KR101484484B1 - 동기화되지 않은 무선 디바이스들 사이에서 통신들을 가능하게 하는 장치 및 방법 - Google Patents

동기화되지 않은 무선 디바이스들 사이에서 통신들을 가능하게 하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 디바이스들의 활성 스케줄이 동기화되지 않은 경우, 무선 디바이스(310)가 무선 네트워크(330)를 통해 다른 무선 디바이스(320)와 랑데뷰하는 것을 가능하게 하는 방법이 제공된다. 방법은 다수의 통신 사이클들의 각 사이클에서 다수의 시간 유닛들을 결정하는 단계; 각 사이클에서 제 1 무선 디바이스가 활성 모드로 진입하는 복수의 활성 시간 유닛들을 식별하는 단계; 및 각 사이클에서 상기 제 1 무선 디바이스가 비활성 모드에 진입하는 복수의 비활성 시간 유닛들을 식별하는 단계를 포함한다. 활성 시간 유닛들 및 상기 복수의 비활성 시간 유닛들의 합(sum)은 각 사이클의 시간 유닛들의 수와 동일하다. 각 사이클의 제 1 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 활성 시간 유닛과 사이클에서 동일한 위치를 점유한다. 또한, 각 사이클의 제 2 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과는 사이클에서 상이한 위치를 점유한다.

Description

동기화되지 않은 무선 디바이스들 사이에서 통신들을 가능하게 하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENABLING COMMUNICATIONS AMONG UNSYNCHRONIZED WIRELESS DEVICES}
본 특허 출원은 2007년 9월 14일에 제출된 미국 특허 출원 제60/972,435호의 우선권 이익을 청구하며, 본원에서 완전히 밝히는 바와 같이 그 전체가 참조문헌으로서 본원에 포함된다.
본원은 무선 통신 분야에 속하는 것으로서, 보다 구체적으로는 동기화되지 않은 활성 스케줄들을 가진 무선 디바이스들이 서로 랑데뷰(rendezvous)하는 것을 가능하게 하는 무선 통신 디바이스 및 네트워크의 무선 통신 방법에 속한다.
무선 통신 기술에서 진보들이 지속적으로 이루어지고 있다. 예를 들어, 무선 국부 영역 네트워크들(WLAN들) 및 무선 개인 영역 네트워크들(WPAN들)이 가정들 및 기업에서 점점 일반화되고 있다. 이러한 네트워크들은 무선으로 서로 통신하는 다양한 독립적인 무선 전자 디바이스들 또는 단말들을 포함할 수 있다. WLAN들 및 WPAN들은 IEEE 표준들 802.11(와이-파이(Wi-Fi)), 802.15(블루투스), 802.16(와이맥스(WiMax)), 및 와이미디어 얼라이언스 울트라-와이드밴드(WiMedia Alliance Ultra-Wideband: UWB) 표준을 포함하여 다수의 서로 다른 이용가능한 표준들에 따라 동작할 수 있다.
도 1은 예시적인 WPAN(125)상에서 서로 통신하도록 구성된 다수의 단말들을 포함하는 분산된 무선 네트워크와 같은 종래의 무선 네트워크(100)를 보여주는 블록도이다. 무선 단말들은 서로 통신하도록 구성된 임의의 전자 디바이스들 또는 노드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1은 전자 디바이스들이 개인용 컴퓨터(120), 디지털 텔레비전 세트(121), 디지털 카메라(122) 및 개인 휴대 정보 단말(123; PDA)을 포함하는 홈 네트워크를 도시한다. 네트워크(100)는 예를 들어, 인터넷(140)에 대한 무선 디바이스들(120 내지 123)의 모두 또는 일부의 연결을 제공하기 위해 모뎀(130)과 같은 다른 네트워크들에 대한 인터페이스를 또한 포함할 수 있다. 물론, 제조 공장들, 의학 시설들, 보안 시스템들 등의 네트워크들을 포함하여, 전자 디바이스들이 서로 통신하는 다수의 다른 형태들의 무선 네트워크들이 존재한다.
또한, 전자 디바이스들의 저-전력 소비가, 특히 크기 및 배터리 용량이 제한되는 휴대용 전자 디바이스들(예를 들어, PDA(123))에 대해 점점 중요해지고 있다. 결과적으로, 분산된 네트워크들의 무선 전자 디바이스들은 종종 배터리 수명을 늘리기 위한, 그렇지 않으면 전력 소비를 감소시키기 위한 다양한 기술들이 통합된다. 예를 들어, 하나의 특별히 효과적인 기술은 어떠한 통신도 일어나지 않는 연장된 시간 기간들 동안 전자 디바이스들을 턴 오프시킴으로써 전자 디바이스들의 듀티 사이클(duty cycle)을 감소시키는 것이다. 그러므로, 각 전자 디바이스는 활성 모드(즉, 어웨이크 모드(awake mode))와 비활성 모드(즉, 슬립 모드 또는 하이버네이션(hibernation)) 사이를 교호한다. 활성 및 비활성 모드들에 대응하는 시간 기간들은 통상적으로 수퍼-프레임들의 타이밍에 연관된다. 수퍼-프레임들은 관리 정보를 포함하는 프레임(예를 들어, 비콘 프레임들) 및 데이터를 포함하는 프레임을 포함하여 네트워크상에서 통신되는 다양한 정보들에 전용되는 전송/수신 프레임들을 위한 미리 결정된 시간 슬롯들을 포함한다.
활성 모드의 무선 디바이스들은 예를 들어, 네트워크(100)에서 그들의 존재 및 신원(identity)을 표시하는 비콘들을 다른 디바이스들과 교환함으로써 서로 통신할 수 있다. 비활성 모드의 무선 디바이스들은 이러한 정보를 송신 또는 수신할 수 없다. 그러므로, 효과적인 통신을 위해, 무선 디바이스들은 동시에 깨어있어야 한다(즉, 활성 모드). 그러나, 무선 디바이스들은, 그들이 동시에 활성 모드에 있음을 보장하기 위해 그들 사이에서 사전-조정이 존재하지 않는 경우 서로 동기화할 수 없다. 예를 들어, 서로 다른 웨이크-업(wake-up) 스케줄들을 가진 동면중인 디바이스들은 다른 디바이스가 존재한다는 것에 대해 전혀 인지하지 못한다.
유사하게, 무선 디바이스들은 전송 영역을 확장하는 지향성 안테나들을 이용하여 통신할 수 있다. 지향성 안테나들을 이용하는 무선 디바이스들은 통신을 위해 그들 각각의 안테나들을 동시에 조정해야 한다. 즉, 무선 디바이스들은 우선 서로를 찾아야 하는데, 이는 무선 디바이스들이 주위 영역들 주변을 동시에 스캐닝함으로써(예를 들면, 그들의 안테나 빔들을 스위핑(sweeping))함으로써) 달성된다. 그러나, 무선 디바이스들은, 그들이 동시에 그들의 안테나 빔들을 스위핑한다는 것을 보장하기 위한 그들간의 사전-조정이 없으면 다른 디바이스를 발견할 수 없을 것이다.
그 결과, 무선 디바이스들은, 그들이 동일한 네트워크(100)에 있고, 서로 주변에 있는 경우조차 서로 위치확인 및 통신하지 못할 수 있다. 이러한 조정 또는 동기화는 구현하는데 어려우며 비용이 많이 든다. 그러나, 네트워크 제어의 조정 및 데이터 전송을 위해 공통의 시간-도메인 기준점을 갖지 않는 무선 디바이스들은 네트워크로서 적절히 통신하지 않을 것이다.
도 2는 주기적으로 하이버네이팅하지만, 그들의 각각의 활성 기간들을 조정하지 않는 네트워크(100)내의 2개의 무선 전자 디바이스들(예를 들어, 122 및 123)에 대응하는 동작 시간선들(210, 220)의 블록도이다. 도 2에서, 각각의 시간선(210, 220)은 일련의 연속적인 블록들을 포함하며, 이들 각각은 고정된 시간 기간(즉, 수퍼-프레임에 대응함)을 나타낸다. 블록들은 2개의 그룹들로 분할되고, 연속적인 7의 블록 사이클들을 표시하는 0 내지 6으로 번호가 매겨진다. 음영된 블록들은 대응하는 디바이스가 비활성인 수퍼-프레임들을 표시하고, 백색 블록들은 디바이스가 활성인 수퍼-프레임들을 표시한다. 즉, 각 시간선(210, 220)은 1/7의 낮은 듀티 사이클을 도시하는데, 이는 대응하는 전자 디바이스들이 7 개 블록들(예를 들어, 블록들(0 내지 6))의 각 사이클 중 하나의 블록(예를 들어, 블록(1))동안만 깨어있다는 것을 의미한다. 1/7의 듀티 싸이클을 달성하기 위해, 각 디바이스는 사이클의 매 7 블록들마다 1개의 블록에 대해서만 깨어있음을 유지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양 무선 디바이스들이 블록(1)에서 활성이지만, 그들의 시간선들이 동기화되지 않기 때문에(예를 들어, 2 블록들만큼 오프셋이 있음), 이들은 서로 비콘들을 교환 및/또는 스캔하지 않는다. 즉, 전자 디바이스들이 상이한 시간들에 활성이거나 깨어있으면, 이들은 서로 통신할 수 없다. 동시에 활성을 시도하기 위해, 이 디바이스들은 매 7 블록들마다 랜덤으로-선택된 블록들에 웨이크 업(wake up)이 이루어질 수 있다. 그러나, 이들 두 디바이스가 동시에 활성이 될거라는 보장이 없다. 유사하게, 전자 디바이스들이 지향성 안테나들을 사용하면, 도 2의 백색 블록은 지향성 안테나들을 사용한 이웃 발견을 위한 시간 윈도우를 나타낼 수 있다. 재차, 두 디바이스들은 서로 위치확인하기 위해서 백색 블록들이 "중첩(overlapping)"되어야 한다.
따라서, 독립된 디바이스들이 서로 시간 동기화 없이 서로 위치확인하고 통신하는 것을 가능하게 하는 랑데뷰 매커니즘을 제공하는 무선 통신 시스템의 무선 통신 디바이스 및 무선 통신 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 제 1 무선 디바이스 및 상기 제 2 무선 디바이스의 활성 스케줄들이 동기화되지 않은 경우, 제 1 무선 디바이스가 무선 네트워크를 통해 적어도 제 2 무선 디바이스와 랑데뷰(rendezvous)하는 것을 가능하게 하는 방법이 제공된다. 방법은 다수의 통신 사이클들의 각 사이클에서 다수의 시간 유닛들을 미리 결정하는 단계; 각 사이클에서 제 1 무선 디바이스가 활성 모드로 진입하는 다수의 활성 시간 유닛들 식별하는 단계; 및 각 사이클에서 제 1 무선 디바이스가 비활성 모드에 진입하는 다수의 비활성 시간 유닛들을 식별하는 단계를 포함한다. 활성 시간 유닛들 및 비활성 시간 유닛들의 합은 각 사이클의 시간 유닛들의 수와 동일한다. 각 사이클의 다수의 활성 시간 유닛들 중 하나의 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 활성 시간 유닛과 사이클에서 동일한 위치를 차지한다. 또한, 각 사이클의 다수의 활성 시간 유닛들 중 다른 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과는 사이클에서 상이한 위치를 점유한다.
각 사이클의 다른 활성 시간 유닛은 후속의 연속적인 사이클의 활성 시간 유닛과 사이클에서 동일한 위치를 점유한다. 또한, 각 사이클의 하나의 활성 시간 유닛은 후속의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과는 사이클에서 상이한 위치를 점유한다.
각 시간 유닛은 무선 네트워크의 수퍼-프레임에 대응할 수 있다. 각 사이클의 활성 시간 유닛들은 하나의 활성 시간 유닛 및 다른 활성 시간 유닛으로 구성될 수 있다. 각 사이클에서 활성 시간 유닛들을 식별하는 단계는 다음의 식을 적용하는 단계를 포함할 수 있고,
Xi +1 = (Xi + S) mod C
Xi는 하나의 활성 시간 유닛의 값이고, Xi + 1는 다른 활성 시간 유닛의 값이고, C는 각 사이클의 시간 유닛들의 수이고, S는 1과 C-1사이의 값을 갖는 상수이다. 또한, 각 사이클의 Xi의 값은 이전의 연속적인 사이클의 Xi +1의 값과 동일할 수 있다.
제 2 무선 디바이스(320)는 다수의 통신 사이클들의 각 사이클에서 시간 유닛들의 수를 결정하고; 각 사이클에서 제 2 무선 디바이스가 활성 모드로 진입하는 다수의 활성 시간 유닛들을 식별하고; 및 각 사이클에서 제 2 무선 디바이스가 비활성 모드에 진입하는 다수의 비활성 시간 유닛들을 식별할 수 있다. 활성 시간 유닛들 및 비활성 시간 유닛들의 합은 각 사이클의 시간 유닛들의 수와 동일하다. 각 사이클의 다수의 활성 시간 유닛들 중 하나의 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 활성 시간 유닛과 사이클에서 동일한 위치를 점유한다. 각 사이클의 다수의 활성 시간 유닛들 중 다른 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과는 사이클에서 상이한 위치를 점유한다. 제 1 무선 디바이스 및 제 2 무선 디바이스가 동시에 상기 활성 모드에 있을 때 제 1 무선 디바이스는 제 2 무선 디바이스와 통신할 수 있다.
활성 모드는 제 1 무선 디바이스가 하이버네이션 상태(hibernation state)로부터 깨어나서 무선 네트워크를 통해 통신하는 어웨이크 모드(awake mode)를 포함할 수 있다. 활성 모드는 제 1 무선 디바이스가 다른 지향성 안테나들을 발견하기 위해 지향성 안테나로 스캔을 수행하는 발견 모드를 포함할 수 있다. 지향성 안테나 스캔은 지향성 안테나의 안테나 빔을 스위핑(sweeping)하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 무선 네트워크를 통해 통신하는 디바이스가 제공된다. 디바이스는, 디바이스의 활성 스케줄이 적어도 하나의 다른 디바이스의 활성 스케줄과 동기화되지 않은 경우, 무선 네트워크를 통해 적어도 하나의 다른 디바이스와 주기적으로 랑데뷰하도록 구성된다. 디바이스는 메모리 및 처리기를 포함한다. 메모리는 랑데뷰 알고리즘 및 다수의 사이클들의 각 사이클에서 다수의 시간 유닛들을 식별하는 정보를 저장한다. 처리기는 랑데뷰 알고리즘에 따라, 각 사이클에서 디바이스가 활성 모드에 진입하는 복수의 활성 시간 유닛들을 결정한다. 각 사이클의 다수의 활성 시간 유닛들 중 하나의 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과 사이클에서 동일한 위치를 점유한다. 각 사이클에서 다수의 활성 시간 유닛들 중 다른 활성 시간 유닛은 이전의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과는 사이클에서 상이한 위치를 점유한다. 디바이스는 각 사이클의 다수의 비활성 시간 유닛들 동안 비활성 모드에 있다. 활성 시간 유닛들 및 비활성 시간 유닛들의 합은 각 사이클의 시간 유닛들의 수와 동일하다.
랑데뷰 알고리즘은, 각 사이클에서 활성 시간 유닛들을 결정하기 위해, 다음의 식을 포함할 수 있고:
Xi +1 = (Xi + S) mod C
Xi는 하나의 활성 시간 유닛의 값이고, Xi + 1는 다른 활성 시간 유닛의 값이고, C는 각 사이클의 시간 유닛들의 수이고, S는 1과 C-1사이의 값을 갖는 상수이다. 디바이스와 적어도 하나의 다른 디바이스가 동시에 상기 활성 모드에 있을 때, 상기 디바이스는 상기 알고리즘을 또한 실행하는 상기 적어도 하나의 다른 디바이스와 통신할 수 있다.
디바이스는 비활성 모드동안 전력을 차단하는 트랜시버를 더 포함할 수 있다. 활성 모드는 트랜시버가 비활성 모드로부터 깨어나고, 적어도 무선 네트워크를 통해 통신을 송신 또는 수신하는 것을 포함할 수 있다. 디바이스는 a/C와 동일한 듀티 사이클을 가질 수 있고, 여기서 a는 1보다 크고 C보다 작은 수이다.
디바이스는 무선 네트워크를 통해 통신 신호들을 송신 및 수신하는 안테나를 더 포함할 수 있다. 활성 모드는 안테나가 적어도 하나의 다른 디바이스의 안테나를 위치확인하는데 사용되는 발견 모드를 포함할 수 있다. 안테나는 지향성 안테나일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 제 1 무선 디바이스 및 제 2 무선 디바이스의 활성 스케줄들이 동기화되지 않은 경우, 제 1 무선 디바이스를 무선 네트워크를 통해 적어도 제 2 무선 디바이스와 랑데뷰하는 것을 가능하게 하는 방법이 제공된다. 방법은, 다음의 수식에 따라, 다수의 통신 사이클들의 각 사이클에서, 제 1 무선 디바이스가 활성 모드에 진입하는 2개의 수퍼-프레임들[Xi,Xi +1]을 결정하는 단계를 포함하고, 여기서 C는 각 사이클에서 수퍼-프레임들의 수이고, S는 1과 C-1사이의 값을 갖는 상수이다:
Xi +1 = (Xi + S) mod C
각 사이클에 대해, 다음 수식에 따라, 제 2 무선 디바이스가 활성 모드에 진입하는 2개의 수퍼-프레임들[X´i,X´i+1]이 결정되고, 여기서 S´는 1과 C-1사이의 값을 갖는 상수이고, S´는 반드시 S와 동일하지 않아도 된다:
X´i+1 = (X´i + S´) mod C
제 1 무선 디바이스 및 상기 제 2 무선 디바이스는 제 1 무선 디바이스와 상기 제 2 무선 디바이스가 동시에 상기 활성 모드에 있을 때, 서로 위치확인 또는 통신할 수 있다.
본 발명에 따라서, 무선 디바이스들은 서로 시간 동기화됨 없이 하나의 다른 디바이스와 랑데뷰(예를 들어, 발견 및/또는 통신)할 수 있다. 이 접근은, 예를 들어, 지향성 안테나를 사용하는 디바이스들이 서로를 발견하는데 도움을 주기 위해, 및 비-직교 채널들상에서 동작하는 무선 디바이스들 사이에서 일정한 조정을 제공하기 위해 하이버네이션으로부터 깨어나는 전력-절감 디바이스들을 조정 또는 재-조정하는데 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 무선 통신 네트워크의 블록도.
도 2는 종래의 무선 통신 네트워크의 무선 디바이스들에 의한 종래의 통신에 대한 시간선들(time lines)의 블록도.
도 3은 일 실시예에 따라 무선 네트워크상에서 통신하는 무선 디바이스들의 기능 블록도.
도 4는 일 실시예에 따라 무선 네트워크에서 비동기된 무선 디바이스들에 의한 통신에 대한 시간선들의 블록도.
이하의 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적을 위한, 특정 상세들을 개시하는 예시적인 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나, 여기에 개시된 특정 상세들과 다른 본 발명의 기술들에 따른 다른 실시예들도 첨부된 청구범위의 범위내에 있다는 것이 본 발명의 개시의 이익을 갖는 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 잘 알려진 디바이스들 및 방법들의 기술은 예시적인 실시예들의 기술을 불명확하게 하지 않기 위해 생략될 수 있다. 이러한 방법들 및 디바이스들은 본 교시의 범위내에 있음이 명백하다.
다양한 실시예들에서, 시간-도메인 기반 랑데뷰 알고리즘은 예를 들어, 비활성 또는 수면 모드에 주기적으로 진입하거나 지향성 안테나들을 이용함으로써 낮은 듀티 사이클들로 동작하는 다수의 네트워킹된 무선 디바이스들에 의해 실행된다. 알고리즘은 미리 결정된 사이클들에서 무선 디바이스들이 깨어있고 및/또는 서로 스캔하는 발견 기간들을 제공한다. 발견 기간들의 타이밍은 사이클마다 변한다. 따라서, 무선 디바이스들은 궁극적으로 비콘들, 데이터 및 다른 통신들이 교환될 수 있고 및/또는 안테나들이 각 무선 디바이스들의 이전에 조정된 시간 동기 없이 적절히 지향될 수 있는 중첩 활성 상태들을 달성한다.
도 3은 무선 네트워크(330)(예를 들어, WLAN 또는 WPAN)상에서 실시예에 따라 서로 통신하도록 구성된 무선 통신 노드들 또는 디바이스들(310, 320)을 나타내는 기능 블록도이다. 예를 들어, 무선 네트워크(330)는 UWB 네트워크일 수 있고, 무선 디바이스들(310, 320)은 와이미디어 명세들에 따라 UWB 프로토콜을 이용하여 동작하도록 적응될 수 있다. 프로토콜들이 앞서 논의한 디바이스들(310, 320)의 통신 스트림들의 블록(타이밍 유닛) 경계들의 정렬을 제공해야 할지라도, 무선 디바이스들(310, 320)은 다른 통신 프로토콜들을 이용하여 동작하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(310)의 각 수퍼-프레임의 선두는, 수퍼-프레임들이 그들의 사이클들에서 상이한 지점들에 있을지라도, 디바이스(320)의 수퍼-프레임의 선두와 정렬된다. 와이미디어 UWB 프로토콜은 예를 들어, 이러한 수퍼-프레임 정렬을 제공하고, 또한 각 수퍼-프레임의 선두에 관리 정보를 위치시킨다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 도 3에 도시된 다양한 하나 이상의 "부분들(parts)"은 소프트웨어로 제어된 마이크로프로세서, 하드-와이어드 로직 회로들, 또는 그 조합을 이용하여 물리적으로 구현될 수 있다. 또한, 부분들은 설명의 목적을 위해 도 3에서 기능적으로 분리되었지만, 이들은 임의의 물리적인 구현들로 다양하게 조합될 수 있다.
무선 디바이스(310)는 트랜시버(314), 처리기(316), 메모리(318), 및 안테나 시스템(312)을 포함한다. 트랜시버(314)는 수신기(313) 및 송신기(315)를 포함하고, 적절한 표준 프로토콜들에 따라 무선 통신 네트워크(330)상에서 무선 디바이스(320)와 같은 다른 무선 디바이스들과 통신하기 위한 기능을 무선 디바이스(310)에 제공한다.
처리기(316)는 무선 디바이스(310)의 기능을 제공하도록 메모리(318)와 함께, 여기서 기술된 실시예들의 랑데뷰 알고리즘을 포함하는 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘들을 실행하도록 구성된다. 처리기(316)는 여기서 논의된 무선 디바이스(310)의 다양한 기능들을 수행하는 것을 허용하게 하는 실행가능한 소프트웨어 코드를 저장하는 자체 메모리(예를 들어, 비휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 대안으로, 실행가능한 코드는 메모리(318) 내의 지정된 메모리 위치들에 저장될 수 있다.
도 3에서, 일 실시예에서, 안테나 시스템(312)은 지향성 안테나 시스템을 포함할 수 있고, 무선 디바이스(310)가 다수의 방향들의 다른 무선 디바이스들과 통신을 위한 다수의 안테나 빔들로부터 선택하기 위한 성능을 제공한다. 예를 들어, 안테나 시스템(312)은 각각이 하나의 안테나 빔에 대응하는 다수의 안테나들을 포함하거나, 또는 안테나 시스템(312)은 상이한 방향들의 빔을 형성하도록 다수의 상이한 안테나 소자들을 조합할 수 있는 조종 가능한 안테나를 포함할 수 있다. 대안으로, 안테나 시스템(312)은 비-지향성 또는 전방향성 안테나 시스템일 수 있다.
일반적으로, 무선 디바이스(320)는 설명의 용이를 위해서, 실질적으로 무선 디바이스(310)와 동일할 수 있다. 따라서, 무선 디바이스(320)는 트랜시버(324), 처리기(326), 메모리(328), 및 안테나 시스템(322)을 포함한다. 트랜시버(324)는 수신기(323) 및 송신기(325)를 포함하고, 적절한 표준 프로토콜들에 따라 무선 통신 네트워크(330)상에서 무선 디바이스(310)와 같은 다른 무선 디바이스들과 통신하기 위한 기능을 무선 디바이스(320)에 제공한다.
처리기(326)는 무선 디바이스(320)의 기능을 제공하도록 메모리(328)와 함께 하나 이상의 소프트웨어 알고리즘들을 실행하도록 구성된다. 처리기(326)는 여기서 논의된 무선 디바이스(320)의 다양한 기능들을 수행하는 것을 허용하게 하는 실행가능한 소프트웨어 코드를 저장하는 자체 메모리(예를 들어, 비휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 대안으로, 실행가능한 코드는 메모리(328) 내의 지정된 메모리 위치들에 저장될 수 있다.
안테나 시스템(322)은 지향성 안테나 시스템을 포함할 수 있고, 무선 디바이스(320)가 다수의 방향들의 다른 무선 디바이스(예를 들어, 무선 디바이스(310))와 통신을 위한 다수의 안테나 빔들로부터 선택하기 위한 성능을 제공한다. 대안으로, 안테나 시스템(322)은 비-지향성 또는 전방향성 안테나 시스템일 수 있다. 무선 디바이스(310)의 안테나 시스템(312)과 무선 디바이스(320)의 안테나 시스템(322)이 지향성 안테나 시스템들이면, 안테나들은 무선 디바이스들(310, 320)이 서로 위치확인하고 통신하기 위해 조정되어야만 한다.
이하의 논의에서, 분산된 네트워크에서 대표적인 무선 디바이스들(310 및 312)과 같은 무선 디바이스들이 시간 스케줄들의 동기화 없이 예를 들어, 서로를 발견하고, 정보를 교환하고 및/또는 안테나를 맞추기 위해 랑데뷰하는 것을 가능하게 하는 방법에 대한 예시적인 실시예가 기술된다. 예를 들어, 무선 디바이스들(310, 312)은 각각의 시간 스케줄들에 따라 수면 모드로 주기적으로 진입하거나 이로부터 깨어나는 낮은 듀티 사이클 디바이스들일 수 있다. 예시적인 실시예들은 무선 디바이스들(310, 320)이 그들 각각의 스케줄들의 동기화를 사전 조정하지 않고 동시에 깨어나는 것을 가능하게 한다. 예시적인 목적을 위한 예들이 제공되며, 이는 본 명세서의 기술의 범위 또는 이하의 청구범위의 범위를 제한하도록 해석되어선 안 된다.
도 4는 일 실시예에 따라, 예를 들어, 도 3의 무선 디바이스들(310, 320)에 각각 대응하는 동작 시간선들(410, 420)의 블록도이다. 무선 디바이스들(310, 320)의 활성 기간들은 사전-조정 또는 동기화되지 않았다. 도 4에서, 각 시간선(410, 420)은 각각이 고정된 시간 기간을 나타내는 일련의 연속적인 블록들을 포함한다. 고정된 시간 기간은 필수적인 않지만 수퍼-프레임에 대응할 수 있다. 예를 들어, 각 시간 기간(블록)은 다수의 수퍼-프레임들 또는 수퍼-프레임의 일부에 대응할 수 있거나, 수퍼-프레임들에 완전히 독립적일 수 있다.
각 시간선(410, 420)은 또한 0 내지 6으로 번호 매겨진 블록들의 그룹들로도시된 사이클들로 분할된다. 예를 들어, 시간선(410)은 사이클들(412, 413, 414)로 분할되고, 시간선(420)은 사이클들(422, 423, 424)로 분할된다. 사이클들(412-414 및 422-424) 각각은 C 블록들을 포함하는데, 여기서 C는 소수이다. 구체적으로, 도 4는 각 사이클(412-414 및 422-424)이 7 블록들(즉, C=7)로 분할된 예시적인 실시예를 도시한다. 그러나, 다른 실시예들에서, C는 상이한 수의 값이 될 수 있다.
각 블록 및/또는 사이클의 시간의 길이는 임의의 특정 상황에 대해 고유한 이익을 제공하고 또는 다양한 설계 요건들을 충족하게 하기 위해 조정될 수 있다. 예를 들어, 특정 듀티 사이클이 요구되면, 대응하는 무선 디바이스(310, 320)가 이하에 논의되는 바와 같이 각 사이클내에 적어도 2번 활성 모드에 진입할 것임을 인지하며, 사이클에서의 블록들의 수는 알맞게 조정되어야만 한다. 그러므로, 예를 들어, 약 1/5의 듀티 사이클을 달성하기 위해, C는 11로 설정되어야만 하고(C=11), 이에 따라 각 무선 디바이스(310, 320)는 매 11블록들 마다 2번 깨어난다(즉, 듀티 사이클을 약 1/5로 만듬). 일반적으로 무선 디바이스(310, 320)의 듀티 사이클은 a/C이며, 여기서 "a"는 1보다 크고 C보다 작은 수이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각 시간선(410, 420)에서, 음영된 블록들은 대응하는 무선 디바이스들(310, 320)이 비활성(예를 들어, 수면 및/또는 지향성 안테나 빔들을 스위핑하지 않음 등)인 시간 기간들(예를 들어, 수퍼-프레임들)을 표시하고, 백색 블록들은 무선 디바이스들(310, 320)이 활성(예를 들어, 깨어남 및/또는 지향성 안테나 빔들을 스위핑함 등)인 시간 기간들을 표시한다. 따라서, 도 4는 시간선들(410, 420)에 대응하는 각 무선 디바이스(310, 320)가 각 사이클(C)동안 2개의 블록들동안 활성 상태에 진입하는 것을 도시한다.
대응하는 무선 디바이스들(310, 320)이 활성인 블록들은 시퀀스 Xi에 의해 결정되어서, 수퍼-프레임들[Xi, Xi -1]의 세트는 아래의 수식에 따라 각 사이클(Ci)동안 식별된다:
Xi +1 = (Xi + S) mod C
앞서 논의한 바와 같이, C는 수퍼-프레임들, 또는 시간의 다른 유닛 블록들의 그룹핑들을 표시하는 소수이다. S는 1 내지 C-1의 범위의 수들로부터 랜덤으로 선택될 수 있는 일정한 수인 시드값(seed value)이다. 초기 사이클(즉, C0)에 포함된 X의 초기값(즉 X0)은 0 내지 C-1의 범위의 임의의 수일 수 있다. 상술한 바와 같이, 실시예에 따라, 시간선들(410, 420)이 C 블록들의 다수의 세트들로 분할되면, 각 대응하는 무선 디바이스(310, 320)는 C 블록들의 i차 세트동안 블록들의 Xi차 및 Xi +1차에서 활성 모드(예를 들어, 웨이크 업)에 진입한다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 시간선(410)에 대응하는 무선 디바이스(310)에 있어서, X0=2 및 S=5(무작위로 선택됨)이고, 시간선(420)에 대응하는 무선 디바이스(320)에 있어서, X0=3 및 S=2(무작위로 선택됨)이다. 양 시간선들(410, 420)은 본 예에서 C=7로 설정된 동일한 사이클을 갖는다. 랑데뷰 알고리즘 및 대응하는 값들은 예를 들어, 메모리들(318, 328)에 저장되고, 무선 디바이스들(310, 320)의 처리기들(316, 326)에 의해 각각 실행될 수 있다.
이에 따라, 예시로서, 시간선(410)의 제 1 사이클(412)(C0)의 값들[Xi,Xi +1]은 [X0,X1]이며, 여기서 X1은 다음과 같이 산출된다:
Figure 112010023463104-pct00001
그러므로, 무선 디바이스(310)는 제 1 사이클(412)동안 X0 및 X1에 각각 대응하는 블록들(2 및 0) 동안 활성이다. 유사하게, 제 2 사이클(413)(C1)의 값들[Xi,Xi +1]은 [X1,X2]이고, 여기서 X2는 다음과 같이 산출된다:
Figure 112010023463104-pct00002
그러므로, 제 1 무선 디바이스(310)는 제 2 사이클(413)동안, X1 및 X2에 각각 대응하는 수퍼-프레임들(0 및 5) 동안 활성이다. 시간선(410)에서 X의 후속 값들 및 시간선(420)에서 X의 후속 값들은 동일한 방식으로 결정된다.
따라서, 상술한 예시적인 값들을 이용하여, 무선 디바이스들(310, 320)에 대한 사이클 당 활성 시퀀스들은 시간선(410)에서 [2,0],[0,5],[5,3],[3,1],[1,6] 및 [6,4]이고 시간선(420)에서[3,5],[5,0],[0,2],[2,4],[4,6] 및 [6,1]이다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스(310)는 시간선(410)의 사이클(412)의 블록들(0 및 2), 사이클(413)의 블록들(0 및 5) 및 사이클(414)의 블록들(3 및 5)동안 활성 모드에 진입하고, 무선 디바이스(320)는 시간선(420)의 사이클(422)의 블록들(3 및 5), 사이클(423)의 블록들(0 및 5) 및 사이클(424)의 블록들(0 및 2)동안 활성 모드에 진입한다.
따라서, 이 알고리즘을 서로 실행함으로써, 무선 디바이스들(310, 320)은 시간선(410)의 사이클(413)의 블록(0) 및 시간선(420)의 사이클(422)의 블록(5)에서 동시에 활성이 된다. 그러므로, 무선 디바이스들(310, 320)은 예를 들어, 비콘들 또는 데이터를 교환하고, 서로의 위치들을 발견하고 및/또는 지향성 안테나들을 알맞게 맞추는 것을 상기 시간 기간동안 랑데뷰할 수 있다. 이는 동기화 없이 달성된다. 또한, 무선 디바이스들(310, 320)은 다른 것에 의해 사용된 X0 및/또는 S의 값들을 알 필요가 없다.
또한, 두 개의 무선 디바이스들(310, 320)은 시간 동기화되지 않기 때문에, 시간선(410) 및 시간선(420)의 시작은 오프셋(421)에 의해 표시된 바와 같이 정렬되지 않을 수 있다(블록 경계들은 정렬되어 있지만). 그러나, 알고리즘의 탄력성으로 인해, 무선 디바이스들(310, 320)은 궁극적으로 오프셋 값에 무관하게 적어도 하나의 블록동안 동시에 활성 모드에 진입할 것이다. 그러므로, 무선 디바이스들(310, 320)은 또한 오프셋(421)의 존재 또는 값도 또한 알 필요가 없다.
따라서, 무선 디바이들은 서로 시간 동기화됨 없이 하나의 다른 디바이스와 랑데뷰(예를 들어, 발견 및/또는 통신)할 수 있다. 이 접근은, 예를 들어, 지향성 안테나를 사용하는 디바이스들이 서로를 발견하는데 도움을 주기 위해, 및 비-직교 채널들상에서 동작하는 무선 디바이스들 사이에서 일정한 조정을 제공하기 위해 하이버네이션으로부터 깨어나는 전력-절감 디바이스들을 조정 또는 재-조정하는데 적용될 수 있다.
바람직한 실시예들이 여기서 개시되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에 있는 다수의 변형들이 가능하다. 이러한 변형들은 본 명세서, 도면들 및 청구범위의 고찰 이후에 당업자에게 명확하게 될 수 있다. 그러므로 본 발명은 첨부된 청구범위들의 사상 및 범위내를 제외하고 제한되는 것이 아니다.
120 : 개인용 컴퓨터 121 : 디지털 텔레비전 세트
122 : 디지털 카메라 123 : 개인 휴대 정보 단말
130 : 모뎀 140 : 인터넷
310 : 무선 디바이스 312 : 안테나 시스템
313 : 수신기 314 : 트랜시버
315 : 송신기 316 : 처리기
318 : 메모리

Claims (20)

  1. 제 1 무선 디바이스(310) 및 제 2 무선 디바이스(320)의 활성 스케줄들이 동기화되지 않은 경우, 상기 제 1 무선 디바이스가 무선 네트워크(330)를 통해 적어도 상기 제 2 무선 디바이스와 랑데뷰(rendezvous)하는 것을 가능하게 하는 방법에 있어서,
    복수의 통신 사이클들(412-414)의 각 사이클에서 다수의 시간 유닛들(time units)을 미리 결정하는 단계;
    각 사이클(413)에서 상기 제 1 무선 디바이스가 활성 모드로 진입하는 복수의 활성 시간 유닛들(0,5)을 식별하는 단계; 및
    각 사이클(413)에서 상기 제 1 무선 디바이스가 비활성 모드에 진입하는 복수의 비활성 시간 유닛들(1-4,6)을 식별하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 활성 시간 유닛들 및 상기 복수의 비활성 시간 유닛들의 합(sum)은 각 사이클의 시간 유닛들의 수와 동일하고,
    각 사이클(413)에서의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 하나의 활성 시간 유닛(0)은 이전의 연속적인 사이클(412)의 활성 시간 유닛(0)과 상기 사이클에서 동일한 위치를 점유하고, 및
    상기 각 사이클(413)의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 다른 활성 시간 유닛(5)은 상기 이전의 연속적인 사이클(412)의 임의의 활성 시간 유닛과는 상기 사이클에서 상이한 위치를 점유하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 사이클(413)의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 상기 다른 활성 시간 유닛(5)은 후속의 연속적인 사이클(414)의 활성 시간 유닛(5)과 상기 사이클에서 동일한 위치를 점유하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 사이클(413)의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 상기 하나의 활성 시간 유닛(0)은 상기 후속의 연속적인 사이클(414)의 임의의 활성 시간 유닛과는 상기 사이클에서 상이한 위치를 점유하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 시간 유닛은 상기 무선 네트워크의 수퍼-프레임(super-frame)에 대응하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각 사이클의 상기 복수의 활성 시간 유닛들은 상기 하나의 활성 시간 유닛 및 상기 다른 활성 시간 유닛으로 구성되는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각 사이클에서 상기 복수의 활성 시간 유닛들을 식별하는 단계는 다음의 식을 적용하는 단계를 포함하고,
    Xi +1 = (Xi + S) mod C
    Xi는 상기 하나의 활성 시간 유닛의 값이고, Xi + 1는 상기 다른 활성 시간 유닛의 값이고, C는 각 사이클의 시간 유닛들의 수이고, S는 1과 C-1 사이의 값을 갖는 상수인, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각 사이클의 Xi의 값은 이전의 연속적인 사이클의 Xi +1의 값과 동일한, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 무선 디바이스(320)는:
    복수의 통신 사이클들(422 내지 424)의 각 사이클에서 시간 유닛들의 수를 결정하고;
    각 사이클(423)에서 상기 제 2 무선 디바이스가 활성 모드로 진입하는 복수의 활성 시간 유닛들(0, 5)을 식별하고;
    각 사이클(423)에서 상기 제 2 무선 디바이스가 비활성 모드에 진입하는 복수의 비활성 시간 유닛들(1-4,6)을 식별하고, 상기 복수의 활성 시간 유닛들 및 상기 복수의 비활성 시간 유닛들의 합은 각 사이클의 시간 유닛들의 수와 동일하고,
    각 사이클(423)의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 하나(5)는 이전의 연속적인 사이클(422)의 활성 시간 유닛(5)과 상기 사이클에서 동일한 위치를 점유하고,
    각 사이클(423)의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 다른 활성 시간 유닛(0)은 상기 이전의 연속적인 사이클(422)의 임의의 활성 시간 유닛과는 상기 사이클에서 상이한 위치를 점유하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 무선 디바이스 및 상기 제 2 무선 디바이스가 동시에 상기 활성 모드에 있을 때 상기 제 1 무선 디바이스는 상기 제 2 무선 디바이스와 통신할 수 있는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성 모드는 상기 제 1 무선 디바이스가 하이버네이션 상태(hibernation state)로부터 깨어나서 상기 무선 네트워크를 통해 통신하는 어웨이크 모드(awake mode)를 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성 모드는 상기 제 1 무선 디바이스가 다른 지향성 안테나들의 위치확인(locating)을 위해 지향성 안테나로 스캔(scan)을 수행하는 발견 모드를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지향성 안테나 스캔은 상기 지향성 안테나의 안테나 빔을 스위핑(sweeping)하는 것을 포함하는, 방법.
  13. 무선 네트워크(330)를 통해 적어도 하나의 다른 디바이스(320)와 주기적으로 랑데뷰하도록 구성되고, 상기 무선 네트워크(330)를 통해 통신하는 디바이스(310)로서, 상기 디바이스의 활성 스케줄은 상기 적어도 하나의 다른 디바이스의 활성 스케줄과 동기화되지 않은, 상기 디바이스에 있어서:
    랑데뷰 알고리즘 및 복수의 사이클들(412 내지 414)의 각 사이클에서 다수의 시간 유닛들을 식별하는 정보를 저장하는 메모리(318); 및
    상기 랑데뷰 알고리즘에 따라, 상기 디바이스가 활성 모드에 진입하는 각 사이클에서의 복수의 활성 시간 유닛들을 결정하는 처리기(316)를 포함하고,
    각 사이클에서의 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 하나는 이전의 연속적인 사이클의 활성 시간 유닛과 상기 사이클에서 동일한 위치를 점유하고, 각 사이클에서 상기 복수의 활성 시간 유닛들 중 다른 활성 시간 유닛은 상기 이전의 연속적인 사이클의 임의의 활성 시간 유닛과는 상기 사이클에서 상이한 위치를 점유하고,
    상기 디바이스는 각 사이클의 복수의 비활성 시간 유닛들 동안 비활성 모드에 있고, 상기 복수의 활성 시간 유닛들 및 상기 복수의 비활성 시간 유닛들의 합은 각 사이클에서의 시간 유닛들의 수와 동일한, 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 랑데뷰 알고리즘은, 각 사이클에서 상기 복수의 활성 시간 유닛들을 결정하기 위해, 다음의 식을 포함하고,
    Xi +1 = (Xi + S) mod C
    Xi는 상기 하나의 활성 시간 유닛의 값이고, Xi + 1는 상기 다른 활성 시간 유닛의 값이고, C는 각 사이클의 시간 유닛들의 수이고, S는 1과 C-1 사이의 값을 갖는 상수인, 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비활성 모드동안 전력을 차단하는 트랜시버(314)를 추가로 포함하고,
    상기 활성 모드는 상기 트랜시버가 상기 비활성 모드로부터 깨어나는 것, 및, 상기 무선 네트워크를 통한 통신들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 디바이스는 a/C와 동일한 듀티 사이클을 갖고, a는 1보다 크고 C보다 작은 수인, 디바이스.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크(330)를 통해 통신 신호들을 송신 및 수신하는 안테나(312)를 추가로 포함하고,
    상기 활성 모드는 상기 안테나가 상기 적어도 하나의 다른 디바이스(320)의 안테나(322)를 발견하는데 사용되는 발견 모드를 포함하는, 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 안테나(312)는 지향성 안테나를 포함하는, 디바이스.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 디바이스와 상기 적어도 하나의 다른 디바이스가 동시에 상기 활성 모드에 있을 때, 상기 디바이스는 상기 알고리즘을 또한 실행하는 상기 적어도 하나의 다른 디바이스와 통신할 수 있는, 디바이스.
  20. 제 1 무선 디바이스(310) 및 제 2 무선 디바이스(320)의 활성 스케줄들이 동기화되지 않은 경우, 상기 제 1 무선 디바이스를 무선 네트워크(330)를 통해 상기 제 2 무선 디바이스와 랑데뷰하는 것을 가능하게 하는 방법에 있어서:
    수식 Xi+1 = (Xi + S) mod C에 따라, 복수의 통신 사이클들의 각 사이클에서, 제 1 무선 디바이스가 활성 모드에 진입하는 2개의 수퍼-프레임들[Xi, Xi+1]을 결정하는 단계로서, C는 각 사이클에서의 수퍼-프레임들의 수이고, S는 1과 C-1 사이의 값을 갖는 상수인, 상기 2개의 수퍼-프레임들[Xi, Xi+1] 결정 단계; 및
    수식 X´i+1 = (X´i + S´) mod C에 따라, 각 사이클에 대해, 상기 제 2 무선 디바이스가 활성 모드에 진입하는 2개의 수퍼-프레임들[X´i, X´i+1]을 결정하는 단계로서, S´는 1과 C-1 사이의 값을 갖는 상수이고, S´는 반드시 S와 동일하지 않아도 되는, 상기 2개의 수퍼-프레임들[X´i, X´i+1] 결정 단계를 포함하고,
    상기 제 1 무선 디바이스 및 상기 제 2 무선 디바이스는 상기 제 1 무선 디바이스와 상기 제 2 무선 디바이스가 동시에 상기 활성 모드에 있을 때 서로 위치확인 및 통신 중 적어도 하나를 할 수 있는, 방법.
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