 노드들 사이에서 연결 트리(Connectivity Tree)의 주기적 계산을 기반으로 하는데, 액세스 포인터로부터 시작한다. 데이터 패킷과 제어 패킷들(비콘으로 또한 언급된다)을 중계하는 트리의 최고점들인 노드들은 시스템에 적용되어 분산 이웃 탐색 프로토콜과 연결 트리를 계산하기 위한 간단한 집중 알고리즘을 설정한다. 분석과 시뮬레이션 결과는 제안된 해결책이 메시지 통과와 실행 시간에 관하여 낮은 프로토콜 오버헤드를 갖는 것을 보여준다. 그리고, 제안된 해결책은 심지어 노드가 이동하더라도 잘 수행한다.

이상에서 설명한 방법은 액세스 포인터로부터 시작하면서, 동일한 액세스 포인트에 보고하는 노드들 사이에서 연결 트리의 주기적 계산을 적용된다. 이런 방법은 데이터 패킷과 제어 패킷들(비콘)을 중계하는 트리의 최고점들인 노드들의 사용을 기술한다. 이러한 멀티-홉 통신은 이동 노드들의 에너지 소비를 줄이도록 돕고, 더 낮은 간섭과 증가된 적용 범위를 허락한다. 그러나, 이런 방법은 비대칭 링크의 경우에 중계하는 노드들의 사용을 기술하지 않는다.

비대칭 링크 때문에 발생되는 비콘 충돌이나 DRP(Distributed Reservation Protocol) 충돌을 효율적으로 감소시키기 위해, 디바이스들을 전송 범위 기준으로 저 전력 디바이스와 정상 전력 디바이스로 분류하여 저 전력 디바이스가 적어도 하나의 중계 디바이스를 통해 정상 전력 디바이스와 비콘을 포워드하도록 하는 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 방법 및 이를 이용한 시스템이 제공된다.

일 실시 예에 따른 무선 네트워크에 접속하려는 비대칭 링크를 갖는 저 전력 디바이스가 상기 무선 네트워크 내에 있는 복수의 정상 전력 디바이스들 중 어느 하나와 비콘을 교환하기 위한 방법은 상기 저 전력 디바이스가 상기 정상 전력 디바이스의 비콘을 수신하면, 상기 수신된 비콘을 기반으로 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는지를 확인하는 단계, 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 저 전력 디바이스가 상기 비대칭 링크에 대한 중계를 요청하기 위한 적어도 하나의 중계 디바이스와 협상하는 단계, 및 상기 협상 결과를 기반으로 상기 중계 디바이스가 상기 저 전력 디바이스와 상기 저 전력 디바이스가 통신하려는 정상 전력 디바이스에게 상기 협상 결과를 공지하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 무선 네트워크에 접속하려는 비대칭 링크를 갖는 디바이스가 상기 무선 네트워크 내에 있는 복수의 디바이스들 중 어느 하나와 비콘을 교환하기 위한 시스템은 상기 무선 네트워크 내에 있는 정상 전력 디바이스, 상기 정상 전력 디바이스의 비콘을 수신하면 상기 수신된 비콘을 기반으로 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는지를 확인하고, 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면 상기 비대칭 링크에 대한 중계를 요청하는 저 전력 디바이스, 및 상기 저 전력 디바이스의 요청에 따라 상기 저 전력 디바이스와 상기 저 전력 디바이스가 통신하려는 정상 전력 디바이스에게 상기 요청 결과를 공지하는 중계 디바이스를 포함할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면들 및 상기 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

일실시예에 따르면, 저 전력 디바이스 때문에 발생하는 무선 사설 네트워크에서 비대칭 링크의 확인을 용이하게 하고, 비대칭 링크를 갖는 디바이스 사이에서 비콘 교환을 수행하기 위한 방법이 제안된다.

현재의 MAC(Medium Access Control) 프로토콜들에서 저 전력 디바이스들이 네트워크에 결합하는 것을 제외하고 있다. 일실시예에 따르면, 저 전력 디바이스들이 네트워크에 결합하는 것이 가능하도록 된다. 일실시예에 따르면, 비대칭 링크의 확인과 저 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는 다른 디바이스들에게 저 전력 디바이스의 비콘 정보를 포워딩하는 것이 이루어진다.

비콘 정보가 포워딩되지 않으면, 저 전력 디바이스들에 의해 사용되는 비콘 슬롯과 데이터 슬롯은 정상 전력 디바이스의 이웃인 다른 디바이스들에 의해 재사 용되어 비콘 충돌과 DRP(Distributed Reservation Protocol) 충돌을 야기할 수 있다.

따라서, 일실시예에 따르면, 비대칭 링크 때문에 발생하는 비콘 충돌과 DRP 충돌의 경우를 제거하기 위한 방법이 제공된다. 저 전력 디바이스들이 네트워크에 결합하기 위해 수반되는 대기 시간은 감소되고, 또한 DRP 충돌 때문에 야기되는 전송률 감소도 회피된다. 또한, 일실시예에 따르면, 디바이스들을 INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE와 NORMAL_RANGE_DEVICE의 두 타입으로 분류하는 것이 제안된다. 이러한 분류는 비대칭 링크를 빠르게 확인하고 또한 불필요한 비콘 슬롯 스위치를 회피하는 것을 돕기 때문에, 디바이스가 무선 네트워크에 결합하기 위한 시간이 감소된다.

비대칭 링크 정보 요소로 불리는 정보 요소는 디바이스를 일부분으로 하는 모든 비대칭 링크를 목록에 기입한다. 구조는 수신기가 저 전력 디바이스들의 리스트와 정상 전력 디바이스들의 리스트를 쉽게 확인할 수 있도록 정의된다. 비대칭 링크를 운용하기 위해 사용되는 기술은 MBOA MAC 프로토콜에 중대한 변화를 요구하지 않고 거꾸로 MBOA MAC Version 0.98에 호환된다. 일실시예에 따른 시스템은 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘 프레임을 포워드하기 위한 중계 디바이스로서 일부 디바이스들을 확인한다. 일실시예에 따른 방법 또한 중계 디바이스를 쉽게 확인하기 위한 과정을 기술한다.

네트워크에서 중계 디바이스가 발견되지 않는 경우, 확인된 비대칭 링크의 저 전력 디바이스가 무선 네트워크에서 비콘과 데이터 손실을 줄이기 위해 비콘과 데이터 슬롯 충돌을 제어하기 위한 방법이 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 사설 네트워크를 설명하기 위한 예시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 집중화된 코디네이터(Coordinator)를 갖지 않는 무선 사설 네트워크가 설명된다. 큰 원으로 그들의 범위를 갖는 다양한 디바이스들은 어두운 원으로 보여진다. 디바이스들은 MAC 기능을 수행하기 위해 서로 간에 연동하여 정보를 공유한다. 이러한 네트워크는 극단적으로 단순화한 표현인데, 모든 디바이스들은 동일한 전송 능력을 갖고 있다고 가정한다. 따라서 그들의 통신 범위는 동일하게 보여진다.

그러나, 디바이스들은 다양한 능력을 가질 수 있고 그들의 브로드캐스트 통신을 위해 다양한 통신 범위를 가질 수 있기 때문에, 이러한 가정이 항상 정당한(Valid) 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디바이스들 간에 비대칭 링크를 설명하기 위한 예시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 서로 다른 전력 레벨을 가지고 비콘을 전송하는 두 디바이스들 사이에서 비대칭 링크가 설명된다. 디바이스 N에 의해 송신된 비콘은 디바이스 L에 의해 수신된다. 디바이스 L은 전송 전력을 갖지만 단지 저 전력으로 전송할 수 있다. 디바이스 L에 의해 송신된 비콘은 디바이스 N에 도달하지 않는다. 이러한 비대칭 링크 때문에, 디바이스 N은 디바이스 L에 의해 유지되는 이웃 테이블에 이웃으로 목록에 기입될 것이지만 디바이스 L은 디바이스 N에 알려 질 수 없다.

일실시예에 따르면, 전송 범위를 기반으로 INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE 와 NORMAL_RANGE_DEVICE와 같이 디바이스들에게 다른 타입들을 부여할 것이 제안된다.

비콘 전송 전력이나 최대 전송 전력으로서 MAC PHY 인터페이스에서 기술되는 최대 전력으로 자신의 비콘을 전송할 수 있는 디바이스는 NORMAL_RANGE_DEVICE로 분류되고, MAC PHY 스펙에 의해 주어진 전송 전력 이하의 전송 전력만을 단지 고유하게 사용할 수 있는 디바이스는 INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE로 분류된다. MAC 계층에서 유지될 수 있는 이러한 정보는 비대칭 링크들을 빨리 확인하는데 유용하다. 디폴트에 의해, 디바이스 전송 범위 타입은 NORMAL_RANGE_DEVICE로 설정될 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 슈퍼프레임 내의 비콘 슬롯과 데이터 슬롯의 구조가 설명된다. 도면에 있는 숫자들은 예컨대, 슈퍼프레임 지속기간, 비콘 슬롯의 번호, 및 데이터 슬롯의 번호를 나타낸다. 이러한 숫자들의 변화가 실시예들의 기능에 영향을 미치지는 않는다. 제어 정보는 선택된 비콘 슬롯들에 있는 비콘 프레임들로 디바이스들에 의해 전송된다. 통신을 위해 사용된 데이터 슬롯들은 분산 예약 프로토콜(Distributed Reservation Protocol)을 사용하여 예약된다.

네트워크를 생성하는 동안, 활성 모드인 디바이스는 모든 슈퍼프레임에서 비콘 주기에 비콘을 전송할 것이고 비콘 주기의 길이에 의해 기술된 모든 비콘 슬 롯들에서 이웃의 비콘들을 알 수 있다. 디바이스는 비콘 슬롯의 시작 시점에 비콘 프레임의 전송을 시작할 것이다. 디바이스들은 미리 정의된 전송율인 pBeaconTransmitRate을 사용하여 비콘을 전송해야 하고, 전송은 미리 정의된 길이인 mMaxBeaconLength를 초과하지 말아야 한다. 비콘 전송을 결정하기 위해, 마지막 mMaxLostBeacons 슈퍼 프레임에서 사용된 비콘 슬롯이 디바이스에 의해 송신되거나 수신되는 BPOIE(Beacon Period Occupancy Information Element)에 점유된 것으로 표시되지 않았다면, 디바이스는 비콘 슬롯이 이용 가능한지를 고려해야 한다. 비콘 충돌을 검출하기 위해, 디바이스는 비콘 전송을 램덤하게 스킵(Skip)하여 이웃이 비콘 슬롯을 사용하려고 하는 것을 알아야 한다. 디바이스가 하나의 슈퍼프레임에서 이웃으로부터 비콘을 수신하지 못하면, 현재의 슈퍼프레임을 수신한 것처럼 이웃으로부터 이전 슈퍼 프레임에서 수신된 비콘에 있는 정보를 사용해야 한다. 디바이스가 미리 정의된 손실 회수인 mMaxLostBeacons 이상의 연속적인 슈퍼프레임들을 전송하는 동안 다른 디바이스로부터 비콘을 수신하지 못하면, 통신의 목적을 위해 다른 디바이스를 이웃으로 고려하지 않아야 한다.

비콘 주기 동안 비콘들을 보고있는 디바이스는 비콘 충돌이 발생된 것을 확인한다. 비콘 슬롯이 임의의 비콘 내에 있는 BPOIE에 점유된 것으로 보고된다면, 현재 슈퍼프레임에서 수신된 비콘 슬롯의 디바이스 ID가 자신의 디바이스 ID가 아니다. 또는 비콘 전송을 스킵하는 동안 디바이스는 현재 슈퍼프레임에 있는 비콘을 확인하거나 비콘 전송을 스킵한 후 디바이스는 다음 슈퍼프레임에서 BPOIE 내에 비콘 슬롯이 일부 다른 디바이스에 의해 점유된 것으로 표시되는 비콘을 확인한 다. 비콘 충돌은 비대칭 링크를 갖는 네트워크에서 발생할 수 있는 중요한 문제이다. 디바이스가 비콘 충돌을 감지한다면 현재 비콘 슬롯에 비코닝하는 것을 멈출 것이고 비콘 주기에서 최대 사용된 비콘 슬롯 이외의 새로운 비콘 슬롯을 선택할 것이고, 선택된 비콘 슬롯을 통해 자신의 비콘을 보낼 것이다. 비대칭 링크가 확인되지 않으면, 이런 비콘 쉬프팅 과정이 저 전력 디바이스에 의해 몇 번씩 이루어져야 할 것이다.

또한, DRP 협상에 관여한 디바이스들은 동일한 MAS 슬롯을 예약하려고 시도하거나 이동성 때문에 디바이스들은 예약된 것으로 표시된 동일한 슬롯들을 가질 수 있다. 동일한 슬롯 셋(Set)들이 다른 디바이스 쌍의 두 개의 DRP-IE 메시지에 예약된 것으로 표시된다면 DRP 충돌은 존재한다. DRP 충돌은 해결해야 하지만 그렇지 않으면, 양쪽 링크들에서 데이터 손실을 일으킬 수 있다. 저 전력 디바이스의 DRP-IE는 정상 전력 디바이스가 범위를 벗어난 것을 알지 못하기 때문에 DRP 충돌은 몇몇 비대칭 링크들을 갖는 무선 네트워크에서 더 쉽게 일어날 것이다.

이러한 비콘과 DRP 충돌 현상은 저 전력 디바이스의 비콘에 포함된 정보가 비대칭 링크를 갖는 디바이스들에게 포워드됨으로서, 비대칭 링크를 갖는 네트워크들에서 감소되고 회피될 수 있다. 실시예에 기술된 방법은 링크를 비대칭으로 선언하기 이전에 이루어지는 결정적인 단계들을 설명하고, 그리고 더욱 링크의 비대칭 때문에 발생하는 문제들을 피하기 위해 사용하는 방법을 제공한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 시스템이 설명된다. 디바이스 L을 제외한 모든 디바이스들은 MBOA MAC PHY 스펙에 의해 인가된 것과 동일한 최대 전력으로 전송할 수 있다. 디바이스 L은 저 전력 성능을 갖는 디바이스다. 따라서, 비콘은 단지 디바이스 C와 R에 의해서만 수신된다. 비록 디바이스 N과 Q의 비콘이 디바이스 L에 수신되더라도, 디바이스 L의 비콘은 디바이스 N과 Q에 도달하지 않는다. 비대칭 링크가 디바이스들 N, L과 디바이스들 L, Q 사이에 존재한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 저 전력 디바이스를 위한 비콘들을 포워드할 수 있는 중계 디바이스를 확인하기 위해서 무선 네트워크에서 디바이스들 사이에 교환되는 제어 프레임들의 시퀀스가 설명된다. 비대칭 링크 중계 요청 및 응답 메시지는 비대칭 링크를 갖는 두 디바이스들 사이에서 사용되는 중계 디바이스를 결정하기 위해 사용된다.

아래 제공된 상세한 설명에서, 더 작은 전송 범위를 갖는 디바이스는 디바이스 L로 언급되고, 비대칭 링크를 갖는 상대(Peer) 디바이스는 디바이스 N으로 언급된다. 다음 단계들은 비대칭 링크가 존재하는지를 처음으로 확인하기 위한 이들 두 디바이스들에 의해 수행된다.

시나리오 1: 디바이스 N이 이미 네트워크에 있고, 디바이스 L이 비코닝을 시작하는 경우를 고려하자.

1. 디바이스 L은 디바이스 N을 포함하는 자신의 모든 이웃들의 비콘을 수신하고 자신의 비콘 그룹에서 임의의 디바이스에 의해 사용되지 않는 새로운 슬롯을 사용하기로 결정한다.

2. 디바이스 L은 계속해서 자신의 이웃들의 비콘들을 수신하고, 디바이스 N에 의해 송신되 BPOIE는 디바이스 L의 디바이스 ID와 비콘 슬롯을 포함하지 않았다고 인지한다. 디바이스 L에 의해 사용된 비콘 슬롯은 디바이스 N의 BPOIE에서 자유롭다고 표시된다. 링크가 비대칭인지를 결정하기 전에 체크되는 것은 중요한 상황이다. 비콘 충돌의 경우에서 디바이스 N은 디바이스 L에 의해 사용된 비콘 슬롯에 브로드캐스트 어드레스나 다른 디바이스의 ID를 반영할 것이다. 따라서, 비콘 슬롯이 다른 디바이스의 BPOIE에서 자유롭다고 표시될 때 디바이스 L은 비콘 슬롯을 비콘 충돌의 경우로서 고려하지 않는다. 이와 동일한 BPOIE 응답은 디바이스 Q와 같이 디바이스 L과 비대칭 링크를 갖는 다른 디바이스로부터 보여질 것이다.

3. 디바이스 L은 동일한 슬롯에서 비코닝을 계속해야 한다. 디바이스 L이 INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE이면, mMaxLostBeacons 슈퍼프레임의 마지막에 디바이스 L은 디바이스 N과 비대칭 링크를 가졌다고 결정할 것이다. 그러나, 디바이스 L이 NORMAL_RANGE_DEVICE이면, 디바이스 L은 mIdentifyALCount의 새로운 슈퍼프레임 횟수 동안 동일한 슬롯에 비코닝을 계속해야 한다. mIdentifyALCount 슈퍼프레임의 마지막에 디바이스 N이 아직도 디바이스 L에 의해 사용된 비콘 슬롯을 자유롭다 고 반영하는 것을 계속한다면, 디바이스 L은 디바이스 N과 비대칭 링크를 가졌다고 결정할 것이다.

MBOA MAC Version 0.98에 정의된 대로 비콘 충돌을 구성하지 않는 이런 시나리오처럼 비콘 쉬프트는 요구되지 않는다. mMaxLostBeacons과 mIdentifyALCount 슈퍼프레임이 도달될 때까지 BPOIE 슬롯 상태에서 정보의 변화가 있다면, 시나리오는 아래 기술된 것으로 변한다.

시나리오 2: 디바이스 N이 이미 네트워크에 있고, 디바이스 L이 비코닝을 시작하는 경우를 고려하자.

1. 디바이스 L은 디바이스 N을 포함하는 자신의 모든 이웃들의 비콘을 수신하고 자신의 비콘 그룹에서 임의의 디바이스에 의해 사용되지 않는 새로운 슬롯을 사용하기로 결정한다.

2. 다음 슈퍼프레임에서 디바이스 L은 디바이스 N의 비콘을 수신하고, 비콘의 BPOIE에서 디바이스 L의 비콘 슬롯이 다른 디바이스에 의해 사용되도록 표시된 것을 인지한다. 디바이스 L과 디바이스 L의 범우를 벗어난 다른 이웃 디바이스 N 사이에 비콘 슬롯 충돌의 경우이다.

3. 디바이스 L이 INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE이면, 슬롯에 비코닝을 계속해야 하고 mMaxLostBeacons 슈퍼프레임을 위해 디바이스 N으로부터 수신된 BPOIE를 처리해야 한다. 디바이스 N이 BPOIE에 다른 디바이스의 디바이스 ID를 반영하는 것을 계속한다면, 비콘 충돌의 상황이 아니다. 따라서, 디바이스 L은 디바이스 N과 비대칭 링크를 가졌다고 결정한다. 이웃에 의해 점유되었다고 표시된 슬롯으로 비콘을 보내는 것을 계속하는 디바이스 L의 기능은 MAC MBOA Version 0.98로부터 벗어난 것이고 단지 INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE로 권한이 부여된 디바이스에 의해 이루어진다.

4. 디바이스 L이 NORMAL_RANGE_DEVICE이면, 디바이스 L은 비콘 충돌로서 스텝 2에서의 상황을 고려할 것이고 수신된 비콘들에 따라 자유로운 다른 비콘 슬롯으로 이동한다. 이 단계는 고유한 비콘 슬롯이 디바이스 L에 의해 발견될 때까지 계속되고 디바이스 ID는 디바이스 N의 BPOIE에 반영되거나 상황이 시나리오 1로 변한다. 그리고 디바이스 L은 디바이스 N과 비대칭 링크를 가졌다는 것을 결정한다.

시나리오 3: 디바이스 N이 이미 네트워크에 있고, 디바이스 L이 비코닝을 시작하는 경우를 고려하자.

1. 디바이스 L은 디바이스 N을 포함하는 자신의 모든 이웃들의 비콘을 수신하고 자신의 비콘 그룹에서 임의의 디바이스에 의해 사용되지 않는 새로운 슬롯을 사용하기로 결정한다.

2. 다음 슈퍼프레임에서 디바이스 L은 디바이스 N의 비콘을 수신하고, BPOIE에서 디바이스 L에 의해 사용된 비콘 슬롯이 브로드캐스트 디바이스에 의해 사용되도록 표시된 것을 인지한다. 디바이스 L과 디바이스 L의 범우를 벗어난 다른 이웃 디바이스 N 사이에 비콘 슬롯 충돌의 경우이다. 따라서, 이런 상황을 위하여 디바이스 L은 MBOA MAC Version 0.98에서처럼 기능할 것이고 자신의 이웃에서 가능한 새로운 비콘 슬롯으로 이동한다. 비콘 슬롯 이동 후에, 비대칭 링크의 확인을 위하여 비콘 논리는 시나리오 1이나 시나리오 2 중 어느 하나로 변할 것이다.

두 디바이스들 사이에 비대칭 링크가 없다면, 비콘 충돌 결정 후에 모든 참가한 디바이스들의 BPOIE는 각각의 비콘 슬롯과 디바이스 ID 정보를 보여줄 것이다.

INHERENTLY_LOW_POWER_DEVICE와 NORMAL_RANGE_DEVICE 그룹으로 디바이스들에게 자격을 부여하는 이점은 저 전력 디바이스가 mMaxLostBeacons 슈퍼프레임의 최대 시간 지속기간에서 비대칭 링크를 확인할 수 있는 것이고 그들은 비콘 충돌로서 확인되지 않은 상황을 위한 비콘 슬롯들을 스위치 할 필요가 없다. NORMAL_RANGE_DEVICE로 분류된 디바이스들은 비콘 충돌이 결정되거나 비대칭 링크가 확인되는 만큼 오랫동안 비콘 슬롯을 변경하기 위해 노력할 것이다.

이와 같이 저전력 디바이스와 정상 전력 디바이스 간에 비대칭 링크를 가졌다고 결정할 수 있는데, 비대칭 링크를 갖는 모든 디바이스들에게 송신되는 비대칭 링크 정보 요소를 도 6내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 6 내지 도 8들은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 정보 요소의 필드들을 설명하기 위한 예시도들이다.

도 6 내지 도 8들에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 정보 요소(Asymmetric Link Information Element: ALIE)의 필드들을 설명한다. 이런 정보 요소는 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 모두에 의해 송신된다. 정보 요소의 일반적인 포맷은 도 6에서 보여지는데, 비대칭 링크의 수, 복수의 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 복수의 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID들을 포함할 수 있다. 저 전력 디바이스에 의해 송신되는 포맷은 도 7에서 보여지는데, 비대칭 링크의 수, 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 복수의 정상 디바이스의 디바이스 ID들을 포함할 수 있다. 정상 디바이스에 의해 송신되는 포맷은 도 8에서 보여지는데, 비대칭 링크의 수, 복수의 저 전력 디바이스의 디바이스 ID들, 및 정상 전력 디바이스 ID가 포함될 수 있다.

이때, ALIE에서 송신측의 디바이스 ID가 정보 요소에서 두번째 필드에 포함된다면, 그것은 저 전력 디바이스에 의해 송신된 ALIE이고, 그렇지 않으면 정상 디바이스에 의해 송신된 ALIE이다. 이러한 포맷은 디바이스가 저 전력 디바이스고 또한 하나의 정보 요소에 디바이스의 모든 비대칭 링크의 정보를 포함하는 것을 전달한다.

일실시예는 도 6에서 설명된 것처럼 ALIE로 불여진 새로운 정보 요소를 소개한다. 저 전력 디바이스는 도 7에서 묘사된 것처럼 ALIE를 포함할 것이고, 정상 디바이스는 도 8에서 기술된 ALIE를 포함한다. 디바이스가 다른 디바이스들과 갖는 더 많은 비대칭 링크를 확인할 때 ALIE는 업데이트 된다. 비대칭 링크에서 정상 전력 디바이스 N은 또한 그들의 이웃들이 디바이스 L과 단일방향 링크를 가졌다는 것을 인식하도록 ALIE를 전송해야 할 것이고 이런 정보는 양방향 트래픽이 비대칭 링크를 통해 포워드되지 않도록 라우팅 알고리즘에 의해 사용될 수 있다.

일실시예에 따른 시스템 및 방법은 또한 저 전력 디바이스의 비콘이 비대칭 링크의 정상 범위 디아비스에게 알려지도록 하는 방법을 제공한다. 일실시예에 따르면, 이웃들에 대한 일관된 정보가 비콘 그룹 내에 있는 모든 디바이스들에서 유지되도록 비콘 제어 프레임이 디바이스들에 포워드되는 새로운 아이디어가 제안된다. 또한, AR 디바이스로 표현되는 비대칭 링크 중계 디바이스로 불려지는 중계 디바이스의 사용이 제안된다. 저 전력 디바이스는 비대칭 링크를 갖는 자신과 저 전력 디바이스 사이의 중계 디바이스로서 공통의 이웃을 선택할 것이다. 협상 과정은 저 전력 디바이스와 AR 디바이스 사이에서 초기화된다.

정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 저 전력 디바이스가 비대칭 링크에 대한 중계를 요청하기 위한 중계 디바이스와 협상하는데, 예를 들어 중계 요청 비콘 및 중계 응답 비콘으로 중계 디바이스와 협상하는 경우에 사용되는 비대칭 링크 중계 요청 명령/정보 요소를 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비대칭 링크 중계 요청 명령/정보 요소를 설명하기 위한 예시도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 중계 디바이스로 동작할 것을 요청하기 위해 이웃 디바이스와 협상하는 저 전력 디바이스에 의해 사용되는 비대칭 링크 중계 요청 명령/정보 요소(ARR IE)로 불려지는 새로운 명령 프레임 또는 정보에서의 필드를 설명한다. ARR IE는 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 정상 디바이스의 디바이스 ID, 및 상태 코드를 포함한다.

새로운 명령 프레임 또는 비대칭 링크 중계 요청 명령/IE(ARR IE)라 불려지는 정보 요소는 중계 디바이스로서 기능할 것을 요청하는 이웃 디바이스와 협상하기 위해 저 전력 디바이스에 의해 사용된다. 중계 디바이스가 기꺼이 저 전력 디바이스의 비콘을 포워드하려고 한다면, 중계를 허락하기 위한 상태 플래그를 갖는 ARR IE를 송신할 것이다. 그러나, 이웃 디바이스는 또한 중계 요청 메시지에 대한 응답으로 중계를 거절하기 위한 상태 플래그를 갖는 중계 거절을 선택할 수 있다. 저 전력 디바이스는 일부 다른 공통의 이웃 디바이스들과도 협상을 진행해야 한다.

AR 디바이스가 저 전력 디바이스의 비콘 정보의 포워드를 수락한다면 BEACON_FWD_IE에 저 전력 디바이스의 비콘을 포함하고 저 전력 디바이스의 비콘과 같이 BEACON_FWD_IE을 브로드캐스트할 것이다.

협상 결과를 기반으로 중계 디바이스가 저 전력 디바이스와 저 전력 디바이스가 통신하려는 정상 전력 디바이스에게 협상 결과를 공지하는데, 예를 들어, 중계 공지 비콘으로 정상 전력 디바이스에게 협상 결과를 공지하는 경우에 사용되는 비콘 포워드 정보 요소를 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비콘 포워드 정보 요소를 설명하기 위한 예시도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 비콘 포워드 정보 요소, BEACON_FWD_IE에서의 필드들이 설명된다. 이런 새로운 정보 요소는 저 전력 디바이스의 비콘 정보를 정상 디바이스에 포워드하기 위해 자신의 비콘이 중계 디바이스에 의해 추가된다. 비콘 포워드 정보 요소의 첫번째 필드는 디바이스가 갖는 비대칭 링크의 개수를 기술한다. 두번째로, BEACON_FWD_IE는 비콘이 포워드되기 위한 모든 정상 디바이스들의 디바이스 ID들을 목록에 기입한다. 마지막 필드는 중계 디바이스에서 수신되는 것으로 저 전력 디바이스의 비콘 프레임이다. BEACON_FWD_IE는 비콘이 포워드되는 모든 디바이스들의 디바이스 ID를 기입한다. BEACON_FWD_IE에 기입되지 않은 디바이스들은 포워드된 비콘 정보를 처리할 수 없다. BEACON_FWD_IE는 중계 디바 이스의 모든 비콘에 포함될 필요가 없다. 중계 디바이스는 주기적으로 BEACON_FWD_IE를 포함하도록 선택할 수 있지만 매 mMaxLostBeacons 마다 적어도 한번은 선택할 수 있다. 비콘은 단지 주기적으로 포워드되기 때문에 정상 디바이스는 더 큰 횟수의 슈퍼프레임(mLargeMaxLostBeacons라 언급된다)을 수신하는 동안 저 전력 디바이스의 비콘 슬롯 정보를 유지해야 한다. 또한, 이웃의 범위 밖으로 벗어나는 중계 디바이스의 경우에 새로운 중계 디바이스가 협상되어야 한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 시스템이 설명된다. 네트워크의 토플로지가 비대칭 링크의 디바이스들 사이에 공통의 이웃이 없는 것이라면 예를 들어, 몇 번의 중계 요청 시도 후 응답이 없는 경우에 저 전력 디바이스는 두 홉 거리 내에서 공통의 디바이스를 찾으려고 할 것이다. 이를 위해, 저 전력 디바이스는 두 홉으로 제한된 비콘을 브로드캐스트하려고 한다. 두 홉이라는 거리의 제한 때문에, 불필요한 브로드캐스트 오버헤드는 감소될 것이다.

예를 들어, 다음의 토폴로지 상황이 고려된다. 제1 중계 디바이스 R1은 디바이스 N과 연결을 갖지 않는다. 그래서, 디바이스 L은 두 홉 거리 범위 내에서 관련 정보를 전달할 수 있는 다른 디바이스를 찾으려 한다. 이런 과정으로부터 디바이스 L은 제1 중계 디바이스 R1과 제2 중계 디바이스 R2를 통해 디바이스 N에 자신의 비콘 슬롯 정보를 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 무선 사설 네트워크에서 비대칭 링크를 확인하기 위한 방법이 정의된다. MBOA MAC 프로토콜은 제안된 방법을 설명하기 위한 스펙에서 사용된다. 일실시예에 따르면, 또한 비대칭 링크들의 일부분인 디바이스들에서 네트워크 이웃 정보의 견고한 리스트를 생성하기 위한 메커니즘이 제공된다.

MBOA MAC 프로토콜을 수행하는 디바이스들은 MAC과 MAC PHY 인터페이스 스펙과 일치하도록 해야 한다. 헤드폰, 스피커, 마이크로폰과 같은 임의의 저 전력 종단 디바이스들은 UWB 네트워크의 일부분이 될 수 있고 MBOA MAC PHY 인터페이스에 의해 요구된 것과 같은 최대 전력으로 프레임들을 전송할 수 없는 그들의 물리 계층 제한을 제외하고는 MAC을 잘 수행한다. 이러한 제한 때문에 이러한 디바이스들의 전송 범위는 감소된다. 현재 MBOA MAC은 그런 디바이스들이 UWB MBOA 무선 사설 네트워크의 일부분이 되도록 허락하지 않는다. 일실시예에 기술한 시스템 및 방법은 그런 저 전력 디바이스들이 UWB 네트워크에 결합하고 그들의 이웃으로 다른 디바이스들과 통신할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크 와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

일 실시 예에 따른 비대칭 링크를 갖는 디바이스들 간에 비콘을 교환하기 위한 방법 및 이를 이용한 시스템은 디바이스들을 전송 범위 기준으로 저 전력 디바이스와 정상 전력 디바이스로 분류하여 저 전력 디바이스가 적어도 하나의 중계 디바이스를 통해 정상 전력 디바이스에 비콘을 포워드함으로써, 비대칭 링크 때문에 발생되는 비콘 충돌이나 DRP(Distributed Reservation Protocol) 충돌을 효율적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (24)

1. 무선 네트워크에 접속하려는 비대칭 링크를 갖는 저 전력 디바이스가 상기 무선 네트워크 내에 있는 복수의 정상 전력 디바이스들 중 어느 하나와 비콘을 교환하기 위한 방법에 있어서,

   상기 저 전력 디바이스가 상기 정상 전력 디바이스의 비콘을 수신하면, 상기 수신된 비콘을 기반으로 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는지를 확인하는 단계;

   상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 저 전력 디바이스가 상기 비대칭 링크에 대한 중계를 요청하기 위한 적어도 하나의 중계 디바이스와 협상하는 단계; 및

   상기 협상 결과를 기반으로 상기 중계 디바이스가 상기 저 전력 디바이스와 상기 저 전력 디바이스가 통신하려는 정상 전력 디바이스에게 상기 협상 결과를 공지하는 단계

   를 포함하는 비콘 교환 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 무선 네트워크는,

   전송 범위를 기준으로 분류된 MAC PHY 인터페이스에서 기술되는 최대 전력으로 비콘을 전송할 수 있는 정상 전력 디바이스와 상기 MAC PHY 인터페이스에서 기술되는 최대 전력 이하의 전력으로 비콘을 전송할 수 있는 저 전력 디바이스

   를 포함하는 비콘 교환 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 확인하는 단계는,

   상기 저 전력 디바이스가 상기 정상 전력 디바이스를 포함하는 이웃 디바이스들의 비콘을 수신하면, 상기 이웃 디바이스들에 의해 사용되지 않는 하나의 비콘 슬롯을 선택하는 단계;

   상기 저 전력 디바이스가 상기 기 선택된 비콘 슬롯을 통해 비콘을 송신하는 단계; 및

   상기 저 전력 디바이스가 상기 정상 전력 디바이스로부터 비콘을 수신하면, 상기 수신된 비콘을 기반으로 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는지를 확인하는 단계

   를 포함하는 비콘 교환 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 수신된 비콘을 확인하는 단계는,

   상기 저 전력 디바이스가 상기 수신된 비콘 내에 있는 BPOIE(Beacon Period Occupancy Information Element) 필드를 기반으로 상기 기 선택된 비콘 슬롯의 사용 여부와 상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID 포함 여부를 확인하는 단계

   를 포함하는 비콘 교환 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 협상하는 단계는,

   상기 확인 결과로 상기 저 전력 디바이스가 비대칭 링크 중계 요청을 위한 중계 요청 비콘을 생성하고 상기 생성된 중계 요청 비콘을 상기 적어도 하나의 중계 디바이스에 송신하는 단계

   를 포함하는 비콘 교환 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 중계 요청 비콘은,

   상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 상기 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 상기 비대칭 링크 중계 요청을 위한 상태 코드로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘인 비콘 교환 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 공지하는 단계는,

   상기 중계 디바이스가 상기 중계 요청 비콘을 수신하면, 상기 수신된 중계 요청 비콘에 대한 응답으로 중계 허락을 위한 중계 응답 비콘을 상기 저 전력 디바이스에 송신하는 단계; 및

   상기 중계 디바이스가 상기 중계 응답 비콘을 송신한 후 상기 저 전력 디바이스로부터 수신된 비콘을 포함하는 중계 공지 비콘을 상기 정상 전력 디바이스에 포워드 하는 단계

   를 포함하는 비콘 교환 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 중계 응답 비콘은,

   상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 상기 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 상기 비대칭 링크 중계 허락을 위한 상태 코드로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘인 비콘 교환 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 중계 공지 비콘은,

   상기 비대칭 링크의 수, 상기 복수의 정상 전력 디바이스들의 디바이스 ID, 및 상기 저 전력 디바이스로부터 수신된 비콘으로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘인 비콘 교환 방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 저 전력 디바이스는 상기 비대칭 링크의 수, 상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 복수의 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 단계

    를 더 포함하는 비콘 교환 방법.
11. 제1항에 있어서,

    상기 저 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 정상 전력 디바이스는 상기 비대칭 링크의 수, 복수의 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 상기 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 단계

    를 더 포함하는 비콘 교환 방법.
12. 제1항에 있어서,

    상기 협상 결과가 상기 정상 전력 디바이스에 공지된 후에 상기 저 전력 디바이스가 적어도 하나의 중계 디바이스를 통해 상기 정상 전력 디바이스에 비콘을 송신하는 단계

    를 더 포함하는 비콘 교환 방법.
13. 무선 네트워크에 접속하려는 비대칭 링크를 갖는 디바이스가 상기 무선 네트워크 내에 있는 복수의 디바이스들 중 어느 하나와 비콘을 교환하기 위한 시스템에 있어서,

    상기 무선 네트워크 내에 있는 정상 전력 디바이스;

    상기 정상 전력 디바이스의 비콘을 수신하면 상기 수신된 비콘을 기반으로 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는지를 확인하고, 상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면 상기 비대칭 링크에 대한 중계를 요청하는 저 전력 디바이스; 및

    상기 저 전력 디바이스의 요청에 따라 상기 저 전력 디바이스와 상기 저 전력 디바이스가 통신하려는 정상 전력 디바이스에게 요청의 결과를 공지하는 중계 디바이스

    를 포함하는 시스템.
14. 제13항에 있어서,

    상기 무선 네트워크는,

    전송 범위를 기준으로 분류된 MAC PHY 인터페이스에서 기술되는 최대 전력으로 비콘을 전송할 수 있는 정상 전력 디바이스와 상기 MAC PHY 인터페이스에서 기술되는 최대 전력 이하의 전력으로 비콘을 전송할 수 있는 저 전력 디바이스

    를 포함하는 시스템.
15. 제13항에 있어서,

    상기 저 전력 디바이스는,

    상기 정상 전력 디바이스를 포함하는 이웃 디바이스들의 비콘을 수신하고, 상기 이웃 디바이스들에 의해 사용되지 않는 하나의 비콘 슬롯을 선택한 후 상기 기 선택된 비콘 슬롯을 통해 비콘을 송신하는 시스템.
16. 제15항에 있어서,

    상기 저 전력 디바이스는,

    상기 정상 전력 디바이스로부터 비콘을 수신하면, 상기 수신된 비콘 내에 있는 BPOIE(Beacon Period Occupancy Information Element) 필드를 기반으로 상기 기 선택된 비콘 슬롯의 사용 여부와 상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID 포함 여부를 확인하는 시스템.
17. 제13항에 있어서,

    상기 저 전력 디바이스는,

    상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 비대칭 링크 중계 요청을 위한 중계 요청 비콘을 생성하고 상기 생성된 중계 요청 비콘을 상기 적어도 하나의 중계 디바이스에 송신하는 시스템.
18. 제17항에 있어서,

    상기 중계 요청 비콘은,

    상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 상기 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 상기 비대칭 링크 중계 요청을 위한 상태 코드로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘인 시스템.
19. 제13항에 있어서,

    상기 중계 디바이스는,

    중계 요청 비콘을 수신하면, 상기 수신된 중계 요청 비콘에 대한 응답으로 중계 허락을 위한 중계 응답 비콘을 상기 저 전력 디바이스에 송신하고, 상기 저 전력 디바이스로부터 수신된 비콘을 포함하는 중계 공지 비콘을 상기 정상 전력 디바이스에 포워드 하는 시스템.
20. 제19항에 있어서,

    상기 중계 응답 비콘은,

    상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 상기 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 상기 비대칭 링크 중계 허락을 위한 상태 코드로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘인 시스템.
21. 제19항에 있어서,

    상기 중계 공지 비콘은,

    상기 비대칭 링크의 수, 상기 복수의 정상 전력 디바이스들의 디바이스 ID, 및 상기 저 전력 디바이스로부터 수신된 비콘으로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘인 시스템.
22. 제13항에 있어서,

    상기 저 전력 디바이스는,

    상기 정상 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 비대칭 링크의 수, 상기 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 복수의 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 시스템.
23. 제13항에 있어서,

    상기 정상 전력 디바이스는,

    상기 저 전력 디바이스와 비대칭 링크를 갖는다면, 상기 비대칭 링크의 수, 복수의 저 전력 디바이스의 디바이스 ID, 및 상기 정상 전력 디바이스의 디바이스 ID로 구성된 정보 요소를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 시스템.
24. 제13항에 있어서,

    상기 저 전력 디바이스는,

    상기 중계 디바이스가 상기 요청의 결과를 상기 정상 전력 디바이스에 공지한 후에 적어도 하나의 중계 디바이스를 통해 상기 정상 전력 디바이스에 비콘을 송신하는 시스템.

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