KR101582525B1 - 분산 스펙트럼 인지 라디오 네트워크에서 채널 관리 방법 - Google Patents

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지안펭 왕
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크에서의 소스-원조 채널 관리 방법은 그룹을 형성하는 복수의 통신 디들(1,2,3)을 다루고, 적용가능한 IEEE 표준에 참조되는 개별적인 제어기 없이 채널을 관리한다. 소스는 디바이스 그룹 대신에 예약을 하고, 트래픽 스케줄을 인지하고, 및 대역외 채널 스캐닝, 백업 채널 및 채널 비움을 결정한다. 방법은 유연한 MAC 수퍼프레임 구조를 이용하고, 현재의 채널 대신 사용될 수 있는 백업 채널들을 미리 스캔하고, 통신 디바이스들(1,2,3)의 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 그룹내의 디바이스들을 식별하고, 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 현재의 채널을 비워야 하는 시기에 관해 결정을 내린다. 방법은 기존의 사용자들에게 어떠한 간섭도 야기하지 않고 QoS를 유지한다는 것을 보장한다.

Description

분산 스펙트럼 인지 라디오 네트워크에서 채널 관리 방법{Channel management method in a distributed spectrum cognitive radio network}
35 USC
Figure 112013110911630-pct00006
119(e) 하에서 2007년 12월 6일 출원된 미국 임시 출원 번호 제 60/992,814 호로 우선권이 청구된다.
본 발명은 일반적으로 무선 네트워크에서의 채널 관리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 중앙 제어기로부터의 도움없이 인지 라디오 기반 무선 네트워크(cognitive radio based wireless network)에서의 채널 관리에 관한 것이다.
본 발명은 IEEE 802.22 네트워크 표준의 배경의 관점에서 이해될 수 있다. IEEE 802.22 및 관련된 주변장치들의 간략한 논의는 본 발명의 기고(contribution)의 이해로 이어질 수 있다고 판단된다.
알려진 바와 같이, IEEE 802.22는 할당된 TV 주파수 스펙트럼에서 백색 공간들(아직 사용되지 않은 채널들)을 이용하는 WRAN(Wireless Regional Area Network)을 구성하는데 목적이 있는 IEEE 802 LAN/MAN 표준 위원회의 특별 조사 위원회이다. 스펙트럼의 이용은 전송되고 있을 수 있는 임의의 TV 채널을 간섭하지 않기 위해 기회주의적인 방식(opportunistic way)으로 관리될 것이다.
WRAN에 관한 IEEE 802.22 특별 조사 위원회는 IEEE 802 LAN/MAN 표준 위원회의 특별 조사 위원회로서 진화하고 있다. 공식적으로, WRAN 을 위한 표준 - 특정 요건들 - 파트 22: 인지 무선 RAN 매체 액세스 제어( MAC ) 및 물리층 ( PHY ) 명세: TV 대역들에서 동작에 대한 정책들 및 절차들로서 칭해지는 그들의 프로젝트는 54 및 862 MHz 사이의 UHF/VHF TV 대역들을 이용하는 일정한 국내의 고정된 점대다점 WRAN을 구성하는데 초점을 맞춘다. 특정한 TV 채널들 및 이 채널들의 보호 대역들은 IEEE 802.22의 통신을 위해 사용되도록 계획되었다.
IEEE 802.22 특별 조사 위원회가 2004년에 형성되었기 때문에, PHY/MAC 층들의 특정 기능성에 관해 명세하기 위한 노력들이 이루어지고 있다. 그러나, FCC와 함께 IEEE는 가용한 스펙트럼 발견을 위해 중앙집중된 방식을 추구하는 것으로 드러났다. 구체적으로, 각 액세스점(AP)은 GPS 수신기가 장비될 것인데, 이는 그 위치가 보고되는 것을 허용할 것이다. 이 정보는 AP의 영역에서 이용 가능한 무료 TV 채널들 및 보호 대역들에 관한 정보로 응답하는 중앙집중된 서버들(USA에서, 이들은 FCC에 의해 관리될 수 있다)로 다시 송신될 수 있다. 다른 제안들은, AP가 어느 채널들이 통신을 위해 이용가능한지를 스스로 결정할 수 있는 경우 로컬 스펙트럼 감지만을 허용할 수 있다. 이들 두 방식들의 조합 또한 WRAN 토폴로지에서 구상된다.
IEEE 802.22 표준은 네트워크가 점대다점 원리(point to multipoint basis; P2MP)로 동작해야 한다고 명세한다. 시스템은 기지국(BS) 및 CPE(Customer-premises equipment)(액세스 포인트들 또는 AP로서 앞서 언급됨)에 의해 형성될 것이다. CPE들은 앞서 언급한 주파수들의 무선 링크를 통해 BS에 부착될 것이다. BS들은 자신에 부착된 모든 CPE들에 대한 매체 액세스를 제어한다. WRAN 기지국의 하나의 주요한 특징은 이들이 분산 감지( distributed sensing )를 수행할 수 있다는 것이다. 이는 CPE들이 스펙트럼을 감지하고 그들이 감지한 것에 관해 알려주는 주기적인 보고들을 BS에 송신할 것임을 의미한다. 수집된 정보로 BS는 이용된 채널에서 변경이 필요한지, 또는 반대로 동일한 채널로 전송 및 수신을 계속해야 할지를 추정할 것이다. 즉, IEEE 802.22에서, BS는 중앙 제어기로서 작동하고 채널 관리를 책임진다.
PHY층으로의 접근:
이 층의 목적은 단순하지만 훌륭한 성능을 제공하는 것이다. PHY층은 상이한 조건들에 적응할 수 있어야만 하고 전송 에러들 또는 클라이언트들(CPE들)의 손실 없이 채널로부터 채널로의 점프에 대해 유연하게 될 필요도 있다. 이 유연성은 대역폭, 변조 및 코딩 스킴들을 동적으로 조절할 수 있게 되는 것을 필요로 한다. OFDMA는 업 및 다운링크들에서 전송을 위한 변조 스킴이 될 것이다. OFDMA으로 BS들 및 CPE들에 대해 요구되는 이러한 빠른 적응을 달성 가능하게 할 것이다. 단지 하나의 TV 채널만을 이용함으로써(TV채널은 6MHz의 대역폭을 갖고; 일부 국가들에서 이들은 7 또는 8MHz일 수 있음), 대략적인 최대 비트율은 30 km 거리에서 19Mbit/s이다. 달성되는 속도 및 거리는 표준의 요건들을 충족하는데 충분하지 않다. 특징 채널 본딩( Channel Bonding)은 이 문제를 처리한다. 채널 본딩은 Tx/Rx을 위해 하나 이상의 채널을 이용하도록 구성된다. 이는 시스템이 보다 나은 시스템 성능을 반영하게 되는 보다 큰 대역폭을 갖도록 허용한다.
MAC층으로의 접근:
이 층은 인지 라디오 기술을 기초로 할 것이다. 또한, 스펙트럼을 감지함으로써 환경의 변화들에 동적으로 적응할 수 있게 될 필요가 있다. MAC층은 2개의 구조들: 프레임 및 수퍼프레임으로 구성될 것이다. 수퍼프레임은 다수의 프레임들에 의해 생성될 것이다. 수퍼프레임은 SCH(Superframe Control Header) 및 프리앰블을 가질 것이다. 이들은 전송이 가능하지만 간섭을 초래하지 않는 모든 채널들의 BS에 의해 송신될 것이다. CPE가 턴 온될 때, 스펙트럼을 감지하고, 어느 채널이 이용 가능한지를 밝혀내고 BS에 부착하기 위해 모든 필요한 정보를 수신할 것이다. 스펙트럼 측정의 2개의 상이한 형태들은 CPE에 의해 완료될 것이다: 대역 내 및 대역 외(in - band 및 out - of - band). 대역 내 측정은 BS 및 CPE에 의해 이용되고 있는 실제 채널을 감지하는 것으로 구성된다. 대역외 측정은 채널들의 나머지를 감지하는 것으로 구성될 것이다. MAC 층은 대역 내 또는 대역 외 측정들: 빠른 감지 및 미세 감지(fast sensing 및 fine sensing) 중 어느 하나로 감지의 2개의 상이한 형태들을 수행할 것이다. 빠른 감지는 채널당 1ms 이하의 속도로 감지하는 것으로 구성된다. 이 감지는 CPE 및 BS에 의해 수행되고, BS들은 모든 정보를 수집하고 완료되어야 하는 새로운 것이 존재하는지를 결정할 것이다. 미세 감지는 보다 많은 시간(대략 채널당 .25ms 이상)이 소요되고, 전의 빠른 감지 매커니즘의 결과에 기초하여 이용된다. 이 감지 매커니즘들은 주로 현직 전송(incumbent transmitting)이 존재하는지, 및 간섭을 방지할 필요가 있는지를 식별하는데 사용된다.
텔레비전 대역들의 무면허 사용을 허용하기 위한 FCC의 현재의 NPRM(Notice of Proposed Rule Making)로, 새로운 실시간 애플리케이션들을 가능하게 하는데 관심이 커져가고 있다. FCC는 2 분류의 디바이스들: 고정/액세스 및 개인/휴대용을 고려한다. 고정/액세스 디바이스 형태는 높은 전력이 공급되기 쉽고 이에 따라 긴 범위를 제공하고, 또한 IEEE 802.22에 추천된 아키텍처들과 같은 중앙집중된 네트워크 프로토콜 아키텍처들을 필요로 한다. 그러나, 개인/휴대용 디바이스 형태는 범위면에서 기존의 WiFi와 더 유사하다. WiFi와 달리, 개인/휴대용 디바이스들은 가정내에서 멀티미디어 콘텐트의 분배를 위해 사용될 것이고, 따라서 p2p(peer to peer) 아키텍처를 필요로 한다.
텔레비전 대역(전파 특성들(propagation characteristic) 및 부가적인 스펙트럼 제공의 관점에서 매력이 있음)을 이용하기 위해, 우선 CR들은 현직 사용자의 존재를 신뢰성있고, 확실히 및 빠르게 검출할 수 있어야 한다. 무엇보다도, 기존의 WiFi 네트워크들은 인지성이 아니고: 둘째, 모든 채널 관리 기능들이 중앙 제어기에 의해 처리되는 IEEE 802.22 네트워크는 중앙집중된다. 분산 프로토콜 아키텍처에서 이러한 기능들에 대한 요구가 존재한다.
스펙트럼 기민/인지(agile/cognitive) 라디오 기술은 이용가능한 채널을 기회주의적으로 이용할 필요가 훨씬 많다. 스펙트럼-기민함/인지-라디오 네트워크에서 하나의 핵심 설계는 채널 스위칭이다. 얼마나 빨리 디바이스가 채널 스위칭을 끝마치고 전송을 재개할 수 있는지가 QoS(Quailty of Service) 제공에 주요한 역할을 수행한다.
보통의 절차로서, 디바이스는 채널 스위칭 이후에 네트워크 엔트리 및 초기화(흐름 절차들, 채널 스캔 및 디바이스 발견, 네트워크 연관 및 인증, 디바이스 성능 부정, 채널 예약, 세션 설정으로 제한하는 것은 아니지만 이를 포함함)를 다시할 필요가 있다. 모든 절차는 상당한 시간을 소요할 수 있다. 특히, 채널 스캔 및 디바이스 발견은 수분까지 소요된다.
IEEE 802.22에서, 백업 채널들의 리스트는 시간-소모적인 채널 스캔을 방지하도록 미리(proactively) 선택된다.
그러나, 선택된 백업 채널로도, 전송을 재개하는 총 시간은 특히 고품질 TV같은 지연-민감성 애플리케이션들에 대해 여전히 수용 불가능할 수 있다. 총 네트워크 리셋 시간은 채널 스위칭을 작동하는 네트워크들의 수에 따라 비-선형적으로 증가할 수 있다. 그 이유의 일부는 일부의 절차들이 다중-사용자 충돌을 해결하기 위해 경합 기반 접근법을 이용할 필요가 있다는데 있다. 예를 들어, 네트워크 엔트리 시그널링은 802.22 및 WiMedia에 기반을 둔 경합이다. 예를 들어, 10명 이상의 사용자들을 위한 네트워크 연관은, 경합-기반 네트워크 엔트리를 위해 사용되는 시그널링 윈도우는 작고 시그널링 윈도우들간의 인터벌은 수십 밀리초인 802.22 또는 WiMedia에서 수백 밀리초 내지 수초까지 소요할 수 있다. 이는 바람직하지 않고, 채널 스윕 스톰(channel sweep storm) 문제로서 보여질 수 있다.
본 발명은 중앙 제어기 없이 인지 라디오-기반 무선 네트워크에서의 채널 관리의 문제점에 대한 해결책을 제공하고자 한다(중앙 제어기를 이용하는 기존의 IEEE 802.22 해결책의 퇴행들(setbacks)을 극복함). 하나의 형태로, IEEE 802.22 구현에서, 기지국은 중앙 제어기로서 작동하고 채널 관리를 책임진다. 중앙 제어기의 사용과 동떨어진 본 발명은 통신 디바이스들의 그룹을 식별하는 단계를 포함하고, 멀티미디어 스트림의 소스는 무선 네트워크가 채널을 비워야 하는 시기, 어느 채널로 가야 하는지(여기서 백업 채널로도 칭함), 및 기존의(현직) 사용자들에게 어떠한 간섭도 야기하지 않음을 보장하도록 백업 채널들을 미리 스캔할 시기를 결정할 수 있다. 동시에, CR 무선 네트워크에 의해 서빙되는 애플리케이션은 네트워크가 중단을 경험하지 않음을(즉, QoS가 유지됨) 보장한다. 이를 위해, 본 발명의 적절한 한 형태는 새로운 MAC 수퍼프레임 구조 및 비커닝(beaconing) 방법을 이용한 채널 관리에 관한 것이다.
본원에서는 깨끗한 백업 채널이 이용 가능하고, 네트워크 디바이스들이 동기화되는 고속 채널 스위칭 방법이 제공된다. 본원에서 제 1 접근 방법은 디바이스들이 오래된 채널로부터 스위칭되도록 조절되고 새로운 채널에서 전송을 재개하도록 동기화되는 것이다. 본원에서 제 2 접근 요소는 오래된 채널에서 사용된 동일한 설정들/상태들/규칙들이 새로운 채널에서 보존되어 시간-소모적인 재확립 처리를 방지하는 것이다. 그 결과, 채널 스위칭 시간은 상당히 줄어들 수 있다. 본원에 기술된 접근은 중앙집중된 네트워크들 및 분산 네트워크들 양자에 적용한다.
이하에는 깨끗한 백업 채널이 이용 가능하다는 가정에 기초하여 고속 채널 스위칭을 용이하게 하는 스킴이 기술된다. 수퍼프레임 기반 매커니즘은 매체 액세스 제어(또는 스펙트럼 액세스 제어)를 위해 사용된다고 가정한다. 수퍼프레임은 고정-길이(시간 도메인에서) 및 주기적이다. 네트워크의 모든 디바이스들은 분산 또는 중앙 집중된 방식으로 네트워크 조절기와 동기화된다. 네트워크 조절기는 802.22에서의 기지국, Zigbee/802.15.4에서의 PAN 조절기, Bluetooth/802.15.1에서의 마스터 디바이스, WiMedia에서의 비커닝 디바이스 또는 스트림의 소스일 수 있다. 분산 비커닝 네트워크에서, 다수의 비커닝 디바이스들(조절기들)이 존재하지만, 각각의 비커닝 디바이스는 수퍼프레임의 선두에서 하나의 전용되는 비컨 슬롯을 차지한다. 네트워크 조절기는 보통 동기화 및 수퍼프레임 구조의 명세를 위해 수퍼프레임의 선두에서 프레임 제어 또는 비커닝을 송신한다. 수퍼프레임 구조는 수퍼프레임의 선두 및 말단, 및 예를 들어, 특정 시간 블록의 예약 소유자와 같이 시간 블록의 유닛들로 수퍼프레임의 나머지의 사용을 명세한다.
본 발명의 접근의 제 1 요소는 스위칭-조절이다. 모든 네트워크 디바이스는 새로운 채널로 스위칭하기 전에 새로운 수퍼프레임이 새로운 채널에서 재개할 시기를 인지하여야 한다. 이를 위해서, 네트워크 조절기는 새로운 채널의 타겟 TRS(Time-to Resume-Superframe)을 포함하는 스위칭-조절 메시지를 다른 디바이스들에 송신한다(신뢰도를 증가시키기 위해 다수의 횟수들일 수 있음). 새로운 채널의 전송 재개 시간의 지속기간은 애플리케이션 및 규제 요건(예를 들어, 정규 요건)에 의존하지만, 일반적으로 하드웨어 요건 및 다른 오버헤드의 관점에서 채널 스위칭 시간을 허용하도록 충분히 길어야 한다. 예를 들어, 인지 네트워크에서 새로운 채널을 이용하기 전에 채널 감지가 필요로 될 수 있다. 채널 스위칭 이후, 수퍼프레임 재개 타겟 시간이 다가오면, 네트워크 조절기는 프레임 제어/비컨의 전송을 재개한다.
본 발명의 접근의 제 2 요소는 채널 스위칭 이후의 채널-영상화이다. 채널-영상화는 네트워크내의 모든 디바이스가 최대 정도까지 오래된 채널의 설정과 동일한 PHY/MAC 설정들을 유지하여야 하고, 이에 따라 채널 예약 및 다른 해상도(어드레스 해상도와 같은), 협의(디바이스 성능과 같은) 및 인증 절차들을 재설정하는 시간을 방지/줄인다.
네트워크의 모든 디바이스가 스위칭-조절 메시지를 수신할 수 있는 것은 아니다. 스위칭-조절 메시지를 수신하진 않았지만 이동을 실시하는 디바이스들은 마침내 일정한 긴 지속기간 동안 새로운 채널의 채널 스캔을 수행해야 한다. 이 채널 스캔은 동기화를 잃어버린 디바이스들이 다른 네트워크 디바이스를 발견하는 것을 허용하고 재차 동기화된다. 분산 비커닝 네트워크에서, 동기화를 잃어버린 비커닝 디바이스는 적어도 일정한 지속기간 동안 새로운 채널을 스캔할 수 있고, 이는 오래된 채널의 비커닝 차수의 기능으로서 조정될 수 있다.
본 발명은 하나의 형태로, 현재의 채널을 이용하여 멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루고 그룹을 형성하는 복수의 통신 디바이스들을 갖는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크(distributed spectrum cognitive radio wireless network)에서의 소스 원조 채널 관리 방법(source assisted channel management method)에 있어서, 상기 데이터의 트래픽 스케줄을 추적하도록 멀티미디어 스트림의 상기 소스를 구성하는 단계; 상기 현재의 채널 대신에 이용될 수 있는 백업 채널들을 미리(proactively) 스캐닝하는 단계; 통신 디바이스들의 상기 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직(incumbent)임을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 네트워크내의 특정 통신 디바이스들(1,2,3)을 식별하고, 상기 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 상기 현재의 채널을 비워야 할 시기에 관해 결정하는 단계; 및 기존의 사용자들에게 어떠한 간섭도 야기하지 않고, QoS를 유지한다는 것을 보장하는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법이 제공된다.
본 발명은 제 2 형태로, 응용 가능한 IEEE 표준에 참조되는 별도의 제어기를 이용하지 않고, 현재의 채널을 이용하여 멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루고 그룹을 형성하는 복수의 통신 디바이스들(1,2,3)을 갖는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크에서의 소스 원조 채널 관리 방법에 있어서, 상기 데이터의 트래픽 스케줄을 추적하도록 멀티미디어 스트림의 상기 소스를 구성하는 단계; 상기 현재의 채널 대신에 이용될 수 있는 백업 채널들을 미리 스캐닝하는 단계; 통신 디바이스들의 상기 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직임을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 네트워크내의 특정 통신 디바이스들을 식별하고, 상기 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 상기 현재의 채널을 비워야 할 시기에 관해 결정하는 단계; 및 어떠한 간섭도 기존의 사용자들에게 야기하지 않고, QoS를 유지한다는 것을 보장하는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법이 제공된다.
본 발명은 다른 형태로, 응용 가능한 IEEE 표준에 참조되는 별도의 제어기를 이용하지 않고, 현재의 채널을 이용하여 멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루고 그룹을 형성하는 복수의 통신 디바이스들(1,2,3)을 갖는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크에서의 채널 관리 방법에 있어서, 상기 데이터의 트래픽 스케줄을 추적하도록 멀티미디어 스트림의 상기 소스를 구성하는 단계; 상기 현재의 채널 대신에 이용될 수 있는 백업 채널들을 미리 스캐닝하는 단계; 통신 디바이스들의 상기 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직임을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 네트워크내의 특정 통신 디바이스들을 식별하고 상기 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 상기 현재의 채널을 비워야 할 시기에 관해 결정하는 단계; 및 어떠한 간섭도 기존의 사용자들에게 야기하지 않고, QoS를 유지한다는 것을 보장하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 네트워크 엔트리 메시지들 및 채널 예약 요청들을 교환하기 위해 시그널링 윈도우(signaling window)를 이용하고, 상기 방법은 선택된 백업 채널을 위해, 상기 현재의 채널에서 사용된 것과 같이 변경되지 않은 설정들/상태들을 보유하여, 채널 스위칭 이후에 상기 선택된 백업 채널에서 전송을 재개하도록 상기 디바이스들을 동기화하는 단계를 포함하는, 채널 관리 방법이 제공된다.
명백하게, 상술한 예시적인 방법들은 유연한 MAC 수퍼프레임 구조를 이용함으로써 구현될 수 있다. 본 발명 접근의 보다 많은 특징들은 이하의 구절에서 기술될 것이다.
본 발명의 보다 상세한 이해는 예로서 주어지고 첨부된 도면과 관련하여 이해되는 바람직한 실시예들로부터 이루어진다.
도 1은 본 발명의 문맥에서의 마스터 조절 네트워크(master coordinated network)의 예시.
도 2는 본 발명의 문맥에서 마스터 조절 네트워크를 위해 변환의 예시적인 빠른 재개를 예시하는 도면.
도 3은 본 발명의 문맥에서의 예시적인 분산 조절 네트워크의 예시.
도 4는 본 발명의 문맥에서 분산 조절 네트워크를 위한 전송의 예시적인 고속 재개를 예시하는 도면.
도 5는 본 발명의 문맥에서 새로운 MAC 구조를 예시하는 도면.
본 발명의 하나 이상의 실시예들의 사세한 설명은 본 발명의 원리들을 예로서 예시하는 첨부 도면들의 문맥에서 이하에 제공된다. 본 발명은 이러한 실시예들과 연계하여 기술되지만, 본 발명이 임의의 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되고, 본 발명은 다양한 대안들, 변형들 및 등가물들을 포함한다. 예시를 위해, 다수의 특정 상세들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 이하의 설명에서 기술된다.
본 발명은 이들 특정 상세들의 일부 또는 모두 없이 청구범위에 따라 실시될 수 있다. 명확성을 위해, 본 발명과 관련된 기술분야에 알려진 기술적인 재료는 본 발명을 불필요하게 애매모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다.
새로운 MAC 수퍼프레임 구조 및 비커닝 방법:
분산 무선 프로토콜 아키텍처에서, 복수의 디바이스들은 하나의 채널상에서 동작할 수 있고 자원을 공유한다. 한편, FCC의 기존의 제안된 규칙들은, 제 1 디바이스가 현직(incumbent)의 존재를 검출하면, 제 1 디바이스는 수초 내에 채널을 비워주어야 한다는 것을 요구한다. 다른 한편, 현직들이 매우 낮은 신호 대 잡음 레벨로 검출될 필요가 있기 때문에, 감지 알고리즘들은 높은 검출 가능성을 갖고, 낮은(그러나 0이 아님) 오 알람(false alarm) 가능성을 갖는다. 하나의 쉽고 분명한 해결책은, 임의의 하나의 디바이스가 현직을 검출하는 경우, 모든 디바이스가 채널을 비우는 것이 될 수 있다. 그러나, 이는 오 알람들로 인해 바람직하지 않은 해결책인데, 그 이유는 무선 네트워크들이 불필요하게 채널들을 자꾸 변경할 수 있기 때문이다. 본 발명의 접근은 통신 디바이스들의 그룹을 규정하고, 그룹에서 디바이스들 중 하나가 현직을 검출할 때, 규정된 그룹내의 디바이스들만이 채널을 비운다. 디바이스들의 통신 그룹은 한 쌍의 소스 및 목적지(destination), 또는 멀티캐스트/브로드캐스트 그룹(multicast/broadcast group)이다.
디바이스들의 통신 그룹내에서, 멀티미디어 콘텐트를 위한 하나의 소스가 존재한다. 이 소스 디바이스는 통신 디바이스들의 그룹에 대한 제어기(상황적으로)로서 작동한다. 소스 디바이스는 통신 그룹의 모든 디바이스들의 사용(busy) 스케줄들(전송, 수신 및 감지 시간들)을 인지한다. 현재의 채널에서의 통신이 중단되어야 하는 경우, 소스 디바이스는 다른 채널들에서 무엇이 진행되고 있는지 인지하고, 통신 그룹에 대한 백업 채널을 미리 선택하기 위해, 그룹내의 디바이스들이 사용되지 않을 때 다른 채널들을 방문하도록 요청할 수 있다.
통신 그룹이 제공되고, 백업 채널들을 미리 결정하는 소스가 제공되면, 그룹의 디바이스들 중 하나가 현직을 검출할 때, 소스를 포함하는 그룹내의 모든 디바이스에 이를 보고한다. 소수의 수퍼프레임들내에 채널을 비울 것임을 알린다. 그 후, 소스는 스트림을 대기 행렬에 넣고(queue up), 이에 따라 어떠한 중단도 야기되지 않고, 채널 스위칭 이후에 재개된다. 우리의 프로토타입에서, 채널 변경으로 인한 하나의 수퍼프레임의 부가적인 지연 지터(약 100 msec)를 보이지만, 어떠한 패킷들도 손실되지 않는다. 채널의 다른 디바이스들은 해당 그룹 내의 디바이스들이 현직을 검출하는지 여부에 의존하여 비울지 여부에 관해 독립적인 판단을 내릴 수 있다.
명확하게 본 발명의 접근은 채널 관리를 달성하기 위한 새로운 MAC 수퍼프레임 구조 및 비커닝 방법을 이용한다.
도 1은 마스터 디바이스에 의해 조절된 네트워크를 예시한다. 마스터 디바이스는 각 수퍼프레임의 선두에 비컨을 송신하고 각 슬롯의 채널 할당을 알린다. 네트워크의 2개의 스트림들은 할당에 따른 인터리빙 방식(interleaving way)으로 시간 슬롯들을 공유한다. 예를 들어, 도 2에서 도시된 바와 같이 수퍼프레임(m-1)동안에 상황이 관찰된다. 그러면, 마스터는 수퍼프레임(m)의 선두의 비컨에 스위칭-조절 메시지를 방송한다(broadcast). 스위칭-조절 메시지는 채널 스위칭 시작 시간(시간(t1+T)) 및 (t1 + T + Δt)와 동일한 수퍼프레임 재개 시간(Time-to-Reusme Superframe)을 포함한다. 채널 스위칭이 시작하면, 소스에서의 패킷들은 보유 및 버퍼링될 것이다. 새로운 채널에서 새로운 수퍼프레임을 재개하면, 전송은 오래된 채널에 설정된 동일한 규칙들에 따라 재개된다. 조절이 인에이블되기 때문에, Δt는 매우 짧을 수 있다. 그 결과, QoS(예를 들어, 패킷 손실, 지연 및 쓰루풋)은 채널 스위칭로 인해 손상되지 않을 것이다.
도 3은 분산 조정 네트워크를 예시한다. 모든 디바이스는 도 4에서 도시된 바와 같이, 비컨 기간동안 전용된 비컨 슬롯에서 비커닝을 수행한다. 각 비컨은 관찰하는 수퍼프레임의 명세를 포함한다. 데이터 전달 기간 동안, 디바이스는 데이터를 송신 및 수신하는데 분산 예약 규칙에 따른다. 예를 들어, 수퍼프레임(m) 동안 상황이 관찰된다. 이 상황을 관찰하는 모든 디바이스는 수퍼프레임(m+1)의 선두의 비컨에 스위칭-조절 정보 요소를 포함시킨다. 스위칭-조절 정보 요소는 채널 스위칭 시작 시간(시간 t1 + T에서) 및 (t1 + T + Δt)와 동일한 수퍼프레임 재개 시간을 포함한다. 채널 스위칭이 시작하면, 소스들의 패킷들은 보유 및 버퍼링될 것이다. 새로운 채널에서 새로운 수퍼프레임을 재개하면, 전송은 오래된 채널에 설정된 동일한 규칙들에 따라 재개된다. 마스터-조절 네트워크와 유사하게, Δt는 매우 짧을 수 있고, 상당한 패킷 손실 또는 지연이 채널 스위칭로 인해 야기되지 않을 것이다.
본 발명의 문맥에서의 서브넷의 규정 및 디바이스 형태: 본 발명에서, 서브넷은 하나의 엔티티(예를 들어, 네트워크 관리자)의 관리하에 있고 공통의 MAC 프로토콜을 공유하는 디바이스들의 모음(또는 그룹)으로서 규정된다. 서브넷의 매체 액세스가 단일의 디바이스에 의해 제어되는 경우, 서브넷은 중압집중된 서브넷으로서 규정된다. 한편, 서브넷의 매체 액세스가 분산 방식으로 조절되는 경우, 서브넷은 분산 서브넷으로서 규정된다. 분산 서브넷의 디바이스는 피어 디바이스(Peer Device)로 칭하고; 중앙집중된 서브넷의 서브넷 조절기는 마스터 디바이스(master device)로 칭하고; 중앙집중된 서브넷의 서브넷 조절기 이외의 디바이스는 슬래이브 디바이스(slave device)로 칭한다. 임의의 소정의 시간에, 디바이스는 3가지 형태 중 하나로서만 동작할 수 있는데, 즉, 디바이스는 마스터, 슬래이브 또는 피어 디바이스 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 2개의 서브넷들이 동일한 채널을 공유하고 제 1 서브넷으로부터 적어도 하나의 활성 디바이스가 제 2 서브넷의 전송 영역에 있는 경우 2개의 서브넷들을 이웃 서브넷들이라 칭한다. 도 4는 분산 조절 네트워크를 위한 전송의 고속 재개의 예시를 도시한다.
유연한 MAC(Flex-MAC) 수퍼프레임 구조:
도 5에 예시된 바와 같이, 제안된 MAC 프로토콜은 비컨 기간(BP), 데이터/감지/수면 기간(DSSP) 및 시그널링 윈도우(SW)로 구성된 순환 수퍼프레임 구조를 따른다. 시그널링 윈도우 및 비컨 기간은 제어/관리 정보를 방송/교환하는데 사용되고, 그 크기들(시간 슬롯들)은 동적으로 조정 가능하다.
동일한 채널을 공유하는 연결된 서브넷들의 모든 디바이스들은 동일한 수퍼프레임 구조를 따를 것이다. 수퍼프레임 병합(merging)은 상이한 수퍼프레임 구조들을 따르고 동일한 채널을 공유하는 2개의 서브넷들이 이웃들이 되는 경우 필요하다.
모든 디바이스들은 모든 디바이스에 관련있을 수 있는 모든 제어/관리 정보를 포착하기 위해 비컨 기간 및 시그널링 윈도우 동안 깨어있어야 한다. 디바이스는 데이터를 교환하고, 하나 이상의 채널들을 모니터링하거나(인지 네트워크들에서 필요함), 또는 데이터/감지/수면 기간 동안 수면 모드로 진입할 수 있다.
본 발명의 목적들을 위해, 디바이스가 비컨 기간(BP)에 비컨 슬롯을 소유하고 정기적으로 비컨들을 전송하는 경우 비커닝 디바이스로서 취급된다. 모든 디바이스가 비커닝 디바이스가 될 필요가 없다는 점에서 WiMedia와 상이하고, 이는 유연성 및 확장성(scalability)을 허용한다. 본 발명의 목적을 위해 디바이스가 비커닝 디바이스가 되어야 하는지 여부는 다음의 고려사항들에 의존할 것이다:
a) 피어 디바이스는 비커닝 디바이스일 수 있다.
b) 마스터 디바이스는 반드시 비커닝 디바이스여야 한다. 즉, 마스터 디바이스는 비컨 기간에 하나의 전용되는 비컨 슬롯을 소유해야 한다. 각각이 슬래이브 디바이스의 그룹을 제어하는 다수의 마스터 디바이스들이 동일한 네트워크에 존재할 수 있다. 이러한 경우, 각 마스터 디바이스는 비컨 기간의 하나의 비컨 슬롯을 가질 것이다.
c) 슬래이브 디바이스는 보통 비컨 기간에 비컨 슬롯을 소유하지 않는 비-비컨닝 디바이스이다. 그러나, 특정 시나리오에선, 예를 들어, 공존을 가능하게 하고 숨겨진 터미널 문제들을 감소시키기 위해 슬래이브 디바이스도 비컨 디바이스일 수 있다.
상기 고려사항들이 접속된 서브넷들을 가로질러 비커닝 백본을 확립하는 것을 돕는데 이용될 수 있다. 비커닝 백본 및 비컨 슬롯들의 전용된 이용으로, 조절 역할 또는 실시간 및 집중적인 전송의 디바이스들은 신뢰성있고 때맞춰 전달된 제어 정보(대역폭 예약 정보를 포함)를 용이하게 보증할 수 있고, 이에 따라 QoS 지원 및 시스템 신뢰도를 향상시킨다.
제안된 MAC에서 하나의 중요한 성분은 동기화이다. 디바이스들을 동기화하기 위해, 접속된 서브넷들의 모든 디바이스들은 동일한 BPST(비컨 기간 시작 시간) 및 동일한 수퍼프레임 번호를 따를 수 있다. BP 시작 시간 및 수퍼프레임 번호는 마스터 디바이스 또는 피어 디바이스일 수 있는, 비컨 기간을 확립하는 제 1 디바이스에 의해 초기화된다. BPST 및 수퍼프레임 구조의 병합은 2개의 접속해제된 서브넷들이 접속되는 경우 필요하다.
비컨 기간(BP) 동작:
비컨 기간에 대한 채널 액세스 방법은 예약을 기반, 구체적으로 TDMA 기반으로 한다. 비컨 기간은 0부터 1씩 증가하여 번호 매겨지는 다수의 동등한 비컨 슬롯들로 분할된다. 수퍼프레임의 시작 시간은 제 1 비컨 슬롯의 시작 시간과 동등하다. 각 비커닝 디바이스는 하나의 비컨 슬롯을 소유하고, 자신의 비컨 슬롯에서 비컨을 송신하고, 다른 비컨 슬롯들을 듣는다. 이는 WiMedia와 유사하다.
새로운 비커닝 디바이스는 자신의 소유한 비컨 슬롯으로서 가장 작은 이용가능한 비컨 슬롯을 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 디바이스가 BP를 초기화하는 제 1 디바이스인 경우, 그 자신의 비컨 슬롯 번호로서 비컨 슬롯 0을 선택하여야 한다. 비커닝 디바이스는 그 자신의 비컨 슬롯에서 비컨을 정기적으로 송신하여야 한다.
본원에 기술된 바와 같은 비커닝 디바이스는 예를 들어, BPOIE(Beacon Period Occupancy IE, BP 길이를 포함함), DRP 이용성 IE, PCA 이용성 IE, TIM IE(Traffic Indication Map IE), 식별 IE와 같이 WiMedia 표준에서 규정된 것 이외에, 명시적으로 비컨을 이용하여 자신의 수퍼프레임 번호, 디바이스 형태(표 1에 예시됨), 서브넷 ID(예를 들어, 서브넷 소유자에 의해 구성된 명칭 문자열이 될 수 있음), SW 길이를 광고한다. 비컨에 표시된 상기 정보에 의해, 네트워크의 모든 디바이스는 수퍼프레임 구조 및 채널 예약 상태를 알게 된다. 비컨의 예시적인 포맷은 표 3에 예시된다.
디바이스 형태 인코딩의 예시
값 디바이스 형태
0 마스터 디바이스
1 피어 디바이스
2 슬래이브 디바이스
서브넷 ID 포맷의 예시
신택스 크기
Subnet_ID_Format(){
Length(=N) 1 바이트
명칭 문자열 N 바이트
비컨 프레임 페이로드 포맷의 예시
신택스 크기 주
Beacon_Frame_Payload_Format()
디바이스 식별자 6바이트 EUI-48을 통해 규정됨
수퍼프레임 번호 2바이트 비컨 기간을 먼저 설정한 디바이스는 수퍼프레임 번호를 초기화할 것이다 수퍼프레임 번호는 수퍼프레임당 하나씩 증가하고, 모듈로 카운터가 뒤따른다
SW 길이 1바이트 MAS 들의 수에 의함
디바이스 형태 1바이트 표 1에 규정됨
서브넷 ID 가변적 표 2에 규정됨
For(i=1,i<=N,i++){
IEi 가변적 정보 요소
비컨 기간 길이는 최소 BP 길이(BPmin, 예를 들어, 하나의 비컨 슬롯)와 최대 BP 길이(BPmax) 사이에서 조정 가능하다. 비컨 기간 설정시에, BP 길이는 디폴트로서 최소 길이이다. 새로운 비커닝 디바이스가 BP에 조인(join)하도록 요청하면, 비컨 기간이 신장될 수 있다. 비컨 디바이스가 네트워크를 떠날 때, 비컨 기간은 감소될 수 있고 비컨 슬롯들은 보다 낮은 번호의 슬롯들로 이동될 수 있다.
BP를 연장하거나 수축하고, 및 비컨 슬롯을 이동시키기 위한 절차들은 본원에서 추가적으로 자세히 설명하지 않는다. 그러나 BP 연장을 위한 일반적인 요건은 각 비커닝 디바이스가 BP 조정 요청을 인지하고, 이러한 조정 요청을 확인하는 것을 보장하는 것이다. 예를 들어, 모든 비커닝 디바이스는 자신의 비컨에서 이러한 BP 조정을 확인/업데이트/광고해야 한다.
상술한 바와 같은 네트워크 엔트리는 네트워크 프로토콜 설계에서 필수 성분이다. 현재 네트워크 엔트리 스킴들은 보통 분산 모드 또는 중앙집중된 모드 둘 중 하나를 지원하지만, 유연한 동작(flexible operation)은 아니다. 그러므로, 새로운 네트워크 엔트리 스킴은 Flex-MAC의 유연성을 개발하도록 설계되어야 한다.
중앙집중된 모드 또는 분산 모드에서 동작할 수 있는 유연한 무선 시스템을 위한 네트워크 엔트리 처리가 아래에서 논의된다. 주요한 성분들은 다음과 같이 나열된다.
1) 디바이스 발견: 디바이스 발견을 돕도록 제공된 효과적인 메커니즘들.
2) BP 확립/조인 처리(joining process).
3) 마스터-슬래이브 연관: 유연성은 어떠한 네트워크 엔트리 시퀀스 순서도 필요로 되지 않으므로 가능하게 된다. 슬래이브 디바이스가 마스터 디바이스 이후에 네트워크에 진입하는 경우, 연관은 슬래이브 디바이스에 의해 개시될 수 있다. 마스터 디바이스가 슬래이브 디바이스 이후에 네트워크에 진입하는 경우, 연관은 경합 오버헤드를 방지하도록 마스터 디바이스의 초대를 통해 이루어질 수 있다.
예시적인 유연한 MAC 구조가 도 5에 예시되는데, 이는 비컨 기간, DSSP(데이터/감지/수면 기간) 섹션, 및 시그널링 윈도우(SW)를 포함한다. 표현의 편의를 위해, 특정 디바이스는 디바이스들이 동일한 그룹에 속하고 동일한 그룹 또는 네트워크 식별자(예를 들어, 서브넷 ID)를 공유하는 경우 다른 디바이스들에 상대적인 홈 디바이스로서 기능적으로 취급된다. 디바이스 형태들(피어 디바이스, 마스터 디바이스 및 슬래이브 디바이스)은 여기서 미리 논의된다. 슬래이브 디바이스는 마스터 디바이스의 문맥하에 규정된다. 어떠한 마스터 디바이스도 존재하지 않으면 디바이스는 디폴트에 의해 피어 디바이스로서 취급된다. 피어 디바이스가 홈 마스터 디바이스를 발견하는 경우 슬래이브 디바이스가 될 수 있다.
이하의 섹션들에서, 각 네트워크 엔트리 성분이 예로서 상세된다.
네트워크 엔트리 절차들의 개요:
마스터 디바이스 또는 피어 디바이스는 네트워크에 조인한 이후 정기적으로 비커닝되어야 한다. 디바이스 발견을 돕기 위해, 비컨들은 특히 서브넷 ID, 디바이스 명칭 및 디바이스 형태를 다른 비컨들 사이에 광고한다. 마스터 디바이스에 대해, 비컨은 슬래이브 디바이스들의 리스트를 또한 포함할 수 있다.
새로운 디바이스에 전원이 들어오면, 다음의 네트워크 엔트리 절차들을 수행한다:
1) 디바이스 발견을 수행하도록 비컨들을 스캔
2) 특정한 관찰 기간 이후에 어떠한 비컨들도 수신되지 않은 경우, 디바이스는 이하의 구절들에서 기술된 바와 같이 BP를 확립해야 한다.
3) 홈 디바이스가 발견되고 홈 디바이스가 마스터 디바이스인 경우, 새로운 디바이스는 홈 마스터 디바이스에 스스로 등록해야 하고, 슬래이브 디바이스가 된다.
4) 다른 경우들에서, 새로운 디바이스는 기존의 비컨 기간에 조인할 수 있다. 또한, 새로운 디바이스가 마스터 디바이스이고, 네트워크에서 다른 홈 디바이스들을 발견하는 경우, 아래에 규정된 바와 같이 다른 홈 디바이스들이 슬래이브 디바이스들이 되도록 추가로 요청할 수 있다.
BP 확립 처리:
어떠한 비커닝 디바이스도 발견되지 않는 경우 새로운 디바이스는 BP를 설정해야 한다. 새로운 BP를 확립하기 위한 예시적인 절차는 다음과 같다. 새로운 디바이스가 BP 시작 시간을 선택하고, 그 자신의 비컨 슬롯으로서 비컨 슬롯을 0을 취하고, 그 이후 정기적으로 비컨을 송신한다. 제 1 비컨은 다른 파라미터들 중에서 개시 수퍼프레임 번호, BP 길이 및 SW 길이를 방송한다. 디바이스는 그 디바이스 형태를 또한 방송해야 한다. 예를 들어, 새로운 디바이스가 마스터 디바이스인 경우, 디바이스 형태를 마스터 디바이스로서 설정해야 하고; 그렇지 않으면, 새로운 디바이스는 디바이스 형태를 피어 디바이스로서 설정한다.
BP 조인 처리:
마스터 디바이스를 검색하는 새로운 디바이스는 비커닝 디바이스 중에서 어떠한 홈 마스터 디바이스도 발견하지 못하는 경우 BP에 조인할 수 있다. 기존의 BP에 조인하는 절차는 다음과 같이 기술된다. 새로운 디바이스는 BP에 조인을 요청하는 메시지들을 송신하기 전에 적어도 하나의 수퍼프레임을 스캔해야 한다. BP 점유 및 채널 예약과 같이 스캔중에 수집된 정보는 새로운 디바이스가 BP에 조인할지 여부를 판단하는데 도움을 줄 수 있다. 이는 동적 주파수 선택이 필요로 되는 다중-채널 환경들에서 매우 유용하다.
새로운 디바이스가 BP에 조인하도록 결정하는 경우, BP로의 조인을 요청하도록 시그널링 윈도우(도 1 참조)에서 BP_JOIN_REQ 메시지를 방송해야 한다. BP_JOIN_REQ는 새로운 디바이스가 사용할 비컨 슬롯을 나타낸다. SW 동안 전송들이 경합 기반이기 때문에, BP_JOIN_REQ는 다른 메시지들과 충돌할 수 있다. 신뢰도를 증가시키기 위해, 새로운 디바이스는 BP_JOIN_REQ를 애크(acknowledge)하는 점촉점(point-of-contact)으로서의 비커닝 디바이스를 또한 선택할 수 있다. 접촉점 디바이스는 BP_JOIN_REQ를 성공적으로 수신한 후 어떠한 충돌도 검출되지 않는 경우 즉시 즉, SIFS(Short InterFrame Space)에 애크해야 한다. BP_JOIN_REQ를 송신한 이후 SIFS 인터벌 이후에 어떠한 ACK도 수신되지 않는 경우, 새로운 디바이스는 랜덤 백오프 절차에 따라 BP_JOIN_REQ를 재전송할 수 있다.
BP_JOIN_REQ를 수신하는 비커닝 디바이스는 자신의 비컨에서 BPIOE를 업데이트 함으로써 다음의 BP에 이러한 요청을 확인해야 한다. 업데이트된 BPIOE는 새로운 디바이스가 요청된 비컨 슬롯의 소유자가 된다는 것을 나타낸다. 그러나, 비커닝 디바이스가 의도된 비컨 슬롯이 다른 디바이스에 의해 이미 점유되고 있음을 관찰하는 경우, 비커닝 디바이스는 소유자가 요청을 한 새로운 디바이스와 상이하다는 것을 나타냄으로써 이러한 요청을 암시적으로 거부할 수 있다. 비커닝 디바이스는 비어있는(open) 비컨 슬롯이 존재하는 경우 새로운 디바이스를 위해 새로운 비컨 슬롯을 제안할 수 있다.
반대가 없이 적어도 하나의 확인/제안을 설정한 이후, 새로운 비커닝 디바이스는 비커닝 디바이스들에 의해 확인된 비컨 슬롯의 다음의 BP에 비컨들을 송신하기를 시작할 수 있다. 그렇지 않으면, 새로운 디바이스는 시그널링 윈도우(도 5)를 추후에 시도할 수 있다.
슬래이브 개시 마스터-슬래이브 연관:
새로운 디바이스는 네트워크 엔트리동안 홈 마스터 디바이스를 발견하는 경우 마스터-슬래이브 연관을 개시해야 한다. 새로운 디바이스는 REG_REQ(연관 요청 메시지)를 시그널링 윈도우에서 홈 마스터 디바이스에 송신해야 한다. 마스터 디바이스는 REG_REQ를 수신한 후 즉시, 즉 SIFS 내에서 애크한다. 요청을 처리한 후, 마스터 디바이스는 REG_CFM 메시지를 이용하여 요청을 확인한다. REG_CFM은 명시적 메시지를 이용하여 시그널링 윈도우에서 송신되거나 암시적 정보 요소를 이용하여 비컨에서 송신될 수 있다. REG_REQ에 표시된 마스터의 명령에 따라, 임의의 필요한 인증 절차가 연관 확인에 후속할 수 있다. 마스터 디바이스와 연관되는 슬래이브 디바이스는 보통 비커닝 디바이스가 아니어서, 이하에 기술되는 BP 조인 처리가 필요로 되지 않는다. 그러나, 공존을 돕기 위해, 슬래이브 디바이스는 마스터 디바이스에 의해 비커닝 디바이스로 조장될 수 있다.
마스터 초대 마스터-슬래이브 연관:
마스터 디바이스는 마스터 디바이스가 조인할 때 피어 디바이스들로서 제공되는 일부의 다른 홈 디바이스 이후에 네트워크에 조인할 수 있다. 이러한 홈 디바이스들은 마스터 디바이스가 출현한 이후 슬래이브 디바이스가 되기로 되어 있다. 그러므로, 마스터 디바이스는 연관을 수행하도록 이러한 홈 디바이스들을 하나씩 초대해야 한다. 연관 초대 메시지 REG_IND(Registration Indication)는 비컨에 포함될 수 있다. REG_IND에 표시된 마스터의 명령에 따라, 슬래이브 디바이스와 마스터간의 임의의 필요한 인증 절차는 REG_IND에 후속할 수 있다. 슬래이브 디바이스가 된 이후, 비커닝 디바이스가 되도록 사용되는 홈 디바이스는 보통 비커닝 오버헤드를 절감하기 위해 비-비커닝 디바이스가 되도록 변경된다. 그 후, 비컨 슬롯은 천이(transition)가 끝마쳐진 이후에 해제될 것이다. 그러나, 공존을 가능하게 하기 위해, 홈 디바이스는 슬래이브 디바이스로의 천이 이후에 비커닝을 여전히 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 다음의 특징들이 주의된다: (통신 디바이스들의 그룹 대신 예약하는)소스는 트래픽 스케줄을 인지하고 있기 때문에 대역외 채널 스캐닝, 백업 채널 및 채널 휴양을 결정한다.
본 발명에 의해 달성되는 적어도 하나의 고유한 진보는 분산 아키텍처들로 확장되는 필수 인지 기능들의 형태이다.
채널 관리의 제안된 방법은 UCoMS 표준의 필수적인 부분으로서 제안되도록 의도된다.
본 발명의 실시예들의 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징들이 본 개시를 능률적이게 할 목적을 위해 단일의 예시적인 실시예에 함께 그룹화된다. 본 개시의 방법은 본 발명의 청구된 실시예들이 각 청구항에 명시적으로 열거된 것 보다 많은 특징들을 필요로 한다는 의도로서 해석되선 안된다. 오히려, 이하의 청구범위에서 반영하는 바와 같이, 발명의 주제는 단일의 개시된 실시예의 모든 특징들 내에 있다. 따라서, 이하의 청구범위는 본 발명의 실시예들의 상세한 설명에 포함되고, 각 청구항은 개별적인 실시예들로서 그 자신을 지지한다. 상기 설명은 제한적이 아닌 예시적인 것으로서 의도된다고 이해한다. 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 사상 및 범위내에 포함될 수 있는 모든 대안들, 변형물들 및 등가물들을 포함하도록 의도된다. 다수의 다른 실시예들은 상기 설명을 참조하면 당업자에게 명확할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이러한 청구범위들의 자격을 갖춘 등가물들의 전체 범위에 따라 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다. 첨부된 청구범위에서, 용어들 "포함하는"은 용어들 "함유하는"의 동일한 의미로서 이용된다. 또한, 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단순히 라벨로서 사용되는 경우, 숫자적인 요건들을 연관된 객체들에 부과하도록 의도되지 않는다.

Claims (20)

  1. 현재의 채널을 이용하여 멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루고 그룹을 형성하는 복수의 통신 디바이스들을 갖는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크(distributed spectrum cognitive radio wireless network)에서의 소스 원조 채널 관리 방법(source assisted channel management method)에 있어서,
    상기 데이터의 트래픽 스케줄을 추적하도록 멀티미디어 스트림의 상기 소스를 구성하는 단계;
    상기 현재의 채널 대신에 이용될 수 있는 백업 채널들을 미리(proactively) 스캐닝하는 단계;
    통신 디바이스들의 상기 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직(incumbent)임을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 네트워크내의 특정 통신 디바이스들(1,2,3)을 식별하고, 상기 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 상기 현재의 채널을 비워야 할 시기에 관해 결정하는 단계; 및
    기존의 사용자들에게 어떠한 간섭도 야기하지 않고, QoS가 유지되는 것을 보장하는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 디바이스들은 한 쌍의 소스 및 목적지 디바이스들인, 소스 원조 채널 관리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 디바이스들(1,2,3)은 디바이스들의 멀티캐스트 브로드캐스트 그룹인, 소스 원조 채널 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 디바이스내에서, 멀티미디어 콘텐트를 위한 하나의 소스 디바이스는 상기 복수의 통신 디바이스들 중 모든 잔여 디바이스들에 대한 제어기로서 작동하도록 구성되는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나의 소스 디바이스는 상기 복수의 통신 디바이스들의 모든 디바이스들의 전송, 수신 및 감지 시간들을 인지하도록 또한 구성되는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나의 소스 디바이스는 사용중이지 않을 때 다른 채널들을 방문하여 임의의 채널 활동을 인지하고 디바이스들의 상기 그룹에 대한 백업 채널들을 미리 선택하도록 디바이스들의 상기 그룹내의 디바이스들에 요청하도록 부가적으로 구성되는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 그룹의 디바이스들 중 하나가 현직 디바이스를 검출할 때, 상기 방법은 상기 소스 디바이스를 포함하여 상기 그룹의 모든 디바이스들에 보고하는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디바이스들 중 상기 하나가 소수의 수퍼프레임들내의 상기 채널을 비우는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 소스 디바이스가 어떠한 중단도 야기되지 않도록 상기 멀티미디어 스트림을 대기 행렬에 넣는(queuing up) 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 채널의 다른 디바이스들은 채널을 비울지 여부에 관해 독립적으로 결정할 수 있는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  11. 응용 가능한 IEEE 표준에 참조되는 별도의 제어기를 이용하지 않고, 현재의 채널을 이용하여 멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루고 그룹을 형성하는 복수의 통신 디바이스들(1,2,3)을 갖는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크에서의 소스 원조 채널 관리 방법에 있어서,
    상기 데이터의 트래픽 스케줄을 추적하도록 멀티미디어 스트림의 상기 소스를 구성하는 단계;
    상기 현재의 채널 대신에 이용될 수 있는 백업 채널들을 미리 스캐닝하는 단계;
    통신 디바이스들의 상기 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직임을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 네트워크내의 특정 통신 디바이스들을 식별하고, 상기 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 상기 현재의 채널을 비워야 할 시기에 관해 결정하는 단계; 및
    어떠한 간섭도 기존의 사용자들에게 야기하지 않고, QoS가 유지되는 것을 보장하는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 디바이스들은 한 쌍의 소스 및 목적지 디바이스들인, 소스 원조 채널 관리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 디바이스들(1,2,3)은 디바이스들의 멀티캐스트 브로드캐스트 그룹인, 소스 원조 채널 관리 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 디바이스내에서, 멀티미디어 콘텐트를 위한 하나의 소스 디바이스는 상기 복수의 통신 디바이스들 중 모든 잔여 디바이스들에 대한 제어기로서 작동하도록 구성되는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나의 소스 디바이스는 상기 복수의 통신 디바이스들의 모든 디바이스들의 전송, 수신 및 감지 시간들을 인지하도록 또한 구성되는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나의 소스 디바이스는 사용중이지 않을 때 다른 채널들을 방문하여 임의의 채널 활동을 인지하고 디바이스들의 상기 그룹에 대한 백업 채널들을 미리 선택하도록 디바이스들의 상기 그룹내의 디바이스들에 요청하도록 부가적으로 구성되는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 그룹의 디바이스들 중 하나가 현직 디바이스를 검출할 때, 상기 방법은 상기 소스 디바이스를 포함하여 상기 그룹의 모든 디바이스들에 보고하는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 디바이스들 중 상기 하나가 소수의 수퍼프레임들내에 상기 채널을 비우는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 소스 디바이스가 어떠한 중단도 야기되지 않도록 상기 멀티미디어 스트림을 대기 행렬에 넣는 단계를 포함하는, 소스 원조 채널 관리 방법.
  20. 응용 가능한 IEEE 표준에 참조되는 별도의 제어기를 이용하지 않고, 현재의 채널을 이용하여 멀티미디어 스트림 데이터의 소스를 다루고 그룹을 형성하는 복수의 통신 디바이스들(1,2,3)을 갖는 분산 스펙트럼 인지 라디오 무선 네트워크에서의 채널 관리 방법에 있어서,
    상기 데이터의 트래픽 스케줄을 추적하도록 멀티미디어 스트림의 상기 소스를 구성하는 단계;
    상기 현재의 채널 대신에 이용될 수 있는 백업 채널들을 미리 스캐닝하는 단계;
    통신 디바이스들의 상기 그룹으로부터 임의의 하나의 디바이스가 현직임을 검출할 때 현재의 채널을 비워야 하는 네트워크내의 특정 통신 디바이스들을 식별하고 상기 무선 네트워크가 상기 트래픽 스케줄에 기초하여 상기 현재의 채널을 비워야 할 시기에 관해 결정하는 단계; 및
    어떠한 간섭도 기존의 사용자들에게 야기하지 않고, QoS가 유지되는 것을 보장하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 네트워크 엔트리 메시지들 및 채널 예약 요청들을 교환하기 위해 시그널링 윈도우(signaling window)를 이용하고, 상기 방법은 선택된 백업 채널을 위해, 상기 현재의 채널에서 사용된 것과 같이 변경되지 않은 설정들/상태들을 보유하여, 채널 스위칭 이후에 상기 선택된 백업 채널에서 전송을 재개하도록 상기 디바이스들을 동기화하는 단계를 포함하는, 채널 관리 방법.
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