KR101261670B1 - 네트워크 동작 조건에 기초하여 상위 계층 기능을 선택적으로 사용하는 물리 계층 중계기 - Google Patents

Abstract

무선 네트워크에서 사용하기 위한 물리 계층 주파수 변환 중계기 (600, 700) 는, 신호 프로세싱 버스 (711) 와 결합된 신호 프로세서 (710 내지 714), 프로세서 (627), 및 메모리 (650) 를 포함한다. 물리 계층 중계기는, 물리 계층 중계를 수행하고, 선택적으로는, 네트워크 조건 및 다른 요인에 따라, 계층 2, 어쩌면 계층 3 기능을 수행한다. 복조기 (623) 는, 네트워크 조건에 기초하여, 필요에 따라 패킷들이 전송, 종료, 저장 및 포워딩될 수 있게 하기 위해 매체 액세스 제어 (MAC) 어드레싱과 같은 어드레스 정보를 추출할 수 있다.

물리 계층 중계기, 무선 네트워크, 복조기, 상위 계층 기능, 패킷

Description

네트워크 동작 조건에 기초하여 상위 계층 기능을 선택적으로 사용하는 물리 계층 중계기{PHYSICAL LAYER REPEATER WITH SELECTIVE USE OF HIGHER LAYER FUNCTIONS BASED ON NETWORK OPERATING CONDITIONS}

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 무선 LAN (WLAN; Wireless Local Area Network) 에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 동작 조건에 기초하여 클라이언트를 액세스 포인트 (AP) 에 접속시키는 주파수 변환 물리 계층 중계기에 대한 상위 계층 동작의 선택에 관한 것이다.

발명의 배경

예를 들어, 휴대용 컴퓨팅 디바이스에 의한 광대역 서비스로의 비제한 액세스의 대중성 (popularity) 이 증가했기 때문에, 제한하려는 것은 아니지만, 802.11 표준, 802.16 표준, 및 802.20 표준에 기재되고 특정된 WLAN 및 WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) 을 포함하는, 무선 네트워크와 연관된 액세스 포인트와 같은 노드의 범위를 확장시킬 필요성이 증대하고 있다. 무선 네트워크의 효과적인 확산은, 사용자 요구가 증가함에 따른 성능 레벨의 유지 및 증가에 매우 의존한다.

실제 성능 레벨과 특정된 성능 레벨 간의 성능 결점은, RF 신호의 방사 경로의 감쇠에 의해 야기될 수 있는데, 이 RF 신호는 통상, 실내 환경과 같은 동작 환경에서 2.4GHz 또는 5.8GHz 의 주파수로 송신된다. 일반적으로, 기지국 또는 AP 와 수신기 또는 클라이언트 간 범위는, 통상의 홈 (home) 에서 요구된 커버리지 범위보다 작고, 10 내지 15 미터만큼 작을 수도 있다. 또한, 랜치 스타일 (ranch style) 또는 2 층 집 (two story homes) 과 같이 분리된 평면도를 갖는 구조, 또는 RF 신호를 감쇠시킬 수 있는 물질 (material) 들로 구성된 구조에서, 무선 커버리지를 필요로 하는 영역은, 예를 들어, 802.11 프로토콜 기반 시스템의 범위를 벗어난 거리에 의해 물리적으로 분리될 수도 있다. 감쇠 문제는, 다른 2.4GHz 디바이스로부터의 간섭 또는 대역-내 (in-band) 에너지로 인한 광대역 간섭과 같이, 동작 대역에서의 간섭의 존재 시에 악화될 수도 있다. 또한, 상기 표준 무선 프로토콜을 이용하여 동작하는 디바이스들의 데이터 레이트는 신호 강도에 의존한다. 커버리지 영역에서의 거리가 증가할수록, 통상, 무선 시스템 성능이 감소한다. 마지막으로, 프로토콜의 구조 자체가 동작 범위에 영향을 줄 수도 있다.

무선 시스템의 범위를 증가시키기 위한 이동 무선 산업에서의 한가지 공통 방법은 중계기의 이용을 통한 것이다. 다른 접근법은, 분포된 기지국들을 포함하여 커버리지 영역 등을 넓힐 수 있다. 그러나, 접근법의 대부분은 엄청나게 비싼 비용이 든다. 예를 들어, Wi-Mesh Alliance IEEE 802.11 Task Group S 내의 보다 최근의 설명에서는, 근접성이 설정될 때 다수의 AP 들이 서로 접속을 형성할 수 있는 애드 혹 (ad hoc) 또는 메시 (mesh) 네트워크의 이용이 네트워크의 범위를 확장시키는 방법으로서 선호된다. 메시 네트워크에 대해 제안된 802.11(s) 표준의 전개에서, 메시 노드는, 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 및 802.11(n) 과 연관된 고속 데이터 레이터 (540Mbps) 사양과 호환가능한 것으로 의도된다.

이러한 시스템들은, 지방 정부 서비스에 의해 이용될 수도 있는 양방향 (two-way) 무선 네트워크들로 이미 배치된다. 이러한 시스템에서는, 1 차 AP, 즉, 기지국, 소스 제공자 등에 직접 접속하는 AP 의 범위를 벗어나기 전에 다중 홉들 (multiple hops) 이 트래버스 (traverse) 될 수 있다. 이러한 시스템의 주된 단점은, 독점적 네트워크 외부에서 호환가능하지 않는다는 것이고, OSI (Open Systems Interconnect) 계층 아키텍처의 계층 2 또는 상위 계층에 따라 동작하도록 통상 구성되는 고가의 독점적 중계기가 필요하다는 것이다.

당업자라면, 물리 계층 (PHY) 으로 통칭되는 계층 1 보다 상위 계층에서의 중계기의 동작이, 높은 대역폭 애플리케이션과 연관된 데이터 및 시간 민감 데이터가 네트워크에 의해 전송되고 있을 때 상당한 성능 문제를 야기할 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 소위, WDS (Wireless Distribution System) 중계기는, 계층 2 에서, 이후 더 상세히 기술되는 지연 및 스루풋 성능에 영향을 주는 단일의 트랜시버와 동작한다. WDS 중계기가 동일 채널 상에서 패킷들을 수신 및 송신하기 때문에, 정체 및 적어도 50% 의 스루풋 감소와 같은 문제가 발생할 것이다. 또한, 패킷의 매체 액세스 제어 (MAC) 어드레스가 종래의 계층 2 또는 상위 계층 동작 시에 변경되기 때문에, 전반적인 사용의 용이성의 감소와 함께 보안 특성 (security feature) 이 손상될 수 있다.

그러나, 순수한 물리 계층 중계기의 경우, 통상의 WLAN 프로토콜의 랜덤 패 킷 본질이 정의되지 않은 수신 및 송신 주기를 제공한다는 점에서 문제 (problems and complications) 가 발생할 수 있다. 또한, 클라이언트에게 서비스를 제공하기 위해 일련의 중계기들을 함께 결합시킬 때, 캐스케이드 중계로 인한 지연이 패킷 확인응답 (ACK) 을 지연시킬 수 있다. 지연된 ACK 로 인해, 그리고, 각각의 무선 네트워크 노드로부터의 패킷이 자연적으로 발생 및 송신되고 일시적으로 예측가능하지 않기 때문에, 패킷 충돌과 같은 바람직하지 않은 결과가 발생할 수도 있다. 2 개 이상의 노드가 패킷들을 동시에 송신하는 것을 막는데 이용되는, 예를 들어, 충돌 방지 (collision avoidance) 및 랜덤 백-오프 프로토콜과 같은 몇몇 개선방법 (remedy) 이 이러한 어려움을 해결하기 위해 존재한다. 802.11 표준 프로토콜에 따라, 예를 들어, DCF (Distributed Coordination Function) 또는 다른 방식이 충돌 방지를 위해 이용될 수도 있다. 그러나, 예를 들어, "홉" 의 수에 의해 측정한 것처럼, 메시 또는 다른 네트워크의 사이즈가 증가하기 때문에, 각각의 홉과 연관된 지연량 및 ACK 등의 리턴 시의 적어도 일부 지연 가능성 등은, 상위 계층 프로토콜 메시지가 중계된 네트워크 경로를 따라 앞뒤로 전송될 수 있기 전에 타임아웃이 발생하는 것과 같은 가능한 에러를 범하기 쉬운 개별 중계기들에 대해, 순수한 물리 계층 프로세싱을 행하게 한다.

WLAN 에 중계기들을 제공하고, 더 상세하게는 더 넓은 영역을 스패닝하도록 설계된 802.11 컴플라이언트 중계기를 제공하는 공지된 접근법은, 동일 박스 내에 2 개의 액세스 포인트 (AP) 로서 구성된 중계기들에, 그들 사이의 AP-간 라우팅 능력을 제공하는 것, 및 저장 및 포워드 중계기 (SF 중계기) 를 제공하는 것을 포함 한다. 양자의 접근법은, 상업적으로 입수가능한 제품에 반영된다. 박스 내에 2 개의 AP 로서 구성된 중계기가 고가의 실외 무선 네트워크에 적절할 수도 있지만, 이러한 중계기들은, 소비자 제품 애플리케이션과 일반적으로 연관된 저가 및 작은 폼 팩터의 요건을 만족하지 않는다. 또한, 이러한 중계기들은, 설치 및 동작하기에 복잡하고 보안을 손상시킬 수 있다.

종래의 소비자 지향 SF 중계기들에는 통상적으로 구성 소프트웨어 (configuration software) 가 제공된다. 일반적으로, 소비자 지향 중계기는, 상기 언급된 2 개의 AP 접근법과는 대조적으로 단일의 무선 주파수 (RF) 부를 가진 WDS 중계기이다. 이러한 중계기에는, AP 에 의해 사용된 채널들을 결정하는 소프트웨어가 로딩된다. 그 후, 초기 구성 동안 소비자에 의해 채널 정보를 SF 중계기로 전달하여, 중계기를 같은 방법으로 (in kind) 구성한다. 그러나, 이러한 시스템은, 그 시스템들에 대한 어느 정도의 기본적인 지식, 또는 적어도, WLAN 파라미터와 연관된 데이터 값들을 해석할 능력을 필요로 하기 때문에 보통의 소비자가 구현하기는 어렵다는 문제가 발생한다.

국제출원번호 PCT/US03/16208에 기초한 미국 국내단계출원번호 제10/516,327호에 기술된 일 시스템은, 주파수 검출 및 변환 방법을 이용하여 수신 및 송신 채널을 분리하는 중계기를 제공함으로써 많은 국부화된 송신 및 수신 문제를 해결한다. 여기에 기술된 WLAN 중계기는, 2 개의 WLAN 유닛이 제 1 주파수 채널에서 일 디바이스와 연관된 패킷들을 변환함으로써 제 2 주파수 채널을 이용하는 제 2 디바이스로 전달하는 것을 허용한다. 중계기가 물리 계층 디바이스로서 동작하 기 때문에, 계층 2 또는 상위 디바이스로서 구성된 중계기에서의 경우처럼, 패킷의 MAC 어드레스는 변경되지 않는다. 제 1 디바이스와 연관된 제 1 주파수 채널로부터 제 2 디바이스와 연관된 제 2 주파수 채널로, 또는 제 2 주파수 채널로부터 제 1 주파수 채널로의 변환 또는 컨버전과 연관된 방향은, 중계기 및 WLAN 환경의 실시간 구성에 의존한다. 예를 들어, WLAN 중계기는, 송신을 위한 양자의 주파수 채널들을 모니터링하고, 송신이 검출될 때, 제 1 주파수 채널을 통해 수신된 신호를 다른 주파수 채널에 대해 변환하도록 구성될 수도 있으며, 여기서, 신호는 목적지로 송신된다. 미국출원번호 제10/516,327호에 기술된 주파수 변환 중계기는, 패킷을 수신 및 부스팅 및 재송신하기 위해 거의 실시간으로 작동한다는 것에 유념하는 것이 중요하다. 당업계의 문제들 대부분을 처리할지라도, 미국출원번호 제10/516,327호에 기술된 주파수 변환 중계기는, 네트워크 동작 조건의 지식에 기초한 필터링 트래픽을 포함하여, 저장 및 포워드 또는 상위 계층 정보나 프로세싱 능력과 같은 능력들을 필요로 한다. 이러한 중계기는, 예를 들어, 무선 LAN 용 허브의 등가물이다.

일반적으로는, 이더넷 LAN 접속 등과 같은 LAN 과의 유선 접속의 배치가 바람직하지 않은 중계기를 사용할 것임을 알아야 한다. LAN 범위를 확장시키기 위해 수개의 중계기가 사용되는 경우, 엄청나게 고가이지 않으면서 상기 설명한 것처럼 지연 등의 결과를 해결할 수 있는 물리 계층 (PHY) 중계기가 바람직할 것이다. 또한, 패킷 및 네트워크 보안 메커니즘을 유지하면서 소스 또는 목적지 어드레스와 같은 패킷 또는 그 패킷과 연관된 우선순위의 특성에 기초하여 패킷들을 다르게 처리할 수 있는 PHY 중계기가 바람직할 것이다.

발명의 개요

본 발명의 물리 계층 주파수 변환 중계기 (이하, "물리 계층 중계기" 또는 "중계기" 로 지칭) 는, 동작 중의 잠시 동안, 선택적 또는 적응적 상위 계층 기능성과 함께 기본적인 물리 계층 기능성을 이용하여 지연 문제를 해결한다. 상위 계층 기능성을 제공함으로써, 중계기는, 개선된 능력들을 제공하고, 예를 들어, ACK 등과 같은 프로토콜 메시지를 프로세싱하고 추가 정보를 제공하는데 걸리는 지연을 제거함으로서 문제를 교정한다. 2 이상의 AP, 중계기, 또는 클라이언트가 WLAN 환경 내의 상이한 채널 상에 존재한다면, 중계기는, 이하 더 상세히 설명될 것처럼, 다수의 방식으로 원하는 AP 에 무선으로 접속될 수도 있다. 정확한 상위 계층 동작은, 동작 환경의 설정, 분석, 물리적 또는 소프트웨어 슬라이드 바 스위치 또는 등가물을 통한 프로세서에 의해 결정된 구성에 의해 제공될 수 있다.

상기 언급된 어려움을 경감시키기 위해, 본 발명의 중계기는 송신기를 향하여 물리 계층 패킷의 확인응답의 책임을 지도록 구성되는데, 이는 통상 계층 2 기능이다. 그러나, 패킷 재송신이 시작될 수 있지만, 속도와 같은 물리 계층 동작의 이점을 유지하기 위하여 패킷의 수신을 완료하기 전에 시작될 필요는 없다. 패킷은 또한 높은 네트워크 성능을 보장하도록 재발생될 수 있으며, 계층 2 기능성은 중계기를 포함하는 각 노드에 대해 포함될 수 있다. 재발생은, 재송신 전에 신호-대-잡음비 (SNR) 의 임의의 신호 저하가 제거되도록 허용하고, 더 강한 수신기 감도를 달성하도록 허용한다. 중계기가 재발생을 위해 구성될 경우, 패킷 의 적어도 하나의 심볼과 연관된 복조 시간에 대응하는 지연 (통상은 약 4μsecs) 이 초래되어야 한다는 것을 알아야 한다. 이러한 지속기간이 패킷 확인응답 (ACK) 타임아웃 간격을 초래할 것이기 때문에, 중계기는, 타임아웃에 "영향을 받지 않도록 (immune)" 구성되어야 하고, 프로토콜 충돌을 회피하기 위해 ACK 를 송신기에 공급할 수 있어야 한다.

소정의 중계기 실시형태에 의하면, 패킷 내의 어드레스 정보의 복조를 수행하는데 충분한 시간을 허용하고, 복조된 정보에 기초하여 임의의 특정 패킷을 재송신할지 여부를 결정하기 위해 물리 계층 중계기에 의해 소정의 지연량이 설정된다. 추가 시간은, 필터링 기능 등이 허용될지 여부에 기초하여 설정될 수 있다.

필터링 기능을 가능하게 하기 위해, 필터링 또는 라우팅 테이블이 물리 계층 중계기에 포함된다. 라우팅 테이블은, 다음, 즉, 매체 액세스 제어 (MAC) 어드레싱 정보의 컨텐츠; IP 또는 다른 계층 3 어드레싱 정보의 컨텐츠; 패킷 정보에 나타나 있는 서비스 품질 (QoS) 레벨; 및/또는 패킷에 포함된 페이로드의 타입 중 하나에 기초하여 패킷의 재송신을 다르게 처리하는 방법에 관한 정보를 중계기에 제공한다. 수신된 패킷의 다양한 부분의 컨텐츠에 기초하여, 물리 계층 중계기에 의한 대응 처리는, 예를 들어, 상기 기준에 기초한 상이한 주파수 채널의 선택을 포함할 수 있다. 또한, 물리 계층 중계기의 다른 실시형태에 의하면, 패킷은, 종료되거나 중계되지 못하게 될 수 있고, 또는 패킷은, 페이로드에 포함된 데이터가 국부적으로 사용될 수 있지만 무선으로 재송신되지 않도록 수신 및 복조될 수 있다. 따라서, 무선 클라이언트 디바이스의 추가 기능성을 가진 중계기가 구성될 수 있다.

상위 계층 또는 준 (quasi) 상위 계층 기능을 수행할 시에, 물리 계층 중계기는, 예를 들어, 802.11 의 MAC 프로토콜에 따라 패킷의 긍정 ACK 의 책임을 질 수 있다. 어드레스 필터링이 사용되면, 재발생과 연관된 중계된 패킷의 심볼 단위 복조 및 재-변조가 수행되는 상기 언급된 경우에서처럼, ACK 발생은 필수일 것이다. 패킷의 복조는, 패킷에 어드레스 정보 및 페이로드 정보의 저장을 허용하도록 물리 계층 중계와 동시에 수행될 수 있다. ACK 가 의도된 클라이언트로부터 수신되지 않는다면, 저장된 패킷 정보는 재-송신될 수 있다. 순수한 물리 계층 중계가 ACK 타임아웃 파라미터와 연관된 타이밍 요건 내에서 요구되는 경우에, 비확인응답된 패킷의 샘플은 복조 없이 저장 및 포워딩될 수 있다.

상기 언급한 것처럼, 필터링 테이블 또는 라우팅 테이블은 예를 들어, 하이브리드 계층 1/계층 2 동작 중에 패킷의 라우팅을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 저장된 라우팅 테이블 또는 필터 테이블의 유지는, 중계기/무선 노드와 다른 네트워크 엘리먼트 간의 메시징에 기초하여 수행될 수 있다. 대안으로, 라우팅 또는 필터링 테이블의 유지는, 중계기의 각측 상의 네트워크 내의 패킷 어드레스의 관찰 (observation) 에 기초하여 수행될 수 있다. 관찰은, 노드 간 다양한 루트들의 대응 리스트와 비교하여 네트워크 데이터 트래픽의 양자의 중계 주파수 채널에 대한 계속적인 관찰을 포함하여, 이하 더 상세히 기술될 다수의 방식으로 수행될 수 있다. 네트워크 내의 루트들의 리스트는, 송신과의 MAC 어드레싱을 관찰하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 언급한 것처럼, 물리 계층 중계기는, 어드레스 필터링이 사용되는 경우 ACK 발생의 책임을 지도록 구성되어야 한다. 예를 들어, 저부하 (lightly loaded) 또는 희박한 (sparse) 네트워크 내의 중계기 유닛은 순수한 물리 계층 중계를 이용할 수도 있는 한편, 멀티 테넌트 드웰링 (multi tenant dwelling) 과 같은 조밀한 (dense) 네트워크 내의 유닛은 순수한 물리 계층 중계 동작 시에 발생하는 충돌 영역들의 "병합 (merging)" 으로 인해 네트워크 내의 전반적인 정체를 감소시키도록 패킷을 필터링할 필요가 있다.

물리 계층 중계기는, 순수한 물리 계층 중계를 수행할 수 있고, 계층 2 중계 및 일부 경우에는 계층 3 중계를 수행할 수 있다. 기능성의 정도 (degree of functionality) 는, 중계 동작의 모드가 네트워크 조건에 기초하여 설정되거나 다른 무선 노드로부터 수신된 명령에 기초하도록 슬라이딩 스케일 (sliding scale) 에 따라 설정될 수 있다. 또한, 하이브리드 중계 디바이스로서 동작하는 것에 더하여 "연관된" 클라이언트로서 동작할 능력과 같은 추가 상위 계층 특성이 부가될 수 있다. 예를 들어, 중계기 유닛이 다른 디바이스에 중계하는 네트워크 노드로서 역할을 할 수 있는 동시에, 중계기에 개별 어드레싱된 패킷을 수신할 수도 있도록 중계 디바이스에 데이터 포트가 부가될 수 있다. 이러한 패킷은, 멀티미디어 디바이스, 스테레오 디바이스, 또는 컴퓨터 등과 같은 다른 타입의 데이터 디바이스로 향하게 될 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 디바이스의 예에는, 무선 스피커, 텔레비전, 스테레오, 비디오 감시 카메라 (video surveillance camera), 또는 냉장고 또는 주방용 터치 스크린 컴퓨터를 포함할 수 있다.

다른 중계기 실시형태에 의하면, 중계기는, ACK 를 발생시키지만 ACK_Timeout 의 결과와는 무관한 것으로 구성된다. 또한, 중계기는, 추가 기능성을 허용하기 위해 더 완전한 MAC 및 PHY 계층을 갖도록 구성된다. 보다 일반적으로, 완전한 PHY 및 MAC 으로 인해, 중계기는, 국부적으로는 클라이언트로서의 역할을 할 수 있고, 또한 다른 디바이스에 네트워크 인터페이스 제어 (NIC) 중계기를 수행할 수 있다. 이러한 특성으로 인해, 중계기 칩은, 독립형 중계기에 포함되는 것에 더하여, 상기 열거된 것과 같은 다른 디바이스에 임베딩될 수 있다. 중계기는 또한, PHY 레벨 중계 능력과 함께, 예를 들어, 802.11(s) 에 따른 MESH 노드와 같은 그 밖의 네트워크에 대해 나타난 것처럼 동작할 수 있다. 이상적으로, 중계기는, 심볼 단위로 패킷의 복조 및 재발생을 수행할 수 있다. 중계기가 타임아웃에 영향을 받지 않게 함으로써, 중계기는 지연에 대한 걱정 없이 캐스케이드될 수 있다. 또한, 계층 2 어드레스 필터링을 수행하기 위한 중계기의 능력은, 중계기가 충돌 영역들을 분할하고 그들을 동적으로 병합하도록 허용한다. 따라서, 중계기는, 상이한 MAC 어드레스를 가진 패킷들을 다르게 처리할 수 있다. 계층 2 중계 특성은, 네트워크 성능을 최적화하기 위해 계층 1 중계 특성에 부가하여 또는 그 계층 1 중계 특성 대신에 동적으로 포함될 수 있다.

중계기가 ACK 를 발생시키도록 구성될 경우, 그 중계기는, 클라이언트가 AP 채널의 범위 내에 있고 동일 주파수 상에 있을 때처럼, ACK 를 발생시킬 AP 와 동일 채널 상에 클라이언트가 존재한다면 ACK 를 발생시키지 않아도 된다. 이러한 시나리오의 수용은, 클라이언트가 AP 에 관하여 이동하기 때문에, 그 클라이언 트가 AP 변화에 대한 그들의 근접성에 따라 채널을 바꿀 수도 있다는 문제가 있을 수도 있다. 따라서, 이러한 클라이언트 이동을 해결하기 위해, 테이블이 항상 최신의 것이 되도록 트래픽의 계속적인 모니터링이 요구될 수도 있다. 클라이언트가 리피트 채널로부터 AP 채널로 이동하는 경우에, 중계기는 ACK 의 발생을 멈추어야 한다. 어느 채널이 할당되는지를 추적하기 위하여, 라우팅 테이블은, 다수의 상이한 수단에 의해 계속적으로 업데이트될 수 있다. 업데이트에 포함된 정보는, 양자의 중계 주파수 채널 및 노드 간 다양한 루트들의 대응 리스트를 통해 네트워크상의 데이터 트래픽의 계속적인 관찰로부터 획득될 수 있다. 당업자는, 유선 네트워크 내의 계층 2 브릿지에서 사용된 스패닝 트리 (spanning tree) 알고리즘과 유사한 것처럼 이러한 관찰 및 루트들의 열거를 인정할 것이다. 네트워크에서의 루트들의 리스트는, 송신과의 MAC 어드레싱을 관찰하여 구성될 수 있다.

따라서, 프로세서 또는 프로세서의 제어 하의 모듈 등과 같이, 중계기와 연관된 제어기는, AP 주파수 채널 상의 임의의 패킷에 대한 소스 어드레싱이 노드의 MAC 어드레스를 포함했다면 중계기가 특정 노드에 대한 패킷을 ACK 하지 못하게 할 것이다. 따라서, 제어기는 효과적인 테이블 프루닝 (pruning) 메커니즘의 역할을 한다. 반대로, AP 채널과 연관된 MAC 어드레스를 포함하는 목적지 또는 수신기 MAC 필드를 가진 리피트 채널을 통해 수신된 패킷의 경우, 그 패킷은, 중계기가 어드레스 필터링을 위해 구성된다면 필터링될 수 있고 중계되지 않을 수 있다. 어떤 경우나, 패킷이 리피트 채널로부터 AP 채널로 중계될 때, 소스 및/또는 송 신기 어드레싱 정보는 테이블에 배치되어야 하고, 리피트 채널 상에 존재하는 것으로 마크되어야 한다. 보다 포괄적인 접근법에 있어서, AP 채널 상의 모든 소스 MAC 어드레스 및 리피트 채널 목적지 테이블에 대해 보여진 모든 소스 MAC 은 글로벌 테이블에 부가될 수 있다. 그 후, 중계기는, 패킷을 통과시킬지 ACK 를 제공할지 여부 또는 이들 테이블의 컨텐츠에 기초하여 ACK 를 보류할지 여부를 결정할 수 있다. 주파수에 오버랩하는 다중 중계기가 사용되는 경우, 중계기들 중 어느 하나 또는 다수가 패킷을 중계해야 하는지를 결정하기 위해 중계기 간 다이얼로그 (dialog) 가 설정될 수도 있다.

라우팅 테이블을 업데이트하기 위해 사용될 수 있는 또 다른 상위 계층 메커니즘은 다른 네트워크 노드로부터의 메시징을 통해 존재할 것이다. 특히, 노드들은, 예를 들어, 802.11(s) MESH 표준 타입 네트워크에서 사용될 수 있는 라우팅 업데이트 메시지를 통해 그들 스스로를 서로 식별할 수 있다.

도면의 간단한 설명

동일한 참조 번호가 개별 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트를 지칭하며, 이하 상세한 설명과 함께, 명세서에 포함되고 그 명세서의 일부 요소가 되는 첨부 도면은, 다양한 실시형태를 추가 예시하고 본 발명에 따라 다양한 원리 및 이점을 설명하는데 도움이 된다.

도 1 은, 다양한 예시적인 실시형태에 따라 중계기를 포함하는 기본적인 WLAN 을 도시하는 도면이다.

도 2a 는, 전이중 물리 계층 중계기 내의 중계 경로를 도시하는 도면이다.

도 2b 는, 도 2a 에 도시된 전이중 물리 계층 중계기와 연관된 비교 레이턴시를 도시하는 패킷 흐름도이다.

도 2c 는, 반이중 계층 2 저장 및 포워드 중계기 내의 중계 경로를 도시하는 도면이다.

도 2d 는, 도 2c 에 도시된 반이중 계층 2 저장 및 포워드 중계기와 연관된 비교 레이턴시를 도시하는 패킷 흐름도이다.

도 3 은, 2 개의 액세스 포인트 (AP) 를 가진 중계기 구성과 연관된 예시적인 패킷 흐름 및 프로세싱을 도시하는 도면이다.

도 4 는, 순수한 물리 계층 중계기로서 구현된 중계기 구성과 연관된 예시적인 패킷 흐름 및 프로세싱을 도시하는 도면이다.

도 5 는, 상위 계층 프로세싱 능력을 포함하는 물리 계층 중계기로서 구현된 중계기 구성과 연관된 예시적인 패킷 흐름 및 프로세싱을 도시하는 도면이다.

도 6 은, 상위 계층 프로세싱 능력을 포함하는 물리 계층 중계기로서 구현된 중계기 구성과 연관된 다양한 하드웨어 컴포넌트를 도시하는 회로도이다.

도 7 은, 상위 계층 프로세싱 능력을 포함하는 물리 계층 중계기로서 구현된 중계기 구성에서의 신호 프로세싱과 연관된 다양한 하드웨어 컴포넌트를 추가 도시하는 회로도이다.

발명의 상세한 설명

다음에, 도 1 을 참조하면, 무선 LAN (WLAN; 100) 이 도시되어 있다. WLAN (100) 은, 케이블 회사, 전화 회사 등과 같은 광대역 서비스 제공자로부터의 외부 광대역 접속 (101) 을 가진 거주지 (110) 에 구성된 홈-내 (in-home) 네트워크일 수 있다. 광대역 접속 (101) 은, MODEM (111), 이를 테면, 케이블 모뎀, 라우터 등과 같은 컨버전 디바이스에 결합될 수 있고, 유선 또는 무선 이더넷 접속을 예를 들어, 무선 액세스 포인트 (AP; 112) 에 제공한다. 통상의 중계 시나리오에서는, 거주지 (110) 의 적절한 영역에 위치된 물리 계층 중계기 (120) 와 AP (112) 간에 제 1 링크 (113) 를 설정하여, 예를 들어, 제 2 링크 (114) 를 통해, WiFi 인터페이스 등과 같은 802.11 인터페이스로 인해 가능하게 된 PC 와 같은 클라이언트 디바이스 (115) 에 중계를 수행할 수 있다.

제 1 링크 (113) 및 제 2 링크 (114) 가 개시 시, 초기 절차 중에 다양한 방식으로 설정될 수 있는 상이한 주파수에서 동작한다는 것을 알게 될 것이다. 순수한 물리 계층 동작 모드에서의 중계기 (120) 는, 제 1 링크 (113) 를 통해 패킷을 수신할 것이고, 바로 이어서 제 2 링크 (114) 를 통해 패킷을 중계하기 시작할 것이다. 중계기 (120) 가 패킷을 재발생하도록 구성되는 경우, 패킷은, 예를 들어, 약 4 마이크로초 정도의 통상의 심볼 간격 후, 유입 (incoming) 패킷의 적어도 하나의 심볼이 수신되면 중계되기 시작할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중계기 (121) 와 같은 하나 이상의 추가 중계기는, 클라이언트 (115) 로의 제 1 추가 링크 (116) 및 제 2 추가 링크 (117) 와 함께 존재할 수도 있다. 이하 설명될 것처럼, 이러한 환경에서는, 중계기들 (120 및 121) 이, 어느 중계기가 클라이언트 (115) 로의 ACK 의 발생과 같은 상위 계층 기능들을 수행하도록 부여되는지를 추적해야 한다는 것을 알게 될 것이다. 어느 중계기가 클라이언트 어드레스, AP 어드레스 등에 기초하여 어느 클라이언트에 중계 및 확인응답을 발생시킬 책임이 있는지와 같은 정보를 추적하기 위해 라우팅 테이블 또는 필터링 테이블을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 다중 중계기는, 신호-대-잡음비, 수신된 신호 강도 표시자 (RSSI) 등과 같은 임계값을 설정하기 위한 중계기-간 통신 프로토콜 및 중계기가 특정 클라이언트에 대해 책임져야 할 조건을 이용하여 통신할 수도 있다.

계층 2 기능 또는 계층 3 기능으로 동작할 때에도, 통상, 중계기는 페이로드 컨텐츠를 디코딩하지 않고 어드레싱 정보를 추출할 수 있기 때문에, 물리 계층 중계기 (120) 는, 이하 설명될 것처럼, 특히, 순수한 물리 모드에서 동작할 때, 암호화 등을 손상시키지 않고 보안 네트워크 환경에서 이용될 수 있다. 또한, 매체 액세스 제어 (MAC) 어드레싱 정보는, 예를 들어, 패킷 확실성을 보장하는 것과 관련된 AP (112) 와 클라이언트 디바이스 (115) 간의 보안 프로토콜에 대한 지원을 제공하여 순수한 물리 계층 동작 모드 내에서 변경되지 않는다.

대안의 실시형태에서, 비-주파수 변환 접근법은, 예를 들어, 발명의 명칭이 "검출 및 매체 액세스 제어를 갖는 비-주파수 변환 중계기 (NON-FREQUENCY TRANSLATING REPEATER WITH DETECTION AND MEDIA ACCESS CONTROL)" 인 공동-계류중인 미국특허출원번호 제11/127,320호에 기술된 것처럼, 802.16 과 같은 프로토콜 하에서, 발명의 명칭이 "기존의 유선 및 무선 중계기 모듈을 이용한 무선 LAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK USING EXISTING WIRING AND WIRELESS REPEATER MODULES)" 인 공동-계류중인 미국특허출원번호 제10/465,817호에 기술된 것처럼 가정용 배선의 사용과 관련하여 물리 계층/하이브리드 중계기와 함께 이용될 수도 있 다.

또한, 본 출원은, 발명의 명칭이 "네트워크 커버리지를 강화시키는 중계기를 가진 무선 LAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK WITH REPEATER FOR ENHANCING NETWORK COVERAGE)" 인 국제출원 PCT/US03/28558에 기초한 미국 국내단계특허출원번호 제10/529,037호와 관련된다. 미국출원번호 제10/529,037호에 기술된 중계 기술은 비-주파수 변환 접근법에 적용될 수도 있는데, 그 기술은, 예를 들어, MAC 어드레싱과 관련된다. 미국출원번호 제10/529,037호에 기술된 다른 기술은, 수신기와 송신기 분리 등과 같은 비-주파수 변환 접근법에 덜 관련될 수도 있다. 그러나, 주파수 변환 접근법과 비-주파수 변환 접근법 양자에서는, 소스와 목적지의 MAC 어드레스가 변경되지 않기 때문에 순수한 물리 계층 중계에 대해 더 강한 적합성 (suitability) 을 제공한다는 것에 유념해야 한다.

물리 계층 중계기 (200) 의 동작을 이해하기 위해, 2 가지 시나리오 (210 및 220) 가 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 2d 에 도시된다. 순수한 PHY 계층 동작 모드에 있어서, 시나리오 (210) 에 나타낸 것처럼, 신호가 제 1 주파수 (F1) 상에서 수신되고 제 2 주파수 (F2) 상에서 중계되는 구성 (211) 이 도 2a 에 도시된다. 도 2b 의 흐름도 (212) 는, 패킷이 본질적으로 동시에 수신 및 송신되는 것을 도시한다. 패킷은, 중계기가 순수한 물리 계층 모드에서 "즉시 (instantly)" 중계하도록 구성되기 때문에 1 마이크로초 미만의 지연을 가진 채 전송된다. 동시의 수신 및 송신이 PHY 계층 중계기에 대해 절대 요건은 아니지만, 그것은 상당한 이점을 제공한다.

시나리오 (220) 에 나타낸 것처럼 약간 상이한 예에 있어서, 계층 2 기능성이 포함되고, 가능한 수의 최악의 경우 시나리오들 중 하나가 도시된다. 동일 주파수 (F1) 상에서 송신 및 수신하기 위한 중계기부를 포함하는 비-물리 계층 중계기 구성 (221) 이 도 2c 에 도시된다. 수신 측 상에서, 기저대역 프로세싱 및 MAC 프로세싱이 수행되며, 예를 들어, 어드레스 정보가 추출 및 저장된다. 따라서, 중계기는, 패킷을 저장하고, 네트워크상에 존재하는 다른 채널이 없을 때에만 중계한다. 중계기가 동일 주파수 상에서 수신 및 송신하기 때문에, 그리고, 가능한 다른 트래픽의 존재에 의해 야기된 잠재적 랜덤 지연으로 인해, 지연이 적어도 50%, 어쩌면 그 이상일 것이다. 이런 시나리오에서, 중계기는, 네트워크가 프리 (free) 일 때 패킷이 저장 및 재송신될 수 있도록 MAC 어드레싱 정보를 복조할 수 있다. 중계기는, 상기 설명한 시나리오 (210) 와 직접 비교하여 MAC 어드레싱 정보를 추가로 변경시킬 수 있다. 도 2c 에 도시한 흐름도 (222) 에서 알 수 있는 것처럼, 중계기는, 패킷을 수신 및 확인응답하고 프로세싱 및 버퍼링 지연 후에 그들을 재송신한다.

상당한 네트워크 트래픽이 존재하거나, 단 하나의 무선 주파수 (RF) 채널이 이용가능하고 상기 설명한 것과 같은 수신/송신 분리 기술이 비실용적인 환경에서는, 계층 2 타입 기능성의 필요성이 쉽게 발생할 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 이러한 시나리오는, 상기 언급한 것처럼, 도 3 의 시나리오 (300) 에 도시한 것처럼 동일 중계기 패킷 (330) 내에 AP (331) 및 AP (332) 를 제공함으로써 해결될 수 있다. 중계기 (330) 는, 예를 들어, AP (310) 로부터의 전체 패킷 1 (311) 을 AP (331) 에서 수신한다. AP (331) 는, AP (310) 에 대한 프로토콜을 만족시키기 위해, ACK (312) 를 AP (310) 에 제공한 후 패킷을 패킷 1 (313) 로서 포워딩한다. AP (331) 는, 패킷을 송신하고, 어쩌면 패킷을 필터링하거나, 다른 동작을 수행하기 위해 계층 2 프로토콜을 설정하도록 링크 (333) 를 통해 AP (332) 와 통신한다.

그 후, 중계기 (330) 는, 313 에서 패킷 1 (311) 을 프로세싱하고, 그것을, AP (332) 를 경유하여 클라이언트국 (340) 을 향하고 있는 패킷 (316) 과 같이 송신한다. 동시에, 중계기 (330) 는 패킷 2 (314) 를 AP (331) 에서 수신한다. 전체 패킷 2 (314) 를 수신하고 ACK (315) 를 제공하여 AP (310) 에 대한 프로토콜을 만족시킨 후, 중계기 (330) 는, 317 에서 패킷 2 (314) 및 클라이언트국 (340) 으로부터 발생된 임의의 ACK (318) 를 프로세싱할 수 있다. 그 후, 중계기는, 클라이언트국 (340) 을 향하여 패킷 2 (319) 를 송신하고 ACK (320) 를 수신한다. 상기 언급된 흐름이 클라이언트 (340) 로부터 시작하는 패킷의 경우 반대로 동작할 수 있다는 것을 알게 될 것이다.

기본적으로, 단일 박스 내의 2 개의 AP (331 및 332) 의 배치는, 향상된 중계기를 제공하는 대신에 대안의 새로운 시스템을 제공한다. 중계기 (330) 는, 불리하게는, 다중 분해된 액세스 포인트를 제공하기 위해 실질적인 하드웨어와 펌웨어를 필요로 한다. 또한, 상업적으로 입수가능한 AP 의 경우, 채널 선형성 및 선택성은, 성능에 상당한 영향을 주지 않고, 일 채널 상의 송신기가 다른 채널 상의 수신기에 물리적으로 근접하여 존재하는 것을 막는다. 최종적으로, 매우 중요한 것은, 이중 AP 구성에서, 패킷 내의 MAC 어드레스 정보의 변경이 요구되므로 WiFi 보호 액세스 (WPA) 또는 802.11(i) (WPA2) 등과 같은 일부 보안 프로토콜이 무효가 된다는 점에서 실질적인 보안 및 구성 복잡화가 발생한다는 것이다.

반대로, 도 4 에 도시한 것처럼, 기존의 물리 중계기 컴포넌트와 마찬가지로, 이하 설명되는 것처럼 상위 계층 기능을 제공하면서 동시에 패킷을 송신하기 위해 순수한 물리 계층 중계기 시나리오 (400) 가 사용될 수 있다. AP (410) 는 클라이언트 (430) 를 향하여 패킷 1 (411) 을 전송할 수 있다. 순수한 물리 계층 중계기로서 구성된 중계기 (420) 는, 패킷 1 (411) 과 연관된 신호를 수신하자마자 클라이언트 (430) 를 향하여 패킷 1 (412) 을 송신하기 시작할 것이다. 이러한 시나리오에서는, 중계기 (420) 에 의해 ACK 가 발생되지 않는다. 오히려, 전체 패킷 1 (412) 이 클라이언트 (430) 에 의해 수신된 후, 중계기 (420) 에 의해 AP (410) 를 향하여 즉시 중계될 수 있는 클라이언트 (430) 에 의해 ACK (413) 가 발생된다. 패킷 2 (414) 는, 유사한 방식으로 전송될 수 있고, 패킷 2 (415) 와 같이 클라이언트 (430) 를 향하여 중계기 (420) 에 의해 즉시 송신될 수 있다. 클라이언트 (430) 가 전체 패킷 2 (415) 를 수신할 때, 중계기 (420) 에 의해 AP (410) 를 향하여 즉시 중계될 수 있는, AP (410) 를 향하여 ACK (416) 를 발생시킨다. 상기 언급된 흐름은 클라이언트 (430) 로부터 시작하는 패킷의 경우 반대로 동작할 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 상기 언급된 흐름은, 비-주파수 변환 구성에서의 물리 계층 중계기와 연관된 대안의 실시형태에 적용할 수 있다는 것에 유념해라.

복조 및 디코딩 없이, 그리고 MAC 어드레스 변경 없이 신호가 재-송신되는 경우처럼, 상기 시나리오는 순수한 물리 계층 중계와 관련된다는 것에 유념해야 한다. 속도를 제외하고는 이러한 중계의 한가지 주된 이익은, 중계 동작을 수행하면서 네트워크 보안을 유지하는 능력이다. 패킷이 송신기 측 상의 기저대역 수신기로부터 목적지 측 상의 기저대역 송신기로 중계된다면, 순수한 물리 계층 중계기처럼, 어떤 계층 2 정보도 디코딩되거나 변경되지 않는다. 따라서, 속도 및 보안이 유지된다. 계층 2 기능성이 증가됨에 따라, 일부 지연이 증가된 정보 및 재발생 능력을 위해 초래되는데, 이는 전반적인 네트워크 성능을 강화시킨다. 이하 약술된 물리 계층+계층 2 시나리오에서는, MAC 어드레싱 정보가 재발생을 위해 기저대역으로 디코딩될 수 있는 동시에, MAC 어드레싱 정보가 변경되지 않기 때문에 네트워크 보안을 유지하는 것이 여전히 가능하다. 또한, 페이로드 컨텐츠가 복조될 수도 있지만, 디코딩, 분배, 또는 그 반대로 재-캡슐화되지 않는데, 이는 암호화의 무결성을 유지한다. 또한, 802.11(i) 보안의 경우에, 전체 패킷은 변경 없이 복조 및 재발생될 수도 있으며, 이로써 프로토콜의 무결성을 유지한다. 특히, MAC 어드레싱 정보의 어떤 것도 변경되지 않는다. 따라서, 상위 계층 기능을 가진 물리 계층 중계기는 보안 네트워크용으로 적합하다.

도 5 에 도시한 것처럼, 물리 계층 중계기는, 계층 2 및 일부 계층 3 기능성을 선택적으로 제공받을 수 있으며, 여기에 설명한 것처럼, 보안 또는 암호화를 혼란시키지 않고 이들 상위 계층 기능들을 구현할 수 있다. 도 5 에 있어서, AP (510) 는 패킷 1 (511) 을 클라이언트 (540) 를 향하여 전송한다. 계층 2, 옵 션으로는 계층 3 기능의 서브세트가 구비되어 있는 물리 계층 중계기 (530) 는, 수신 시에 512 에서 프로세싱을 시작하도록 구성된다. 프로세싱은, 재발생, 어쩌면 그 이상을 목적으로 프리앰블 및 MAC 어드레싱 정보를 추출하기 위해 기저대역 복조를 포함할 수도 있다. 재발생 시나리오에서, 중계기 (530) 는, 예를 들어, 클라이언트 (540) 를 향하여 발생되는 패킷 1 (514) 의 재발생을 시작하기 전에, 적어도 하나의 심볼 지속기간을 대기할 수 있다. 일단, 전체 패킷 1 (511) 이 수신되면, 중계기 (530) 는, AP (510) 의 프로토콜 요건을 만족시키기 위해 AP (510) 를 향하여 ACK (513) 를 발생시킨다. ACK (513) 가 발생되지 않았고 상당한 지연이 조우되었다면, 패킷 타임아웃이 발생할 수 있고, AP (510) 내의 프로토콜 제어기는, 패킷이 수신되지 않거나 에러로 수신되었다고 가정할 것임을 알게 될 것이다.

클라이언트 (540) 가 전체 패킷 1 (514) 을 수신할 때, 중계기 (530) 를 향하여 ACK (515) 가 발생된다. 클라이언트 (540) 가 중계기 채널 상에 있는 것이 결정되는 경우, ACK 의 맹목적 발생은, 클라이언트 (540) 가 또한 AP (510) 와 동일 채널 상에 있다면 2 개의 디바이스가 ACK 를 발생시킬 것이기 때문에 문제를 야기할 것이다. 그 결과는, 어떤 ACK 도 AP (510) 에 의해 수신되지 않는 충분히 가능한 충돌이다. 여기서, ACK 가 발생되어야 하는지 MAC 어드레스 및 리포팅 방향에 기초하지 않아야 하는지를 결정하기 위해 테이블이 이용된다. 테이블은, 네트워크상의 패킷의 MAC 어드레싱을 관찰함으로써 거주될 수도 있다. 특히, 중계기 (530) 가 ACK 를 송신기에 발생시키는 패킷을 중계하지만, 수회의 시 도 후에도 의도된 목적지로부터 ACK 를 절대 수신하지 않는다면, 클라이언트가 중계된 채널 상에 더 이상 존재하지 않는 것으로 결정될 수도 있다. 이러한 경우에, 중계기 (530) 는, NULL 패킷과 같은 프로토콜 메시지를 클라이언트에 전송하여, 클라이언트가 여전히 존재하는지를 결정한다. 클라이언트가 존재하지 않는다면, 테이블로부터 삭제될 것이며, 더 이상 ACK 가 그 클라이언트를 대신하여 중계기에 의해 발생되지 않을 것이다. 이러한 방식으로, 테이블이 주기적으로 업데이트 및 검증될 수도 있다.

제 2 패킷 2 (516) 는, AP (510) 에 의해 전송되고, 중계기 (530) 는 즉시, 프로세싱 (512) 과 관련하여 상기 설명한 것처럼 517 에서 프로세싱을 시작한다. 중계기는, 적어도 제 1 심볼을 수신한 직후에 패킷 2 (519) 를 재발생 및 전송할 수 있다. 중계기 (530) 가 전체 패킷 2 (516) 를 수신할 때, ACK (518) 가 AP (510) 를 향하여 발생된다. 클라이언트 (540) 가 전체 패킷 2 (519) 를 수신할 때, ACK (520) 가 중계기 (530) 를 향하여 발생된다.

계층 2 동작의 주된 이익은, 패킷과 연관된 처리를 추출 및 잠재적으로 조작하거나, 선택된 MAC 어드레스에 대한 패킷의 송신을 필터링하는 능력이라는 것을 알게 될 것이다. 이러한 능력은, 다중 클라이언트, 어쩌면 다중 AP 노드가 존재하는 계쟁 (contentious) 의 환경에서 유용하다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 클라이언트 노드에는, 중계기가 구비될 수 있고, 계층 2 기능성으로, 네트워크 인터페이스 제어기 (NIC) 의 역할을 할 수 있다.

도 6 을 참조하면, 물리 계층 중계기 회로 (600) 가 2 개의 주파수 채널 상 에서 수신하기 위해 도시되어 있다. 수신 측 상의 입력 믹서 (610) 및 송신 측 상의 출력 믹서 (635) 를 통한 다운-컨버전 및 업-컨버전을 위해 일 세트의 수신 및 송신 채널을 구동시키도록 국부 발진기 (LO) 1 (601) 이 이용된다. 다운-컨버전을 위해, 입력 믹서 (610) 는, 알게 될 것처럼, 예를 들어, 안테나로부터 수신된 신호를 믹싱하고, 믹싱된 신호를 증폭기 (612) 에 입력한다. 증폭기 (612) 의 출력은 대역통과 필터 엘리먼트 (614) 를 관통하며, 그 대역통과 필터 엘리먼트 (614) 의 출력은, 예를 들어, 594MHz 의 중간 주파수의 증폭기 (616) 로 전달된다. IF 스테이지 증폭기 (616) 의 출력은, 14 비트 컨버터인 것이 바람직한 아날로그-디지털 컨버터 (ADC; 618) 로 전달된다. 다른 세트의 수신 및 송신 채널은, 수신 측 상의 입력 믹서 (611) 및 송신 측 상의 출력 믹서 (636) 를 통한 다운-컨버전 및 업-컨버전을 위해 이용되는 LO 2 (602) 에 결합된다. 다운-컨버전을 위해, 입력 믹서 (611) 는, 예를 들어, 안테나로부터 수신된 신호를 믹싱하고, 믹싱된 신호를 증폭기 (613) 에 입력한다. 증폭기 (613) 의 출력은, 대역통과 필터 엘리먼트 (615) 를 관통하고, 그 대역통과 필터 엘리먼트 (615) 의 출력은, 예를 들어, 462MHz 의 중간 주파수의 증폭기 (617) 에 전달된다. IF 스테이지 증폭기 (617) 의 출력은, 14 비트 컨버터인 것이 또한 바람직한 ADC 컨버터 (619) 에 전달된다. 컨버전 전에는 어떤 자동 이득 제어 (AGC) 도 수행되지 않는 것이 바람직하다. ADC 컨버터들 (618 및 619) 은, 예를 들어, LO 3 (603) 에 결합되는 디바이더 (605) 로부터 발생된 클록에 의해 132MHz 샘플링에서 구동된다. LO 1 (601), LO 2 (602) 및 LO 3 (603) 모두는, 예를 들어, 2112MHz 클록 레퍼런스 를 발생시키는 레퍼런스 소스 (604) 에 결합된다. 이런 식으로, 프로세싱 엘리먼트 모두가 보다 정확한 프로세싱을 위해 공통 클록 레퍼런스에 동조될 것이다.

수신된 신호의 추가 기저대역 디지털 프로세싱을 수행하기 위하여, ADC (618) 및 ADC (619) 의 출력들은, 신호 프로세싱 블록 A (SPBA; 620) 및 신호 프로세싱 블록 B (SPBB; 621) 와 같은 전용 신호 프로세싱 블록에 결합된다. SPBA (620) 및 SPBB (621) 는 신호 프로세싱 버스 (622) 와 함께 결합된다. SPBA (620) 및 SPBB (621) 는, 기저대역 신호를 복조기 (DEMOD; 623) 에 결합하는 디지털 출력을 더 가질 수도 있으며, 복조기 (DEMOD; 623) 는, 매체 액세스 제어 (MAC) 블록 (624) 에, 마지막으로는 변조기 (MOD; 625) 에 차례로 결합되며, 변조기 (MOD; 625) 는, 필요하다면, 출력 또는 추가 프로세싱을 위해 SPBA (620) 및 SPBB (621) 에 다시 결합된다. DEMOD (623) 의 출력은, MAC 어드레스 등과 같은 정보를 실제로 디코딩하기 위해 사용될 수 있으며, 그 결과, MAC 블록 (624) 은, 진보한 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 머신 (ARM) 또는 MIPS (Million Instructions Per Second) 타입 프로세서 등과 같은 고성능 프로세서일 수 있는, 예를 들어, 프로세서 (627) 의 제어 하에서 패킷에 대한 MAC 프로세싱을 수행할 수 있다. 제어기로서의 역할을 하는 프로세서 (627) 는, AP 주파수 채널 상의 어떤 패킷에 대한 소스 어드레싱이 테이블 프루닝 메커니즘으로서의 역할을 효과적으로 하는 노드의 MAC 어드레스를 포함했다면, 중계기가 특정 노드에 대한 패킷을 ACK 하지 못하게 할 것이다. AP 채널과 연관된 MAC 어드레스를 포함하는 목적지 또는 수신기 MAC 필드를 가진 리피트 채널을 통해 수신된 패킷은, 중계기가 어 드레스 필터링을 위해 구성되는 경우, 필터링되고 중계되지 않는다. 패킷이 리피트 채널로부터 AP 채널로 중계될 때, 소스 및/또는 송신기 어드레싱 정보는, 테이블, 예를 들면, 메모리 (650) 에 위치되어야 하고, 리피트 채널 상에 존재하는 것으로 마크되어야 한다. 대안으로, AP 채널에 대한 모든 소스 MAC 어드레스 및 리피트 채널 목적지 테이블 상에 보여진 모든 소스 MAC 이 글로벌 테이블에 부가될 수 있다. 그 후, 중계기는, 패킷을 전달할지 ACK 제공할지 여부, 또는 이들 테이블의 컨텐츠에 기초하여 ACK 를 보류할지 여부를 결정할 수 있다. 주파수에 중첩하는 다중 중계기가 이용되는 경우, 중계기들 중 어느 하나 또는 다수가 예를 들어, XOS (Xtender Operating System), 또는 등가의 메시징 프로토콜을 이용하여 패킷을 중계해야 하는지를 결정하기 위해 중계기 간에 다이얼로그가 설정될 수도 있다.

대안으로, 프로세서 (627) 와 조합된 MAC 블록 (624) 또는 상태 머신 (640) 은, 블록 (620) 및 블록 (621) 이라기보다는 심볼 단위 지연선의 역할을 할 수도 있다. 따라서, 재송신된 심볼의 조작 없이 심볼의 재발생만으로, 각 심볼이 복조되고 정보가 변조기로 전달된다. 이러한 방식의 프로세싱은, 네트워크 조건에 기초하여 설정될 수 있고, 중계 신호의 상위 품질 및 향상된 성능 및 범위를 이끄는 수신기의 일부를 통해 수신된 신호에 대해 증가된 감도를 허용한다. 옵션으로는, 당업자에 의해 알게 될 것처럼, 이전의 상태 또는 상태 벡터 Si (641) 에 기초하여 출력 상태 또는 상태 벡터 Si+1 (642) 를 발생시킴으로써 중계기의 동작을 제어하게 하기 위해 상태 머신 (640) 이 이용될 수 있다.

샘플 레벨 중계 또는 심볼 단위 재발생 중계와 동시에, MAC 블록 (624), 상태 머신 (640), 및 프로세서 (627) 는, ACK 의 발생을 포함하여 구성한 것처럼 패킷의 어드레싱을 관찰하고 계층 2 프로세싱을 수행할 수도 있다. 기저대역 정보를 복조함으로써, 물리 계층 중계기는 이제 어드레싱 정보에 액세스하고, 프로세서 (627) 및 부수적인 고속 메모리 (650) 의 동작을 통하여, 패킷을 필터링하고, 패킷을 전송하며, 서비스 품질 (QoS) 파라미터 등에 기초한 목적지로 패킷을 향하게 할 수 있다. 패킷이 재송신될 준비가 될 때, 샘플 단위, 또는 심볼 단위 중계를 이용하여, SPBA (620) 및 SPBB (621) 는, 어느 채널이 신호가 검출되었고 이어서 프로세싱되었는지에 기초하여, SPBA (620) 와 SPBB (621) 중 출력하기에 적절한 하나를 선택하는 멀티플렉서 (628) 로 데이터 샘플을 출력한다. 심볼 단위 중계가 이용되는 경우, 변조기 (625) 는, 데이터 샘플들을 SPBA (620) 또는 SPBB (621) 에 전달하여 재송신된 패킷의 소스로서 이용할 것이다. 통상, 14 내지 16 비트 디지털 값인 멀티플렉서 (628) 의 출력은, 아날로그 신호를 출력하는 디지털-아날로그 컨버터 (DAC; 629) 에 결합된다. DAC (629) 의 아날로그 출력은, 임의의 양자화 잡음을 제거하기 위해 저역 통과 필터 (LPF) 엘리먼트 (630) 에 결합되고, LPF 엘리먼트 (630) 의 출력은, 업-컨버전을 시작하기 위해 예를 들어, 528MHz 의 디지털 IF 주파수 신호를 변조 입력으로서 벡터 변조기 (VM; 631) 에 결합된다. VM (631) 의 출력은 증폭기 (632) 에 입력되고, 증폭기 (632) 의 출력은 대역통과 필터 (BPF) 엘리먼트 (633) 에 결합된다. BPF 엘리먼트 (633) 의 출력은 RF 스위치 (634) 에 결합되고, 어느 채널이 정보가 중계될 것인지에 따라, RF 스위치 (634) 는 신호를 출력 믹서 (635) 또는 출력 믹서 (636) 로 향하게 할 것이며, 여기서, 변조된 IF 신호는, 5.8MHz 오프셋을 각각 가진, LO 1 (601) 으로부터의 3006-3078MHz 신호 또는 LO 2 (602) 로부터의 1960-2022MHz 신호와 믹싱될 것이다.

당업자에 의해 알게 될 것처럼, 물리 계층 중계기는, 2 개의 상이한 주파수를 동시에 수신할 수 있고, 어느 채널이 예를 들어, 패킷의 송신과 연관된 신호를 반송중인지를 결정할 수 있으며, 원래의 주파수 채널로부터 대안의 주파수 채널로 변환할 수 있고, 대안의 채널을 통해 수신된 신호의 주파수 변환 버전을 재송신할 수 있다. 다양한 실시형태에 따른 기본적인 내부 중계기 동작의 상세는, 예를 들어, 공동-계류중인 PCT 출원번호 PCT/US03/16208 에서 확인될 수도 있다.

물리 계층 중계기는, 상이한 주파수 채널 상의 패킷들을 동시에 수신 및 송신할 수 있기 때문에, AP 와 클라이언트 간의 접속, 및 일 클라이언트 유닛으로부터 다른 클라이언트 유닛으로의 P2P 접속의 커버리지 및 성능을 확장시키며 네트워크 충돌 영역 또는 네트워크 세그먼트의 병합을 허용할 수 있다. 이러한 병합은, 지연 민감 애플리케이션이 채널을 이용중일 때, 중계기 상의 패킷의 큐잉이 조금 발생하거나 발생하지 않아 성능이 더 높아지기 때문에 바람직하다. 많은 유닛이 서로 분리될 때, 중계기는, 또한 무선 브릿지로서의 역할을 하여, 2 개의 상이한 그룹의 유닛이 최적의 RF 전파 및 커버리지, 또는, 대부분의 경우, 어떤 RF 전파 및 커버리지도 이전에 가능하지 않았던 곳에서 통신하도록 허용한다.

물리 계층 중계기의 동작을 용이하게 하기 위하여, 그리고, 몇몇 경우에는, SAW (Surface Acoustic Wave) 필터와 같은 어느 정도 고가의 컴포넌트를 대체하기 위하여, 일련의 디지털 신호 프로세싱 블록이 일련의 기능들을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 도 7 에 도시한 것처럼, 다양한 디지털 필터 컴포넌트들이 필터링 기능을 제공하기 위해 접속되는 물리 계층 중계기 시나리오 (700) 가 도시된다. 예를 들어, ADC 로부터 수신된 디지털 데이터 (701) 는, 132MHz 의 클록킹 레이트에서의 데이터 클록 (702) 에 따라 디지털 인터페이스 (703) 에 입력될 수 있다. 디지털 신호의 일부는 보조 디지털 필터 (704) 에 입력될 수 있고, 그 보조 디지털 필터 (704) 의 출력은 특히, 전력 검출기 및 비교기 (705) 에서 전력 검출을 위해 이용될 수 있다. 신호 레벨은, 상관 임계값에 대응하는 임계값 레벨 THRESH_C (706) 및 전력 임계값에 대응하는 THRESH_P (707) 로 설정될 수 있다. 전력 검출기 및 비교기 (705) 의 출력은, 임계값 검출 신호 DETECT_P (708) 및 채널 폭 검출기 신호 20/40 MHz (709) 인데, 이는 정확하지 않은 전력 결정에 기초한 패킷 대역폭의 초기 표시를 제공한다. 보조 디지털 필터 (704) 로부터 필터링된 출력 신호를 또한 수신하는 상관기 검출기 및 비교기 (720) 는, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 의 존재 및 직접 시퀀스 (DS) 확산 스펙트럼 변조의 이용을 나타내는 바커 코드 (barker code) 또는 신호의 존재를 결정하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 상관 임계값에 대응하는 THRESH_C (706) 입력은, OFDM 과 고도의 상관을 나타내는 OFDM DETECT 신호 (722), 현재의 송신에서의 바커 코드와 고도의 상관을 나타내는 BARKER_C DETECT 신호 (723), 및 위상 추정치 (721) 를 출력하는 상관기 검출기 및 비교기 (720) 에 입력될 수 있다. 보다 정확한 채널 폭 검출기 신호 20/40MHz (724) 가 출력될 수 있고, 디지털 필터 (704) 의 출력이 725 에서 802.11 복조기에 포워딩될 수 있다.

또한, 디지털 신호 (701) 는 디지털 지연 파이프라인 (710) 에 포워딩될 수 있는데, 그것은 알게 될 것처럼, 일정한 프로세싱이 수행될 때까지 지연될 수 있다. 20MHz 채널을 통해 송신된 신호를 프로세싱하기 위해 20MHz 디지털 필터 (712) 가 이용될 수 있고, 또는 40MHz 채널을 통해 송신된 신호를 프로세싱하기 위해 40MHz 디지털 필터 (713) 가 이용될 수 있다. 추가 필터링을 수행하기 위해 추가 디지털 필터 (714) 가 이용될 수 있다. 디지털 필터는, 서로 결합될 수 있고, 도 6 에도 버스 (622) 로서 도시되는 ISPB (Inter Signal Processing Block) 버스 (711) 를 통하여, 도 6 에 도시한 신호 프로세싱 블록 A (620) 및 신호 프로세싱 블록 B (621) 와 같은 추가 신호 프로세싱 블록에 결합될 수 있다. 중계를 위해, 적절한 하나 이상의 디지털 필터의 출력은, 멀티플렉서 및 AGC 유닛 (715) 에 입력될 수 있으며, 필터 출력들 중 어느 출력이 송신될지를 선택하기 위해 40MHz (718) 및 20MHz (719) 에 대한 제어 입력이 이용될 수 있다. 변조기의 출력은 또한, 적절한 경우 신호로부터 복조된 정보를 송신하기 위해 멀티플렉서 및 AGC 유닛 (715) 에 결합될 수 있다. 멀티플렉서 및 AGC 유닛 (715) 의 AGC 부는, 디지털-아날로그 컨버전에 앞서 역 양자화하기 위해 제로 임계값과 이득 임계값을 설정하기 위해 이용될 수 있다. 멀티플렉서 및 AGC 유닛 (715) 의 출력은 업 컨버전을 위해 주파수 컨버터 및 인터폴레이터 (716) 에 입력되고, 730 에서 RF 송신기부 (미도시) 에 출력된다.

여기에는, 선택적 계층 2 및 상위 기능을 가진 물리 계층 중계기에 대해 수개의 실시형태들이 도시되어 있지만, 다수의 실시형태들은, 예시를 목적으로 한 것이며, 포괄적이지 않을 수도 있다. 특정 컴포넌트로의 변경 및 대안, 그에 대한 상호접속이 다음의 특허청구범위에 의해 정의한 것처럼 본 발명의 의도된 범위로부터 벗어남 없이 당업자에 의해 행해질 수 있다는 것을 알게 될 것이다.

Claims (40)

1. 무선 네트워크와 연관된 환경에서, 패킷과 연관된 신호를 수신하는 것과 상기 패킷에 포함된 소스 어드레스와 목적지 (destination) 어드레스의 변경 없이 상기 패킷을 송신하는 것을 포함하는 물리 계층 중계 동작을 수행하는 물리 계층 중계기로서,

   적어도 제 1 신호 프로세서, 제 2 신호 프로세서, 및 복조기를 포함하는 디지털 기저대역부; 및

   상기 디지털 기저대역부에 결합되어 상기 디지털 기저대역부를 제어할 수 있는 프로세서를 포함하며;

   상기 프로세서는, 상기 물리 계층 중계 동작에 더하여, 동작 중에 상위 계층 기능을 선택적으로 수행하도록 구성되며,

   상기 상위 계층 기능은,

   상기 패킷의 적어도 일부분으로부터 상기 패킷의 특성을 추출하는 것으로서, 상기 일부분은 상기 복조기에 의해 복조되는, 상기 추출하는 것; 및

   상기 패킷의 특성에 기초하여, 상기 패킷을 상기 물리 계층 중계 동작 중에 처리하는 방식을 결정하는 것을 포함하고,

   상기 상위 계층 기능은 상기 무선 네트워크와 연관된 조건 또는 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드로부터 수신된 명령에 기초하여 결정되는, 물리 계층 중계기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 물리 계층 중계 동작은, 주파수 변환 물리 계층 중계 동작을 포함하는, 물리 계층 중계기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로세서는 또한, 상기 상위 계층 기능을 선택적으로 수행할 때에, 상기 패킷의 확인응답 (ACK) 의 책임을 지도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 프로세서는 또한, 상기 패킷의 ACK 의 책임질 때에, 802.11 매체 액세스 제어 (MAC) 프로토콜을 포함하는 MAC 프로토콜에 따라 상기 ACK 를 제공하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로세서는 또한, 상기 패킷의 수신 완료 이전에 패킷 재송신을 시작하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로세서는 또한, 상기 패킷이 상기 물리 계층 중계 동작 중에 처리되는 방식을 결정할 때에, 상기 패킷의 적어도 일부를 재발생시키도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 디지털 기저대역부는 디지털 지연선 (digital delay line) 을 더 포함하며,

   상기 디지털 지연선에는, 상기 패킷과 연관된 상기 소스 어드레스와 상기 목적지 어드레스 중 하나의 복조를 수행하는데 충분한 시간을 허용하도록 소정의 지연량이 설정되는, 물리 계층 중계기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 프로세서는 또한, 상기 소스 어드레스와 상기 목적지 어드레스 중 복조된 것에 기초하여 상기 패킷을 재송신할지 여부를 결정하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 디지털 지연선에는, 필터링 기능을 수행하는데 충분한 시간을 허용하도록 추가 지연이 설정되는, 물리 계층 중계기.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한, 상기 메모리에, 라우팅 테이블과 필터링 테이블 중 하나 이상을 포함하는 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되며,

    상기 테이블은 제 2 정보를 제공하여, 상기 프로세서가 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 패킷과 연관된 재송신 절차를 결정할 수 있도록 하는, 물리 계층 중계기.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 2 정보는, 매체 액세스 제어 (MAC) 어드레스, 인터넷 프로토콜 (IP) 어드레스, 계층 3 어드레스, 서비스 품질 (QoS) 레벨 파라미터, 상기 패킷에 포함된 페이로드와 연관된 페이로드 타입 중 하나 이상을 포함하는, 물리 계층 중계기.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 2 정보에 기초한 상기 재송신 절차는, 제 1 주파수 채널과 제 2 주파수 채널 중 하나의 선택; 상기 패킷의 종료; 및 상기 패킷에 포함된 페이로드에 포함된 데이터의 사용 중 하나 이상을 포함하는, 물리 계층 중계기.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 2 정보에 기초한 상기 재송신 절차는, 제 1 주파수 채널과 제 2 주파수 채널 중 하나의 선택; 상기 패킷의 종료; 및 상기 패킷에 포함된 페이로드에 포함된 데이터의 사용 중 하나 이상을 포함하는, 물리 계층 중계기.
14. 제 10 항에 있어서,

    필터링 테이블이 포함되는 경우, 상기 패킷이 필터링된다면 상기 패킷에 대해 ACK 가 발생되지 않는, 물리 계층 중계기.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는, 상기 패킷에 대해 물리 계층 재송신 동작을 수행하면서 상기 패킷을 복조하여, 상기 패킷의 적어도 어드레스 및 페이로드가 상기 메모리에 저장되도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 프로세서는 또한, 상기 패킷의 의도된 수신자가 상기 패킷의 확인응답 (ACK) 을 제공하지 못하면, 상기 저장된 어드레스 및 상기 저장된 페이로드가 재송신되도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는, 상기 패킷에 대해 물리 계층 재송신 동작을 수행하면서 복조 없이 상기 패킷을 샘플링하여, 상기 샘플링된 패킷이 상기 메모리에 저장되도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 프로세서는 또한,

    상기 메모리에, 라우팅 테이블과 필터링 테이블 중 하나 이상을 포함하는 테이블을 구축 및 유지하고,

    상기 테이블에 기초하여 상기 샘플링된 패킷을 저장 및 포워딩하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
19. 제 1 항에 있어서,

    메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한, 상기 메모리에, 라우팅 테이블과 필터링 테이블 중 하나 이상을 포함하는 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 물리 계층 중계기와 하나 이상의 다른 네트워크 엘리먼트들 간의 메시지 교환에 기초하여 상기 테이블을 유지하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
20. 제 1 항에 있어서,

    메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한, 필터링 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 필터링 테이블에 기초하여 충돌 영역 (collision domain) 들을 선택적으로 분할 (break) 하고 병합 (merge) 하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
21. 제 1 항에 있어서,

    상기 상위 계층 기능은, 계층 2 기능과 계층 3 기능 중 하나 이상을 포함하는, 물리 계층 중계기.
22. 제 1 항에 있어서,

    상기 상위 계층 기능은, 계층 2 기능과 계층 3 기능 간의 가변량 (variable amount) 의 상위 계층 기능을 포함하며, 상기 가변량은, 상기 무선 네트워크와 연관된 조건들에 기초하여 결정되는, 물리 계층 중계기.
23. 제 1 항에 있어서,

    상기 상위 계층 기능은, 계층 2 기능과 계층 3 기능 간의 가변량의 상위 계층 기능을 포함하고, 상기 가변량은, 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드로부터 수신된 명령들에 기초하여 결정되는, 물리 계층 중계기.
24. 제 1 항에 있어서,

    상기 상위 계층 기능은, 상기 물리 계층 중계 동작을 수행하는 것에 더하여, 상기 무선 네트워크에서 상기 물리 계층 중계기를 클라이언트로서 동작시키는 것을 포함하는, 물리 계층 중계기.
25. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 데이터 포트를 더 포함하며,

    상기 상위 계층 기능은, 상기 물리 계층 중계 동작을 수행하는 것에 더하여, 상기 무선 네트워크에서 상기 물리 계층 중계기를, 오디오 디바이스, 비디오 디바이스, 데이터 통신 디바이스, 멀티미디어 디바이스 중 하나 이상을 포함하는 클라이언트 디바이스로서 동작시키는 것을 포함하는, 물리 계층 중계기.
26. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서는 또한, 상기 동작 중에 상기 상위 계층 기능을 선택적으로 수행할 때에, 타임아웃 파라미터와는 무관한 것으로 구성되는, 물리 계층 중계기.
27. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서는 또한, 상기 물리 계층 중계 동작에 더하여, 802.11(s) MESH 프로토콜을 포함하는 프로토콜에 따른 동작의 양상 (appearance) 을 상기 무선 네트워크에 제공하도록 동작하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
28. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한, 라우팅 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되며, 상기 라우팅 테이블은, 상기 무선 네트워크상의 송신과 연관된 MAC 어드레싱을 관찰함으 로써 구축 및 유지되는, 물리 계층 중계기.
29. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한, 라우팅 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되며, 상기 라우팅 테이블은, 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드들로부터 수신된 메시지들을 프로세싱함으로써 구축되는, 물리 계층 중계기.
30. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서에 결합되고 일 구조체 (a structure) 내의 사용 선로 (utility wiring) 에 결합된 인터페이스 유닛을 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한, 라우팅 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되고, 상기 라우팅 테이블은, 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드들로부터 수신된 메시지들을 프로세싱함으로써 구축되는, 물리 계층 중계기.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 무선 네트워크 내의 다른 노드들로부터 수신된 상기 메시지들은, 802.11(s) MESH 프로토콜에 따른 라우팅 업데이트 메시지들을 포함하는, 물리 계층 중계기.
32. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로세서는 또한, 상기 동작 중에 상위 계층 기능을 선택적으로 수행할 때에, 상기 무선 네트워크의 조건에 기초하여 가변 수 (variable number) 의 상위 계층 기능들을 수행하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
33. 무선 네트워크와 연관된 환경에서, 패킷과 연관된 신호를 수신하는 것과, 상기 패킷에 포함된 소스 어드레스와 목적지 어드레스의 변형 없이 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 송신하는 것을 포함하는 물리 계층 중계 동작을 수행하는 물리 계층 중계기로서,

    적어도 제 1 신호 프로세서, 제 2 신호 프로세서, 및 복조기를 포함하는 디지털 기저대역부; 및

    상기 디지털 기저대역부에 결합되어 상기 디지털 기저대역부를 제어할 수 있는 프로세서를 포함하며,

    상기 프로세서는, 상기 물리 계층 중계 동작에 더하여, 동작 중에 상위 계층 기능을 선택적으로 수행하도록 구성되고,

    상기 상위 계층 기능은,

    심볼 단위로 (symbol-by-symbol basis) 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 상기 복조기에 의해 복조하고,

    적어도 일 심볼 간격 후에 상기 복조된 신호에 기초하여 상기 패킷을 재발생시키는 것을 포함하고,

    상기 상위 계층 기능은 상기 무선 네트워크와 연관된 조건 또는 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드로부터 수신된 명령에 기초하여 결정되는, 물리 계층 중계기.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 프로세서는 또한, 상기 패킷의 시간 지속기간을 초과하지 않는 주기를 포함하는 소정의 지연 간격 후에, 상기 재발생된 패킷을 재송신하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
35. 제 33 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 디지털 기저대역부는, 매체 액세스 제어 (MAC) 블록을 포함하고,

    상기 프로세서는 또한,

    상기 메모리에, 상기 재발생된 패킷을 저장하고;

    소정의 지연 간격 후에 상기 메모리에 저장된 상기 재발생된 패킷을 재송신하도록 구성되며,

    상기 소정의 지연 간격은, 상기 MAC 블록에서 발생되고, 확인응답 타임아웃 주기를 포함하는, 물리 계층 중계기.
36. 제 33 항에 있어서,

    상기 상위 계층 기능은,

    상기 패킷의 적어도 일부분으로부터 상기 패킷의 특성을 추출하는 것으로서, 상기 일부분은 상기 복조기에 의해 복조되는, 상기 추출하는 것; 및

    상기 패킷의 특성에 기초하여, 상기 패킷이 상기 물리 계층 중계 동작 중에 처리되는 방식을 결정하는 것을 포함하는, 물리 계층 중계기.
37. 무선 네트워크와 연관된 환경에서, 패킷과 연관된 신호를 수신하는 것과, 상기 패킷에 포함된 소스 어드레스와 목적지 어드레스의 변형 없이 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 송신하는 것을 포함하는 물리 계층 중계 동작을 수행하는 물리 계층 중계기로서,

    적어도 제 1 신호 프로세서, 제 2 신호 프로세서, 및 상위 계층 기능에 이용되는 복조기를 포함하는 디지털 기저대역부; 및

    상기 디지털 기저대역부에 결합되어 상기 디지털 기저대역부를 제어할 수 있는 프로세서를 포함하며,

    상기 프로세서는, 상기 물리 계층 중계 동작에 더하여 동작 중에 상기 상위 계층 기능을 선택적으로 수행하도록 구성되고,

    상기 상위 계층 기능은,

    신호 샘플을 발생시키기 위해, 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 샘플 단위로 (sample-by-sample basis) 변조하는 것; 및

    상기 신호 샘플을 송신하는 것을 포함하고,

    상기 상위 계층 기능은 상기 무선 네트워크와 연관된 조건 또는 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드로부터 수신된 명령에 기초하여 결정되는, 물리 계층 중계기.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 프로세서 및 상기 디지털 기저대역부에 결합된 메모리를 더 포함하며,

    상기 프로세서는 또한,

    상기 메모리에, 상기 패킷과 연관된 복수의 신호 샘플들을 저장하고;

    소정의 지연 간격 후에 상기 복수의 신호 샘플들을 재송신하도록 구성되는, 물리 계층 중계기.
39. 네트워크 클라이언트를 포함하는 무선 네트워크 환경에서 중계기 동작들을 수행하는 시스템으로서,

    상기 무선 네트워크 환경에서, 제 1 주파수 채널 상에서 패킷과 연관된 신호를 수신하는 것과, 상기 패킷에 포함된 소스 어드레스와 목적지 어드레스의 변형 없이 제 2 주파수 채널 상에서 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 송신하는 것을 포함하는 제 1 물리 계층 중계 동작을 수행하고, 상기 제 1 물리 계층 중계 동작과 연관되어 상위 계층 동작들을 선택적으로 수행할 수 있는, 제 1 물리 계층 중계기; 및

    상기 무선 네트워크 환경에서, 상기 제 1 주파수 채널 상에서 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 수신하는 것과, 상기 패킷에 포함된 소스 어드레스와 목적지 어드레스의 변형 없이 상기 제 2 주파수 채널 상에서 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 송신하는 것을 포함하는 제 2 물리 계층 중계 동작을 수행하고, 상기 제 2 물리 계층 중계 동작과 연관되어 상위 계층 동작들을 선택적으로 수행할 수 있는, 제 2 물리 계층 중계기를 포함하며,

    상기 제 1 물리 계층 중계기 및 상기 제 2 물리 계층 중계기는 상기 제 1 물리 계층 중계기와 상기 제 2 물리 계층 중계기 중 어느 것이 상기 제 1 주파수 채널 상에서 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 수신하는 것과, 상기 제 2 주파수 채널 상에서 상기 패킷과 연관된 상기 신호를 송신하는 것을 수행할 것인지를 결정하는 하나 이상의 파라미터들을 설정하기 위해 중계기-간 (inter-repeater) 프로토콜을 이용하여 통신하도록 구성되고,

    상기 상위 계층 기능은 무선 네트워크와 연관된 조건 또는 상기 무선 네트워크 내의 다른 노드로부터 수신된 명령에 기초하여 결정되는, 중계기 동작들을 수행하는 시스템.
40. 제 39 항에 있어서,

    상기 제 1 물리 계층 중계기 및 상기 제 2 물리 계층 중계기는 메모리를 포함하며,

    상기 제 1 물리 계층 중계기와 상기 제 2 물리 계층 중계기 중 하나 이상은, 상기 메모리에, 라우팅 테이블과 필터링 테이블 중 하나 이상을 포함하는 테이블을 구축 및 유지하도록 구성되며,

    상기 테이블은 정보를 제공하여, 상기 제 1 물리 계층 중계기와 상기 제 2 물리 계층 중계기 중 하나 이상이 상기 정보에 기초하여 상기 상위 계층 동작들과 연관된 절차를 결정할 수 있도록 하는, 중계기 동작들을 수행하는 시스템.

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