KR101304780B1 - 단거리 무선 네트워크들에 대한 향상들 - Google Patents

Abstract

릴레이 스타트 디바이스, 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크로서, 중간 디바이스를 통해 릴레이 스타트 디바이스와 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고, 중간 디바이스는 제어 수단 및 전송 수단을 포함하고, 제어 수단은 중간 디바이스의 전송 수단이 중간 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하도록 동작가능한 무선 네트워크가 개시된다.

Description

단거리 무선 네트워크들에 대한 향상들{IMPROVEMENTS TO SHORT-RANGE WIRELESS NETWORKS}

본 발명은 무선 개인 영역 네트워크(wireless personal area network)에 관한 것이고, 구체적으로(그러나 반드시 독점적으로는 아님), 무선 센서 네트워크들, 및 인간 또는 동물 몸체 상에 또는 둘레에 배치된 무선으로 통신하는 센서들을 포함하는 몸체 영역 네트워크(body area network)들에 관한 것이다.

소위 몸체 영역 네트워크(Body Area Network) 또는 BAN은 비교적 단거리에 걸쳐 정보를 전달하는 데 이용되는 무선 개인 영역 네트워크들(wireless personal area networks; WPANs)의 예이다. 무선 로컬 영역 네트워크들(wireless local area networks; WLANs)과 달리, WPANs을 통해 실시되는 접속들은 거의 또는 전혀 인프라스트럭처를 수반하지 않는다. 이러한 특징은 작은, 전력 효율적인, 비싸지 않은 해결책들이 광범위한 디바이스들에 대해 구현될 수 있게 한다. 특히 흥미로운 것은, 센서들이 환자의 상태를 모니터하는 데 이용되는 메디컬 BAN(medical BAN; MBAN)의 가능성이다. 감지된 데이터를 데이터 싱크(data sink)(또한 네트워크 코디네이터(network co-ordinator)일 수 있음)에 공급하기 위해 주로 센서들을 이용하는 BAN은 무선 센서 네트워크(wireless sensor network; WSN)의 예이지만, 액추에이터들(actuators)과 같은 더 많은 액티브 디바이스들이 MBAN으로서 작용하는 WSN에 또한 포함될 수 있다.

단거리 무선 네트워크들의 다른 흥미로운 이용은 산업적 모니터링에 있다. 이러한 무선 네트워크들은 센서들 및/또는 다른 디바이스들을 포함하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 하나의 배치는 모니터링을 위해 터빈 블레이드(turbine blade) 또는 다른 산업적 부품 상의 다양한 상이한 위치들에서 온도와 같은 파라미터를 측정하도록 배열된 센서들을 포함할 것이다. 또한, 이러한 무선 네트워크에 더 많은 액티브 디바이스들이 포함될 수 있고, 거의 또는 전혀 인프라스트럭처가 요구되지 않는다.

IEEE 802.15.4 네트워크의 커버리지(coverage)는, 통상적으로 WPAN을 정의하고 따라서 어떤 더 큰 스케일의 산업적 배치에 또한 적합한 개인 동작 공간(personal operating space; POS) 위로 확장할 수 있지만, 표준 IEEE 802.15.4는 낮은 데이터 레이트(data-rate) WPANs을 위한 물리 계층(PHY) 및 매체 접근 제어(medium access control; MAC) 부계층 명세들(specifications)을 정의한다. 이러한 약간 더 큰 스케일의 네트워크들은 이 애플리케이션의 목적을 위해 용어들 WSN, WPAN 및 BAN 내에 포함된다. IEEE 802.15.4는 애드혹 피코넷(ad-hoc piconet)을 위한 표준 IEEE 802.15.3과 일부 유사성이 있다. 중지해 있든지 또는 움직이든지, 사람 또는 물체 둘레의 이러한 피코넷들은 통상적으로 모든 방향에서 적어도 10m를 커버하고, 사람 또는 물체를 뒤덮는다(envelop). 그것들은 더 높은 데이터 레이트의 WPANs을 포함한다. 문서들 IEEE Std 802.15.4-2006 및 IEEE Std 802.15.3-2003은 이로써 전부 참고로 통합된다.

IEEE 802.15.4에서 예상된 타입의 WPANs는 산업적 모니터링과 같은 애플리케이션들에 적합하지만, MBANs에 요구되는 데이터 신뢰성의 종류를 제공하지 않는다.

메디컬 애플리케이션들에서, 신뢰성 및 프로세스 자동화를 증가시키고 인간의 에러를 감소시키면서 인간의 노동과 연관된 비용들을 감소시키기 위한 요건이 존재한다. 센서들은 요구되는 지능(intelligence)을 제공할 수 있고, 이미 메디컬 장비에 널리 이용되고 있다. 이것은 병원 회복 케어(hospital recuperative care), 홈 케어, 집중 케어 유닛들 및 선진 외과 절차들(advanced surgical procedures)을 포함한다. 펄스, 온도 등을 위한 외부 센서들, 체액과 접해 있는 센서들, 카테테르(catheters)에 이용되는 센서들(절개를 통해), 외부 애플리케이션들을 위한 센서들, 무선 센서들을 갖는 일회용 스킨 패치들, 및 피하에 심을 수 있는 센서들(implantable sensors)을 포함하여, 메디컬 애플리케이션들에 이용되는 많은 상이한 타입의 센서들이 존재한다.

병원 또는 내과병동에서 환자의 둘레의 센서들의 WPAN은 환자 이동성, 모니터링 유연성, 일반적으로 모니터링되지 않는 케어 영역들 내로의 모니터링의 확장, 감소된 임상 에러들 및 감소된 전체 모니터링 비용들을 포함한 다수의 임상 이득들을 제공할 수 있다. 몸체 착용 센서들(body worn sensors)은 단일 환자 몸체 상에 다양한 센서 타입들을 포함할 수 있다. 그것들은 환자의 몸체로부터 신속하게 제거 또는 적용되도록 하는 능력을 요구한다.

개인에 기초하여(on an individual basis), 이러한 센서들은 환자당 1-2kbps만큼 낮은 비트 레이트를 가질 수 있고, 집합체에 기초하여(on an aggregate basis), 이러한 센서들은 10kbps 비트 레이트를 요구할 수 있다. 1 미터만큼 작은 범위가 적합할 수 있다. 그러나, 메디컬 WSN 애플리케이션들은 임상 환경에서 미션 크리티컬 애플리케이션들(mission critical applications)이다. 바운드된(bounded) 데이터 손실 및 바운드된 레이턴시를 위한 강건한 무선 릴레이들, 환자 및 센서 밀도를 위한 용량, 다른 무선 통신들과의 공존, 연속 동작들의 날들을 위한 배터리 수명 및 몸체 착용 디바이스들(body worn devices)을 위한 소형 인수(small form factor)는, 메디컬 WSNs 또는 MBANs을 위한 요건들 중에 있다. 이들 요건들은 FEC(Forward Error Correction) 및 ARQ(Adaptive Repeat reQuest), 센서 정보 레이트를 위한 낮은 듀티 사이클 TDMA, 및 더 효율적인 소형 안테나들을 포함한 시간 및 주파수 도메인에서의 다이버시티 및 에러 제어 기법들과 같은 기법들의 이용을 통해 충족될 수 있다. 따라서, 특히 메디컬 애플리케이션들을 위한, 몸체 영역 네트워크(BAN)의 속성들을 정의하기 위한 추가의 표준 IEEE 802.15.6을 정의하기 위한 노력들이 진행중이다.

IEEE 802.15.3, IEEE 802.15.4, IEEE 802.15.6 및 무선 네트워크들에 관련된 다른 표준들의 중요한 요건들 중 하나는 신뢰성이다. 이것은 환자의 생명이 메디컬 WSN 애플리케이션들에서의 무선 링크들의 신뢰성에 의존하는 위급 상황들을 위해 또는 발전소와 같은 미션 크리티컬 산업 환경들(mission critical industrial environments)을 모니터링하기 위해 특히 중요하다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 릴레이 스타트 디바이스(relay start device), 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스(relay end device)를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크가 제공되고, 상기 중간 디바이스와의 접속을 통해 상기 릴레이 스타트 디바이스와 상기 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고, 상기 중간 디바이스는 제어 수단 및 전송 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 중간 디바이스의 전송 수단이 상기 중간 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하도록 동작가능하다.

중간 디바이스들(즉 전송 루트에서 릴레이로서 작용하는 디바이스들)은 특히 그의 접속들 중 하나 이상이 낮은 신호대잡음비, 고갈된 배터리 충전 및 다른 유사한 인자들로 인해 불안정하게 되는 경우에 중간 디바이스를 통해 접속하는 네트워크의 신뢰성을 약화시킬 수 있다. 발명 실시예들에서, 불안정한 중간 디바이스는 안정성 파라미터를 이용하여 네트워크에 의해 식별될 수 있고 따라서 임의의 적절한 조치가 취해져, 예를 들어, 파라미터가 디바이스의 불안정성을 드러낼 때, 디바이스가 효과적으로 스위치 오프(switch off)될 수 있게 함으로써, 네트워크가 불안정한 디바이스를 피하며 일하고 환자 정보 또는 다른 미션 크리티컬(mission critical) 정보의 전송을 보호할 수 있게 한다.

전송 장애들의 초기(early) 스테이지들에서 발생하는 변경들을 드러내는 안정성 파라미터를 이용함으로써, 접속 결함들이 간헐적일 수 있고 전송이 여전히 성공적일 때, 접속이 분실되기 전에, 또는 적어도 매우 짧게 그 후에, 잠재적으로 상이한 루트를 통해 영구적으로 분실된(lost) 접속들을 간단히 복구하는 임의의 방법들에 대해 네트워크 신뢰성의 극적인 증가를 제공하는 조치가 취해질 수 있다.

안정성의 표시의 전송은 다운링크 방향 또는 업링크 방향으로 될 수 있다. 바람직하게는, 표시는 릴레이 스타트 디바이스로 전송된다. 이것은 업링크 방향으로(표시 및 그의 근원에 의존하여 하기에 제시되는 바와 같이 그 다음에 중지 커맨드를 생성할 수 있는, 네트워크 코디네이터로 직접적으로 또는 간접적으로) 또는 다운링크 방향으로(표시의 임의의 전송 또는 표시 및 그의 근원으로부터 도출된 임의의 시그널링의 임의의 전송이 그 다음에 바람직하게는 불안정한 중간 디바이스를 회피하기 위해 다른 전송 루트를 통해 코디네이터로 전송되어야 하도록) 될 수 있다. 통상의 기술을 갖는 읽는 사람은 또한 릴레이 스타트 디바이스와 릴레이 엔드 디바이스 사이의 전송 방향이 업링크 또는 다운링크임을 알 것이다.

바람직하게는, 네트워크는, 안정성의 표시의 수신시 그것을 고려하여, 중간 디바이스가 간단한 스위치 오프에 의해 또는 100%(풀(full)) 슬립 모드로 감으로써 전송 및 수신을 중지하도록 중간 디바이스에 중지/슬립 커맨드를 전송할지를 결정하도록 동작가능한 결정 수단을 포함한다.

중지 커맨드는 적어도 일시적으로, 예를 들어, 안정성의 손실을 일으키는 상황을 구제하기 위해 단계들이 취해질 때까지, 중간 디바이스가 강제로 풀 슬립 모드로 되게 할 수 있다. 특히, 배터리에 의해 전력이 공급되는 디바이스들은 보통 전력 소모를 줄이기 위해 듀티 사이클링(duty cycling)을 요구한다. 듀티 사이클링 디바이스들은 그들의 동작 수명의 많은 부분을 슬립 상태에서 보내는 슬립 패턴을 갖는다. 이러한 디바이스들은 전송 또는 수신을 위해 주기적으로 "웨이크업(wake up)"한다. 슬립/웨이크업 패턴(간단히 슬립 패턴이라고도 함)은 주기적이고 디바이스가 각각의 시간 기간 동안 전송 및 수신을 위해 깨어있는 시간의 길이를 결정한다. 그것은 슬립 패턴 비트들의 형태로 디바이스에 전송될 수 있다. 풀 슬립 모드에 있는 디바이스는 전송 및 수신을 위해 웨이크업하지 않는다. 풀 슬립 모드는 물론 그들의 전송 및 수신을 중지시키기 위해, 배터리에 의해 전력이 공급되지 않는 디바이스들(non-battery powered devices)에도 적용될 수 있다. 디바이스를 100% 슬립으로 두는 이점은, 불안정성이 무선 채널의 품질을 감소시키는 일시적인 장애로 인한 것일 수 있다는 점이다. 네트워크는 디바이스로 돌아올 수 있고 다시 그것을 검사할 수 있다. 전송 및 수신이 간단하게 스위치 오프되는 경우, 이것은 일부 환경들에서 가능하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 디바이스는 내부 타이머, 및/또는 슬리핑 불안정 디바이스(또는 RX/TX 스위치 오프의 디바이스)가 웨이크업하고 주기적으로, 예를 들어 5시간마다 전송을 위한 요청을 전송하도록 웨이크업하기 위한 적절한 임계값을 포함한다. 불안정성이 더 이상 명백하지 않은 경우, 디바이스는 네트워크에 조인(join)할 수 있다.

"릴레이 스타트" 및 "릴레이 엔드"라는 용어들은, 정보가 릴레이 스타트 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스 및 중간 디바이스 각각 사이에 직접 전송된다는 점에서, 중간 디바이스를 통한 정보 전송 루트와 관련하여 무선 디바이스의 기능을 나타내기 위해 본원에서 이용된다. 릴레이 스타트 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스는 각각 (무선 네트워크의 코디네이터, 또는 액추에이터 또는 센서 또는 다른 엔드 디바이스와 같은) 정보 전송 루트의 끝(end)을 형성할 수 있거나, 그것들은 그 자체로 정보 전송 루트에서의 릴레이일 수 있다. 더 복잡한 네트워크들에서, 언급된 디바이스들 중 임의의 것 또는 전부는 예를 들어 센서로서 및 릴레이로서, 또는 코디네이터와 릴레이로서 작용하는, 듀얼 또는 멀티플 기능들을 가질 수 있다.

안정성의 표시는 가능하게는 데이터 프레임 내에서, 임의의 적절한 방식으로 전송될 수 있다. 표시는 사실상 실제 안정성 파라미터 값(들)을 포함할 수 있거나, 또는 파라미터 값(들)은 표시를 생성하기 위해 중간 디바이스 프로세싱 수단에 의해 일부 방식으로 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 표시는 파라미터와 더 낮거나 더 높은 임계값의 비교에 기초하여 계산될 수 있거나, 또는 변경 또는 변경율(rate of change)로부터 도출될 수 있다. 표시는 예를 들어, 하나 이상의 임계값 비교 결과들을 전송을 위한 비트들과 동일시할 수 있는 룩업 테이블을 이용하여, 전송에 적합한 형태로 되도록 더 프로세싱될 수 있다.

바람직하게는, 네트워크가 전송 프레임들을 이용할 때, 표시는 전송 프레임에서, 예를 들어, 제어 필드에서 또는 페이로드에서 전송된다. 이것은 MAC 커맨드 프레임에서 페이로드로서 또는 미리 결정된 값으로 설정된 제어 필드를 이용함으로써 일 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 값은 안정성을 표시하기 위해 결합하여 작용하는 하나 이상의 비트들일 수 있다.

하나의 비트가 이용되는 경우, 안정성 표시는 온(on) 또는 오프(off)이다. 더 복잡한 실현들에서, 하나보다 많은 레벨의 안정성/불안정성이 안정성의 표시의 이용에 의해 제공될 수 있어, 네트워크는 중간 디바이스에서 가망성 있는 안정성 부족(probable lack of stability) 및 더 확실한 안정성 부족(more certain lack of stability)에 대해 차별화된 방식으로 반응할 수 있다. 예를 들어, 2개의 비트들은 안정(stable), 안정성 관심(stability concern), 불안정성 및 안정성 위급과 같은 상태들을 나타내기 위해 이용될 수 있다.

바람직한 실시예들에서, 표시의 전송은 중간 디바이스로부터의 다른 전송보다 우선순위를 가진다. 예를 들어, 표시를 포함하는 전송들은 표시를 포함하지 않는 전송들 전에 스케줄될 수 있다. 대안적으로, 표시는 영구적으로 또는 특정 시간 기간에 걸쳐 중간 디바이스로부터 전송된 모든 전송 프레임들에서 전송될 수 있다.

네트워크에의 접속이 간헐적이도록 디바이스 전송 및/또는 수신에서 간헐적 불완전 기능을 보여주는 임의의 적절한 파라미터가 중간 디바이스 안정성 파라미터로서 이용될 수 있다.

네트워크는 바람직하게는 확인응답 기능(acknowledgement functionality)을 포함하여 정보의 전송이 확인응답된다. 이 경우, 하나의 안정성 파라미터는 중간 디바이스에 의해 예상되지만 수신되지 않은 전송의 미스된(missed) 확인응답들의 누적된 수일 수 있다.

종종, 중간 디바이스는 전송을 기다리는 정보를 홀드(hold)하는 전송 버퍼를 더 포함하고, 그러한 경우, 하나의 안정성 파라미터는 전송 버퍼에서 기다리는 정보의 양일 수 있다. 특히, 더 작은 전송 버퍼가 존재하는 경우, 기다리는 정보의 양에 부가하여 또는 대안적으로 이용되는 하나의 안정성 파라미터는 중간 디바이스에 의해 드롭(drop)된 데이터 패킷들의 수일 수 있다.

통상의 기술을 갖는 읽는 사람은, 위의 예들 둘다에서, 선택된 파라미터(들)는 접속 안정성에 반비례일 수 있고, 따라서 더욱 통상적으로 불안정성 파라미터들로서 보여질 수 있지만, 다른 파라미터들은 안정성에 정비례(directly proportioned)일 수 있다는 것을 알 것이다.

임의의 안정성 파라미터들은 안정성의 더 확실한 증명을 위해 결합될 수 있다. 마찬가지로, 홀로 취해진 그의 임계값 위의 하나의 파라미터는 각각이 그의 각자의 임계값 위의 파라미터들의 결합보다 더 높은 레벨 표시의 안정성/불안정성을 제공할 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 낮은 안정성의 표시는 미스된 확인응답들의 누적된 수 및 기다리는 정보/드롭된 데이터 패킷들 파라미터들이 둘다 그 파라미터에 대한 미리 결정된 임계값을 지나는 경우에 전송된다. 예를 들어, 일단 미스된 확인응답들을 위한 임계값이 크로스(cross)되었다면, 중간 디바이스 제어 수단은 기다리는 정보/드롭된 데이터 패킷들 파라미터들을 위한 임계값이 크로스되었는지를 알아보기 위해 검사하고, 그렇다면, 낮은 안정성/불안정성의 표시가 전송된다.

중지/슬립(sleep) 커맨드를 전송할지를 결정하기 위해 네트워크에 제공된 결정 수단은 안정성의 하나 이상의 레벨이 제공되는지에 상관없이, 안정성의 표시에 단독으로 기초하여 동작할 수 있다. 대안적으로, 결정 수단은 다른 인자들, 예를 들어, 중간 디바이스를 회피하는 대안적인 루트의 이용가능성 및/또는 진행중인(ongoing) 전송의 위급 상태를 고려할 수 있다.

물론, 가능하다면, 일단 중간 디바이스가 불안정하다고 확인되었다면 새로운 신뢰성 있는 루트를 구축하는 것이 중요하다. 바람직하게는, 디바이스들의 무선 네트워크는 중간 디바이스를 회피하는 대안적인 루트를 구축하도록 동작가능한 재접속 수단을 더 포함한다. 재접속 수단은 네트워크 제어 구조의 분산(distribution)에 따라, 네트워크의 릴레이 스타트 디바이스 제어 수단에 의해 또는 코디네이터에 의해 동작하도록 야기될 수 있다.

릴레이 스타트 디바이스의 제어 수단은 재접속을 위해 그 디바이스의 전송 전력을 증가시키도록 동작가능할 수 있다. 대안적인 루트는 예를 들어, 원래의 중간 디바이스를 "립프로깅(leapfrogging)"함으로써, 다른 중간 디바이스들에 도달하려는 시도로 전송 전력의 이러한 증가를 간단히 이용하여 구축될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 릴레이 스타트 디바이스의 제어 수단은 중간 디바이스로부터 전환되는 새로운 지리적 전송 패턴의 이용을 지시할 수 있다. 이러한 후자의 전략은 지향성 안테나와 이용하기 위한 것이다.

바람직하게는, 재접속 수단은 그 자체로, 함께 새로운 접속을 셋업하도록 동작가능한, 릴레이 스타트 디바이스의 제어 수단 및 루트 상의 중간 디바이스를 대체하는 다른 디바이스의 제어 수단을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 재접속 수단은 (안정성의 표시 후에 그리고) 중지 커맨드가 발행되기 전에 네트워크 연속성(network continuity)을 제공하도록 동작가능하다. 즉, 바람직하게는 중지 커맨드는 오직 접속 수단이 대안적인 전송 루트의 구축에 성공한 경우에 발행한다.

결정 수단은 아마도 문제의 정보 전송 루트 또는 다른 네트워크 문제에 관한 다른 인자들과 결합하여, 안정성의 표시에 대해 적절하게 반응하기에 충분한 프로세싱 능력을 요구한다. 더 분산된 시나리오에서, 그것들은 릴레이 스타트 디바이스에 제공될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 결정 수단은 네트워크 코디네이터에 제공된다. 이러한 경우들에서, 릴레이 스타트 디바이스는 코디네이터에 중간 디바이스 식별(identification)을 (바람직하게는 관련된 안정성의 표시와 함께) 전송하도록 동작가능할 수 있다. 후속하여, 중지 커맨드는 바람직하게는 코디네이터로부터 릴레이 스타트 디바이스로 그리고 중간 디바이스로 전송된다.

디바이스들의 무선 네트워크는 안정성의 표시에 의존하여 중간 디바이스의 불안정성에 대해 외부 엔티티에 경고하도록 동작가능한 경고 수단을 더 포함할 수 있다. 그러므로, 중지 커맨드가 전송되지 않은 환경들하에서도(예를 들어, 대안적인 루트가 존재하지 않은 경우, 또는 불안정성의 레벨이 아직 네트워크로부터 디바이스를 제외하는 것을 증명하기에 충분히 높지 않은 경우), 외부 경고가 제공될 수 있다.

예를 들어, 코디네이터는 코디네이터와의 유선 또는 무선 접속해 있는 중앙 모니터링 유닛에 경고를 보낼 수 있다. 따라서, 중앙 모니터링 유닛은 WSN 배치에 따라, 무선 센서 네트워크의 부분일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.

중앙 모니터링 유닛(메디컬 애플리케이션들에서, 때때로 중앙 모니터링 및 메디컬 케어 유닛이라고도 함)은 복수의 스테이션들로부터(예를 들어, 복수의 환자들에 대한 또는 복수의 기계들에 대한) 위급 데이터의 연속적 또는 우발적(occasional) 스트림들을 수신할 수 있는 모니터링 장비를 갖는 스테이션일 수 있다. 중앙 모니터링 유닛은 수신된 데이터를 모니터하는 역할을 하는 (간호사들 또는 전문의들과 같은) 오퍼레이티브들(operatives)을 포함할 수 있다. 이들 오퍼레이티브들은 예를 들어 개인 환자들 또는 산업적 부품들에서 상태들의 변경들에 응답하여 조치를 취할 수 있다.

다른 양태에서, 발명 실시예들은 디바이스들의 무선 네트워크에서 사용하기 위한 디바이스를 제공하며, 디바이스와 적어도 하나의 다른 네트워크 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고, 디바이스는 전송 및 수신 수단; 및 디바이스를 제어하도록 동작가능한 제어 수단을 포함하고, 제어 수단은 전송 수단이 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하도록 동작가능하다.

따라서, 안정성 표시는 그의 접속 안정성의 유용한 표시자를 제공하는 임의의 네트워크 디바이스와 사용하기에 적합하다. 그러므로, 본원에서 중간 디바이스들에 대한 임의의 참조는 적절하게, 더 일반적으로 네트워크 디바이스들을 적용하도록 취해져야 한다.

다른 양태에서, 발명 실시예들은 릴레이 스타트 디바이스, 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크에서 사용하기 위한 중간 디바이스를 제공하고, 중간 디바이스를 통해 릴레이 스타트 디바이스와 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고, 중간 디바이스는, 전송 및 수신 수단; 및 디바이스를 제어하도록 동작가능한 제어 수단을 포함하고, 제어 수단은 전송 수단이 디바이스의 적어도 하나의 안정성 파라미터의 함수로서 안정성의 표시를 전송하고 중지 커맨드가 안정성의 표시의 결과로서 수신될 때 디바이스의 전송 및/또는 수신을 중지하도록 동작가능하다.

통상의 기술을 갖는 읽는 사람은, 전술한 것으로부터, 중간 디바이스의 수신 수단은 바람직하게는 중간 디바이스가 안정성의 표시를 고려하여 전송된 동작을 강제 중지하도록 하는(예를 들어, 중간 디바이스를 강제로 풀 슬립 모드로 되게 함으로써) 커맨드를 수신하도록 동작가능하고, 제어 수단은 (중간 디바이스를 강제로 슬립 모드로 되게 하는) 커맨드의 결과로서 디바이스 동작을 중지하도록 동작가능하다는 것을 알 것이다.

다른 양태에서, 발명 실시예들은 적어도 코디네이터(coordinator), 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크 내의 코디네이터를 제공하고, 중간 디바이스를 통해 코디네이터와 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고, 코디네이터는 중간 디바이스로부터 중간 디바이스의 접속 안정성의 표시를 수신하도록 동작가능한 수신 수단; 및 안정성의 표시의 수신시 그것을 고려하여, 중간 디바이스가 전송 및 수신을 중지하도록 하는 중지 커맨드를 중간 디바이스에 전송할지를 결정하도록 동작가능한 결정 수단을 포함한다.

이 양태에서, 코디네이터는 릴레이 스타트 디바이스의 역할을 하고 그래서 중간 디바이스와 직접 통신할 수 있다. 대안적으로, 코디네이터는 또한 릴레이 스타트 디바이스 이외의 전송 루트를 따를 수 있고, 간접적으로, 즉, 적어도 릴레이 스타트 디바이스를 통해 및 잠재적으로 부가적으로 다른 디바이스들을 통해 중간 디바이스로부터 수신하고 중간 디바이스로 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 실시예들은 무선 네트워크에서 사용하기 위한 전송 프레임 포맷을 제공하고, 전송 프레임 포맷은 중간 디바이스의 접속 안정성에 관한 안정성의 표시를 위한 안정성 필드, 및 전송 및 수신을 중지하도록 중간 디바이스에 명령하는 데 사용하기 위한 중지 필드를 포함한다. 바람직하게는, 이들 2개의 필드들은 MAC 프레임에서 제어 필드들 또는 페이로드 필드들로서 제공된다.

본 발명의 방법 양태에 따르면, 릴레이 스타트 디바이스, 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크에서의 방법이 제공되며, 이 방법에서 중간 디바이스를 통해 릴레이 스타트 디바이스와 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 정보가 무선으로 통신되고, 중간 디바이스는 중간 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하고, 네트워크는 그것을 고려하여 중간 디바이스가 전송 및 수신을 중지하도록 하는 중지 커맨드를 중간 디바이스에 전송할지를 결정한다.

다른 방법 양태에 따르면, 릴레이 스타트 디바이스, 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크의 중간 디바이스에서의 방법이 제공되고, 이 방법에서 중간 디바이스를 통해 릴레이 스타트 디바이스와 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 정보가 무선으로 통신되고, 중간 디바이스는, 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하고 표시의 결과로서 네트워크로부터 중지 커맨드를 수신하는 경우에 수신 및 전송을 중지한다.

또 다른 방법 양태에 따르면, 적어도 코디네이터, 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크의 코디네이터에서의 방법이 제공되고, 이 방법에서 중간 디바이스를 통해 코디네이터와 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 정보가 무선으로 통신되고, 코디네이터는 중간 디바이스로부터 중간 디바이스의 접속 안정성의 표시를 수신하고, 그것을 고려하여, 중간 디바이스가 전송 및 수신을 중지하도록 하는 중지 커맨드를 중간 디바이스에 전송할지를 결정한다.

본 발명의 다른 양태들은, 무선 센서 네트워크의 코디네이터 또는 센서의 프로세서 또는 제어 모니터링 유닛에 의해 실행될 때, 상기 센서 또는 코디네이터 또는 제어 모니터링 유닛의 기능을 각각 제공하는 소프트웨어(또는 컴퓨터 프로그램) 및 센서 또는 코디네이터에 의해 실행될 때, 이들 디바이스들에 대해 설명된 방법들을 실행하는 소프트웨어(또는 컴퓨터 프로그램)를 제공한다. 이러한 소프트웨어는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다.

많은 특징들은 위에서 반복을 피하기 위해 하나의 양태와 관련해서만 설명된다. 그러나, 이들 양태들의 임의의 것의 특징들 및 바람직한 특징들은 적절하게 다른 양태들과 자유롭게 결합가능하고 적용가능하다. 특히, 읽는 사람은 전송 및 수신 수단이 정의되는 경우, 대응하는 수신 및 전송 수단은 각각 신호 경로의 대향하는 단부에서 제공된다는 것을 알 것이다. 통상의 기술을 갖는 읽는 사람은 또한 무선 네트워크의 디바이스들 각각은 정의된 방법 단계들/기능을 실행하도록 동작가능한, 전송 수단, 수신 수단 및 제어 수단을 포함한다는 것을 알 것이다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 그리고 그것이 어떻게 실시될 수 있는지를 더욱 명확하게 나타내기 위해, 이제 다음의 도면에 대해 단지 예시적으로 참조가 이루어질 것이다.

도 1은 IEEE 802.15.4 WPAN에서 프로토콜 계층들을 예시한다.
도 2는 IEEE 802.15.4 WPAN의 가능한 PHY 대역들을 예시한다.
도 3은 WPAN의 스타(star) 및 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 토폴로지들을 예시한다.
도 4는 비컨 가능(beacon-enabled) IEEE 802.15.4 WPAN에서 수퍼프레임의 구조를 도시한다.
도 5 내지 도 8은 IEEE 802.15.4 WPAN에서 네트워크 디바이스와 코디네이터 사이의 데이터 전송의 가능한 모드들을 예시한다.
도 9는 IEEE 802.15.4 WPAN에서 데이터 프레임에 이용된 프레임 포맷을 도시한다.
도 10은 도 9의 프레임 포맷에서 프레임 제어(Frame Control) 필드의 구조를 도시한다.
도 11은 도 10의 프레임 제어 필드에서 프레임 타입 비트들의 가능한 값들의 표이다.
도 12a는 불안정한 중간 디바이스를 갖는 WSN에서 메디컬 디바이스와 코디네이터 사이의 통신을 도시하는 개략도이다.
도 12b는 도 12a의 불안정한 디바이스의 제1 결과(consequence)를 도시하는 개략도이다.
도 12c는 도 12a의 불안정한 디바이스의 제2 결과를 도시하는 개략도이다.
도 12d는 도 12a의 불안정한 디바이스의 최종 결과를 도시하는 개략도이다.
도 13은 발명 실시예들을 이용하여 중간 디바이스 불안정성이 해결되는 시나리오를 도시하는 전송도이다.
도 14는 도 13의 전송들의 상이한 도면이다.
도 15a는 무선 네트워크를 통한 주입(implant) 디바이스와 코디네이터 사이의 통신을 도시하는 개략도이다.
도 15b는 전송 루트에서 중간 디바이스 B의 불안정성을 도시하는, 도 15a의 도면이다.
도 15c는 디바이스 A가 전송 루트에서 대체 디바이스를 탐색하는, 도 15a의 도면이다.
도 15d는 새로운 루트가 이제 구축된, 도 15a의 도면이다.
도 16은 지향성 안테나 능력을 갖는 발명 실시예들을 이용하여 중간 디바이스 불안정성이 해결되는 시나리오를 도시하는 전송도이다.
도 17은 도 16의 전송들의 상이한 도면이다.
도 18은 안정성 비트 및 중지 비트를 포함하도록 IEEE 802.15.4 프레임 제어 필드들에 대해 요구되는 수정들을 도시한다.
도 19는 MAC (커맨드) 프레임의 현재의 IEEE 802.15.4 기본 포맷을 도시한다.
도 20은 IEEE 802.15.4의 현재의 커맨드 프레임 식별자들을 도시한다.
도 21은 안정성의 표시를 포함하는 적절한 MAC 커맨드 프레임을 도시한다.
도 21b는 안정성의 표시를 포함하는 다른 적절한 MAC 커맨드 프레임을 도시한다.
도 22는 커맨드 프레임 식별자들의 수정된 표를 도시한다.

본 발명의 실시예들을 설명하기 전에, 일부 배경 설명은 가변(variable) 슬립 패턴을 갖는 디바이스들을 갖는 무선 네트워크들(MBAN들을 포함하는 BAN들, WPAN들 및 피코넷들과 같은)의 설계에 대해 관련이 있는 것으로 예상되는 IEEE 802.15.4의 부분들에 대해 주어질 것이고, 및/또는 현재 개발중에 있는 IEEE 802.15.6 표준에 대한 기초로서 이용될 수 있다.

도 1은 물리적 매체가 무선 송수신기 및 그의 저레벨 제어를 포함하는 PHY 계층을 통해 액세스되는, 계층화된 OSI 모델에 관하여, 100이라고 라벨이 붙은, IEEE 802.15.4 WPAN의 일반적인 아키텍처를 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 2에 예시되는, PHY를 위한 2개의 교대 주파수 대역들(101, 102)이 존재한다. 더 낮은 주파수 대역(101)은 868.3MHz에 중심을 둔 단일 20kb/s 채널, 및/또는 각각 915MHz에 중심을 둔 40kb/s의 10개의 채널을 제공한다. 더 높은 주파수 대역(102)은 각각 2.44GHz의 주파수에 중심을 둔 250kb/s의 16개의 채널을 제공한다. 이들 대역들 중 어느 것이 이용될 것인지는 로컬 규제 요건들(local regulatory requirements)에 의존할 것이다.

PHY에 대한 액세스는 도 1에서 105에 의해 표시된 MAC(Medium Access Control) 부계층에 의해 제공된다. 이것 위에, 그리고 이와 같은 WPAN(100)의 외부에, 다른 네트워크들로부터 WPAN에 대한 액세스를 허용하는 LLC(Link Layer Control)이 제공되고, 이것은 IEEE 802.2 표준, 또는 다른 타입의 표준에 따를 수 있다. 마지막으로, LLC 위의 상위 계층들(109)은 네트워크 구성, 조작, 및 메시지 라우팅을 제공하기 위한 네트워크 계층, 및 의도된 전체 기능을 제공하는 애플리케이션 계층을 포함한다.

MAC 부계층의 하나의 작업은 네트워크 토폴로지를 제어하는 것이다. 스타 및 피어-투-피어는 통신 네트워크들에서의 2개의 알려진 토폴로지이고, 둘다 IEEE 802.15.4에서 제공된다. 두 경우에서, 토폴로지는 2가지 기본적인 종류의 네트워크 노드인, 디바이스들과 코디네이터들 사이를 구별한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스타 토폴로지에서, 다수의 디바이스(11)는 중앙 코디네이터(10)와 직접 통신하고, 피어-투-피어 구성에서, 디바이스(11A)에 의한 커뮤니케이터(communicator)와의 통신들은 릴레이들(relays)로서 작용하는 중간 디바이스들(11B 및 11C)과 하나 이상의 홉(hop)을 따라 행해진다. 코디네이터는 상위 계층들에 대한 액세스 포인트로서 작용하고, WSN의 경우에, 센서들에 의해 수집된 데이터를 위한 싱크로서 작용한다. 각각의 디바이스의 통신 범위는 매우 제한될 수 있다는 점을 고려하면(수 미터), 피어-투-피어 토폴로지는 더 큰 영역이 커버될 수 있게 한다. 토폴로지는 동적일 수 있어, 디바이스들이 네트워크에 부가되거나 네트워크를 떠날 때 변한다.

산업적 WSN들의 경우, 예를 들어, 스타 네트워크는 이동하는 부분들을 갖는 기계의 단일 정지 아이템에서 센서로부터 판독들을 모니터하기에 적절할 수 있다. 피어-투-피어 토폴로지는 다른 한편으로 컨베이어 벨트에서 물체들을 모니터하는 데 이용될 수 있다.

MBAN들의 경우, 예를 들어, 스타 네트워크는 코디네이터가 (병원 침대와 같은) 각각의 환자 사이트에 제공되어 단일 환자에 대한 디바이스들과 신호들을 교환하는 경우에 적절하다. 피어-투-피어는 하나의 코디네이터가 다수의 환자에게 서비스를 하도록 제공되는 더 적절한 토폴로지일 것이다(코디네이터는 병동에서 고정된 포인트에 배치될 것이다). 따라서, 디바이스들(11)은 일반적으로 이동형이지만, 코디네이터는 이동형 또는 고정형일 수 있다. 피어-투-피어 네트워크들은 또한 네트워크를 신속하게 셋업하거나 변경하도록, 또는 네트워크의 자체-조직(self-organisation) 및 자체-복구(self-healing)를 허용하도록 요구되는 빨리 변하는(fast-changing) 환경들에 더 적합할 수 있다. 자체-복구는 예를 들어, 기존의 코디네이터가 네트워크를 떠났거나 실패했을 경우에 새로운 코디네이터를 구축하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 스타 또는 피어-투-피어 형성들에서 멀티-홉 네트워크들에 관한 것이다.

복수의 스타 및/또는 피어-투-피어 네트워크들은 병원 또는 공장과 같은 동일한 장소에서 셋업될 수 있고, 각각은 그 자신의 코디네이터를 갖는다. 이 경우, 상호 간섭을 회피하기 위해 및 데이터의 공유 또는 수집을 허용하기 위해 각각의 코디네이터들이 협력하는 것이 필요할 것이다. IEEE 802.15.4에서 이러한 네트워크들은 클러스터들(clusters)이라고 불리고, 클러스터들을 분할하고 합병하기 위한 것뿐만 아니라 클러스터들에 대한 전체 코디네이터를 구축하기 위한 규정이 만들어진다.

WPAN의 노드들은 가지각색의 능력들의 유닛들에 의해 구성될 수 있다. 일반적으로, 코디네이터의 역할은 어떤 프로세싱 능력을 갖는 비교적 유능한 장치 및 복수의 소스들로부터의 전송들을 동시에 처리할 수 있는 송수신기를 요구할 것이다. 이것은 또한 전기 전력의 충분한 제공을 필요로 할 것이다(일부 경우들에서, 그것은 본전력 공급(mains powered)될 수 있다). 다른 한편으로, 네트워크의 다른 디바이스들은 더 한정된 프로세싱 능력을 갖고 배터리 전력에만 액세스할 수 있고, 심지어 릴레이 홉으로서 작용할 수 없도록 매우 간단할 수 있다. 매우 낮은 전력 이용가능성을 갖는 디바이스들은 시간의 대부분을 셧다운(shut down)할 수 있고, 오직 예를 들어 센서 데이터를 다른 노드에 전송하기 위해 가끔 "웨이크 업"할 수 있다. 따라서, IEEE 802.15.4 표준은 "풀 기능(full-function)" 및 "축소 기능(reduced function)" 디바이스들 사이를 구별한다. 전력의 이용가능성은, 센서들이 몸체 또는 디바이스 내에 주입될 수 있고 따라서 큰 또는 재충전가능 배터리를 가질 수 없는 MBAN들 및 다른 WPAN들에 대한 특정 이슈이다.

IEEE 802.15.4에서 예상되는 2가지 타입의 WPAN은 비컨 가능(beacon-enabled) 및 넌-비컨 가능(non beacon-enabled)이다.

비컨 가능 네트워크에서, 코디네이터는 비컨을 주기적으로 전송하고 디바이스들은 네트워크에 동기화하고 채널에 액세스하기 위해 그 비컨을 주기적으로 리슨(listen)한다. 채널 액세스는 도 4에 도시된 바와 같이 수퍼프레임 구조를 따르고, 이것은 코디네이터에 의해 정의된다. 각각의 수퍼프레임(30)은 2개의 부분들, 활성 및 비활성으로 구성된다. 활성 부분은 서비스 품질 요건을 갖는 애플리케이션들에 대한 보장된 액세스를 위해 경합 액세스 기간(contention access period; CAP)(36), 그 다음에 옵션의 경합 없는 기간(contention free period; CFP)(37)으로 분할된다.

도 4에서 수직 분할로 표시된 바와 같이, 수퍼프레임은 16개의 동일하게 이격된(equally-spaced) 시간 슬롯들로 분할되고, 각각은 코디네이터로부터 또는 디바이스로부터 데이터의 프레임을 운반할 수 있다. 먼저 코디네이터에 의해 전송된 비컨 프레임(아래 참고)에 대한 슬롯(31)이 온다. 이 다음에, 몇개의 슬롯(32)이 CAP 내에 제공되어, 공지된 CSMA-CA 알고리즘을 따르는, 경합 기초로 디바이스들로의 또는 디바이스들로부터의 데이터 전송을 허용한다. 간단히, CSMA-CA에서, 디바이스가 CAP 내에 전송하기를 희망할 때마다, 디바이스는 랜덤 기간 동안 기다린다. 채널이 랜덤 백오프(random backoff)를 뒤따르는 유휴(idle) 상태인 것으로 발견되면, 디바이스는 그의 데이터를 전송한다. 채널이 랜덤 백오프를 뒤따르는 비지(busy) 상태인 것으로 발견되면, 디바이스는 채널을 다시 액세스하고자 시도하기 전에 다른 랜덤 기간 동안 기다린다.

그 다음, CFP의 보증 시간 슬롯들 GTS(33)이 뒤따르고, 도시된 바와 같이, 이들 각각은 하나보다 많은 기본 시간 슬롯으로 확장할 수 있다. 비활성 기간의 만료 후에, 다음 수퍼프레임은 다른 비컨 프레임(31)을 전송하는 코디네이터에 의해 마킹된다. 디바이스들은 수퍼프레임의 비활성 기간(34) 동안 슬립 상태로 갈 수 있다. 따라서, 비활성 기간(34)의 길이를 확장함으로써, 디바이스들의 배터리 전력은 가능한 한 많이 보존될 수 있다.

넌-비컨 가능 네트워크에서, 코디네이터는 (예를 들어, 네트워크 발견 목적들을 위해) 그렇게 하도록 요청되지 않는 한 동기화를 위한 비컨을 전송하도록 요구되지 않는다. 채널 액세스는 수퍼프레임 구조에 의해 제한되지 않고, 디바이스들은 비동기적이어서, CSMA-CA에 의해 모든 데이터 전송들을 수행한다. 그것들은 센서-MAC과 같은 특정 프로토콜에 따라 그 자신의 슬리핑 패턴(또는 듀티 사이클)을 따를 수 있다.

MBAN 애플리케이션의 경우, 코디네이터는 모니터링될 몸체 또는 몸체들 외부에 있다. 그것은 PDA, 모바일 폰, 침대옆 모니터 스테이션(bedside monitor station) 또는 심지어 일시적으로 코디네이터로서 작용하는 충분히 유능한 센서(sufficiently-capable sensor)일 수 있다. 산업적 WSN에서, 코디네이터는 PDA, 센서, 랩톱 또는 다른 컴퓨터, 또는 심지어 중앙 또는 지역 프로세서일 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 비컨 가능 네트워크에서의 코디네이터는 네트워크 디바이스들에 대한 동기화 및 채널 액세스를 제공하는 담당을 한다. 수퍼프레임의 시작 및 끝은 또한 코디네이터에 의해 정의된다. 코디네이터는 다른 네트워크들에 대한 잠재적인 통신 및 예를 들어 충전된 배터리들의 용이한 대체에 의한, 충분한 전원에 대한 액세스의 2가지 메인 특징을 갖는다.

도 5 내지 도 8은 IEEE 802.15.4 네트워크에서 디바이스와 코디네이터 사이의 데이터 전송을 예시한다. 3가지 기본적인 타입의 전송이 IEEE 802.15.4에 정의된다.

(i) 디바이스(송신자)가 그의 데이터를 전송하는 수신자로서 코디네이터에 데이터 전송 - 스타 및 피어-투-피어 토폴로지들 둘다에 이용됨;

(ii) 디바이스가 데이터를 수신하는 송신자로서 코디네이터로부터 데이터 전송 - 스타 및 피어-투-피어 토폴로지들 둘다에 이용됨; 및

(iii) 2개의 피어들 사이의 데이터 전송 - 피어-투-피어 네트워크들에서만 이용됨.

도 5 및 도 6은 비컨 가능 및 넌-비컨 가능 경우 둘다에 대해 각각 디바이스(네트워크 디바이스(11)) 및 코디네이터(코디네이터(10))로부터의 전송을 도시한다. 차이는, 비컨 가능 경우에서 디바이스(1)는 CFP에서 CSMA-CA를 이용하여, 또는 CAP에서 GTS를 이용하여, 데이터(데이터 프레임(42))를 전송하기 전에 코디네이터로부터 비컨 프레임(41)을 수신하는 것을 기다려야 하고, 넌-비컨 가능 경우에서 보통 비컨 프레임이 존재하지 않고 디바이스(11)는 CSMA-CA를 이용하여 자유로이 데이터 프레임(42)을 전송한다는 점에 있다. 어느 경우에도, 코디네이터는 옵션의 확인응답 프레임(43)을 전송함으로써 데이터의 성공적인 수신을 확인응답한다. 이들 상이한 타입의 프레임은 하기에서 더 상세히 설명된다.

수신자가 임의의 이유로 수신된 데이터 프레임을 처리할 수 없는 경우, 메시지는 확인응답되지 않는다. 송신자가 어떤 기간 후에 확인응답을 수신하지 않는 경우, 전송은 성공적이지 않았고 프레임 전송을 재시도한다고 가정한다. 확인응답이 여전히 몇개의 재시도 후에 수신되지 않는 경우, 송신자는 트랜잭션을 종료하거나 다시 시도하는 것을 선택할 수 있다. 확인응답이 요구되지 않을 때, 송신자는 전송이 성공적이었다고 가정한다.

도 7 및 도 8은 코디네이터(10)로부터 디바이스(11)로 데이터 전송을 예시한다. 코디네이터가 비컨 가능 WPAN(도 7)에서 데이터를 디바이스로 전송하기를 희망할 때, 데이터 메시지가 계류중임을 비컨 프레임(41)에 표시한다. 디바이스는 비컨 프레임을 주기적으로 리슨하고, 메시지가 계류중이면, CSMA-CA에 의한 데이터를 요청하는 데이터 요청(MAC 커맨드)(44)을 전송한다. 코디네이터(10)는 확인응답 프레임(43)을 전송함으로써 데이터 요청의 성공적인 수신을 확인응답한다. 계류중인 데이터 프레임(42)은 그 다음에 슬롯화된(slotted) CSMA-CA를 이용하여 전송되거나, 가능하면, 확인응답 후에 즉시 전송된다. 디바이스(11)는 옵션의 확인응답 프레임(43)을 전송함으로써 데이터의 성공적인 수신을 확인응답할 수 있다. 트랜잭션은 이제 완료된다. 데이터 트랜잭션의 성공적인 완료시, 메시지는 비컨에서 계류중인 메시지들의 리스트로부터 제거된다.

넌-비컨 가능 경우에서, 특정 디바이스(11)에 대해 데이터가 준비된 코디네이터(10)는 경합 기초로 보내진, 관련된 디바이스로부터 데이터 요청(44)을 기다려야 한다. 이러한 요청의 수신시, 디바이스(11)가 답으로서 다른 확인응답 프레임(43)을 전송할 수 있는 것에 응답하여, 코디네이터는 확인응답 프레임(43)(이것은 또한 그러한 경우 데이터가 준비되지 않은 것을 나타내는 데 이용될 수 있음), 그 다음 데이터 프레임(42)을 전송한다.

간단함을 위해, 위의 절차들은 디바이스와 코디네이터 사이의 데이터 전송의 위의 경우들 (i) 및 (ii)만을 고려하였지만, 피어-투-피어 네트워크에서, 이미 언급한 바와 같이, 데이터 전송들은 일반적으로 충돌의 위험 및 수반되는 지연들을 증가시키는, 하나 이상의 중간 노드를 수반하는, 메커니즘 (iii)을 통해 일어날 것이다.

도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, IEEE 802.15.4 네트워크에서의 통신은 4가지 상이한 타입의 프레임을 포함한다.

- 비컨들을 전송하기 위해 코디네이터에 의해 이용되는 비컨 프레임(41)

- 모든 데이터 전송에 이용되는 데이터 프레임(42)

- 성공적인 프레임 수신을 확인해 주는 데 이용되는 확인응답 프레임(43)

- 데이터 요청들과 같은 모든 MAC 피어 엔티티 제어 전송들을 처리하는 데 이용되는 MAC 커맨드 프레임(44)

4가지 프레임 타입들 각각의 구조는 매우 유사하고, 예를 들어 데이터 프레임(42)에 대해 도 9에 도시된다. 도면에서, 2개의 수평 바(bar)들은 각각 MAC 부계층 및 PHY 계층을 표현한다. 시간은 좌측에서 우측으로 진행하고, 프레임의 각각의 연속 필드(successive field)의 시간 길이는 관련된 필드 위에 (옥텟으로(in octets)) 도시된다. 모든 프레임은 특정 순서로 일련의 필드들로 이루어지고, 이것들은 좌측에서 우측으로, PHY에 의해 전송되는 순서로 도시되고, 최좌측 비트는 시간 맞춰(in time) 맨 먼저 전송된다. 각각의 필드 내의 비트들은 0(최좌측 및 최하위)으로부터 k-1(최우측 및 최상위)까지 번호가 붙고, 필드의 길이는 k 비트이다.

데이터 프레임(42)을 통해 전송될 데이터는 상위 계층들로부터 유래한다(originate). 데이터 페이로드는 MAC 부계층으로 통과되고 MAC 서비스 데이터 유닛(MSDU)이라고 지칭된다. MAC 페이로드는 MAC 헤더(MHR)가 앞에 붙고, MAC 풋터(Footer)(MFR)가 뒤에 붙는다. MHR은 프레임 제어 필드(50)(아래 참조), 데이터 시퀀스 번호(DSN), 어드레싱 필드들, 및 옵션의 보조 보안(security) 헤더를 포함한다. MFR은 16 비트 프레임 체크 시퀀스(frame check sequence; FCS)로 이루어진다. MHR, MAC 페이로드, 및 MFR은 함께 MAC 데이터 프레임(즉, MPDU)을 형성한다. MPDU는 PHY 서비스 데이터 유닛(PSDU)으로서 PHY로 통과되고, 이것은 PHY 페이로드가 된다. PHY 페이로드는 프리앰블 시퀀스 및 프레임의 시작 구획자(start-of-frame delimiter; SFD)를 포함하는 동기화 헤더(SHR), 및 옥텟으로 PHY 페이로드의 길이를 포함하는 PHY 헤더(PHR)가 앞에 붙는다. 프리앰블 시퀀스 및 데이터(SFD)는 수신자가 심볼 동기화를 실현할 수 있게 한다. SHR, PHR, 및 PHY 페이로드는 함께 PHY 패킷(PHY 프로토콜 데이터 유닛(PPDU))을 형성한다.

비컨 프레임(41), 확인응답 프레임(43) 및 MAC 커맨드 프레임(44)은, MAC 페이로드가 각각의 경우에 상이한 기능을 갖고, 확인응답 프레임은 어떠한 MAC 페이로드도 갖지 않는다는 것을 제외하고, 유사한 구조를 갖는다. 또한, 비컨 프레임(41), 확인응답 프레임(43) 및 MAC 커맨드 프레임(44)은 상위 계층들의 연루(involvement) 없이 MAC 부계층에서 유래한다.

각 타입의 프레임에 이용된 프레임 제어 필드(50)는 도 10에서 더 상세하게 도시된다. 그것은 예시된 바와 같이 상이한 목적들을 위한 서브필드들에 할당된 16 비트로 이루어진다. 특히, 필드의 처음 3 비트는 프레임 타입(51)을 나타낸다: 비컨 프레임(41), 데이터 프레임(42), 확인응답 프레임(43) 또는 MAC 커맨드 프레임(44). 프레임 타입이 나타내어지는 방식은 도 11에 도시된다. 프레임 타입 비트들(51) 다음은 MAC 부계층에 의해 보안이 인에이블(enable)되는지 여부를 나타내는 싱글-비트 보안 인에이블 서브필드(single-bit Security Enabled subfield)(52)이다. 이 다음에는 송신자가 수신자를 위한 데이터를 더 많이 갖고 있는지를 표시하는 프레임 계류 서브필드(53)가 온다. 다음은 확인응답이 수신자로부터 요청되는지를 나타내는 확인응답 요청 서브필드(54)이다. 이 다음에 어드레싱 목적들로 이용되거나 현재의 IEEE 802.15.4 명세에서 예비되는 일부 추가의 서브필드들(55 내지 59)이 뒤따른다.

언급한 바와 같이, 도 11은 프레임 타입 서브필드(51)를 위한 가능한 비트 값들의 표이고, 값들(100 및 101)은 IEEE 802.15.4 명세에서 이용되지 않음을 도시한다.

본 발명의 배경의 개요를 설명하였고, 이제 본 발명의 실시예들 및 문제들이 생기게 하는 네트워크 상황들에 대한 참조가 이루어진다.

IEEE 802.15.6의 주요 요건들 중 하나가 WSN 또는 다른 무선 네트워크를 통해 메디컬 정보를 운반하는 홉들 또는 링크들을 통한 통신들의 안정성, 및 메디컬 정보 및 다른 크리티컬 정보의 신뢰성 있는 전송의 이슈이다. 중간 디바이스로서 작동하는 불안정한 메디컬 센서 또는 디바이스와 같은 전송 경로 상의 임의의 디바이스가 접속해제(disconnection) 및 아웃 오브 리치(out-of-reach) 문제들을 겪을 수 있다. 이것은 전송 전력에 대하여 범위를 벗어나고(out-of-range) 낮은 신호대잡음비와 같은 많은 인자들에 의해 야기될 수 있다. 불안정성을 받기 쉬운 디바이스들은 더 빈번하게 접속 및 접속해제할 수 있다. IEEE 802.15.3 및 IEEE 802.15.4에서 고려되는 이전의 상업적 애플리케이션들에 대해, 안정성은 IEEE 802.15.6과 같은 메디컬 표준들에 대해서 및 다른 크리티컬 데이터 전송에 대해서만큼 결정적이지 않을 수 있다. 때때로 오프라인(off-line)으로 되는 불안정한 디바이스는 구명(life-saving) 메디컬 프로세스들 또는 통신들의 붕괴(collapse)로 이어질 수 있다. 그것은 환자들의 안전을 심각하게 손상시킬 수 있다.

안정성 관리는 디바이스가 IEEE 802.15.3에 대한 수정으로서 WSN 및 코디네이터를 접속해제하고 재접속하는 횟수 또는 드롭된 접속들의 수에 기초하여 고려되었다. 이 접근법의 문제는 손실된 접속들의 수에 의지하는 것은 상업적 애플리케이션에 대해 충분히 신뢰성 있을 수 있지만 그것은 메디컬 또는 다른 크리티컬 애플리케이션에 대해 적절하지 않다는 것이다. 그것은 디바이스에 의한 접속의 임의의 드롭은 진행중의 메디컬 애플리케이션을 방해할 수 있기 때문에 충분히 신뢰성 있지 않으므로, 코디네이터로부터 수신되는 결정적인 정보에 의지하는 환자들의 생명을 위태롭게 할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 링크가 손실되지 않게 함으로써 불안정한 디바이스에 대해 환자들을 보호하기 위해 일부 선제의(pre-emptive) 측정들을 고려함으로써 상이한 접근법을 취한다. 다시 말해, 메디컬 애플리케이션에 충분히 좋지 않은 손실된 접속들의 수에 의지하기 보다는(즉, 메디컬 애플리케이션을 위한 "투 레이트(Too-Late)" 접근법으로서 보여질 수 있음), 실시예들은 피어-투-피어 네트워크 구성에서의 중간 릴레이 노드로서 작용하고 생명 결정적 메디컬 정보(life critical medical information)를 운반하는 디바이스에서의 안정성의 부족에 대해 환자들을 보호하기 위해 안정성/불안정성의 측정으로서, 미스된 Ack들의 수 및 분실된 데이터의 양(또는 너무 밀집된 데이터)과 같은 릴레이 디바이스 접속 파라미터들을 고려한다. 이들 파라미터들은 접속이 드롭되기 전에 이용가능하다.

이 다음 부분에서는, 릴레이로서 작용하는 불안정한 중간 디바이스를 통해 통신하고자 하는 시도들이 행해질 때 무선 센서 네트워크에서 환자에 직면하는 문제들의 상세한 설명을 제공한다.

도 12는 불안정한 디바이스(63)를 포함하는 릴레이들을 통해 링크된 게이트웨이 또는 코디네이터(61) 및 센서(62)를 갖는 WSN(60)을 도시하는 개략도이다. 이 불안정한 디바이스는 복수의 홉들을 통해, 몸체 주입 센서(body implant sensor)에 도달하기 위해, 코디네이터에 의한 시도가 있을 때 전체 메디컬 프로세스에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 문제는 불안정한 디바이스를 통해 멀티홉 전송을 통해 코디네이터로부터 몸체 내측 주입(inside-body implant) 또는 몸체 상의(on-body) 메디컬 센서로의 전송에 관한 것이다.

도 12a에서, 주입 디바이스와의 통신들은 디바이스 C의 불안정성으로 인해 방해된다. 도 12b에서, 디바이스 C는 타임 아웃된 확인응답들의 임계 수보다 많이 갖는다. 즉, 디바이스 D로 의도된 데이터가 성공적으로 전송되지 않았기 때문에, 디바이스 D로부터의 예상되는 확인응답들은 수신되지 않는다. 도 12c에서, 데이터 버퍼가 용량에 도달하고 있기 때문에, 결정적인 메디컬 데이터는 디바이스 C에서 분실될 것이다. 마지막으로, 도 12c에서, 디바이스들 C 및 D 사이의 접속의 완전 실패가 존재하고 구명 메디컬 애플리케이션이 방해된다.

다음 부분에서는 멀티홉 전송하의 불안정한 중간 디바이스들에 대해 보호하는 발명 실시예들에 따른 프로토콜들을 설명한다.

전술한 문제에 대한 제1 해결책은 전방향성 안테나를 이용하는 메디컬 WSN에서 안정성 관리를 제공한다.

도 13은 멀티홉 전송의 중간 릴레이 디바이스가 불안정하게 되는 시나리오를 도시하는 전송도이다. 전방향성 안테나는 릴레이 센서에 배치된다. 도 14는 용이한 식별을 위해 동일한 방식을 이용하여 라벨이 붙어진 더 상세한 도면이다. 이들 및 다음 도면들은 예로서 다운링크 방향으로 정보의 초기 전송을 도시하지만, 초기 전송은 또한 업링크일 수 있고, 이 경우 커맨드들 및 시그널링의 방향은 반대로 된다.

디바이스가 사용불가능한지 여부를 결정하기 위해, 2개의 측정기준이 이용된다: 1. 미스된 Ack들(확인응답들)의 수, 2. 긴 메모리(long memory)를 갖는 디바이스를 위한 전송을 기다리는 전송 버퍼에 누적된 데이터의 양(짧은(short) 메모리 디바이스들에 대해, 이것은 이미 드롭된 패킷 데이터의 양으로 대체될 것이다).

어떻게 코디네이터가 전송하기 위한 불안정한 디바이스 B의 미래의 시도들 또는 불안정한 디바이스 B를 통해 중계하기 위한 다른 디바이스들에 의한 잠재적인 미래의 성공적이지 않은 시도들로 인해 메디컬 디바이스 전송을 위태롭게 하지 않도록 불안정한 넌-메디컬(non-medical) 디바이스를 강제 슬립(forced sleep)으로 되도록 결정할 수 있는지를 볼 수 있다. 임의의 불안정한 디바이스를 강제 슬립으로 되도록 하는 결정은 진행중의 메디컬 프로세스의 세버리티(severity) 또는 위급 상태를 고려하여 코디네이터에 의해 수행될 것이다. 강제 슬립은 메디컬 디바이스 또는 센서에 도달하는데 이용가능한 다른 대안적인 루트들이 존재하는 경우에만 코디네이터에 의해 고려될 것이다.

제안된 프로토콜은 다음과 같이 기능한다. 먼저(S10, S11), 싱크로부터 디바이스 A로 그러고 나서 디바이스 B로의 다운링크에서 정상적으로 정보가 전송된다. 그러나, 추가로 디바이스 C로의 전송은 성공적이지 않아서(S12) 절차가 타임 아웃할 때 미스된 확인응답의 결과를 가져온다(S14). 이러한 미스된 확인응답은 디바이스 B가 미스된 확인응답들의 누적된 수를 검사하도록 트리거한다(S15). 이것이 임계값을 초과하면(S16), 디바이스 B는 전송 버퍼의 데이터가 또한 임계값을 지났는지를 검사하고(S17); 그렇다면, 디바이스 B는 발명의 설명서(statement)에서 지칭되는 릴레이 스타트 디바이스인 디바이스 A로 안정성 비트를 전송한다(S18). 그 다음 디바이스 A는 그의 전송 전력을 증가시켜 대체 링크를 찾고(S19) 디바이스 C를 배치하여 디바이스 B를 통한 오래된 중계 링크를 립프로깅하고 성공적인 핸드쉐이크(handshake)를 수행한다(S20). 전송은 새로운 A-C 링크에서 시작하고(S21) 디바이스 A는 코디네이터에 결함 디바이스 ID를 보낸다(S22). 코디네이터는 단계들 S24 및 S25에서 디바이스 B를 강제로 영구적인 슬립으로 되도록 결정하고 디바이스 A를 통해 이 커맨드를 전송함으로써, 및 단계 S23에서 디바이스 B의 ID를 갖는 경고를 중앙 모니터링 유닛으로 전송함으로써 응답한다.

제2 실시예에서, 문제의 해결책은 지향성 안테나를 이용한다. 여기서, 센서에서의 전력을 절약하기 위해서, 전방향성 안테나보다는 지향성 안테나를 이용하는 것이 제안된다. 그렇지 않으면, 가정들은 이전의 실시예와 유사하다.

도 15는 안테나 로브들을 도시하는 데 유용한 그림으로 나타낸 이벤트들의 체인(chain)을 도시한다. 도 15a는 WSN 또는 다른 단거리 네트워크의 정상 동작을 도시한다. 도 15b에서, 디바이스 B는 불안정해졌다. 도 15c에서, 디바이스 A는 대체 중간 디바이스를 검색하기 위해 상이한 안테나 위치들을 시도한다. 도 15d에서, 디바이스 G를 통한 새로운 경로가 형성되었다.

도 16 및 도 17은 이전과 같이 동일한 복구 시나리오를 도시하지만, 결함 디바이스 B 위로 점프하기보다, 방향의 변경을 갖는 새로운 경로를 제공하는 대응하는 전송도들이다. 따라서, 이 도면들에 대한 추가 설명은 생략한다. 유일한 차이는 디바이스 A가 지향성 안테나 능력을 가지며, 안테나의 패턴을 변경하고 불안정한 디바이스로부터 임명된(instated) 디바이스 G로 전환되는 안테나 로브들을 스티어링(steering)함으로써 새로운 릴레이 노드/디바이스를 발견하려고 시도한다는 점이다. 전송 경로는 디바이스 C를 통해 계속되며, 복구 전의 홉들과 동일한 수를 갖는다.

다음의 설명은 어떻게 위의 시그널링 프로토콜들이 IEEE 802.15.4에 기초하여 현재 개발중인 IEEE 802.15.6과 같은 통신 표준 내에서 수용될 수 있는지를 나타낸다. 도 18은 중간 디바이스의 안정성/불안정성을 나타내기 위한 그리고 중지 비트를 위한 필드들을 포함하도록 IEEE 802.15.4 프레임 포맷에 대한 수정을 예시한다. 일부 네트워크들에서, 중지 비트는 생략될 수 있고, 예를 들어, 임의의 디바이스 불안정성의 결과로서 조치를 취하기 위한 다른 네트워크 메커니즘들과 대체될 수 있다.

제1 방법론에서, 제어 필드들을 위한 프레임에 포함된 2개의 새로운 비트들이 존재한다: 1. 안정성 비트: 이것은 또한 0의 값의 이용에 의해 센서 안정성 상태를 나타내기 위해 센서에 의해 이용될 것이다. 2. 불안정한 디바이스를 강제로 비활성 또는 슬립 모드로 하기 위해 이용될 강제 슬립(Force Sleep). 일단 그것이 값 "1"을 수신했다면, 디바이스는 값 "0"을 수신할 때까지 슬립을 벗어나지 않을 것이다. 하급의 변형에서, 강제 슬립시키는 중지 커맨드는 슬립 비트들을 이용하여 프레임 제어 필드에서 전송될 수 있다. 이들 비트들은 디바이스의 상이한 슬립 패턴들을 설정하는 데 이용될 수 있고, 따라서 슬립 비트들의 하나의 구성은 풀 슬립 모드를 위해 "00"일 수 있다.

시그널링을 전달하는 대안적인 수단은 MAC 커맨드들을 이용하는 것이다. 도 19는 MAC 커맨드 옥텟들(octets)의 위치를 갖는 MAC 프레임의 현재의 IEEE 802.15.4 기본 포맷을 도시하고, 도 20은 IEEE 802.15.4의 현재의 커맨드 프레임 식별자들을 도시한다.

본 발명의 임의의 실시예들에 대해, "안정성/불안정성" 및 "강제 슬립"을 위해 2개의 필드가 이용될 수 있다. 그러나, 강제 슬립 비트는 옵션일 수 있다. 안정성의 표시를 포함하는 적절한 MAC 커맨드 프레임은, MAC 페이로드에서 전송되는, 도 22의 커맨드 프레임 식별자들의 수정된 표에 열거된 바와 같이, 적절한 커맨드 프레임 식별자를 예시하는, 도 21에 도시된다. 도 21은 페이로드를 갖지 않아서, 커맨드 프레임 식별자는 홀로 (아마도 실용적인 면에서 불안정성을 보여주는) 안정성의 표시로서 보여질 수 있다. 도 21b에 도시된 대안적인 구성에서, 페이로드는 1 비트로 이루어질 수 있다. 안정성 또는 불안정성에 대한 상태/상태의 변경은 이 페이로드 비트(비트=0 불안정; 비트=1 안정)를 이용하여 통신될 수 있다. 대안적으로, 하나보다 많은 비트가 제공될 수 있어, 앞서 언급한 바와 같은 안정성 레벨들의 범위를 제공하고, 따라서 불안정성의 세버리티(severity)가 통신될 수 있게 한다.

유사한 커맨드 프레임은, 아마도 디바이스가 간단한 슬립 커맨드에 부가하여 네트워크에 조인하고자 재시도할 수 있기 전에 원하는 슬립 시간을 통신하는, 1 비트, 또는 몇개의 비트들을 가질 수 있는, 페이로드를 갖지 않거나 페이로드를 갖고, "강제 슬립"을 위해 이용될 수 있다.

위의 실시예들은 IEEE 802.15.4에 대한 인핸스먼트들로서 또는 BAN을 위한 표준, IEEE 802.15.6과 같은 제안된 특징들을 요구하는 개발중의 새로운 표준의 필수 부분으로서 포함될 수 있다.

다음의 것을 포함하는 발명 실시예들의 몇개의 중요한 특징들이 존재한다.

1. NACK들 및/또는 버퍼에서 기다리는 데이터의 수가 미리 정의된 임계값을 초과할 때 릴레이 (중간) 디바이스의 불안정성의 자체 결정.

2. 릴레이 디바이스의 Ack 카운터 및 전송 데이터 버퍼에 기초한 피어-투-피어 토폴로지에서의 불안정한 디바이스 관리를 위한 시그널링 프로토콜들. 이것들은 새로운 불안정성 표시자 비트 및 새로운 강제 슬립 제어 비트를 포함한다.

3. 이용가능한 다른 대안적인 루트들이 존재하는 경우 메디컬 애플리케이션들의 위험성(criticality)에 응답하여 불안정한 디바이스를 강제로 슬립으로 되게 하는 "강제 슬립" 메커니즘.

발명 실시예들은 디바이스 자체에 의해 디바이스의 안정성을 평가하기 위해 각각의 디바이스 내에 자체-불안정성 확인 메커니즘의 제공을 포함함으로써, 선제(pre-emptive) 방법이 불안정한 디바이스에 효율적이고 초기(early) 선제 경고 및 응답 메커니즘들을 제공함으로써, 불안정성 상태들로 인한, 멀티홉 BAN/WSN에서의 무선 통신 링크에 대한 방해의 가능성을 줄일 수 있게 하고, 패킷 드롭율(packet dropping rate)을 감소시킬 수 있게 한다.

본 발명은 독창적인 센서, 코디네이터, 중앙 모니터링 유닛, 또는 동일한 것을 위한 하드웨어 모듈들의 형태를 취할 수 있고, 중앙 모니터링 유닛 및/또는 코디네이터 및/또는 센서(들)의 프로세서들에 의해 실행되는 소프트웨어를 수정하거나 대체함으로써 구현될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들은 하드웨어에서, 또는 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 소프트웨어 모듈들로서, 또는 그의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명은 또한 본원에 설명된 기법들 중 임의의 것의 전부 또는 일부를 실행하기 위한 하나 이상의 디바이스 또는 장치 프로그램들(예를 들어, 컴퓨터 프로그램들 및 컴퓨터 프로그램 제품들)로서 구체화될 수 있다. 본 발명을 구체화하는 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장될 수 있거나, 예를 들어, 하나 이상의 신호의 형태로 될 수 있다. 이러한 신호들은 인터넷 웹사이트로부터 다운로드가능한 데이터 신호들일 수 있거나, 캐리어 신호에 제공될 수 있거나, 또는 임의의 다른 형태로 될 수 있다.

위의 설명은 예를 들어 IEEE 802.15.4 및 IEEE 802.15.6을 참조하였지만, 본 발명은 IEEE 802.15.6에 따라 동작하고 있든지 동작하고 있지 않든지 임의의 타입의 MBAN에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 메디컬 몸체 영역 네트워크들이 아니더라도 그럼에도 불구하고 위급 상황들에서 통신의 향상된 신뢰성을 위한 요건을 갖는, 다른 타입들의 BAN 및 다른 단거리 WSN들에도 적용될 수 있다.

Claims (15)

1. 릴레이 스타트 디바이스(relay start device), 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스(relay end device)를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크 시스템으로서,
   상기 중간 디바이스를 통해 상기 릴레이 스타트 디바이스와 상기 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고,
   상기 중간 디바이스는 제어 수단 및 전송 수단을 포함하고,
   상기 제어 수단은 상기 중간 디바이스의 전송 수단이 상기 중간 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하게 하도록 동작가능하며,
   상기 네트워크 시스템은, 상기 접속 안정성의 표시의 수신시 그것을 고려하여, 상기 중간 디바이스가 전송 및 수신을 중지하게 하도록 하는 중지 또는 슬립(sleep) 커맨드를 상기 중간 디바이스에 전송할지를 결정하도록 동작가능한 결정 수단을 포함하는 무선 네트워크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접속 안정성의 표시는, 하나 이상의 미리 결정된 값들로 설정될 때 상기 중간 디바이스의 안정성의 정도를 표시하는 전송 프레임 내의 하나 이상의 비트인 무선 네트워크 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   정보의 전송이 확인응답되고(acknowledged), 하나의 접속 안정성 파라미터는 상기 중간 디바이스에 의해 예상되지만 수신되지 않은 전송의 미스된(missed) 확인응답들의 누적된 수인 무선 네트워크 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중간 디바이스는 전송을 기다리는 정보를 홀드(hold)하는 전송 버퍼를 더 포함하고, 하나의 접속 안정성 파라미터는 상기 전송 버퍼에서 기다리는 정보의 양인 무선 네트워크 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   하나의 접속 안정성 파라미터는 상기 중간 디바이스에 의해 드롭(drop)된 데이터 패킷들의 수인 무선 네트워크 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 결정 수단은, 상기 중간 디바이스를 회피하는 대안적인 루트(route)의 이용가능성 및 진행중인(ongoing) 전송의 응급 상태 중 적어도 하나를 포함하는 다른 인자들을 고려하는 무선 네트워크 시스템.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중간 디바이스를 회피하는 대안적인 루트를 구축하도록 동작가능한 재접속 수단을 더 포함하는 무선 네트워크 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 대안적인 루트는 상기 중간 디바이스로부터 전환되는 새로운 지리적 전송 패턴을 이용하여 구축되는 무선 네트워크 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 재접속 수단은, 함께 새로운 접속을 셋업하도록 동작가능한, 상기 릴레이 스타트 디바이스의 제어 수단 및 상기 루트 상의 상기 중간 디바이스를 대체하는 다른 디바이스의 제어 수단을 포함하는 무선 네트워크 시스템.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 릴레이 스타트 디바이스는 코디네이터에 중간 디바이스 식별(identification)을 전송하도록 동작가능하고, 상기 중지 커맨드는 코디네이터로부터 상기 릴레이 스타트 디바이스에 전송되는 무선 네트워크 시스템.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접속 안정성의 표시에 의존하여 상기 중간 디바이스의 불안정성에 대해 외부 엔티티에 경고하도록 동작가능한 경고 수단을 더 포함하는 무선 네트워크 시스템.
12. 릴레이 스타트 디바이스, 결정 수단, 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크에서 사용하기 위한 중간 디바이스로서,
    상기 중간 디바이스를 통해 상기 릴레이 스타트 디바이스와 상기 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고,
    전송 및 수신 수단; 및
    상기 디바이스를 제어하도록 동작가능한 제어 수단
    을 포함하고,
    상기 제어 수단은 상기 전송 수단이 상기 디바이스의 적어도 하나의 접속 안정성 파라미터의 함수로서 접속 안정성의 표시를 전송하게 하도록 동작가능하며,
    상기 수신 수단은 상기 결정 수단으로부터 중지 또는 슬립 커맨드를 수신하도록 동작가능하며, 상기 제어 수단은 상기 중지 또는 슬립 커맨드의 수신시 상기 중간 디바이스가 전송 및 수신을 중지하게 하도록 동작가능한 중간 디바이스.
13. 적어도 코디네이터(coordinator), 중간 디바이스 및 릴레이 엔드 디바이스를 포함하는 디바이스들의 무선 네트워크 내의 코디네이터로서,
    상기 중간 디바이스를 통해 상기 코디네이터와 상기 릴레이 엔드 디바이스 사이에서 사용시에 정보가 무선으로 통신되고,
    상기 중간 디바이스로부터 상기 중간 디바이스의 접속 안정성의 표시를 수신하도록 동작가능한 수신 수단; 및
    상기 표시의 수신시 그것을 고려하여, 상기 중간 디바이스가 전송 및 수신을 중지하도록 하는 중지 커맨드를 상기 중간 디바이스에 전송할지를 결정하도록 동작가능한 결정 수단
    을 포함하는 코디네이터.
14. 삭제
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