KR101407368B1 - 공간적 재사용 예약 프로토콜을 사용하는 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

공간적 재사용 예약 프로토콜을 사용하는 통신 방법 및 시스템 Download PDF

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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

무선 디바이스(200, 310-1)는, 통신 네트워크 5(300) 내의 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 통신을 위한 시간 슬롯을 예약하는 방법을 실행한다. 상기 무선 디바이스(200, 310-1)는, 상기 시간 슬롯 내의 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 제 1 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정한다. 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 제 1 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 무선 디바이스(200, 310-1)는, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 통신을 위한 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 정보 요소(500)를 송신한다.

Description

공간적 재사용 예약 프로토콜을 사용하는 통신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF COMMUNICATION EMPLOYING SPATIAL REUSE RESERVATION PROTOCOL}
본 발명은, 2007년 1월 16일에 출원된 미국 가특허출원 60/885,175의 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 우선권 이익을 청구하며, 상기 가특허출원의 전체는, 마치 본 명세서에서 완전하게 설명되는 것처럼, 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것이며, 더욱 특정하게, 지향성 안테나들(directional antennas)을 사용하는 통신 네트워크에서의 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 무선 통신 네트워크에서, 많은 경우에, 동작 주파수는 이전 시스템에서 보다 훨씬 높다. 예컨대, 이러한 네트워크들 중의 일부는 수 GHz의 범위, 또는 더 높은 범위 내의 주파수에서 동작한다. 불행히도, 이러한 더 높은 주파수에서 브로드캐스팅되거나(broadcast) 송신되는 신호들은, 더 낮은 동작 주파수에서 동작하는 신호들에 비하여, - 특히 건물 내의 벽과 같은, 방해 물체들을 통과할 때 - 실질적으로 더 큰 감쇠를 받게 된다. 결과적으로, 송신기 전력 수준이 실질적으로 증가하지 않는다면(종종 이는 허용되지 않는다), 이러한 더 높은 주파수에서 동작하는 무선 디바이스들에 대한 통신 범위는 실질적으로 감소된다.
이러한 더 높은 주파수 대역에서의 문제들을 완화시키기 위한 한 해결방법은, 무선 디바이스들에 의한 지향성 안테나들의 이용이다. 잘 알려진 것과 같이, 송신 또는 브로드캐스팅 안테나 패턴의 빔폭(beamwidth)이 감소할 때, 안테나 이득(antenna gain)이 달성되며, 이는 마치 송신기 전력 수준이 증가한 것과 같은 효과를 갖는다. 마찬가지로, 수신 안테나 패턴의 빔폭이 감소되면, 안테나 이득이 달성되며, 이는 수신되는 전력 수준이 증가한 것과 같은 효과를 갖는다. 송신 및 수신을 위해 충분히 좁은 빔폭(즉, 충분한 안테나 이득)을 갖는 지향성 안테나들을 사용함으로써, 무선 디바이스들은, 허용 가능한 통신 범위를 여전히 유지하면서도, 더 높은 주파수 대역들에서 동작하는 것이 가능하다.
송신 및/또는 수신을 위해 무선 디바이스들이 지향성 안테나들을 이용하는 통신 네트워크의 추가적인 이익은 공간적 재사용(spatial reuse)이다. 즉, 무선 디바이스들은 그들의 안테나 빔들이 상이한 방향들을 향하게 하고, 서로에 대한 간섭 없이 동시에 전송할 수도 있다. 예컨대, 도 1의 (a)는, 임의의 주어진 시간에서, 오직 무선 디바이스(12A) 또는 무선 디바이스(12C)만이 송신할 수 있는 통신 네트워크(10)를 도시한다. 그렇지 않으면, 무선 디바이스(12A)로부터의 송신들과 무선 디바이스(12C)로부터의 송신들은 디바이스들(12B와 12D)에서 충돌할 것이다. 반면, 도 1의 (b)는, 공간적 재사용을 갖는 통신 네트워크(20)를 도시한다. 통신 네트워크(20)에서, 디바이스(22C)가 디바이스(22B)와 통신하는 동안, 동시에, 디바이스(22A)는 디바이스(22D)와 통신할 수 있다. 도 1의 (a)에 도시된 통신 네트워크(10)에 비해, 도 1의 (b)에 도시된 - 공간적 재사용을 사용하는 - 통신 네트워 크(20)는 스펙트럼 효율을 두 배로 늘릴 수 있다.
공간적 재사용을 가능하게 하기 위해, 무선 디바이스들은, 무선 네트워크 내의 진행중인 송신들의 지속기간 뿐만 아니라, 송신들의 방향을 또한 알아야 한다. 예컨대, 도 1의 (b)에서, 무선 디바이스(22A)의 송신이, 무선 디바이스(22B)에서 수신되는 다른 송신들과 충돌하지 않도록 하기 위해, 무선 디바이스(22A)는 무선 디바이스(22B)의 안테나가 어느 방향을 향하는지를 알아야 한다. 또한, 무선 디바이스(22A)는, 무선 디바이스들(22B와 22C)로부터의 송신이, 무선 디바이스(22A) 자체 수신기에서의 다른 송신들{예컨대, 디바이스(22D)로부터의 ACK}의 올바른 수신을 방해하지 않을 것이라는 것을 보장해야 한다.
그러므로, 공간적 재사용을 사용하는 통신 네트워크에서의 무선 디바이스는, 그 무선 디바이스의 제안된 통신이, 상기 무선 네트워크 내의 진행중인 통신들에 간섭을 일으키지 않을 때에만, 새로운 통신을 개시(initiate)해야 한다.
따라서, 공간적 재사용 및 자원 예약(resource reservations)을 사용하는 통신 네트워크에서, 현존하는 통신들에 간섭을 일으킬 임의의 새로운 예약들은 방지되어야 한다. 그리고 특히, 공간적 재사용과 자원 예약을 사용하는 중앙 제어기를 갖지 않는 분포된 통신 네트워크(distributed communication network)에서, 무선 디바이스들은, 상기 무선 네트워크 내의 진행중인 통신들에 간섭을 일으킬 새로운 예약들을 확립하는 것을 삼가야 한다.
따라서, 임의의 새로운 예약들이, 무선 네트워크 내의 현존하는 통신들에 간섭을 일으키지 않는 것을 보장하는, 공간적 재사용을 사용하는 통신 네트워크 내에 서의 자원 예약들을 확립하기 위한 방법 및 프로토콜을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 임의의 새로운 예약들이, 무선 네트워크 내의 현존하는 통신들에 간섭을 일으키지 않는 것을 보장하는, 공간적 재사용을 사용하는 통신 네트워크 내에서의 자원 예약들을 확립하기 위한 방법을 실행하는 무선 디바이스를 제공하는 것이 또한 바람직할 것이다.
본 발명의 한 양상에서, 한 통신 네트워크 내의 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 통신을 위하여 시간 슬롯(time slot)을 예약하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들을 찾기 위해, 통신 네트워크 내의 비컨 디바이스(beaconing device)로부터 수신되는 비컨(beacon) 내의 정보 요소들을 검색하는 단계를 포함하며, 상기 정보 요소들은, 현존하는 예약들에서 사용되는 무선 디바이스들 및 결합된 안테나 빔들을 식별한다. 상기 시간 슬롯 동안의 현존하는 예약들이 발견되지 않았을 때, 상기 방법은, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 정보 요소를 송신하는 단계를 포함한다. 상기 시간 슬롯 동안의 하나 이상의 현존하는 예약들이 발견되었을 때, 상기 방법은: 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내에서 통신하는 임의의 다른 무선 디바이스들 및 결합된 안테나 빔들을 찾기 위해, 비컨 디바이스로부터 수신되는 비컨 내의 정보 요소들을 검색하는 단계, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 하나 이상의 현존하는 예약들 내에서 통신하는 다른 무선 디바이스들 및 결합된 안테나 빔들을 간섭할지를 결정하기 위해, 무선 디바이스들 및 안테나 빔들의 지역 데이터베이스(local database)를 확인하는 단계, 그리고, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 상기 정보 요소를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에서, 통신 네트워크 내의 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 통신을 위해 시간 슬롯을 예약하는 방법에 제공된다. 상기 방법은: 상기 시간 슬롯 내의 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들에서 임의의 다른 무선 디바이스에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를, 제 1 무선 디바이스에서, 결정하는 단계; 그리고, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 정보 요소를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 한 통신 네트워크에서 동작하도록 적응되는 무선 디바이스는, 상기 통신 네트워크 내의 복수의 상이한 방향에서 통신하도록 적응되는 지향성 안테나 시스템; 그리고 프로세서로서, 그 시간 슬롯 내의 제 2 무선 디바이스와의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정하는 단계, 그리고 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약에서 임의의 다른 무선 디바이스에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 제 2 무선 디바이스와의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여, 상기 무선 디바이스가 정보 요소를 송신하도록 하는 단계를 포함하는 방법을 실행하도록 적응되는, 프로세서를 포함한다.
도 1의 (a)는, 전방향성(omni-directional) 안테나들을 사용하는 무선 디바이스들을 포함하는 통신 네트워크를 도시하는 도면.
도 1의 (b)는, 지향성 안테나들을 사용하는 무선 디바이스들을 포함하는, 공간적 재사용을 사용하는 통신 네트워크를 도시하는 도면.
도 2는 무선 디바이스의 한 실시예의 기능 블록도.
도 3은, 통신 네트워크의 한 실시예를 도시하는 도면.
도 4는, 통신 네트워크에서 자원 예약들을 확립하는 방법의 한 실시예를 도시하는 순서도.
도 5는, 통신 네트워크에서 시간 슬롯을 예약하기 위해 송신될 수 있는 정보 요소의 한 실시예를 도시하는 도면.
도 2는, 무선 디바이스(200)의 기능 블록도이다. 당업자에게 이해될 것과 같이, 도 2에 도시된 하나 이상의 다양한 "부분들(parts)"은, 소프트웨어로-제어되는 마이크로프로세서, 배선에 의한(hard-wired) 논리 회로들, 또는 그들의 조합을 이용하여 물리적으로 구현될 수도 있다. 또한, 설명의 목적을 위해 도 2에서는 부분들이 기능적으로 분리되어있지만, 상기 부분들은 임의의 물리적 구현에서 다양하게 조합될 수도 있다.
무선 디바이스(200)는 송수신기(210), 프로세서(220), 메모리(230), 그리고 지향성 안테나 시스템(240)을 포함한다.
송수신기(210)는, 무선 디바이스(200)가, 무선 네트워크의 표준 프로토콜들에 따라서, 통신 네트워크 내의 다른 무선 디바이스들과 통신하도록 하기 위한 기능을 제공한다. 예컨대, 한 실시예에서, 무선 디바이스(200)는, IEEE 802.11에 따라서 동작하는 통신 네트워크에서 통신하도록 적응된다.
프로세서(220)는, 무선 디바이스(200)의 기능성을 제공하기 위해, 메모리(230)와 함께 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘들을 실행하도록 구성된다. 유익하게, 프로세서(220)는, 프로세서가 무선 디바이스(200)의 다양한 기능들을 수행하도록 하는 실행 가능한 소프트웨어 코드를 저장하기 위한 자체 메모리(예컨대, 비휘발성 메모리)를 포함한다. 대안적으로, 실행 가능한 코드는, 메모리(230) 내의 지정된 메모리 위치들에 저장될 수도 있다.
지향성 안테나 시스템(240)은, 복수의 방향에 있는 다른 디바이스들과 통신하기 위해, 무선 디바이스(200)가 복수의 안테나 빔 중에서 선택하도록 하는 능력을 제공한다. 한 실시예에서, 지향성 안테나 시스템(240)은, 각각의 안테나는 하나의 안테나 빔에 대응하는, 복수의 안테나를 포함한다. 다른 실시예에서, 지향성 안테나 시스템(249)은, 복수의 상이한 방향에 하나의 빔을 형성하기 위해 복수의 상이한 안테나 요소들을 조합할 수 있는, 조종할 수 있는(steerable) 안테나를 포함한다.
도 3은, 무선 디바이스들(310-1, 310-2, 310-3, 그리고 310-4)을 포함하는 통신 네트워크(300)의 한 실시예를 도시한다.
유익하게, 통신 네트워크(300)는, 무선 디바이스들(310-1부터 310-4)을 위한 중앙 제어기를 갖지 않는, 분포된 네트워크이다. 또한 유익하게, 무선 디바이스들(310-1부터 310-4)의 각각은 지향성 안테나들을 사용하며, 통신 네트워크(300)는 공간적 재사용을 사용한다. 통신 네트워크(300)는 자원 예약을 지원한다. 특히, 통신 네트워크(300)는, 일련의 연속적인(back-to-back) "수퍼프레임들(superframes)" 내에서 통신한다. 각각의 수퍼프레임은 복수의 시간 슬롯(예컨대, 256 개의 시간 슬롯/수퍼프레임)을 포함한다. 또한, 통신 네트워크(300)는, 각각의 수퍼프레임 내에서 비컨 주기를 생성하는 제 1 비컨 디바이스로서, 상기 비컨 주기는 복수의 비컨 슬롯을 더 포함하는, 제 1 비컨 디바이스를 포함한다. 각각의 비컨 주기 내에서 각각의 비컨 디바이스는 통신 네트워크(300) 내의 비컨들을 브로드캐스팅 한다. 각각의 비컨은, 아래에서 더욱 자세히 논의될 것과 같이, 하나 이상의 정보 요소를 더 포함할 수 있다.
유익하게, 각각의 무선 디바이스(310-i)는, 각 무선 디바이스의 이웃하는 무선 디바이스들(310)의 방향과, 그 무선 디바이스들의 안테나 빔들의 일부 또는 모두의 방향에 관한 정보의 데이터베이스를 포함한다. 특히, 각각의 무선 디바이스(310-i)는, 해당 무선 디바이스의 안테나 빔들의 각각에 대해, 통신 네트워크(300) 내의 어떤 다른 무선 디바이스들(310), 그리고 결합된 안테나 빔들이, 해당 무선 디바이스의 각각의 안테나 빔을 간섭하는지 결정하기 위해 이용될 수 있는 정보를 저장한다. 그러한 정보는, 이웃들로부터 수신되는 비컨을 통해 얻어질 수 있으며, 또는 요청에 의한 이웃 발견 프로토콜(on-demand neighbor discovery protocol)을 통해 얻어질 수도 있으나, 이는 본 개시의 범위 밖에 있는 것이다. 또한, 무선 디바이스들(310-1부터 310-4)의 각각은 도 2의 무선 디바이스(200)에 따라서 구성될 수도 있다. 그러한 경우, 데이터베이스는 메모리(230) 내에 저장될 수도 있다.
그러므로, 여기서, 각각의 디바이스는, 그 디바이스의 이웃하는 무선 디바이스들 및 그 이웃하는 무선 디바이스들의 결합된 안테나 빔들의 상대적 방향에 관한 정보를 저장했다고 가정된다. 예컨대, 도 3에 도시된 것과 같이, 무선 디바이스(310-1)는, 그 무선 디바이스가 무선 디바이스(310-2)와 통신하기 위해, 1번 빔을 이용해야 한다는 것을 알고 있으며, 디바이스(310-2)는, 무선 디바이스(310-1)와 통신할 때 3번 빔을 이용할 것을 알고 있다.
따라서, 통신 네트워크(300)에서 자원 예약들을 확립하는 방법이, 이제 도 3 내지 도 5에 대하여 설명될 것이다.
도 4는, 통신 네트워크(300)에서 자원 예약들을 확립하는 방법의 한 실시예를 도시하는 순서도이다. 특히, 도 4는, 통신 네트워크(300) 내의 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이에서의 통신을 위해 하나 이상의 시간 슬롯을 예약하는 방법을 도시한다.
제 1 단계(410)에서, 제 1 무선 디바이스(예컨대, 310-1)는, 희망하는 시간 슬롯(들)이, 다른 무선 디바이스들에 의한 이용을 위해 이미 예약되었는지를 결정하기 위해 확인한다. 유익하게, 무선 디바이스(310-1)는, 하나 이상의 다른 비컨 디바이스로부터 수신되는 비컨들 내의 정보 요소들을, 모든 시간 슬롯의 이용, 그 무선 디바이스의 이웃하는 무선 디바이스들(310-i)의 예약(들)에서 이용되는, 그 이웃하는 무선 디바이스들의 방향 및 그 이웃하는 무선 디바이스들의 안테나 빔들의 방향에 관한 정보의 데이터베이스에 대하여 비교함으로써, 이러한 결정을 수행한다.
만일 시간 슬롯(들)이, 현존하는 예약들을 갖지 않으며 따라서 이용 가능하다면, 단계(420)에서 무선 디바이스(310-1)는, 제 2 무선 디바이스(예컨대, 310-4)와의 통신을 위해 상기 시간 슬롯(들)을 예약하기 위하여, 그 무선 디바이스의 비컨 내에서 정보 요소(IE: information element)를 송신한다.
도 5는, 통신 네트워크(300) 내의 시간 슬롯 내의 예약을 요청하기 위해 송신될 수도 있는 정보 요소(IE)(500)의 한 실시예를 도시한다. 정보 요소(500)는: 제어 필드{예컨대, 공간적-재사용 예약 프로토콜(SRP: Spatial-reuse Reservation Protocol) 제어 필드}(510), 빔 지수(beam index) 필드(520), 소스(source) ID 필드(530), 대상(Target) ID 필드(540), 그리고 하나 이상의 할당(예컨대, SRP 할당) 필드(550i)를 포함한다. 빔 지수 필드(520)는 소스 빔 지수 서브필드(522)와 대상 빔 지수 서브필드(524)를 포함한다.
무선 디바이스(310-1)가, 제 2 무선 디바이스(예컨대, 310-4)와의 통신을 위한 시간 슬롯(들)의 예약을 요청하기 위해 정보 요소(500)를 송신할 때, 그러면 그 정보 요소는, 제안된 통신에서 제 1 무선 디바이스(310-1)에 의해 이용될 빔 지수를 식별하는 소스 빔 지수 서브필드(522) 내에 빔 번호를 포함한다. 그러나, 상기 무선 디바이스는, 대상 빔 지수 서브필드(524)를 비워두며, 상기 무선 디바이스가 예약 요청을 확인할 때 제 2 무선 디바이스(310-4)에 의해 채워지도록 한다. 또한, 상기 IE(500)가 예약을 위한 요청이라는 것을 나타내기 위해, 제어 필드(510) 내의 예약 상태 비트가 설정된다(예컨대, 0으로 설정된다).
도 4를 다시 참조하면, 만일 희망하는 시간 슬롯(들)이 사용 가능하지 않으면(즉, 하나 이상의 현존하는 예약들이, 상기 요청된 시간 슬롯들과 겹치면), 단계(430)에서, 무선 디바이스(310-1)는, 임의의 현존하는 예약 중의 임의의 빔 지수가, 제안된 통신을 위해 무선 디바이스(310-1) 및 그 무선 디바이스의 의도된 대상 무선 디바이스(310-4)가 이용할 빔들의 임의의 지수와 일치하는지(match)를 결정하기 위해 확인한다.
만일, 일치하는 것이 존재한다면, 이는 잠재적인 간섭이 존재한다는 것을 의미하므로, 무선 디바이스(310-1)는 이러한 예약을 확립할 수 없으며, 처리는 단 계(440)에서 종료된다.
그렇지 않으면, 단계(450)에서, 무선 디바이스(310-1)는, 그 무선 디바이스의 비컨 내에 정보 요소(IE)(500)를 추가함으로써, 희망하는 예약 요청을 개시한다.
무선 디바이스(310-4)가, 대상 ID가 그 디바이스 자신의 ID와 맞는 IE(500)를 갖는 비컨을 수신할 때, 그러면, 상기 IE(500)가, 제 1 무선 디바이스(310-1)와 제 2 무선 디바이스(310-4) 사이의 통신을 위한 하나 이상의 시간 슬롯의 예약의 확인이라는 것을 지시하기 위해, 상기 IE(500) 내에서 예약 상태 비트가 (예컨대, 만일 제안된 예약이 실행 가능하면 1로) 설정된 경우, 그리고 대상 빔 지수 서브필드(524)가, 상기 통신에서 제 2 무선 디바이스(310-4)에 의해 이용될 빔 지수를 식별하는 빔 번호로 채워진 경우를 제외하면, 그 무선 디바이스는 위의 단계들(410 내지 430)을 반복한다.
이제, 명확한 예시들이 도 3에 대하여 설명될 것이다. 여기서, 각각의 무선 디바이스는, 그 무선 디바이스의 이웃들과의 통신을 위해 선택할 4 개의 빔을 갖는다. 무선 디바이스들(310-2와 310-3)은, 통신을 위한 예약을 수립했다고 가정하자. 이제 무선 디바이스(310-1)는, 그 무선 디바이스와 무선 디바이스(310-4) 사이의 통신을 위해, 동일한 시간 슬롯(들)을 예약하려고 시도한다. 무선 디바이스(310-1)는 --- 비컨 디바이스들에 의해 송신된 비컨들 내의 IE(들)(500)로부터 --- 무선 디바이스들(310-2와 310-3)이 4번과 2번 빔을 이용한다는 것을 알고 있으므로, 그 무선 디바이스는, 무선 디바이스(310-1)는 4번 빔을 이용할 것이므로, 새로운 예약 이, 일단 확립되면, 무선 디바이스들(310-2 또는 310-3)을 간섭하지 않을 것이라는 것을 알고 있다. 무선 디바이스(310-1)는 그러면 그 무선 디바이스의 비컨에 IE(500)를 포함시킬 것이며 결국 디바이스(310-4)는 이러한 IE(500)를 수신할 것이다. 무선 디바이스(310-4)는 그러면 동일한 절차를 따르며, 그 무선 디바이스의 3번 빔이, 무선 디바이스들(310-2와 310-3)에 의한 송신을 간섭하지 않을 것이라는 것을 인식한다. 그러므로, 새로운 예약이 확립된다. 이러한 특정 시나리오에서, 무선 디바이스(310-1)가 1번 빔을 이용할 때에만, 그 무선 디바이스가 어쩌면 무선 디바이스(310-2 또는 310-3)를 간섭할 것이라는 것을 주의해야 한다. 반면, 무선 디바이스(310-1)는, 1번 빔을 이용하더라도, 무선 디바이스들(310-2와 310-3) 사이의 송신을 절대 간섭하지 않을 것이다.
이제, 디바이스들(310-1과 310-2)이 예약을 확립한 경우를 고려해 보자. 이제, 디바이스(310-3)는, 동일한 시간 슬롯을 이용하여, 디바이스(310-4)와의 예약을 확립하려고 시도한다. 그러나, 디바이스(310-3)는, 디바이스들(310-1과 310-2)이, 그 디바이스들의 예약에서 1번과 3번 빔을 이용하고 있다는 것을 알고 있으므로, 그 디바이스는, 3번 빔을 이용하는 것은 디바이스(310-1)에서의 충돌을 발생시킬 것이므로, 디바이스(310-4)와 통신하기 위해 그 디바이스가 3번 빔을 이용할 수 없다는 것을 또한 인식한다. 그러므로, 디바이스들(310-1/310-2) 및 무선 디바이스들(310-3/310-4) 사이의 동시에 존재하는 송신들은 실행 불가능하다.
선호되는 실시예들이 본 명세서에 개시되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에 머무르는 많은 수의 변형들이 가능하다. 본 명세서의 상세한 설명, 도면들 및 청구항들을 열람한 후, 그러한 변형들은 당업자에게 명확해 질 것이다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항들의 사상 및 범위 이내를 제외하고는 제한되어서는 안 된다.
본 발명은 무선 통신 분야에 이용 가능하며, 더욱 특정하게, 지향성 안테나들(directional antennas)을 사용하는 통신 네트워크에서의 무선 통신 시스템 및 방법에 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 통신 네트워크(300) 내의 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 시간 슬롯을 예약하는 방법(400)에 있어서, 상기 방법은:
    상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들을 찾기 위해, 상기 통신 네트워크(300) 내의 비컨 디바이스로부터 수신된 비컨 내의 정보 요소(500)를 검색하는 단계(410)로서, 상기 정보 요소(500)는, 현존하는 예약들에서 사용되는 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들을 식별하는, 정보 요소(500)를 검색하는 단계(410);
    상기 시간 슬롯 동안의 현존하는 예약들이 없을 때, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 정보 요소(500)를 송신하는 단계(420); 그리고
    상기 시간 슬롯 동안의 하나 이상의 현존하는 예약이 발견되면:
    상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내에서 통신하는 임의의 다른 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들을 찾기 위해, 상기 비컨 디바이스로부터 수신되는 비컨 내의 상기 정보 요소(500)를 검색하는 단계(430);
    상기 제 1 무선 디바이스와 상기 제 2 무선 디바이스 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 하나 이상의 현존하는 예약 내에서 통신하는 다른 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들을 간섭할지를 결정하기 위해, 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 안테나 빔들의 지역 데이터베이스(230)를 검사하는 단계;
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내에서 임의의 다른 무선 디바이스들(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 상기 정보 요소(500)를 송신하는 단계(440);
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 정보 요소(500)를 포함하는 비컨을, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에서 수신하는 단계;
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 시간 슬롯 내의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내에서 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할 지를, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에서 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯의 예약을 확인하는 제 2 정보 요소(500)를 송신하는 단계를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 정보 요소(500)는:
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)를 식별하는 소스 ID 필드(530);
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)를 식별하는 대상 ID 필드(540);
    상기 제안된 통신에서 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 소스 빔 필드(522); 그리고
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약을 위한 요청을 나타내는 예약 상태 비트
    를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 제 1 정보 요소(500)는:
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)를 식별하는 소스 ID 필드(530);
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)를 식별하는 대상 ID 필드(540);
    상기 제안된 통신에서 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 소스 빔 필드(522); 그리고
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약을 위한 요청을 나타내는 예약 상태 비트
    를 포함하고,
    상기 제 1 무선 디바이스와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 시간 슬롯의 예약을 확인하는 상기 제 2 정보 요소(500)는:
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)를 식별하는 상기 소스 ID 필드(530);
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)를 식별하는 상기 대상 ID 필드(540);
    상기 제안된 통신에서 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 상기 소스 빔 필드(522);
    상기 제안된 통신에서 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 대상 빔 필드(524); 그리고
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약의 확인을 나타내는 예약 상태 비트
    를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  5. 통신 네트워크(300) 내의 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 시간 슬롯을 예약하는 방법(400)에 있어서,
    상기 시간 슬롯 내의 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)에서 결정하는 단계;
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들에서 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 정보 요소(500)를 송신하는 단계;
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 정보 요소(500)를 포함하는 비컨을, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에서 수신하는 단계;
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 시간 슬롯 내의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에서 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약을 확인하는 제 2 정보 요소(500)를 송신하는 단계
    를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 시간 슬롯 내의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들에서 임의의 제 1 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정하는 단계는, 상기 통신 네트워크(300) 내의 비컨 디바이스들로부터 수신되는 비컨 내의 정보 요소들(500)을 검색하는 단계를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 시간 슬롯 내의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 제 1 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정하는 단계는:
    하나 이상의 현존하는 예약에서 사용되는 무선 디바이스들(310-i) 및 결합된 안테나 빔들을 식별하는 하나 이상의 정보 요소(500)를 수신하는 단계; 그리고
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 결합된 안테나 빔들 중의 어느 하나를 간섭할지를 결정하기 위해, 무선 디바이스들(200, 310-i)과 안테나 빔들의 지역 데이터베이스(230)를 확인하는 단계
    를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 지역 데이터베이스(230)는, 상기 제 2 무선 디바이 스(200, 310-4)의 안테나 빔들을 간섭할 수 있는 상기 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들 중의 어느 하나를 식별하는 정보를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 하나 이상의 현존하는 예약들 내에서 사용되는 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들을 식별하는 하나 이상의 정보 요소(500)를 수신하는 단계는, 상기 통신 네트워크(300) 내의 비컨 디바이스에 의해 송신되는 비컨을 수신하는 단계를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 정보 요소(500)는:
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)를 식별하는 소스 ID 필드(530);
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)를 식별하는 대상 ID 필드(540);
    상기 제안된 통신 내의 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 소스 빔 필드(522); 그리고
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약을 위한 요청을 나타내는 예약 상태 비트
    를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약을 확인하는 상기 제 2 정보 요소(500)는:
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)를 식별하는 상기 소스 ID 필드(530);
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)를 식별하는 상기 대상 ID 필드(540);
    상기 제안된 통신에서 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 상기 소스 빔 필드(522);
    상기 제안된 통신에서 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에 의해 이용될 안테나 빔을 식별하는 대상 빔 필드; 그리고
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약의 확인을 나타내는 예약 상태 비트
    를 포함하는, 시간 슬롯을 예약하는 방법.
  14. 통신 네트워크(300)에서 동작하도록 적응되는 무선 디바이스(200, 310-1)에 있어서,
    상기 통신 네트워크(300) 내의 복수의 상이한 방향에서 통신하도록 적응되는 지향성 안테나 시스템(240); 그리고
    프로세서(220)로서,
    시간 슬롯 내의 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 제 1 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정하는 단계,
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위하여 상기 무선 디바이스(200, 310-1)가 정보 요소(500)를 송신하도록 하는 단계,
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위한 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 정보 요소(500)를 포함하는 비컨을, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에서 수신하는 단계;
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 시간 슬롯 내의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내에서 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할 지를, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)에서 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭하지 않을 때, 상기 제 1 무선 디바이스(200, 310-1)와 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4) 사이의 통신을 위해 상기 시간 슬롯의 예약을 확인하는 제 2 정보 요소(500)를 송신하는 단계
    를 포함하는 방법(400)을 실행하도록 적응되는 프로세서
    를 포함하는, 무선 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 상기 시간 슬롯 내의 상기 제안된 통신 내에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 상기 시간 슬롯 동안의 임의의 현존하는 예약들 내의 임의의 다른 무선 디바이스(200, 310-i)에 의해 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정하는 단계는, 상기 통신 네트워크(300) 내의 비컨 디바이스에 의해 송신되는 비컨 내의 정보 요소들(500)을 검색하는 단계를 포함하는, 무선 디바이스.
  16. 제14항에 있어서, 상기 통신 네트워크(300) 내의, 어느 다른 무선 디바이스들(200, 310-i), 그리고 결합된 안테나 빔들이, 상기 무선 디바이스(200, 310-1)의 각각의 안테나 빔을 간섭하는지를 나타내는, 상기 무선 디바이스(200, 310-1)의 각각의 안테나 빔에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스(230)를 더 포함하는, 무선 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 상기 제안된 통신에서 이용될 임의의 안테나 빔이, 하나 이상의 현존하는 예약들 내에서 이용되는 임의의 안테나 빔을 간섭할지를 결정하는 단계는,
    하나 이상의 현존하는 예약들에서 사용되는 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들을 식별하는, 하나 이상의 수신된 정보 요소(500)를 처리하는 단계; 그리고
    하나 이상의 현존하는 예약들에서 사용되는 상기 무선 디바이스들(200, 310-i) 및 결합된 안테나 빔들을, 상기 데이터베이스(230) 내의 정보와 비교하는 단계
    를 포함하는, 무선 디바이스.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 통신을 위해 상기 시간 슬롯을 예약하기 위한 상기 정보 요소(500)는:
    상기 무선 디바이스를 식별하는 소스 ID 필드(530);
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)를 식별하는 대상 ID 필드(540);
    상기 제안된 통신에서 상기 무선 디바이스(200, 300-1)에 의해 이용되는 안테나 빔을 식별하는 소스 빔 필드(522); 그리고
    상기 제 2 무선 디바이스(200, 310-4)와의 통신을 위한 상기 시간 슬롯의 예약을 위한 요청을 나타내는 예약 상태 비트
    를 포함하는, 무선 디바이스.
  19. 제14항에 있어서, 상기 지향성 안테나 시스템(240)은, 각각의 안테나는 하나의 안테나 빔에 대응하는, 복수의 안테나를 포함하는, 무선 디바이스.
  20. 제14항에 있어서, 상기 지향성 안테나는, 조종할 수 있는(steerable) 안테나를 포함하는, 무선 디바이스.
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