KR101367798B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 피투피 통신 설정 장치 및방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 피투피 통신 설정 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 P2P(Peer to Peer) 통신을 지원하기 위한 것으로, P2P 통신을 위한 프레임은, 셀룰러(cellular) 통신을 위한 영역의 전부 또는 일부와 중첩되는 다수의 P2P 경쟁 채널들 및 기지국에 의해 P2P 통신만을 위해 할당되는 적어도 하나의 P2P 전용 채널을 포함하며, 단말의 동작은, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들을 통해 P2P 연결 설정을 위한 시그널링 및 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하는 과정을 포함하여, P2P 통신을 위해 중첩 구조의 물리 프레임 및 P2P 프로토콜 메시지를 정의하고 이를 활용하여 P2P 통신을 수행함으로써, 셀룰러 통신을 위해 사용될 무선자원 손해를 최소화하면서 P2P 통신을 수행할 수 있다.
Figure R1020070065215
피투피(P2P : Peer to Peer), 프레임 구조, 경쟁채널, P2P 프로토콜

Description

광대역 무선통신 시스템에서 피투피 통신 설정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SETTING PEER TO PEER COMMUNICATION IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 WINNER(Wireless world INitiative NEw Radio) 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 P2P(Peer to Peer) 통신을 위한 프레임 구조 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 설명을 위한 단말들 간 위치 관계 예를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 P2P 통신 설정 시 메시지 교환 제 1 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 P2P 통신 설정 시 메시지 교환 제 2 예를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 P2P 연결 요청 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 P2P 연결 수락 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 P2P 프로토콜(Protocol) 메시지 검사 절차를 도시하는 도면,
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 광대역 무선통신 시스템에서 P2P(Peer To Peer) 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 셀룰러(Cellular) 통신 시스템에서 단말은 기지국에 의해 관리되는 무선자원을 이용하여 상기 기지국과 직접 통신을 수행한다. 다시 말해, 2개 단말들이 상호 통신을 수행하기 위해서는, 상기 2개 단말들 각각이 기지국과 연결을 형성하고, 기지국으로부터 상향링크(Uplink) 및 하향링크(Downlink) 무선자원을 할당받아야 한다. 그리고, 상기 기지국은 하나의 단말로부터 해당 연결을 통해 수신된 데이터를 다른 하나의 단말로 별도의 연결을 통해 송신한다.
2개 단말들이 상호 통신을 수행하는 다른 하나의 방식으로 P2P 방식이 있다. 상기 P2P는 상기 2개 단말들 간 직접 연결을 형성하여 통신을 수행하는 방식으로, 상기 2개 단말들은 상호 간 신호를 직접 송수신한다. 상기 P2P를 지원하는 무선통신 시스템의 예로 WWI(Wireless World Initiative)의 WINNER(Wireless world INitiative NEw Radio) 시스템이 있다.
상기 WINNER 시스템의 프레임 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 상기 WINNER 시스템의 프레임은 수퍼 프레임으로 구성되며, 하나의 수퍼 프레임은 제어 신호 영역(110), 다수의 하향링크 영역들(120), 다수의 상향링크 영역들(130), P2P 영역(140)을 포함한다. 여기서, 상기 P2P 영역(140)이 단말들 간 P2P 통신을 위해 할당된 자원영역이다. 따라서, 상기 P2P 영역(140)은 기지국과 단말 간 통신을 위해 사용되지 않는다. 이로 인해, 단말들은 기지국의 간섭없는 P2P 통신을 수행할 수 있다.
하지만, 상기 P2P 통신을 위한 자원영역을 별도로 할당함으로 인해, 기지국에 의해 사용될 트래픽(Traffic) 자원량이 감소하게 된다. 이는 셀룰러 시스템의 성능 저하를 의미한다. 따라서, 셀룰러 무선통신 시스템 사업자는 별도의 자원영역을 이용한 P2P 통신을 기피하게 된다. 사업자가 별도의 자원영역을 이용한 P2P 통신을 지원한다 하더라도, P2P 통신으로 인한 손해만큼 셀룰러 통신 요금이 증가할 가능성이 있다. 따라서, 셀룰러 통신을 위해 사용될 무선자원 손해를 최소화하며 P2P 통신을 수행하기 위한 대안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 셀룰러(Cellular) 통신을 위해 사용될 무선자원 손해를 최소화하며 P2P(Peer to Peer) 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 셀룰러 통신 프레임과 중첩된 프레임 구조를 이용하여 P2P 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 경쟁 기반 채널을 이용하여 P2P 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 P2P 전용 프로토콜(Protocol) 메시지를 이용하여 P2P 연결을 설정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 P2P 통신을 위한 단말의 동작 방법은, P2P 통신을 위한 프레임은, 셀룰러(cellular) 통신을 위한 영역의 전부 또는 일부와 중첩되는 다수의 P2P 경쟁 채널들 및 기지국에 의해 P2P 통신만을 위해 할당되는 적어도 하나의 P2P 전용 채널을 포함하며, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들을 통해 P2P 연결 설정을 위한 시그널링 및 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 P2P(Peer to Peer) 통신을 수행하는 단말 장치는, P2P 통신을 위한 프레임은, 셀룰러(cellular) 통신을 위한 영역의 전부 또는 일부와 중첩되는 다수의 P2P 경쟁 채널들 및 기지국에 의해 P2P 통신만을 위해 할당되는 적어도 하나의 P2P 전용 채널을 포함하며, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들을 통해 P2P 연결 설정을 위한 시그널링 및 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 P2P(Peer to Peer) 통신을 지원하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 시분할 복신(TDD : Time Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 주파수분할 복신(FDD : Frequency Division Duplex) 방식 또는 복합 복신(HDD : Hybrid Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 P2P 통신을 지원하기 위한 물리 프레임 구조 및 P2P 프로토콜(Protocol) 메시지를 정의하고, 제안된 프레임 구조를 이용한 단말들의 P2P 프로토콜 메시지 교환 절차를 제안한다.
본 발명에서 제안하는 물리 프레임 구조는 도 2와 같다. 상기 도 2를 참조하면, 하향링크(DL : Downlink) 부프레임은 프리앰블(Preamble) 영역(211), 맵(MAP) 영역(213), 하향링크 트래픽(Traffic) 영역(215), P2P 전용 영역(217)을 포함한다. 그리고, 상향링크(UL : Uplink) 부프레임은 상향링크 트래픽 영역(221), P2P 전용 영역(223), 다수의 P2P 경쟁영역들(225-1 내지 225-5)를 포함한다. 여기서, 상기 상향링크 부프레임의 P2P 전용 영역(223)을 제외한 나머지 영역들은 주파수축 및 시간축에서 이중으로 겹쳐진 구조를 갖는다. 다시 말해, 상향링크 부프레임에서 P2P 전용 영역(223)에 의해 점유된 무선자원을 제외한 무선자원은 상향링크 트래픽 영역(221) 및 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)로서 동시에 사용된다.
상기 프리앰블 영역(211)은 프레임 동기 획득을 위한 프리앰블이 송신되는 영역이며, 상기 맵 영역(213)는 단말에게 자원할당 정보를 알리기 위한 맵 메시지가 송신되는 영역이다. 여기서, 상기 맵 메시지는 하향링크 트래픽 영역(215) 및 상향링크 트래픽 영역(221)을 통한 단말과 기지국 간 통신을 위한 자원의 할당 정보, 하향링크 부프레임의 P2P 전용 영역(217), 상향링크 부프레임의 P2P 전용 영역(223)의 할당 정보를 포함한다. 상기 하향링크 트래픽 영역(215)은 기지국으로부터 단말로의 신호 송신을 위한 영역이다.
하향링크 및 상향링크의 P2P 전용 영역(217, 223)은 P2P 통신을 수행하는 단말들 간의 제어 정보 교환을 위한 영역으로서, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 셀룰러 통신을 위해 사용되는 영역과 상호 배타적으로(exclusively) 할당된다. 상기 도 2에서, 상기 P2P 전용 영역(217, 223)은 하향링크 부프레임 및 상향링크 부프레임에 모두 존재하지만, 구체적인 실시 예에 따라 하향링크 부프레임 또는 상향링크 부프레임 중 하나에만 선택적으로 존재할 수도 있다. 또한, 상기 P2P 전용 영역(217, 223)은 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5) 내부 또는 외부 어디든지 위치할 수 있다. 단, 상기 P2P 전용 영역(217, 223)이 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5) 내부에 위치하는 경우, P2P 전용 영역(217, 223)은 최소 개수의 P2P 경쟁 영역을 점유하도록 할당된다. 즉, 상기 P2P 전용 영역(217, 223)은 자신에 의해 사용하지 못하게 되는 P2P 경쟁 영역들의 개수가 최소화되도록 할당된다. P2P 전용 영역(217, 223)에 의해 사용하지 못하게 된 P2P 경쟁 영역은 맵 메시지를 통해 단말들에게 알려진다. 그리고, 하향링크 P2P 전용 영역(217)은 하나 이상 이전 프레임의 맵 메시지에 의해 할당되어야하며, 상향링크 P2P 전용 영역(223)는 이전 프레임 또는 동일 프레임의 맵 메시지에 의해 할당될 수도 있다.
또한, 미 도시되었지만, 상기 P2P 전용 영역(217)은 P2P 제어 영역을 포함한다. P2P 제어 영역은 P2P 통신을 수행하는 단말들 간의 제어정보 중 P2P 프로토콜 메시지들을 교환하기 위한 영역이다. P2P 프로토콜 메시지들은 요청 메시지, 인증 메시지, 응답 메시지 등을 포함하며, 선택적으로 확인 메시지를 더 포함할 수 있다. 각 P2P 프로토콜 메시지의 용도 및 구성은 이하 <표 1>을 참조하여 상세히 설명한다.
상향링크 트래픽 영역(221)은 단말로부터 기지국으로의 신호를 송신하기 위한 영역이다. 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)은 단말들 간 P2P 통신을 통해 교환되는 신호를 송신하기 위한 영역이다. 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5) 각각은 상호 배타적으로 구분된다. 그리고, 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)은 셀룰러 통신을 위한 영역과 중첩된다. 즉, 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)에 의해 점유된 자원은 단말들 간의 P2P 통신과 셀룰러 통신을 위해 동시에 사용된다. 또한, 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)은 서로 간섭을 주지 않는 다수의 단말 쌍(Pair)들의 P2P 통신을 위해 동시에 사용될 수 있다. 상기 도 2에 도시된 예에서, 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)은 상향링크 부프레임 시간 구간과 동일한 시간 길이의 슬롯(Slot)으로 구성된다. 이와 달리, 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)은 하나의 상향링크 부프레임 내에서 다수 개의 시간 슬롯들로 분할되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 다수의 P2P 경쟁 영역들(225-1 내지 225-5)은 상기 상향링크 부프레임 영역에 더불어 ISM(Industrial Scientific Medial) 주파수 영역 또는 셀룰러 통신에 사용되지 않는 대역을 더 포함할 수 있다.
상기 P2P 프로토콜 메시지들의 용도 및 포함되는 정보를 정리하면 하기 <표 1>과 같다.

메시지 종류
용 도
포 함 되 는 정 보


요청 메시지(RTS)

P2P 통신 연결 요청		 목적 단말
사용을 원하는 경쟁채널 번호
경쟁채널 별 랜덤수
사용을 원하는 슬롯 개수
통신방식(양방향/단방향)

인증 메시지(CTS)
연결 설정 판단 알림		 목적 단말
사용할 경쟁채널 번호
사용할 슬롯 개수
통신방식(양방향/단방향)

응답 메시지(RES)
인증 메시지에 대한 응답 		목적 단말
사용할 경쟁채널 번호
사용할 슬롯 개수
통신방식(양방향/단방향)

확인 메시지(CON)
연결 설정 통보		 목적 단말
사용할 경쟁채널 번호
사용할 슬롯 개수
통신방식(양방향/단방향)
요청 메시지는 최초 P2P 통신 연결을 요청하기 위한 메시지로써, 목적 단말, 사용을 원하는 경쟁채널 번호, 경쟁채널별 랜덤수(Random Number), 사용을 원하는 슬롯 개수, 통신방식 정보를 포함한다. 여기서, 상기 경쟁채널별 랜덤수는 동일한 경쟁채널이 다수의 단말들로부터 동시에 요청될 때 우선순위를 판단하기 위해 사용되는 파라미터로서, 사용을 원하는 경쟁채널 번호들 각각에 일대일 대응된다. 즉, 요청 메시지를 수신한 단말은 사용을 원하는 경쟁채널 번호를 참조하여 사용할 경쟁채널을 선택해야하는데, 동일한 경쟁채널 번호를 포함하는 다수의 요청 메시지들을 수신하면, 해당 경쟁채널과 대응되는 랜덤수들을 비교하여 해당 경쟁채널의 우선권을 판단한다. 하지만, 상기 랜덤수를 이용하는 방식은 하나의 예이며, 시스템 운영자의 의도에 따라 상기 경쟁채널 우선권은 상기 랜덤수 외의 다른 것으로 판단될 수 있다. 예를 들어, CID(Connection IDentifier) 또는 요청 슬롯 번호가 이용될 수 있다. 또는, CID, 요청 슬롯 번호, 랜덤수 중 둘 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 만일, 상기 랜덤수가 이용되지 않는 경우, 상기 요청 메시지는 랜덤수 정보를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
인증 메시지는 연결 요청 메시지를 수신한 단말의 판단 결과를 알리기 위한 메시지로서, 목적 단말, 사용할 경쟁채널 번호, 사용할 슬롯 개수, 통신방식 정보를 포함한다. 대부분의 경우, 인증 메시지에 포함된 파라미터 값에 따라 P2P 통신이 수행된다.
응답 메시지는 인증 메시지를 수신한 단말의 응답을 위한 메시지로써, 목적 단말, 사용할 경쟁채널 번호, 사용할 슬롯 개수, 통신방식 정보를 포함한다. 대부분의 경우, 응답 메시지의 파라미터 값은 인증 메시지의 파라미터 값과 동일하게 설정된다. 하지만, 서로 다른 단말들로부터 동시에 수신된 다수의 인증 메시지들에 동일한 경쟁채널 번호가 포함된 경우, 단말은 경쟁채널 충돌을 방지하기 위해 상대 단말에 의해 선택된 경쟁채널을 포기할 수 있다. 이 경우, 인증 메시지와 응답 메시지의 정보는 달라진다.
확인 메시지는 인증 메시지와 응답 메시지가 서로 다를 경우 의미있는 메시지로써, 사용될 경쟁채널이 인증 메시지에 포함된 정보와 다름을 알리기 위한 메시지이다. 단, 확인 메시지가 사용되지 않더라도 P2P 통신 운용에는 문제가 발생하지 않는다. 하지만, 확인 메시지를 사용한다면, 더 많은 단말들이 P2P 통신 기회를 가질 수 있다.
그리고, 상기 P2P 프로토콜 메시지들에 포함되는 정보들 중 목적 단말 파라미터는 해당 P2P 프로토콜 메시지를 통해 P2P 연결을 설정해야하는 단말을 의미한다. P2P 경쟁채널은 경쟁 기반 채널이기 때문에, P2P 연결되는 두 단말들뿐만 아니라 나머지 단말들도 상기 두 단말들에 의해 점유될 경쟁채널을 알아야 한다. 따라서, 상기 P2P 프로토콜 메시지는 모든 단말들로 방송(Broadcast)되어야하며, 상기 P2P 프로토콜 메시지를 수신한 단말은 수신된 메시지에 포함된 경쟁채널이 어느 단말에 의해 점유되는지 알아야한다. 즉, P2P 프로토콜 메시지를 수신한 단말에게 있어서, 목적 단말이 자신이 아닌 P2P 프로토콜 메시지는 사용불가 설정을 수행하라는 의미가 된다.
이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 요청 메시지를 RTS(RequesTS message), 인증 메시지를 CTS(CerTificateS message), 응답 메시지를 RES(RESponse message), 확인 메시지를 CON(CONfirm message)라 칭한다.
이어 본 발명은 도 3과 같은 관계를 갖는 다수의 단말들(310 내지 360)을 가정하여 상술한 프레임 구조 및 P2P 프로토콜 메시지를 이용한 P2P 통신 절차를 예를 들어 설명한다. 상기 도 3에서 화살표로 연결된 두 단말들은 상호 통신 가능한 단말들임을 의미한다. 즉, 단말A1(310), 단말A2(320), 단말B1(330), 단말B2(340)로 구성된 집합 내의 단말들은 모두 상호 간 통신 가능하며, 단말C(350), 단말A2(320), 단말B2(340)로 구성된 집합 내의 단말들은 모두 상호 간 통신 가능하며, 단말D(360), 단말A1(310), 단말B1(330)로 구성된 집합 내의 단말들은 모두 상호 간 통신 가능하다.
도 4는 1개의 제어채널을 가정한 경우, 단말A1(310)와 단말A2(320) 간 P2P 통신을 위한 메시지 및 데이터 교환을 도시하고 있다. 상기 도 4의 (a)는 매 슬롯에서 각 단말의 송수신 상태 및 가용채널 상태를 도시하고 있으며, 상기 도 4의 (a)에서 화살표는 메시지 및 데이터의 송수신을, NAV[k]는 k번 경쟁채널을 사용불가(Non-Available)함을 의미한다. 그리고, 상기 도 4의 (b)는 상기 도 4의 (a)와 대응되는 슬롯에서 단말들의 프레임 사용을 도시하고 있으며, 상기 도 4의 (b)에서 RACH(Random Access CHannel)은 경쟁채널을 의미한다.
먼저, 슬롯1(401)에서, 단말A1(310)은 제어채널을 통해 RTS를 송신한다. 여기서, 상기 RTS의 파라미터 설정은 하기 <표 2>과 같다.

파라미터
값
목적 단말 단말A2
사용을 원하는 경쟁채널번호 [2, 3, 4]
사용을 원하는 슬롯 개수 1
통신 방식 양방향
이때, 상기 RTS는 단말A2(320) 뿐만 아니라 단말B1(330), 단말B2(340)로도 수신된다.
슬롯2(403)에서, 상기 RTS를 수신한 단말A2(320)는 상기 RTS의 목적 단말이 자신임을 확인한 후, 가용채널 및 자신의 상태를 고려하여 P2P 파라미터 값을 결정한다. 그리고, 상기 단말A2(320)는 결정된 파라미터 값을 포함하는 CTS를 제어채널을 통해 송신한다. 여기서, 상기 CTS의 파라미터 설정은 하기 <표 3>과 같다.

파라미터
값
목적 단말 단말A1
사용할 경쟁채널번호 [3]
사용할 슬롯 개수 4
통신 방식 양방향
이때, 상기 CTS는 단말A1(310) 뿐만 아니라 단말B1(330), 단말B2(340)로도 수신된다. 따라서, 단말B1(330) 및 단말B2(340)는 상기 CTS를 통해 슬롯3 내지 슬롯6에서 단말A2(320)에 의해 RACH3이 점유됨을 인지하고, RACH3을 슬롯3 내지 슬롯6에서 사용불가 설정한다.
슬롯3(405)에서, 상기 CTS를 수신한 단말A1(310)은 제어채널을 통해 RES를 송신하고, RACH3을 통해 데이터를 송신한다. 여기서, 상기 RES의 파라미터 설정은 상기 CTS와 동일하다.
슬롯4(407)에서, 단말A2(320)는 전용채널을 통해 수신된 데이터에 대한 ACK(ACKnowledge)를 송신하고, RACH3을 통해 데이터를 송신한다. 이어, 슬롯5(409)에서, 단말A1(310)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신하고, RACH3을 통해 데이터를 송신한다. 그리고, 슬롯6(411)에서, 단말A2(320)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신하고, RACH3을 통해 데이터를 송신한다. 마지막으로, 슬롯7(413)에서, 단말A1(310)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신하고, 단말B1(330) 및 단말B2(340)는 RACH3 사용불가 설정을 해제한다.
상기 도 4에 도시된 예와 같이 1개의 제어채널이 존재하는 경우, 2개의 P2P 연결 설정이 동시에 진행될 수 없다. 왜냐하면, 이 경우, 서로 다른 2개의 단말들이 동시에 RTS를 송신한다면, 2개의 RTS는 충돌을 일으켜 모두 수신되지 못하기 때문이다. 따라서, 시스템은 제어채널을 다수 개 할당함으로써, 동시에 다수의 P2P 연결 설정들이 진행되도록 할 수 있다. 상기 다수의 제어채널이 존재하면, 다수개의 RTS들이 동시에 교환 가능하며, 이로 인해 단말들은 P2P 연결을 빠르게 설정할 수 있다.
도 5는 2개의 제어채널을 가정한 경우, 단말A1(310)와 단말A2(320)의 P2P 연결, 단말B1(330)와 단말B2(340)의 P2P 연결 설정을 동시에 진행하기 위한 메시지 및 데이터 교환을 도시하고 있다. 상기 도 5의 (a)는 매 슬롯에서 각 단말의 송수신 상태 및 가용채널 상태를 도시하고 있으며, 상기 도 5의 (a)에서 화살표는 메시지 및 데이터의 송수신을, NAV[k]는 k번 경쟁채널을 사용불가함을 의미한다. 그리고, 상기 도 5의 (b)는 상기 도 5의 (a)와 대응되는 슬롯에서 단말들의 프레임 사용을 도시하고 있으며, 상기 도 5의 (b)에서 RACH은 경쟁채널을 의미한다.
먼저, 슬롯1(501)에서, 단말A1(310) 및 단말B1(330)은 동시에 제어채널1을 통해 각각의 RTS를 송신한다. 여기서, 단말A1(310)으로부터 송신된 RTS_A1 및 단말B1(330)으로부터 송신된 RTS_B1의 파라미터 설정은 하기 <표 4>과 같다.


파라미터
값

RTS_A1
RTS_B1
목적 단말 단말A2 단말B2
사용을 원하는 경쟁채널번호 [1, 2, 3] [2, 3, 4]
랜덤수 [5, 2, 8] [4, 7, 9]
사용을 원하는 슬롯 개수 6 2
통신 방식 양방향 단방향
이때, 상기 RTS_A1 및 상기 RTS_B1은 단말A2(320), 단말B2(340), 단말D(360)에게 모두 수신된다.
슬롯2(503)에서, 상기 RTS_A1을 수신한 단말A2(320)는 P2P 파라미터 값을 결정하고, CTS_A2를 제어채널2를 통해 송신한다. 그리고, 상기 RTS_B1을 수신한 단말B2(340)는 P2P 파라미터 값을 결정하고, CTS_B2를 제어채널2를 통해 송신한다. 이때, 단말A2(320) 및 단말B2(340)는 상기 RTS_A1 및 상기 RTS_B1을 모두 수신하였기 때문에, RACH2 및 RACH3의 사용요청이 중복됨을 인지한다. 따라서, 단말A2(320) 및 단말B2(340)는 각 RTS에 포함된 해당 경쟁채널의 랜덤수를 이용하여 우선순위를 판단한다. 예를 들어, 높은 랜덤수를 갖는 단말에게 우선권이 주어지는 규칙이 적용되는 경우, RACH2에 대한 랜덤수는 RTS_A1에서 2, RTS_B1에서 7이므로, RACH2에 대한 우선권은 RTS_B1을 송신한 단말B1(330)에게 있다. 그리고, RACH3에 대한 랜덤수는 RTS_A1에서 8, RTS_B1에서 4이므로, RACH3에 대한 우선권은 RTS_A1을 송신한 단말A1(330)에게 있다. 상기 우선권에 대한 규칙은 시스템 운영자에 의도에 따라 달라지며, 상기 랜덤수뿐만 아니라 CID 또는 요청 슬롯 번호 등이 이용될 수 있다. 따라서, 상기 CTS_A2 및 상기 CTS_B2의 파라미터 설정은 하기 <표 5>와 같다.


파라미터
값

CTS_A2
CTS_B2
목적 단말 단말A1 단말B1
사용을 원하는 경쟁채널번호 [1, 3] [2, 4]
사용을 원하는 슬롯 개수 4 2
통신 방식 양방향 단방향
이때, 상기 CTS_A2 및 상기 CTS_B2는 단말A1(310), 단말B1(330), 단말C(350)에게 모두 수신된다. 그러므로, 상기 CTS_A2를 수신한 단말B1(330), 단말C(350)는 RACH1 및 RACH3을 슬롯3 내지 슬롯6에서 사용불가 설정한다. 그리고, 상기 CTS_B2를 수신한 단말A1(310), 단말C(350)는 RACH2 및 RACH4를 슬롯 3, 슬롯 5에서 사용불가 설정한다.
슬롯3(505)에서, 상기 CTS_A2를 수신한 단말A1(310)는 제어채널1을 통해 RES_A1을 송신하고, 데이터를 RACH1 및 RACH3을 통해 송신한다. 그리고, 상기 CTS_B2를 수신한 단말B1(330)는 제어채널1을 통해 RES_A1을 송신하고, 데이터를 RACH2 및 RACH4를 통해 송신한다. 여기서, 상기 RES_A1 및 상기 RES_B1의 파라미터 설정은 상기 CTS_A2 및 상기 CTS_B2와 동일하다. 이때, 상기 RES_A1 및 상기 RES_B1은 단말A2(320), 단말B2(340), 단말D(360)에게 모두 수신된다. 그러므로, 상기 RES_A1을 수신한 단말B2(340), 단말D(360)는 RACH1 및 RACH3을 슬롯4 내지 슬롯6에서 사용불가 설정한다. 그리고, 상기 RES_B1을 수신한 단말A2(320), 단말D(360)는 RACH2 및 RACH4를 슬롯5에서 사용불가 설정한다.
슬롯4(507)에서, 단말A2(320)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신하고, 데이터를 RACH1 및 RACH3을 통해 송신한다. 그리고, 단말B2(340)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신한다.
슬롯5(509)에서, 단말A1(310)은 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신하고, 데이터를 RACH1 및 RACH3을 통해 송신한다. 그리고, 단말B1(330)은 데이터를 RACH2 및 RACH4를 통해 송신한다.
슬롯6(511)에서, 단말A2(320)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신하고, 데이터를 RACH1 및 RACH3을 통해 송신한다. 그리고, 단말B2(340)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신한다. 그리고, 단말A1(310), 단말A2(320), 단말C(350), 단말D(360)는 RACH2 및 RACH4의 사용불가 설정을 해제한다.
슬롯7(513)에서, 단말A1(310)는 수신된 데이터에 대한 ACK를 전용채널을 통해 송신한다. 그리고, 단말B1(330), 단말B2(340), 단말C(350), 단말D(360)은 RACH1 및 RACH3의 사용불가 설정을 해제한다.
상기 도 5에 도시된 바와 같은 상황에서 단말A1(310)과 단말B2(340)가 상호 간 통신할 수 없는 상태라고 가정하자. 이 경우, 단말B2(340)는 슬롯1에서 단말A1(310)으로부터 송신된 RTS_A1을 수신할 수 없으므로, RACH2 및 RACH3에 대한 사용요청 충돌 발생을 인지하지 못한다. 따라서, 슬롯2에서, 단말B2(340)는 사용할 경쟁채널번호를 [2, 3, 4]로 설정한 CTS_B2를 송신한다. 하지만, 단말B1(330)은 상기 CTS_B2뿐만 아니라 CTS_A2도 수신하기 때문에, 사용 경쟁채널 설정이 충돌함을 인지한다. 따라서, 단말B1(330)은 사용할 경쟁채널번호를 [2, 4]로 설정한 RES_B1을 송신함으로써 경쟁채널충돌을 방지한다.
이때, 상기 CTS_B2는 수신하고, RES_B1을 수신하지 못한 단말은 RACH2, RACH3 및 RACH4를 사용불가 설정할 것이다. 즉, 특정 단말이 RACH3을 불필요하게 사용불가 설정하는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 드물게 일어나며, 시스템 동작에 어떠한 오류도 발생시키지 않는다. 단지, 사용가능한 경쟁채널을 사용불가 설정함으로써 자원을 활용하지 못하는 약간의 낭비가 발생한다. 이를 해결하기 위해, 자신이 송신한 CTS와 다른 정보를 갖는 RES가 수신되면, 단말은 RES와 동일한 정보를 갖는 CON을 송신한다. 즉, 단말B2(340)는 RES_B1과 동일한 정보를 갖는 CON_B2를 송신함으로써, 인접 단말들에게 RACH3이 사용가능함을 알릴 수 있다.
이하 본 발명은 상술한 방식에 따라 P2P 통신을 수행하기 위한 단말의 구성 및 동작 절차를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 복신 처리부(610), 송신부(620), 수신부(630), 메시지 생성부(640), 메시지 해석부(650), 데이터 버퍼(660), 가용채널 관리부(670), P2P 제어부(680)를 포함하여 구성된다. 또한, 미 도시되었지만, 상기 단말은 기지국과의 일반적인 셀룰러 통신을 수행하기 위한 기능 블록을 포함한다.
상기 복신 처리부(610)는 시분할 복신, 주파수분할 복신 또는 복합 복신 방식에 따라 송수신을 제어한다. 예를 들어, 시분할 복신의 경우, 상기 복신 처리부(610)는 시간스위치와 같이 동작하며, 송신시간구간 동안 상기 송신부(620)와 안테나를 연결하고, 수신시간구간 동안 상기 수신부(630)와 안테나를 연결한다.
상기 송신부(620)는 상기 메시지 생성부(640) 및 상기 데이터 버퍼(660)로부터 제공되는 비트열을 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다. 예를 들어, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신방식을 따르는 경우, 상기 송신부(620)는 제공되는 비트열을 복호 및 복조하여 복소심벌(Complex Symbol)들로 변환하고, 상기 복소심벌들을 주파수축에 나열하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 수행함으로써 시간축 OFDM 심벌을 생성한 후, RF(Radio Frequency)대역으로 상승변환 및 증폭하여 안테나를 통해 송신한다. 이때, 상기 송신부(620)는, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 제공되면 이를 P2P 전용 채널에 매핑하여 송신하고, P2P 데이터가 제공되면 이를 P2P 경쟁채널에 매핑하여 송신한다.
상기 수신부(630)는 안테나를 통해 수신되는 신호를 비트열로 변환한다. 예를 들어, OFDM 통신 방식을 따르는 경우, 상기 수신부(630)는 안테나를 통해 수신된 신호를 하향변환하여 기저대역 신호로 변환하고, 시간축 OFDM 심벌 단위로 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행함으로써 부반송파별 복소심벌들을 복원한 후, 상기 복호심벌들을 복조 및 복호화함으로써 정보 비트열을 복원한다. 그리고, 상기 수신부(630)는 메시지 및 데이터를 분류하여 상기 메시지 해석부(650) 또는 상기 데이터 버퍼(660)로 제공한다.
상기 메시지 생성부(640)는 통신 제어를 위해 송신되는 제어 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 메시지 생성부(640)의 P2P 생성기(642)는 P2P 프로토콜 메시지를 생성한다. 예를 들어, 상기 P2P 프로토콜 메시지는 RTS, CTS, RES, CON 등이며, 각 P2P 프로토콜 메시지에 포함되는 정보는 상기 <표 1>과 같다.
상기 메시지 해석부(650)는 통신 제어를 위해 수신되는 제어 메시지를 해석한다. 예를 들어, 상기 메시지 해석부(650)의 맵 해석기(654)는 기지국으로부터 수신되는 맵 메시지를 해석한다. 이때, 본 발명에 따라, 상기 맵 해석기(654)는 P2P 전용영역의 할당 정보를 확인하여 상기 P2P 제어부(680)로 제공한다. 또한, 상기 메시지 해석부(650)의 P2P 해석기(652)는 P2P 프로토콜 메시지를 해석한다. 예를 들어, 상기 P2P 프로토콜 메시지는 RTS, CTS, RES, CON 등이며, 각 P2P 프로토콜 메시지에 포함되는 정보는 상기 <표 1>과 같다.
상기 데이터 버퍼(660)는 송신할 데이터 및 수신된 데이터를 임시 저장한다. 상기 데이터 중 P2P 통신을 통해 교환되는 데이터의 경우, 상기 P2P 제어부(680)의 제어에 따라 저장 및 출력된다. 상기 가용채널 관리부(670)는 상기 P2P 제어부(680)의 제어에 따라 사용 가능한 P2P 경쟁채널 정보를 저장 및 갱신한다.
상기 P2P 제어부(680)는 P2P 통신을 위한 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어, 상기 P2P 제어부(680)는 P2P 연결 설정, P2P 경쟁채널 할당 및 사용을 제어한다. 즉, 상기 P2P 제어부(680)는 상기 P2P 생성기(642)의 메시지 생성을 제어하고, 상기 P2P 해석기(652)로부터 제공되는 메시지에 따라 필요한 판단 및 제어를 수행한다.
상기 도 6에 도시된 구성에서, P2P 연결 요청 시의 각 블록의 기능을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 P2P 제어부(680)는 P2P 파라미터 값을 결정하고, 랜덤 백오프(Random Backoff) 변수를 생성한다. 그리고, 상기 P2P 제어부(680)는 상기 랜덤 백오프 변수만큼의 P2P 슬롯이 경과되는지 확인하고, 결정된 P2P 파라미터 값을 포함하는 RTS를 생성하도록 상기 P2P 생성기(642)를 제어한다. 상기 P2P 생성기(642)는 상기 RTS를 생성하여 (n)번째 슬롯에서 상기 송신부(620)로 제공한다. 이어서, 상기 수신부(630)는 (n+1)번째 슬롯에서 상대 단말로부터의 CTS를 수신하여 상기 P2P 해석기(652)로 제공하고, 상기 P2P 해석기(652)는 상기 CTS를 해석하여 P2P 파라미터 값을 상기 P2P 제어부(680)로 제공한다. 상기 P2P 제어부(680)는 RES를 생성하도록 상기 P2P 생성기(642)를 제어하고, 상기 P2P 생성기(642)는 RES를 생성하여 (n+2)번째 슬롯에서 상기 송신부(620)로 제공한다. 이때, 다수의 CTS들이 수신되고, 상기 다수의 CTS들 간에 중복된 경쟁채널 번호가 존재할 수 있다. 이 경우, 상기 P2P 제어부(680)는 상기 RES에 상기 중복된 경쟁채널 번호가 포함되지 않도록 상기 P2P 생성기(642)를 제어한다. 상기 RES가 송신된 후, P2P 제어부(680)는 상기 RES의 파라미터에 따라 P2P 통신을 수행하도록 제어한다.
상기 도 6에 도시된 구성에서, P2P 연결 수락 시의 각 블록의 기능을 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 수신부(630)는 (n)번째 슬롯에서 상대 단말로부터 RTS를 수신하여 상기 P2P 해석기(652)로 제공하고, 상기 P2P 해석기(652)는 상기 RTS를 해석하여 상기 P2P 제어부(680)로 제공한다. 상기 P2P 제어부(680)는 상기 RTS에 포함된 정보, 가용채널 정보 및 자신의 상태를 고려하여 P2P 파라미터 값을 결정한다. 이때, 다수의 RTS들이 수신되고, 상기 다수의 RTS들 간에 중복된 경쟁채널 번호가 존재할 수 있다. 이 경우, 상기 P2P 제어부(680)는 중복된 경쟁채널 번호에 대응되는 랜덤 수들을 비교하여 정해진 규칙에 따라 해당 경쟁채널의 우선순위를 판단한다. 만일, 상대 단말이 해당 경쟁채널의 점유 우선권을 획득하지 못하면, 상기 P2P 제어부(680)은 해당 경쟁채널을 사용금지 설정하도록 상기 가용채널 관리부(670)를 제어한다. 상기 P2P 파라미터 값을 결정한 후, 상기 P2P 제어부(680)는 CTS를 생성하도록 상기 P2P 생성기(642)를 제어하고, 상기 P2P 생성기(642)는 상기 CTS를 생성하여 (n+1)번째 슬롯에서 상기 송신부(620)로 제공한다. 이어서, 상기 수신부(630)는 (n+2)번째 슬롯에서 RES를 수신하여 상기 P2P 해석기(652)로 제공하고, 상기 P2P 해석기(652)는 상기 RES를 해석하여 상기 P2P 제어부(680)로 제공한다. 상기 P2P 제어부(680)는 상기 RES에 포함된 파라미터 값에 따라 P2P 통신을 수행하도록 제어한다. 이때, 상기 P2P 제어부(680)는 상기 CTS에 포함된 파라미터 값과 상기 RES에 포함된 파라미터 값이 동일한지 확인하고, 동일하지 않은 경우, CON을 생성하도록 상기 P2P 생성기(642)를 제어한다. 그리고, 상기 P2P 생성기(642)는 상기 CON을 생성하여 (n+3)번째 슬롯에서 상기 송신부(620)로 제공한다.
상술한 P2P 통신 요청 및 수락을 위한 제어에 더불어, 상기 P2P 제어부(680)은 P2P 프로토콜 메시지 검사 기능을 수행하여 상기 가용채널 관리부(670)에 의해 관리되는 가용채널 목록을 갱신한다. 다시 말해, P2P 프로토콜 메시지가 수신되면, 상기 P2P 제어부(680)는 우선적으로 상기 P2P 프로토콜 메시지의 목적 단말이 자신인지 확인한다. 만일, 상기 목적 단말이 자신이 아니면, 상기 P2P 제어부(680)는 상기 P2P 프로토콜 메시지에 포함된 경쟁채널 번호에 대응되는 경쟁채널을 사용불가 설정한다. 단, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 RTS인 경우, 상기 P2P 제어부(680)는 단지 상기 RTS를 무시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 P2P 연결 요청 절차를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 단말은 701단계에서 P2P 통신이 필요한지 확인한다. P2P 통신의 필요성은 상위 계층으로부터 지시되며, P2P 통신 요청은 사용자의 조작에 의해 발생되거나 또는 단말의 자동 제어에 의해 발생된다.
P2P 통신의 필요성이 확인되면, 상기 단말은 703단계로 진행하여 P2P 파라미터 값을 결정하고, 랜덤 백오프 변수를 생성한다. 여기서, 상기 P2P 파라미터 값은 RTS에 포함되는 정보들로써, 목적 단말, 사용을 원하는 경쟁채널 번호, 경쟁채널 별 랜덤수, 사용을 원하는 슬롯 개수, 통신 방식을 포함한다.
이후, 상기 단말은 705단계로 진행하여 상기 랜덤 백오프 변수만큼의 P2P 슬롯들이 경과되는지 확인한다. 즉, 상기 단말은 상기 랜덤 백오프 변수만큼의 P2P 슬롯들이 경과 될 때까지 대기한다.
상기 랜덤 백오프 변수만큼의 P2P 슬롯들이 경과하면, 상기 단말은 707단계로 진행하여 상기 703단계에서 결정된 P2P 파라미터 값을 포함하는 RTS를 생성하고, (n)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 상기 RTS를 송신한다. 여기서, 상기 P2P 전용 채널의 할당 정보는 기지국으로부터 수신되는 맵 메시지를 통해 확인된다.
이어, 상기 단말은 709단계로 진행하여 (n+1)번째 슬롯에서 상대 단말로부터 P2P 전용 채널을 통해 CTS가 수신되는지 확인한다. 만일, 상기 CTS가 수신되지 않으면, 상기 단말은 703단계로 되돌아간다.
반면, 상기 CTS가 수신되면, 상기 단말은 711단계로 진행하여 (n+1)번째 슬롯에서 동일 경쟁채널 번호를 포함하는 다른 단말로의 CTS가 수신되는지 확인한다. 다시 말해, (n+1)번째 슬롯에서 다수의 CTS들이 수신되는 경우, 상기 단말은 자신을 목적 단말로하는 CTS에 포함된 경쟁채널 번호들과 다른 단말을 목적 단말로 하는 CTS에 포함된 경쟁채널 번호들 중 하나 이상이 동일한지 확인한다.
만일, 다수의 CTS들이 수신되고 중복된 경쟁채널 번호가 존재하면, 상기 단말은 713단계로 진행하여 상기 중복된 경쟁채널 번호를 포함하지 않는 RES를 생성하고, (n+2)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 상기 RES를 송신한다. 상기 RES는 상기 경쟁채널 번호를 제외한 나머지 파라미터에 대해 상기 CTS와 동일한 값을 갖는다.
반면, 자신을 목적 단말로하는 CTS만이 수신되거나 또는 다수의 CTS들이 수신되더라도 중복된 경쟁채널 번호가 존재하지 않으면, 상기 단말은 715단계로 진행하여 상기 CTS와 동일한 정보를 포함하는 RES를 생성하고, (n+2)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 상기 RES를 송신한다.
이후, 상기 단말은 717단계로 진행하여 상기 RES에 포함된 파라미터 값에 따라 상대 단말과 P2P 통신을 수행한다. 다시 말해, 상기 단말은 상기 RES에 포함된 파라미터 값에 따라 상대 단말과 P2P 경쟁채널을 통해 데이터를 교환한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 P2P 연결 수락 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 단말은 801단계에서 (n)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 자신을 목적 단말로 하는 RTS가 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 단말은 자신에게 P2P 연결이 요청되는지 확인한다. 여기서, 상기 P2P 전용 채널의 할당 정보는 기지국으로부터 수신되는 맵 메시지를 통해 확인된다.
상기 RTS가 수신되면, 상기 단말은 803단계로 진행하여 (n)번째 슬롯에서 동일한 경쟁채널 번호를 포함하는 다른 단말로의 RTS가 수신되는지 확인한다. 다시 말해, (n)번째 슬롯에서 다수의 RTS들이 수신되는 경우, 상기 단말은 자신을 목적 단말로하는 RTS에 포함된 경쟁채널 번호들과 다른 단말을 목적 단말로 하는 RTS에 포함된 경쟁채널 번호들 중 하나 이상이 동일한지 확인한다.
만일, 자신을 목적 단말로하는 RTS만이 수신되거나 또는 다수의 RTS들이 수신되더라도 중복된 경쟁채널 번호가 존재하지 않으면, 상기 단말은 807단계로 진행한다.
반면, 다수의 RTS들이 수신되고 중복된 경쟁채널 번호가 존재하면, 상기 단말은 805단계로 진행하여 상기 중복된 경쟁채널 번호와 대응되는 랜덤수들을 비교하여 정해진 규칙에 따라 우선순위를 판단한다. 예를 들어, 상기 단말은 높은 랜덤수를 갖는 단말에게 해당 경쟁채널의 점유 우선권을 부여할 수 있다. 이때 만일, 상대 단말이 우선권을 획득하지 못한 경우, 상기 단말은 중복된 경쟁채널 번호에 대응되는 경쟁채널을 사용불가 설정한다.
이어, 상기 단말은 807단계로 진행하여 상기 RTS에 포함된 정보, 가용채널 정보 및 자신의 상태를 고려하여 CTS에 포함될 P2P 파리미터 값을 결정한다. 여기서, 상기 P2P 파라미터 값은 목적 단말, 사용할 경쟁채널 번호, 사용할 슬롯 개수, 통신 방식을 포함한다.
상기 P2P 파라미터 값을 결정한 후, 상기 단말은 809단계로 진행하여 상기 807단계에서 결정된 P2P 파라미터 값을 포함하는 CTS를 생성하고, (n+1)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 상기 CTS를 송신한다.
상기 CTS를 송신한 후, 상기 단말은 811단계로 진행하여 (n+2)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 상대 단말로부터 RES가 수신되는지 확인한다. 만일, 상기 RES가 수신되지 않으면, 상기 단말은 801단계로 되돌아간다.
반면, 상기 RES가 수신되면, 상기 단말은 813단계로 진행하여 상기 RES에 포함된 정보와 상기 809단계에서 송신한 CTS에 포함된 정보가 동일한지 확인한다. 다시 말해, 상기 단말은 상기 RES 및 상기 CTS 각각에 포함된 파라미터 값이 동일한지 확인한다.
만일 상기 RES 및 상기 CTS 각각에 포함된 파라미터 값이 하나 이상 동일하지 않으면, 상기 단말은 815단계로 진행하여 상기 RES에 포함된 정보와 동일한 정보를 포함하는 CON을 생성하고, (n+3)번째 슬롯에서 P2P 전용 채널을 통해 상기 CON을 송신한다.
이후, 상기 단말은 817단계로 진행하여 상기 RES에 포함된 파라미터 값에 따라 상대 단말과 P2P 통신을 수행한다. 다시 말해, 상기 단말은 상기 RES에 포함된 파라미터 값에 따라 상대 단말과 P2P 경쟁채널을 통해 데이터를 교환한다.
상기 도 7 및 상기 도 8을 참조한 설명에서, 단말은 상대 단말과 P2P 프로토콜 메시지를 교환하며 P2P 연결 설정을 진행한다. 여기서, 상기 P2P 경쟁채널은 경쟁 기반의 채널이기 때문에, 상기 단말은 자신의 연결과 무관한 P2P 프로토콜 메시지, 다시 말해, 상대 단말이 아닌 다른 단말로부터 송신되는 P2P 프로토콜 메시지를 확인하여 가용채널 정보를 관리해야 한다. 따라서, 상기 단말은 P2P 제어채널을 통해 수신되는 모든 P2P 프로토콜 메시지를 수신하고, 이를 검사하는 절차를 수행해야 한다. 즉, 상기 도 7 및 상기 도 8에서, 상기 단말은 RTS, CTS 또는 RES를 수신할 때마다 메시지 검사 절차를 수행하고, 목적 단말이 자신일 경우 이후 단계로 진행한다. 상기 단말의 P2P 프로토콜 메시지 검사 절차는 이하 도 9에 도시된 바와 같다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 P2P 프로토콜 메시지 검사 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 단말은 901단계에서 P2P 프로토콜 메시지가 수신되는지 확인한다. 상기 P2P 프로토콜 메시지는 P2P 제어채널을 통해 수신된다. 그리고, 상기 P2P 제어채널의 할당 정보는 기지국으로부터 수신되는 맵 메시지를 통해 확인된다.
상기 P2P 프로토콜 메시지가 수신되면, 상기 단말은 903단계로 진행하여 상기 P2P 프로토콜 메시지의 목적 단말을 확인한다.
이어, 상기 단말은 905단계로 진행하여 상기 목적 단말이 자신인지 확인한다. 즉, 상기 단말은 상기 P2P 프로토콜 메시지가 자신의 상대 단말로부터 송신된 것인지 확인한다.
만일, 상기 목적 단말이 자신이면, 상기 단말은 907단계로 진행하여 수신된 P2P 프로토콜 메시지에 대응되는 동작을 수행한다. 예를 들어, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 RST인 경우, 상기 단말은 가용채널 목록을 참조하여 P2P 파라미터 값을 결정한다. 또는, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 CTS인 경우, 상기 단말은 RES 메시지를 생성 및 송신한다. 또는, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 RES인 경우, 상기 단말은 P2P 통신을 수행한다.
반면, 상기 목적 단말이 자신이 아니면, 상기 단말은 909단계로 진행하여 상기 P2P 프로토콜 메시지의 종류를 확인한다. 즉, 상기 단말은 상기 P2P 프로토콜 메시지가 RST, CTS, RES 또는 CON 중 어느 것인지 확인한다.
만일, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 CTS, RES 또는 CON이면, 상기 단말은 911단계로 진행하여 상기 P2P 프로토콜 메시지에 포함된 경쟁채널 번호에 대응되는 경쟁채널을 사용불가 설정한다.
반면, 상기 P2P 프로토콜 메시지가 RTS이면, 상기 단말은 상기 P2P 프로토콜 메시지를 무시한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 P2P(Peer to Peer) 통신을 위해 중첩 구조의 물리 프레임 및 P2P 프로토콜(Protocol) 메시지를 정의하고 이를 활용하여 P2P 통신을 수행함으로써, 셀룰러(Cellular) 통신을 위해 사용될 무선자원 손해를 최소화하면서 P2P 통신을 수행할 수 있다.

Claims (56)

  1. 광대역 무선통신 시스템에서 제2단말과 P2P(Peer to Peer) 통신을 수행하는 제1단말의 동작 방법에 있어서,
    상기 P2P 통신을 위한 프레임에 포함되는 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 다수의 P2P 경쟁 채널들 중 적어도 하나를 통해, 상기 제2단말과 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들 중 적어도 하나를 통해, 상기 제2단말과 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하는 과정을 포함하며,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 셀룰러(cellular) 통신을 위한 자원 영역의 전부 또는 일부와 중첩되며,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 기지국에 의해 P2P 통신만을 위해 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하기 위한 영역이고,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 상기 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하기 위한 영역인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 상기 셀룰러 통신을 위한 하향링크 부프레임 및 상기 셀룰러 통신을 위한 상향링크 부프레임 중 적어도 하나의 부프레임 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널이 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들과 동일한 시간 축에 위치한 경우, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널로 인해 사용하지 못하게 되는 P2P 경쟁 채널들의 개수가 최소화되도록 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 상기 셀룰러 통신 및 다수의 P2P 통신들을 위해 동시에 사용 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 상기 셀룰러 통신을 위한 상향링크 부프레임 영역, ISM(Industrial Scientific Medical) 주파수 영역, 셀룰러 통신을 위해 사용되지 않는 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 상기 P2P 경쟁 채널들은, 상기 셀룰러 통신을 위한 하나의 상향링크 부프레임 영역에서 다수의 시간 슬롯(slot)들로 분할되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링은, P2P 통신을 요청하기 위한 요청 메시지, 상기 요청 메시지에 대한 인증을 알리기 위한 인증 메시지, 상기 인증 메시지에 대한 응답을 위한 응답 메시지, 설정 정보를 확인시키기 위한 확인 메시지 중 적어도 하나를 송수신함으로써 수행되며,
    상기 요청 메시지, 상기 인증 메시지, 상기 응답 메시지 및 상기 확인 메시지는, 목적 단말, 경쟁채널 번호, 경쟁채널별 랜덤수(Random Number), 슬롯 개수, 양방향/단방향 정보 중 적어도 하나의 파라미터(parameter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하는 과정은,
    P2P 통신을 요청하기 위해 상대 단말로 상기 요청 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 상대 단말로부터 상기 인증 메시지가 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 상대 단말로 상기 응답 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하는 과정은,
    상기 제2단말로부터 상기 요청 메시지가 수신되면, 상기 제2단말로 상기 인증 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 제2단말로부터 상기 응답 메시지가 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 응답 메시지에 포함된 파라미터 값에 따라 P2P 연결을 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    목적 단말이 자신이 아닌 상기 인증 메시지, 상기 응답 메시지 또는 상기 확인 메시지가 수신되는 경우, 상기 인증 메시지, 상기 응답 메시지 또는 상기 확인 메시지에 포함된 채널 번호에 대응되는 채널을 사용불가 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 광대역 무선통신 시스템에서 제2단말과 P2P(Peer to Peer) 통신을 수행하는 제1단말 장치에 있어서,
    상기 P2P 통신을 위한 프레임에 포함되는 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 다수의 P2P 경쟁 채널들 중 적어도 하나를 통해, 상기 제2단말과 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하도록 제어하고, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널 및 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들 중 적어도 하나를 통해, 상기 제2단말과 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 셀룰러(cellular) 통신을 위한 자원 영역의 전부 또는 일부와 중첩되며,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 기지국에 의해 P2P 통신만을 위해 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하기 위한 영역이고,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 상기 P2P 통신 데이터 송수신을 수행하기 위한 영역인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 상기 셀룰러 통신을 위한 하향링크 부프레임 및 상기 셀룰러 통신을 위한 상향링크 부프레임 중 적어도 하나의 부프레임 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널은, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널이 상기 다수의 P2P 경쟁 채널들과 동일한 시간 축에 위치한 경우, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널로 인해 사용하지 못하게 되는 P2P 경쟁 채널들의 개수가 최소화되도록 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 상기 셀룰러 통신 및 다수의 P2P 통신들을 위해 동시에 사용 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 P2P 경쟁 채널들은, 상기 셀룰러 통신을 위한 상향링크 부프레임 영역, ISM(Industrial Scientific Medical) 주파수 영역, 셀룰러 통신을 위해 사용되지 않는 주파수 영역 중 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 상기 P2P 경쟁 채널들은, 상기 셀룰러 통신을 위한 하나의 상향링크 부프레임 영역에서 다수의 시간 슬롯(slot)들로 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, P2P 통신을 요청하기 위한 요청 메시지, 상기 요청 메시지에 대한 인증을 알리기 위한 인증 메시지, 상기 인증 메시지에 대한 응답을 위한 응답 메시지, 설정 정보를 확인시키기 위한 확인 메시지 중 적어도 하나를 송수신함으로써 상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하고,
    상기 요청 메시지, 상기 인증 메시지, 상기 응답 메시지 및 상기 확인 메시지는, 목적 단말, 경쟁채널 번호, 경쟁채널별 랜덤수(Random Number), 슬롯 개수, 양방향/단방향 정보 중 적어도 하나의 파라미터(parameter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는, P2P 통신을 요청하기 위해 상기 제2단말로 상기 요청 메시지를 송신하고, 상기 제2단말로부터 상기 인증 메시지가 수신되는지 확인하고, 상기 제2단말로 상기 응답 메시지를 송신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는, 상대 단말로부터 상기 요청 메시지가 수신되면, 상기 상대 단말로 상기 인증 메시지를 송신하도록 제어하고, 상기 상대 단말로부터 상기 응답 메시지가 수신되는지 확인하고, 상기 응답 메시지에 포함된 파라미터 값에 따라 P2P 연결을 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는, 목적 단말이 자신이 아닌 상기 인증 메시지, 상기 응답 메시지 또는 상기 확인 메시지가 수신되는 경우, 상기 인증 메시지, 상기 응답 메시지 또는 상기 확인 메시지에 포함된 채널 번호에 대응되는 채널을 사용불가 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 맵(map) 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 맵 메시지에 기초하여 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널이 상기 셀룰러 통신을 위한 하향링크 서브프레임 내에 위치한 경우, 상향링크 부프레임 이후에 연속되는 하향링크 부프레임 내에 위치한 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널이 상기 셀룰러 통신을 위한 상향링크 서브프레임 내에 위치한 경우, 상기 상향링크 부프레임 내에 위치한 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링을 수행하는 과정은,
    동일한 슬롯에서 상기 제2단말 및 다른 단말들로부터 채널 번호가 중첩되는 다수의 요청 메시지들이 수신되면, 주어지는 규칙에 따라 채널에 대한 우선 순위를 결정하는 과정과,
    상기 제2단말에게 우선 순위가 주어지지 아니하면, 상기 중첩되는 채널 번호를 포함하지 아니하는 인증 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 우선 순위는, 상기 제2단말 및 상기 다른 단말들 각각의 랜덤 수(random number), 사용을 원하는 슬롯 개수, CID(Connection IDentifier) 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 우선 순위는, 상기 랜덤 수가 높은수록 높게 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제12항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 맵(map) 메시지를 수신하는 수신부를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 맵 메시지에 기초하여 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널이 상기 셀룰러 통신을 위한 하향링크 서브프레임 내에 위치한 경우, 상향링크 부프레임 이후에 연속되는 하향링크 부프레임 내에 위치한 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널이 상기 셀룰러 통신을 위한 상향링크 서브프레임 내에 위치한 경우, 상기 상향링크 부프레임 내에 위치한 상기 적어도 하나의 P2P 전용 채널에 대한 자원 할당 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 P2P 연결 설정을 위한 시그널링 수행 시, 동일한 슬롯에서 상기 제2단말 및 다른 단말들로부터 채널 번호가 중첩되는 다수의 요청 메시지들이 수신되면, 주어지는 규칙에 따라 채널에 대한 우선 순위를 결정하고, 상기 제2단말에게 우선 순위가 주어지지 아니하면 상기 중첩되는 채널 번호를 포함하지 아니하는 인증 메시지를 송신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 우선 순위는, 상기 제2단말 및 상기 다른 단말들 각각의 랜덤 수(random number), 사용을 원하는 슬롯 개수, CID(Connection IDentifier) 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 우선 순위는, 상기 랜덤 수가 높은수록 높게 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
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