KR101611377B1 - 시분할 다중 액세스 기반 프로토콜에서 채널의 활용을 향상시키기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

방법 및 장치가 서술되는데, 이 방법 및 장치는 결합된 국으로부터 보고를 수신하는 것, 보고에 응답하는 리스트를 업데이트하는 것, 업데이트된 리스트에 응답하는 타임슬롯 할당 맵을 조정하는 것, 조정된 맵을 캡슐화하는 것, 캡슐화된 조정 맵을 송신하는 것, 및 타임슬롯 할당 맵에 규정된 타임슬롯을 할당된 국에 할당하는 것을 포함한다. 또한, 방법 및 장치가 서술되는데, 이 방법 및 장치는 통신 채널을 통해 동기화 프레임을 수신하는 것, 동기화 프레임에 위치한 맵을 탈캡슐화하는 것, 이러한 결합된 국이 할당된 주 사용자 및 할당된 백업 사용자 중 하나라고, 맵에 규정된 타임슬롯이 존재하는 지를 결정하는 것, 이러한 결합된 국이 할당된 주 사용자인 타임슬롯 동안 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 것, 시간 간격 동안 통신 채널을 감지하는 것, 및 시간 간격 동안 휴지상태(idle)인 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 것으로서, 그 시간 간격의 타임슬롯 동안 이러한 결합된 국이 할당된 백업 사용자인, 송신하는 것을 포함한다.

Description

시분할 다중 액세스 기반 프로토콜에서 채널의 활용을 향상시키기 위한 방법{A METHOD TO IMPROVE CHANNEL UTILIZATION IN A TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS BASED PROTOCOL}

본 출원은, 발명의 명칭이 "A Method to Improve Channel Utilization in a Time Division Multiple Access Based Protocol"이고, 2008년 10월 14일에 출원된 유럽 특허 출원 EP 08305679.6에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원은 본 명세서에서 그 전체가 통합된다.

본 발명은 데이터 송신 기술에 관한 것이고, 구체적으로 시분할 다중 액세스(TDMA) 프로토콜에서 채널의 활용을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

케이블을 통한 데이터(data-over-cable) 시스템에 대한 통신 및 동작 지원 인터페이스 요구를 한정하는 기존의 일부 규격이 존재한다. 이들 규격 중 하나는 DOCSIS(data over cable service interface specification, 케이블을 통한 데이터 서비스 인터페이스 규격)인데, 이는 기존의 케이블 텔레비전(CATV) 시스템에 고속 데이터 송신의 부가를 허용하는 국제 표준이며, 기존의 HFC(hybrid fiber coaxial) 기초구조(infrastructure)를 통한 인터넷 액세스를 제공하기 위해 다수의 케이블 텔레비전 사업자에 의해 사용된다.

DOCSIS와 같은 해결책에 기초한 케이블 모뎀은 값이 비싸고, 케이블 네트워크에서 실시간 오디오 통신과 비디오 스트리밍 서비스에 민감한 서비스 품질(QoS)를 제공하는데 적합하지 않다. 합리적인 가격으로 좋은 서비스 품질(QoS)과, 기존의 표준 프로토콜의 효과적인 활용(leverage off)을 보장할 수 있는 CATV 케이블 액세스 네트워크를 통해 데이터를 송신하기 위한 새로운 시스템을 개발하는 것이 바람직할 수 있다. 기존의 CATV 시스템상에서 동작하고, 인터넷 프로토콜 네트워크로의 무선 연결과 같은 데이터 서비스를 제공하는 사용자-단말 디바이스 또는 모뎀 또한 케이블 데이터 시스템에서 바람직할 수 있다. 이러한 모뎀에서, 케이블 인터페이스와 무선 인터페이스 모두를 지원하는 합리적인 기회가 충분한 품질의 사용자 경험에 대한 충분한 대역폭 이용을 보장하기 위해 요구된다.

TDMA 기반의 매카니즘에서, STA가 송신할 트래픽을 갖지 않을 때, 그리고 이 STA의 사용되지 않은 타임슬롯(timeslot)이 다른 STA에 의해 사용될 수 없을 때, 자원이 낭비된다. 본 발명은 타임슬롯을 사용하기 위해 인가된 STA가 특정 주기 동안 송신할 트래픽을 갖지 않을 때, 비어 있는(free) 타임슬롯을 재사용하는 방법을 제공하여, 채널의 활용률을 증가시킨다.

일부 네트워크, 예를 들어 LAN에서, 물리 계층의 캐리어(carrier) 감지는 기초가 되는 매체(유선 또는 무선) 사용의 현재 상태를 결정하는데 사용된다. 오직 캐리어 감지 기능이 매체가 휴지상태(idle)라고 나타내는 경우에만, 국은 공유된 무선 또는 유선 매체를 통하여 송신을 개시할 수 있다. MAC(Medium Access Control, 매체 액세스 제어) 계층은 물리 계층의 캐리어 감지의 결과에 액세스할 수 있고, 후에 더 상위 계층에 이 결과를 보고할 수 있다.

본 발명의 AP(access point, 액세스 포인트)는 타임슬롯을 AP 자체 또는 국에 할당하고, 타임슬롯을 조정하여, 타임슬롯이 비-중첩 타임슬롯에서 매체에 액세스하는 것을 보장하는 것에 대한 책임이 있다. 액세스 포인트는 0에서 시작하는 오름차순으로 모든 결합된 국에 유일한 AID(Association ID, 결합 ID)를 할당하고, 국에 할당된 AID를 결합 응답 관리 프레임 내의 국에 전달한다. 국이 AP로부터 분리될 때, AP는 AP에 결합(association)을 요청하는 다음의 국에 대한 AID를 재사용한다.

본 발명에서, 모든 할당된 타임슬롯은 2개의 소유자: 하나의 주 소유자 및 하나의 백업(backup) 소유자에 의해 액세스 되도록 인가된다. 따라서, 본 발명은 채널 활용을 향상시킨다. 따라서, 방법 및 장치가 서술되는데, 이 방법 및 장치는 결합된 국으로부터 보고를 수신하는 것, 보고에 응답하는 리스트를 업데이트하는 것, 업데이트된 리스트에 응답하는 타임슬롯 할당 맵을 조정하는 것, 조정된 맵을 캡슐화하는 것, 캡술화되고 조정된 맵을 전송하는 것, 및 타임슬롯 할당 맵에 규정된 타임슬롯을 결합국에 할당하는 것을 포함하는데, 이 결합된 국은 할당된 타임슬롯의 주 소유자 및 백업 소유자 중 하나이다. 또한, 방법 및 장치가 서술되는데, 이 방법 및 장치는 통신 채널을 통해 동기화 프레임을 수신하는 것, 동기화 프레임에 위치한 맵을 탈캡슐화하는(decapsulating) 것, 이러한 결합된 국이 할당된 주 소유자 및 백업 소유자 중 하나라고 맵에 규정된 타임슬롯이 존재하는지를 결정하는 것, 이러한 결합된 국이 할당된 주 사용자인 타임슬롯 동안 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 것, 시간 간격 동안 통신 채널을 감지하는 것, 시간 간격 동안 휴지상태인 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 것으로서, 그 시간 간격의 타임슬롯 동안 이 결합된 국이 할당된 백업 소유자인, 송신하는 것을 포함한다.

본 발명은 첨부 도면과 함께 읽혀질 때, 다음의 상세한 서술로부터 잘 이해될 것이다. 도면은 도면상에서의 유사한 번호는 유사한 요소를 나타내는, 아래에 간단히 서술되는 다음의 도면을 포함한다.

본 발명은 시분할 다중 액세스 기반 프로토콜에서의 채널 활용 방법을 제공함으로써, 데이터 전송에 대해 종래의 기술보다 더 효율적인 결과를 갖는다.

도 1은 단순화되고 예시적인 TDF 액세스 네트워크 아키텍처를 도시하는 도면.
도 2는 OSI 참조 모델에서 802.11 서브계층을 도시하는 도면.
도 3은 OSI 참조 모델에서 TDF 송신 엔티티의 구현을 도시하는 도면.
도 4는 통신 모드 입장 절차의 구현을 도시하는 도면.
도 5는 TDF 슈퍼프레임(superframe) 구조의 구현을 도시하는 도면.
도 6은 등록 절차의 구현을 도시하는 도면.
도 7은 등록해제(unregistration) 절차의 구현을 도시하는 도면.
도 8은 생존(alive) 통지 절차의 구현을 도시하는 도면.
도 9는 TDF 네트워크의 구현을 도시하는 시스템 도면.
도 10은 도 9로부터 AP 및 모뎀의 구현의 블록도.
도 11은 업링크(uplink) 송신 처리의 구현의 흐름도.
도 12는 이더넷 패킷과 WLAN 패킷 간의 일-대-일 매핑 구현의 도면.
도 13은 다중 이더넷 패킷과 단일 WLAN 패킷 간 변환의 구현의 도면.
도 14는 도 13의 변환에서 패킷 흐름을 도시하는 도면.
도 15는 도 14로부터 EIW 헤더의 구현의 도면.
도 16은 업링크 수신 처리의 구현의 흐름도.
도 17은 패킷의 탈캡슐화를 위한 구현을 도시하는 도면.
도 18은 도 10으로부터 PADM의 구현을 도시하는 도면.
도 19는 다운링크(downlink) 송신 처리의 구현의 흐름도.
도 20은 다운링크 수신 처리의 구현의 흐름도.
도 21은 ADoC STA의 블록도.
도 22는 일 구현에 따라 듀얼(dual) 모드 디바이스를 갖는 ADoC STA의 블록도.
도 23은 ADoC STA 듀얼 모드 디바이스의 하드웨어 구현의 블록도.
도 24는 ADoC STA 듀얼 모드 디바이스의 다른 하드웨어 구현의 블록도.
도 25a 및 도 25b는 "감춰진(hidden) 국" 문제를 도시하는 도면.
도 26은 AP와 3개의 국에 의한 할당 타임슬롯의 사용을 도시하는 도면.
도 27은 예시적인 타임슬롯 할당 맵(TSAM).
도 28은 액세스 포인트(AP)의 예시적인 동작의 흐름도.
도 29는 액세스 포인트의 예시적인 실시예의 블록도.
도 30은 액세스 포인트에 결합된 국의 예시적인 동작의 흐름도.
도 31은 액세스 포인트에 결합된 국의 예시적인 실시예의 블록도.

일반적인 설명

본 명세서에서 사용되는, "/"는 동일하거나 유사한 요소 또는 구조에 대한 대안적인 명칭을 표시한다. 즉, "/"는 본 명세서에서 사용되는 의미 "또는"으로 취해질 수 있다. 유니캐스트 송신은 단일 전송기/송신기와 단일 수신기 간에 이루어진다. 브로드캐스트 송신은 송신기의 수신 영역 내에서 단일 전송기/송신기와, 모든 수신기 간에 이루어진다. 멀티캐스트 송신은 송신기의 수신 영역 내에서 단일 전송기/송신기와, 수신기의 서브셋(subset) 간에 이루어지는데, 여기에서 송신기의 수신 영역에 대한 수신기의 서브셋은 전체의 서브셋일 수 있다. 즉, 멀티캐스트는 브로드캐스트를 포함할 수 있으므로, 본 명세서에서 사용되는 브로드캐스트 보다 더 폭넓은 개념이다. 데이터/콘텐츠는 패킷(packet) 또는 프레임(frame)에 송신된다. 본 명세서에서 사용되는 국은 컴퓨터, 랩톱, 개인용 휴대 단말기(PDA) 또는 듀얼 모드 스마트 폰(dual mode smart phone)과 같은, 하지만 이에 제한되지 않는 이동 단말기 또는 이동 디바이스일 수 있는, 노드 또는 클라이언트 디바이스일 수 있다.

기존의 동축 케이블 TV 시스템(CATV)을 통해 데이터 서비스를 제공하기 위하여, 적어도 하나의 구현은 케이블 액세스 네트워크에서 시분할 기능(TDF: time division function) 프로토콜을 준수하는 액세스 포인트(AP) 및 국들(STAs)을 전개한다. AP 및 STA는 커플러를 통하여 계층적 트리 구조로 연결된다. 이러한 방식에서, 가정에서 사용자는 케이블 액세스 네트워크를 통하여 원격 인터넷 프로토콜(IP) 코어(core) 네트워크에 액세스할 수 있다. 사용자에 의한 IP 코어에 액세스는 인터넷 액세스, 디지털 전화 액세스{예를 들어, VOIP(voice over internet protocol)}, 및 케이블 텔레비전 프로그래밍과 같은, 하지만 이에 제한되지 않는 서비스를 개시한다(open up). 예시적인 네트워크 아키텍처(100)는 도 1에 도시된다.

도 1은 IP 코어(105)에 액세스하는 네트워크의 일 실시예를 도시한다. IP 코어는 인터넷 프로토콜 또는 동등한 디지털 데이터 송신 프로토콜을 사용하는 임의의 디지털 네트워크일 수 있다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 시분할 기능(TDF) 프로토콜을 준수하는 액세스 포인트{(AP)(110)}는 IP 코어 네트워크(105)에 연결하는 유선 LAN 또는 광학 인터페이스와 같은 네트워크 인터페이스(116)와, 케이블 액세스 네트워크에 연결하는 케이블 인터페이스(112)를 포함한다. 이러한 다수의 액세스 포인트는 IP 코어 네트워크에 연결될 수 있다. AP(110)의 케이블 액세스 인터페이스(112)는 광섬유, 동축 케이블 또는, 다른 물리적으로 연결되는 통신 매체와 같이, 임의의 형태의 케이블일 수 있다. 케이블 네트워크는 단일 커플러(115)와, 요구된다면, 상호연결 케이블(117 및 119)과 같은 배포 매체를 포함할 수 있다. 오직 이러한 2개의 배포 케이블만이 도 1에 도시되지만, 다수의 이와 같은 배포 연결이 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

도 1의 예시에서, 배포 케이블(117 및 119)은 각각 케이블 인터페이스(122 및 142)를 통하여 TDP 프로토콜을 준수하는 국(STA)(120, 140)에 연결된다. STA(120 및 140)는 TDP를 준수하고, 사용자를 위한 다수의 인터페이스를 갖는 케이블 액세스 네트워크에 연결할 수 있는 사용자-단말기로서의 역할을 한다. 이들 인터페이스는 종래의 물리적 근거리 통신망(LAN)과 무선 근거리 통신망(WLAN) 모드를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일 예시의 LAN은 이더넷 준수 네트워크이다. 일 예시인 무선 네트워크는 IEEE 802.11에 호환하는 무선 네트워크이다.

도 1은 유사한 인터페이스를 갖는 국(1)의 모뎀(120)과 국(N)의 모뎀(140)을 도시한다. 하지만 이러한 표현은 단지 예시적인데, 그 이유는 상이한 성능의 국이 AP(110)를 통신 방식으로 따른다고 하면, 이들 국이 케이블 네트워크에 부가될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 국의 모뎀은 도 1에 도시된 모든 사용자 인터페이스 또는 오직 선택된 서브셋만을 가질 수 있다. 도 1에서, 국(1)은 스터브(130a, 130b 및 130c)를 갖는 물리적으로 연결된 LAN(130)에 LAN 연결(121)을 수행하는 LAN 인터페이스(124)를 지원하기 위해 구성된다. 스터브는 텔레비전 및 다른 서비스를 위한 셋 톱 박스(132)와 같은 LAN 준수 디바이스, 인터넷 서비스와 같은 네트워크 서비스를 위한 개인용 컴퓨터(PC), 및 비디오, 오디오, 전화통신 및 데이터와 같은 멀티미디어 서비스를 제공하는 임의의 타입의 디지털 서비스를 지원하는 디바이스를 포함할 수 있는 다른 LAN 준수 디바이스(136)를 지원한다. 이러한 LAN 준수 디바이스(136)는 팩스, 프린터, 디지털 전화, 서버 등을 포함하는데, 이에 제한되지 않는다. 또한, 도 1은 안테나(125)를 가동하기 위한 WLAN 무선 주파수(RF) 포트(126)를 통해 무선 서비스를 제공하는 국(120)을 도시한다. 초래되는 무선 송신(123)은 멀티미디어 음성, 오디오, 전화통신 및 데이터 중 임의의 것을 포함하는 서비스를 사용자에게 제공하기 위해 WLAN 준수 디바이스(138)에 의해 사용될 수 있다. 오직 하나의 무선 디바이스(138)가 도시되었지만, 이러한 다수의 무선 디바이스가 사용될 수 있다. 또한 마찬가지로, 국(N)은 스터브(150a, 150b, 및 150c)를 갖는 물리적 LAN(150)에 대한 LAN 연결(141)을 수행하는 LAN 인터페이스(144)를 포함한다. 이러한 스터브는 셋 톱 박스(152), PC(154), 및 다른 디바이스(156)와 같은 이 LAN준수 디바이스와의 통신을 지원한다. WLAN RF 포트(146)는 WLAN 디바이스(158)와 통신을 위해 링크(143)를 제공하는 안테나(145)를 지원한다. 당업자라면, 적합한 인터페이스 드라이버가 도 1에서의 네트워크 인터페이스(116), 케이블 인터페이스(112, 122, 142), 유선 LAN 인터페이스(124, 144), 및 WLAN RF 인터페이스(126, 146)의 각각을 위해 존재한다는 것을 이해할 것이다.

네트워크(100)의 일 실시예에서, TDF 준수 AP와 STA 모두는 IEEE 802.11 시리즈 규격에 따라, 논리적으로 연결된 제어 서브계층, MAC 서브계층 및 물리적 서브 계층에 별도로, 프로토콜 스택을 구현한다. 하지만, MAC 서브계층에서, TDF AP와 STA는 IEEE 802.11 프레임 송신 엔티티를 TDF 프레임/메세지/신호 송신 엔티티로 대체한다. 따라서, TDF AP 및 STA에 대한 MAC 서브계층은 IEEE 802.11 프레임 캡슐화/탈캡슐화 엔티티와 TDF 프레임 송신 엔티티를 포함하는 반면에, IEEE 802.11 준수 AP 및 STA에 대한 MAC 서브계층은 IEEE 802.11 준수 프레임 캡슐화/탈캡슐화 엔티티 및 IEEE 802.11 프레임 송신 엔티티를 포함한다. 집적된 AP 및 STA에 대하여, TDF 프레임 송신 엔티티 및 IEEE 802.11 프레임 송신 엔티티는 동일한 시점에 공존할 수 있어서, IEEE 802.11 및 TDF 기능 모두를 제공하게 된다. 2개의 모드 간의 스위치는 수동 또는 동적 구성에 의해 구현될 수 있다.

TDP 프로토콜 소개

도 1의 AP(110)와 STA(120 및 140)는 케이블 매체 상에서 통신하기 위한 TDF 프로토콜을 활용한다. TDF 프로토콜의 일 실시에에서, IEEE 802.11 프레임은 공중을 통한 것 대신에 케이블 매체를 통해 송신된다. IEEE 802.11 메카니즘을 활용하는 목적은 IEEE 802.11 프로토콜 스택의 완성된(mature) 하드웨어 및 소프트웨어 구현을 사용하는 것이다. 따라서, IEEE 802.11 프레임을 사용하는 TDF는 AP와 이 AP에 결합된 STA간의 통신 표준으로서, 도 1의 케이블 네트워크에 사용된다.

TDF의 일 특징은 IEEE 802.11 데이터 프레임을 송신하는 TDF의 유일한 매체 액세스 제어 방법이다. 일 실시예에서, TDF는 MSDU(MAC 서비스 데이터 유닛) 및 MMPDU(MAC 관리 프로토콜 유닛)를 포함하는 MAC 프레임을 교환하기 위하여 종래의 IEEE 802.11 DCF(배포된 조정 기능) 또는 PCF(포인트 조정 기능) 메카니즘을 활용하지 않는다. 그 대신, TDF는 MAC 프레임/메세지/신호를 송신하기 위하여 시분할 액세스 방법을 사용한다. 따라서, TDF는 MAC 서브계층에 위치한 프레임 송신 엔티티의 상세한 구현을 한정하는 액세스 방법이다.

도 2는 OSI(open system interconnection) 참조 모델에서 표준 IEEE 802.11 MAC 서브계층 프로토콜을 도시한다. 유사하게, 도 3은 OSI 참조 모델에서 TDF 프로토콜에 대한 프레임 송신 엔티티의 세부사항을 도시한다.

일 실시예에서, STA(120) 및 STA(140)와 같은 국은 2개의 통신 모드로 동작한다. 일 모드는 IEEE 802.11 시리즈 표준에 한정된 프레임 구조 및 송신 메카니즘에 따르는 표준 IEEE 802.11 동작 모드이다. 다른 모드는 TDF 동작 모드이다. STA가 개시될 때 들어가는 이러한 동작 모드의 결정은 도 4에 도시된다. 일단 STA가 AP로부터 동기화 프레임/메세지/신호를 수신하면, STA는 TDF 모드로 들어간다. 사전에 설정된 타임아웃(timeout) 내에 수신된 어떠한 동기화 프레임도 존재하지 않는다면, STA는 그대로 있거나 또는 IEEE 802.11 모드로 변경된다.

TDF 프로토콜 기능 설명:

액세스 방법

TDF 국에서 물리 계층은 구현이 성능 및 디바이스 정비를 향상시키는 목적을 갖고 동적 속도 전환을 수행하는 것을 허용하는 다수의 데이터 송신 속도 성능을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 국은 적어도 3개의 타입의 데이터 속도: 54 Mbps, 18 Mbps, 및 6 Mbps를 지원할 수 있다. 데이터 서비스는 주로 54 Mbps로 제공될 수 있다. 54 Mbps 데이터 송신을 지원하는 STA에 대한 문제점이 존재한다면, STA는 18 Mbps 데이터 속도로 일시적으로 전환할 수 있다. 6 Mbps 데이터 속도 동작 모드는 네트워크 정비 및 국 디버킹의 목적을 위해 설계된다.

데이터 속도는 TDF 국이 TDF 통신 절차에 들어가기 전에, 정적으로 구성될 수 있고, 전체 통신 처리 동안 동일한 상태로 보존될 수 있다. 반면에, TDF 국 또한 서비스 동안 동적 데이터 속도 전환을 지원할 수 있다. 데이터 속도 전환에 대한 기준은 채널 신호 품질 및 다른 요소를 기초로 할 수 있다.

TDF 프로토콜의 기초 액세스 방법은, 채널을 다수의 상이한 타임슬롯으로 분할함으로써, 다수의 사용자가 동일한 채널을 공유하는 것을 허용하는 시분할 다중 액세스(TDMA)이다. STA는 각각이 AP에 의해 할당된 TDF 수퍼프레임(superframe) 내에서 STA의 타임슬롯을 사용하는, 업링크 트래픽을 번갈아 빠르게 송신한다. 다운링크 트래픽에 대하여, STA는 채널을 공유하고, 이 STA의 주소를 갖는 프레임에서 목적지 주소 정보를 비교함으로써, STA로 타게팅된 데이터 프레임/메세지/신호 또는 관리 프레임/메세지/신호를 선택한다. 다운링크 트래픽은 AP로부터 STA로의 데이터의 송신으로 한정된다. 다운링크 트래픽의 예시는 사용자에 의해 요청된 오디오 또는 비디오와 같은, 요청된 디지털 데이터/콘텐츠를 포함한다. 다운링크 데이터는 유니캐스트, 브로드캐스트 또는 멀티캐스트일 수 있다. 업링크 트래픽은 STA로부터 AP로의 데이터의 송신으로 한정된다. 업링크 트래픽의 예시는 디지털 데이터/콘텐츠에 대한 사용자 요청 또는, 동일한 기능을 수행하기 위한 AP로의 명령을 포함한다. 업링크 데이터는 일반적으로 유니캐스트이다.

도 5는 m개의 STA가 존재할 때, 전형적인 TDF 수퍼프레임에 대한 TDF 수퍼프레임 구조와 타임슬롯 할당의 예시를 도시한다. 본 명세서에서 사용되는 타임슬롯 및 타임슬라이스(timeslice)는 대체될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, TDF 수퍼프레임당 고정된 수의 전체 타임슬롯(tdfTotalTimeSlotNumber)이 존재하는데, 이는 AP로부터 하나 이상의 STA로 클록 동기화 정보를 전송하는데 사용되는 하나의 동기화 타임슬롯, STA에 데이터 및 등록 응답 관리 프레임을 송신하기 위해 AP에 의해 사용되는 다수의 tdfDownlinkTimeSlotNumber 다운링크 타임슬롯, 잇따라 AP에 데이터 및 일부 관리 프레임을 전송하기 위해 등록된 STA에 의해 사용되는 다수의 tdfUplinkTimeSlotNumber 업링크 타임슬롯, 및 업링크 타임슬롯 할당을 위한 등록 요청을 전송하기 위해 사용되는 하나의 경쟁(contention) 타임슬롯을 포함한다. 단일 경쟁 타임슬롯은 다수의 경쟁 타임-서브슬롯으로 구성된다. 동기화 타임슬롯을 제외하고, 공통 타임슬롯이라 표시된 모든 다른 타임 슬롯은 길이가 tdfCommonTimeSlotDuration와 같은 동일한 지속기간을 갖는다. tdfCommonTimeSlotDuration의 값은 가장 높은 데이터 속도 모드에 대한 하나의 정상 타임슬롯에서, 적어도 하나의 가장 큰 IEEE 802.11 PLCP(물리 계층 수렴 프로토콜) 프로토콜 데이터 유닛(PPDU)의 송신을 허용하기 위해 한정된다. 동기화 타임슬롯의 지속기간(tdfSyncTimeSlotDuration)은 공통 타임 슬롯보다 짧은데, 이는 이 동기화 타임슬롯에서 AP로부터 STA로 송신된 클록 동기화 프레임이 IEEE 802.11 데이터 프레임보다 짧기 때문이다. 도 5의 TDF 수퍼프레임은 슬롯 필드가 동기화 타임슬롯, 다운링크 타임슬롯, 업링크 타임슬롯 및 경쟁 슬롯(다수의 경쟁 타임-서브슬롯)으로 배열되는 포맷의 예시이다. 슬롯 필드의 다른 배열은 동기화 타임 슬롯이 먼저 수퍼프레임 내에서 발생한다면 가능할 수 있다. 예를 들어, 다음의 배열; (i) 동기화 슬롯, 경쟁 타임슬롯, 업링크 타임슬롯, 다운링크 타임슬롯, (ii) 동기화 타임슬롯, 업링크 타임슬롯, 다운링크 타임슬롯, 경쟁 타임슬롯, 및 (iii) 동기화 타임슬롯, 경쟁 타임슬롯, 다운링크 타임슬롯, 업링크 타임슬롯 또한, 있을 수 있다.

그 결과로서, tdfSuperframeDuration로 한정되는 하나의 TDF 수퍼프레임의 지속기간은:

tdfSuperframeDuration = tdfSyncTimeSlotDuration +

tdfCommonTimeSlotDuration * (tdfTotalTimeSlotNumber - 1)

에 의해 계산될 수 있다.

tdfTotalTimeSlotNumber, tdfUplinkTimeSlotNumber 및 tdfDownlinkTimeSlotNumber간의 관계는 다음의 등식:

tdfTotalTimeSlotNumber = tdfUplinkTimeSlotNumber +

tdfDownlinkTimeSlotNumber + 2을 만족한다. 동기화 타임슬롯은 다운링크 방향이다.

게다가, TDF 수퍼프레임에서 TDF STA에 대해 할당된 업링크 타임슬롯의 수는 하나에서 tdfUplinkTimeSlotNumberThreshold로 변할 수 있다. 따라서, TDF 수퍼프레임에서 이용가능한 다운링크 타임슬롯은 (tdfTotalTimeSlotNumber-2)로부터 (tdfTotalTimeSlotNumber-2-tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber)로 변할 수 있다. 업링크 타임슬롯을 요청하는 하나의 STA가 존재할때, AP는 다운링크 타임슬롯의 이용가능한 풀(pool)로부터 하나 이상의 타임슬롯을 공제하여, 업링크 타임슬롯의 수가 할당 이후에 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber를 초과하지 않는다면, 이들 타임 슬롯을 STA에 할당한다. tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber의 값은 상이한 구현으로 변할 수 있다. 하지만, 최대 업링크 슬롯의 수는 데이터 서비스의 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해 결합 STA에 대해 이용가능한 적어도 하나의 다운링크 타임슬롯이 존재하도록 주의 깊게 선택되어야 한다. 게다가, 동일한 방향 송신을 위해 동일한 STA 또는 AP에 의해 사용되는 모든 연속적인 타임슬롯은 연속적으로 MAC 프레임을 전송하여 불필요한 변환 및 보호에 의해 야기되는 이들 타임슬롯의 테두리(edge)에서 버려지는 시간을 피하기 위해 합쳐진다.

일단 STA가 AP에 결합되면, STA는 STA의 업링크 타임슬롯 동안, 데이터, 관리 및 제어 프레임/패킷을 포함하는 모든 출력(outgoing) 프레임/패킷을 송신한다. STA에 대한 업링크 타임 슬라이스는 AP에 결합된 모든 STA에 의해 공유되고, 모든 STA는 어느 타임 슬롯이 STA가 출력 프레임을 전송하는 타임슬롯인지를 명백히 안다. 이러한 종류의 메카니즘은 유선 및 무선 매체 예를 들어, WLAN(Wireless Local Area Network)에 적용될 수 있어서, 전화 통신 및 비디오 스트리밍과 같은 일부 QoS (Quality of Service)에 민감한 서비스를 대한 품질 서비스를 지원하게 된다.

일 구현에서, tdfCommonTimeSlotDuration은 대략 300㎲인데, 이는 STA가 54Mbps 모드에 대한 하나의 공통 타임슬롯 동안 적어도 하나의 가장 큰 IEEE 802.11 PPDU를 전송하는데 충분하다. TDF 수퍼프레임당 전체 62개의 타임슬롯이 존재한다. 이들 타임슬롯에서, 20개의 업링크 타임슬롯과 40개의 다운링크 타임슬롯이 존재한다. 20개의 STA가 존재할 때, 각 STA는 이 STA가 680 kbps의 업링크 데이터 속도로 액세스하고, 30 Mbps(40개의 연속적인 타임슬롯)의 다운링크 데이터 속도로 공유한다는 것이 보장될 수 있다. 30개의 STA가 존재할 때, 각 STA는 이 STA가 680 kbps의 업링크 데이터 속도로 액세스하고, 22.5 Mbps(30개의 연속적인 타임슬롯)의 다운링크 데이터 속도로 공유한다는 것이 보장될 수 있다. tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber는 30이다. 마지막으로, 61개의 공통 타임슬롯과 하나의 동기화 타임슬롯의 전체 지속기간인 tdfSuperframeDuration의 값은 대략 18.6ms이고, 이 값은 상이한 사용에 대한 상이한 값으로 한정될 수 있다. 예를 들어, 오직 하나의 STA만이 존재한다면, STA는 이 STA가 대략 18 Mbps의 업링크 데이터 속도와 18 Mbps(4개의 연속적인 타임슬롯)의 다운링크 데이터 속도를 달성하기 위해 4개의 타임슬롯을 갖는다는 것이 보장될 수 있다. 이러한 방식에서, 9개의 데이터 타임슬롯과 하나의 동기화 타임슬롯의 전체 지속기간인 tdfSuperframeDuration의 값은 대략 4ms이다.

프레임/메세지/신호 포맷

IEEE 802.11 규격에서, 3개의 메이저 프레임 타입: 데이터 프레임/메세지/신호, 제어 프레임/메세지/신호, 및 관리 프레임/메세지/신호가 존재한다. 데이터 프레임은 액세스 포인트로부터 국으로, 그리고 국으로부터 액세스포인트로 교환을 위해 사용된다. 수 개의 상이한 종류의 데이터 프레임은 네트워크에 의존하여 존재한다. 제어 프레임은 영역 제거 동작, 채널 취득 및 캐리어-감지 정비 기능 및 수신된 데이터의 긍정 응답을 수행하기 위해 데이터 프레임에 결합되어 사용된다. 제어 및 데이터 프레임은 액세스 포인트와 국간에 데이터를 신뢰성 있게 전달하는 것에 결합하여 동작한다. 더 구체적으로, 프레임을 교환하는 중에, 하나의 중요한 특징은 확인 응답 메카니즘, 따라서, 모든 다운링크 유니캐스트 프레임에 대한 확인 응답(ACK) 프레임이 존재한다는 것이다. 이는 신뢰할 수 없는 무선 채널에 의해 초래되는 데이터 손실의 가능성을 감소시키기 위해 존재한다. 관리 프레임은 관리 기능을 수행한다. 이 프레임은 무선 네트워크에 가입 및 탈퇴, 그리고 액세스 포인트간에 관련성을 제안(move)하는데 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "프레임"은 또한 모든 경우에서, 메세지 또는 신호로서 참조될 수 있다. 마찬가지로, 용어 "프레임/메세지/신호" 또한 등가물을 표시하기 위해 사용될 수 있다.

TDF 시스템에서, STA는 제어 AP를 식별하기 위해 AP로부터 동기화 프레임/메세지/신호를 수동적으로 기다린다. 동기화 프레임은 도 5의 동기화슬롯(타임슬롯 0) 내에 위치한 데이터의 프레임이다. STA가 AP가 동기화 프레임을 전송하는 것을 기다리기 때문에, IEEE 802.11 표준의 무선 구현에서 발견된 전형적인 조사 요청 및 조사 응답 프레임에 대한 어떠한 필요성도 존재하지 않는다. 하지만 확인 응답(ACK) 프레임/메세지/신호는 데이터 프레임 전달의 신뢰성을 보장하기 위해 사용된다.

TDF 프로토콜에서, 데이터에 대한 오직 일부의 유용한 IEEE 802.11 MSDU 및 MMPDU 타입만이 케이블 매체에서 사용된다. 예를 들어, 데이터 프레임 타입에서 데이터 서브타입은 상위 계층의 데이터를 캡슐화하고 액세스 포인트와 국 사이에 데이터를 송신하기 위해 사용된다. 새로운 관리 프레임이 TDF 시스템에서 클록 동기화 요청을 수용하기 위해 요구된다. 업링크 타임슬롯 요청, 할당 및 배포의 기능을 구현하기 위하여, 4개의 새로운 종류의 관리 프레임이 한정된다. 표 1은 TDF 프로토콜에서 추가된 프레임/메세지/신호의 타입과 서브타입의 유효한 조합을 한정한다.

TDF 프로토콜을 위한 새로운 관리 프레임

타입 서술	서브타입 서술
관리	동기화
관리	등록 요청
관리	등록 응답
관리	등록 해제 요청
관리	생존 통지

액세스 포인트(AP) 검색 및 클록 동기화

TDF 프로토콜은 모든 STA 노드로 타이밍 정보의 배포를 제공한다. STA는 도 5의 수퍼프레임의 동기화슬롯에서 동기화 프레임/메세지/신호를 청취하여 활성 AP가 이용가능한지를 결정한다. 일단 STA가 TDF 통신에 들어가면, 이 STA의 로컬 타이머를 조정하기 위해 동기화 프레임을 사용하는데, 이 로컬 타이머에 기초하여 STA는 업링크 프레임을 송신할 차례를 결정한다. 임의의 주어진 시점에, 동기화 절차 중 AP는 마스터이고, STA는 슬레이브(slave)이다. STA가 tdfSynchronizationCycle로서 한정된 사전 한정된 임계치 주기 동안, 결합된 AP로부터 동기화 프레임을 수신하지 못했다면, STA는 마치 결합된 AP가 STA에 서비스를 정지시킨 것처럼 반응한다. 이러한 실례에서, STA는 정지된 STA와 통신을 정지하고, 동기화 프레임을 다시 청취함으로써 활성 AP에 대한 관찰을 개시한다.

TDF 시스템에서, 동일한 AP에 결합된 모든 STA는 공통 클록으로 동기화된다. AP는 AP 클록 정보를 포함하는 동기화 프레임이라 불리는 특정 프레임을 주기적으로 송신하여, STA의 로컬 네트워크에 STA를 동기화시킨다. 일 실시예에서, 동기화 프레임은 매 TDF 수퍼프레임 시점에 한번 씩 AP에 의해 송신을 위해 생성되고, TDF 수퍼프레임의 동기화타임슬롯에 전송된다.

모든 STA는 이 STA가 결합된 AP로 동기화된다는 것을 보장하기 위해 로컬 타이밍 동기화 기능(TSF) 타이머를 유지한다. 동기화 프레임을 수신한 이후에, STA는 프레임에서 타이밍 정보를 항상 수락한다. STA TSF 타이머가 AP로부터 수신된 동기화 프레임 내의 타임스탬프와 상이하다면, 수신 STA는 수신된 타임스탬프의 값에 따라 로컬 타이머를 설정한다. 게다가, STA는 트랜스시버(transceiver)를 통한 로컬 처리를 고려하는 수신된 타이밍 값에 작은 오프셋을 추가할 수 있다.

AP를 이용한 STA 등록

도 6은 등록 절차를 설명적으로 도시한다. 일단 STA가 동기화 프레임으로부터 타이머 동기화 정보를 취득하면, STA는 타임슬롯(0)이 발생할 시점을 습득한다. STA가 임의의 활성 AP에 결합되지 않았다면, STA는 동기화 프레임을 송신했던 AP에 등록하기 위해 시도한다. STA는 경쟁 타임슬롯 동안 등록 요청 프레임을 AP에 전송함으로써 AP에 결합되는데, 이 경쟁 타임슬롯은 도 5의 TDF 수퍼프레임에서 제 2 타임 슬롯이다. 일 실시예에서, tdfCommonTimeSlotDuration와 동일한 경쟁 타임슬롯의 지속기간과, 등록 요청 프레임/메세지/신호 구조는 하나의 경쟁 타임슬롯 내에서 적어도 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber 등록 요청 프레임을 전송하는 것을 허용하도록 설계된다. 이러한 설계를 기초로, 경쟁 타임슬롯은 서브-타임슬롯의 길이와 동일한 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber로 분할된다.

STA가 활성화되고, 타게팅된 AP를 검출하자마자, STA는 경쟁 타임슬롯 내의 하나의 서브-타임슬롯을 선택하여, 등록 요청 프레임을 AP에 전송한다. 이러한 행위의 목적은 동일한 시점에 개시하고, 동시에 동일한 AP에 등록을 시도하는 다수의 STA가 존재할 때, 충돌의 가능성을 감소시키는 것이다. 등록 요청은 다음의 방법에 따라 발생할 수 있다:

A. 업링크 타임슬롯의 할당시, STA는 tdfAllocatedUplinkTimeSlot로 한정된, 할당된 업링크 타임슬롯 개수를 저장한다. 할당된 업링크 타임슬롯은 업링크 타임슬롯의 전체 풀에서 타임슬롯의 위치를 나타내고, 그 범위는 1에서 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber까지이다.

B. AP는 STA가 업링크 타임슬롯을 요청하는 시점마다, 동일한 STA에 동일한 업링크 타임슬롯을 할당한다.

C. 등록 요청 프레임을 전송하는 타임슬롯을 선택할 시점일 때, 저장된 tdfAllocatedUplinkTimeSlot 값이 존재한다면, STA는 타임슬롯 개수를 tdfAllocatedUplinkTimeSlot으로 설정한다. 그러한 값도 전혀 존재하지 않는다면, STA는 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber의 이용가능한 타임슬롯 내에서 하나의 서브-타임슬롯을 무작위로 선택한다. 그런 후에, STA는 무작위로 선택된 타임슬롯 내에서 AP에 등록 요청 프레임을 전송한다.

STA는 이 STA가 이러한 시점에 지원하는 모든 데이터 속도를 열거하고, 또한, 등록 요청 프레임에서 수신된 신호 캐리어/잡음 비와 같은 일부 정보를 전송한다. STA는 상이한 지원 데이터 속도로 수 개의 연속적인 등록 요청 프레임을 전송할 수 있다. 프레임을 전송한 이후, STA는 AP로부터 등록 응답 프레임/메세지/신호를 청취한다.

다음의 방법을 기초로 STA로부터 등록 요청 프레임을 수신한 이후에, AP는 다운링크 타임슬롯 내에서 상이한 종류의 등록 응답 프레임을 다시 STA로 전송한다.

A. 이미 할당된 업링크 타임슬롯이 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber와 동일하다면, AP는 프레임 바디에 uplinkTimeSlotUnavailable 식별자를 부가한다.

B. AP가 등록 요청 관리 프레임에서 supportedDataratesSet에 열거된 어떠한 데이터 속도로 지원하지 못한다면, AP는 프레임 바디에 unsupportedDatarates 식별자를 부가한다.

C. 할당하기 위해 이용가능한 업링크 타임슬롯과 AP와 STA 모두가 지원하는 공통 데이터 속도가 존재한다면, STA의 등록 요청 프레임에서 캐리어/잡음 비와 같은 정보에 따라, AP는 하나의 업링크 타임슬롯을 할당하고, 적합한 공통 데이터 속도를 선택하여, STA에 등록 응답 프레임을 전송한다. 프레임/메세지/신호 바디는 할당된 업링크 타임슬롯과 선택된 데이터 속도 정보를 포함한다. 성공적인 등록 처리 이후에, TDF STA와 TDF AP는 사용을 위한 업링크 타임슬롯과 데이터 속도에서 합의에 도달한다.

단편화/역단편화

TDF 프로토콜에서, MSDU의 송신에 대한 타임슬롯 지속기간은 tdfCommonTimeSlotDuration으로 고정된다. 일부 데이터 속도에 대하여, MSDU의 길이가 임계치보다 길 때, 단일 타임슬롯 내에서 이 데이터 속도로 송신하는 것은 불가능할 것이다. 따라서, 업링크 송신에 대한 데이터 프레임이 tdfFragmentationThreshold로 한정되는 임계치보다 길고, 상이한 데이터 속도에 따라 변화할 때, 데이터 프레임은 송신 이전에 단편화된다. 단편 프레임의 길이는 더 작을 수 있는 마지막 단편을 제외한 모든 단편에 대해 동일한 수의 8중 값(octet)(tdfFragmentationThreshold 8중 값)이다. 단편화 이후에, 단편화된 프레임은 AP로의 송신을 위해 출력 큐에 삽입된다. 단편화 절차는 TDF 프레임 송신 엔티티 또는, TDF 프레임 송신 엔티티에서 동적으로 설정된 tdfFragmentationThreshold를 사용함으로써 더 상위 계층에서 실행될 수 있다.

AP의 단부에서, 수신된 각 단편은 완전한 프레임이 이 AP의 구성 단편으로부터 재조립되도록 허용하는 정보를 포함한다. 각 단편의 헤더는 프레임을 재조립하기 위해 AP에 의해 사용되는 다음의 정보를 포함한다:

A. 프레임 타입

B. 주소 제 2 필드로부터 얻어지는 전송자의 주소

C. 목적지 주소

D. 시퀀스 제어 필드: 이 필드는 AP가 동일한 MSDU에 속하는 모든 입력 단편과, 단편이 재조립되어야 하는 시퀀스를 검사하는 것을 허용한다. 시퀀스 제어 필드 내에서 단편 번호가 각 단편에 대해 증가하는 반면, 시퀀스 제어 필드 내에서 시퀀스 번호는 MSDU의 모든 단편에 대해 동일한 상태로 남아있다.

E. 더 많은 단편 식별자: AP에 대해 데이터 프레임의 마지막 단편이 아닌지를 식별한다. MSDU의 오직 마지막 또는 오직 하나의 단편만이 0으로 설정된 이러한 비트를 갖는다. MSDU의 다른 모든 단편은 1로 설정된 이러한 비트를 가질 것이다.

AP는 시퀀스 제어 필드의 단편 번호의 서브필드의 순서로 단편을 결합으로써, MSDU를 재구축한다. 0으로 설정된 더 많은 단편 비트를 갖는 단편이 아직 수신되지 않았다면, AP는 프레임이 아직 완전하지 않다는 것을 안다. AP가 0으로 설정된 더 많은 단편을 갖는 단편을 수신할 때, 이 AP는 더 이상의 단편이 그 프레임 동안 수신되지 않을 것을 안다. 수신된 단편이 오류를 포함하거나 또는 불완전하다면, AP는 STA에 재송신 요청을 부가할 수 있다.

AP는 수신되고 있는 각 프레임에 대해 수신 타이머를 보존한다. 프레임일 수신하기 위해 허용되는 최대 시간의 양을 규정하는, 속성(tdfMaxReceiveLifetime) 또한, 존재한다. 수신 타이머는 MSDU의 제 1 단편의 수신시 개시된다. 수신 프레임 타이머가 tdfMaxReceiveLifetime을 초과한다면, 이러한 MSDU의 모든 수신된 단편은 AP에 의해 폐기된다. 유도된 MSDU의 추가 단편이 이 MSDU의 tdfMaxReceiveLifetime을 초과한 이후에 수신된다면, 이들 단편은 폐기된다.

업링크 송신

위에 서술된 바와 같이, 업링크는 STA로부터 AP로의 정보 송신으로 한정된다. AP로부터 등록 응답 프레임을 수신한 이후에, STA는 이 응답 프레임이 업링크 타임슬롯으로 승인되었는지를 관찰하기 위해 프레임 바디를 분석한다. 만일 승인되지 않았다면, STA는 잠시 멈추고, 이후에 업링크 타임슬롯을 적용한다. 만일 승인되었다면, STA는 등록 응답 프레임에 나타난 데이터 속도를 사용하여 할당된 타임슬롯 동안 업링크 트래픽을 송신하는 것을 개시한다.

할당된 타임슬롯 동안 업링크 송신을 개시할 때, 큐(버퍼) 내에 적어도 하나의 출력 프레임이 존재한다면, STA는 출력 큐(버퍼) 내의 제 1 프레임을 AP로 전송한다. 전송 이후에, STA는 제 2 업링크 프레임의 길이를 검사하고, 할당된 타임슬롯 내의 남아있는 지속기간 동안, 이 STA가 이 프레임을 전송할 수 있는지를 검사한다. 만일 전송할 수 없다면, STA는 업링크 송신 절차를 멈추고, 다음 TDF 수퍼프레임 동안 할당된 타임슬롯 내에 이 프레임을 전송하기 위해 기다린다. 만일 전송할 수 있다면, STA는 즉시 목적지 AP로 제 2 프레임을 전송한다. 할당된 타임슬롯이 종료될 때까지, 또는 송신할 어떠한 업링크 프레임도 존재하지 않을 때까지, 전송 절차는 이러한 방식으로 구동하는 것을 지속한다.

다운링크 송신

위에 서술된 바와 같이, 다운링크는 AP로부터 STA로의 정보 송신으로 한정된다. 전체 TDF 통신 절차에서, 다운링크 타임슬롯의 전체 개수는 결합된 STA의 가변적인 수에 기인하여 동적으로 변할 수 있다. AP가 결합된 STA에 프레임을 전송할 준비를 할 때, 이 AP는 동의된 데이터 속도를 사용하여 특정 다운링크 프레임을 송신하도록 요구되는 지속기간과, 남아있는 다운링크 타임슬롯에 남아있는 시간을 비교한다. 그런 후에, 결과를 기초로, 이 AP는 TDF의 수퍼프레임 동안 특정 데이터 속도로 전송되어야 하는 지를 결정한다. 뿐만 아니라, AP는 다운링크 프레임을 단편화할 필요가 없다.

결합된 STA가 업링크 트래픽을 전송할 시점이 아닐 때, STA는 이 STA로 주소 지정되는 가능한 다운링크 프레임에 대한 채널을 청취한다.

등록 해제

도 7에 도시되는 바와 같이, STA가 오프-라인(off-line)으로 진행하고, TDF 통신을 멈춘다고 결정한다면, STA는 이 STA의 업링크 타임슬롯 동안 결합된 AP에 등록 해제 요청 프레임을 전송하는데, 이는 할당된 업링크 타임슬롯 리소스를 배포하는 것을 AP에게 알리기 위함이다. 등록 해제 요청 프레임을 수신한 이후에, AP는 STA에 대해 할당된 업링크 타임슬롯을 배포하고, 차후의 사용을 위해 비어있는 타임슬롯 풀에 이 타임 슬롯을 삽입한다. 배포된 타임슬롯은 시스템 요구조건에 따라 업링크 타임슬롯 주기 또는 다운링크 타임슬롯 주기에 사용될 수 있다.

생존 통지

도 8을 참조하면, STA는 이 STA의 업링크 타임슬롯 주기 동안, 주기적으로 AP에 생존 통지 프레임을 전송함으로써, STA의 생존을 보고한다. 이는 AP로 하여금 STA가 예상치 못하게 갑자기 기능을 멈추거나 꺼지는 것을 감지하도록 허용하기 위해 수행되어, AP는 가능한 빨리 AP 리소스를 배포할 수 있게 된다. tdfAliveNotificationCycle라 표시되는 사전 한정된 임계치 주기에 대한 어떠한 생존 통지 프레임도 존재하지 않는다면, 결합된 AP는 STA가 오프라인 것처럼 작동하고, 후에 STA를 위해 할당된 업링크 타임슬롯을 배포한다. 이러한 결과는 STA로부터 등록 해제 요청 프레임을 수신하는 것과 유사하고, 한 번-할당된 타임슬롯은 차후의 사용을 위해 이용가능한 타임 슬롯의 풀로 반환된다.

일 실시예에서, 다중속도-가능 STA에 대해 공존 및 상호 운용성을 보장하기 위하여, 모든 STA는 규칙의 세트에 후속된다:

A. 동기화 프레임은 TDF 기본 속도 세트에서 최저 속도로 송신되어, 모든 STA가 이들 프레임을 이해하게 된다.

B. 목적지 유니캐스트 주소를 갖는 모든 프레임은 등록 메카니즘에 의해 선택된, 지원 데이터 속도를 사용하여 전송된다. 어떠한 국도 수신 국에 의해 지원되지 않는 속도로 유니캐스트 프레임을 송신하지 않는다.

C. 목적지 멀티캐스트 주소를 갖는 모든 프레임은 TDF 기본 속도 세트에서, 최고 속도로 송신된다.

패킷/프레임 송신 운영 예시

도 9 내지 도 20의 서술은 도 1 내지 도 8에 의해 서술된 시스템에서 정보의 운영 흐름을 더 서술하기 위해 후속된다. 물론, 도 9 내지 도 20의 특징 및 양상은 다른 시스템에 사용될 수 있다. 위에 서술된 바와 같이, TDF 프로토콜은 종래의 IEEE 802.11을 준수하는 DCF(distributed coordination function) 또는 PCF (point coordination function) 메카니즘을 대체할 수 있다.

도 9를 참조하면, 전형적인 TDF 네트워크의 예시(900)가 도시된다. 네트워크(900)는 사용자 가정(910 및 920)으로부터 인터넷(또는 다른 리소스 또는 네트워크)(930)로의 연결을 제공한다. 사용자의 가정(910 및 920)은 케이블 시스템 커플러(950)를 통한 액세스 포인트(AP)(940)를 통해 연결된다. AP(940)는 예를 들어, 가정(910 및 920)의 이웃에, 또는 가정(예를 들어, 아파트)(910 및 920)을 포함하는 아파트 건물에 위치할 수 있다. AP(940)는 예를 들어, 케이블 사업자에 의해 소유될 수 있다. AP(940)는 LAN 시스템(970)을 통하여 라우터(960)에 더 연결된다. 라우터(960) 또한, 인터넷(940)에 연결된다.

명백함을 위해, 용어 "연결된"은 직접 연결(어떠한 중재(intervening) 요소 또는 유닛도 없는)과, 간접 연결(스플리터(splitter), 증폭기, 리피터(repeater), 인터페이스 변환기 등과 같은 하나 이상의 중재 요소 및/또는 유닛이 있는) 모두를 참조한다. 이러한 연결은 예를 들어 유선 또는 무선, 그리고 영구적 또는 일시적일 수 있다.

사용자 가정(910 및 920)은 다양하고 상이한 구성을 가질 수 있고, 각 가정은 상이하게 구성될 수 있다. 하지만, 네트워크(900)에 도시되는 바와 같이, 사용자 가정(910 및 920) 각각은 국(모뎀 또는 STA로 참조되는)(912 및 922)을 각각 포함한다. 모뎀(912, 922)은 각각 LAN 네트워크(918, 928)를 통하여 제 1 호스트(호스트1)(914, 916), 및 제 2 호스트(호스트2)(916, 926)에 연결된다. 각 호스트(914, 916, 924 및 926)는 예를 들어, 컴퓨터 또는 다른 처리 디바이스 또는 통신 디바이스일 수 있다. 네트워크(900)가 다양한 호스트(예를 들어, 914, 916, 924 및 926)가 라우터(960)에 연결하는 것을 허용할 수 있는 다양한 방식이 존재한다. 4개의 구현이 아래에 논의되고, 이들은 단순화를 위해 오직 모뎀(912)과 호스트(914 및 916)만을 고려한다.

제 1 방법에서, 모뎀(912)은 다른 라우터로서의 기능을 한다. 호스트(914 및 916)는 이 호스트의 IP 주소에 의해 식별되고, 모뎀(912)은 호스트(914 및 916)로부터 라우터(960)로 IP 패킷을 라우팅시킨다. 이 방법은 모뎀이 추가적인 메모리와 증가된 처리 전력을 요구하는 라우터 소프트웨어를 실행하도록 요청한다.

제 2 방법에서, 모뎀(912)은 브릿지(bridge)로서의 기능을 한다. 모뎀(912)과 AP(940)는 표준 무선 배포 시스템(WDS: standard wireless distribution system) 메카니즘을 사용하여, 계층 2 패킷을 라우터(960)로 전달한다. 호스트(914 및 916)는 이 호스트의 매체 액세스 제어(MAC) 주소에 의해 식별된다. 이러한 방법은 IEEE 802.11 표준의 일부이고, 동시에 다수의 호스트에 서비스를 제공할 수 있다. 하지만, 반드시 모든 AP와 모뎀이 향상된 보안을 갖고 WDS를 지원하는 것은 아니다.

제 3 방법에서, 모뎀(912)은 LAN 패킷/프레임의 소스 MAC 주소{소스는 호스트(914 및 916) 중 하나임}를 모뎀 자신의 MAC 주소로 변경하는 MAC 구실(masquerade)을 사용한다. 따라서, 라우터(960)의 관점으로부터, 라우터(960)는 모뎀(912)을 관찰 할 뿐이다. 모뎀(912)은 이러한 방법을 이용하여 한 번에, 하나의 호스트에만 서비스를 제공할 수 있다.

제 4 방법에서, 모뎀(912)은 아래에 더 상세히 서술되는 캡슐화를 사용한다. 각 상기 방법은 장점 및 단점을 갖는데, 이들 장점 및 단점은 구현에 따라 변할 수 있다. 하지만, 캡슐화 방법은 모뎀이 라우터 소프트웨어를 실행하는 것을 요구하지 않음으로써, 특정 장점을 제공하는데, 이 장점은 이 방법으로 하여금 모뎀이 일반적으로 더 단순해지도록 허용한다는 것이다. 또한, 캡슐화 방법은 전형적으로 보안 문제를 초래하지 않기에, 이 방법은 동시에 다수의 호스트에 서비스를 제공할 수 있다.

추가로, 캡슐화 방법은 단일 WLAN-포맷 패킷을 사용함으로써 호스트로부터 각 패킷을 송신하는, 어쩌면 3가지 제 1 방법에 결합되는 높은 오버헤드를 피한다. 현재의 TDF 환경에서, WLAN-포맷 패킷은 도 9의 배선에 의한(비-RF) TDF 케이블 시스템에서 정보를 송신하는 종래의 포맷으로 사용된다. 따라서, 3가지 제 1 방법은 호스트로부터 송신된 전체 패킷에 대한 WLAN 패킷의 오버헤드를 유발하고, 처리량은 이에 대응하여 감소된다. 이러한 비효율성은 전형적으로 TDF 환경에서 악화된다. TDF 환경에서, 타임슬롯의 지속기간은 고정되고, 타임슬롯은 오직 하나의 가장 큰 WLAN 프레임만이 하나의 슬롯에서 송신되는 것을 허용하도록 설계된다. 따라서, 오직 하나의 호스트 패킷만이 각 타임슬롯에 송신될 수 있다.

따라서, 캡슐화 방법은 하나 이상의 다양한 장점을 제공할 수 있다. 이러한 장점은 예를 들어, 더 단순한 라우터 설계 및 동작, 증가된 보안성, 다수의 호스트에 서비스를 제공하는 것, 그리고 증가된 효율성 및 처리량을 포함한다. 캡슐화 방법을 포함하는 일 실시예에서, 다수의 LAN 패킷은 하나의 WLAN-포맷 패킷(WLAN 패킷)에 포함된다. WLAN 패킷은 TDF 타임슬롯에 의해 허용되는 최대 길이만큼 크다. 캡슐화된 패킷(예를 들어, AP)을 수신하는 엔티티는 각 LAN 패킷으로 WLAN 패킷을 탈캡슐화하고, 이 LAN 패킷을 라우터에 전송한다. 역방향으로의 통신을 위해, 모뎀(STA)은 WLAN 패킷을 탈캡슐화하고, 각 LAN 패킷을 호스트(들)에 전송한다.

STA 및 AP 예시

도 10은 이들 중 2개가 명시적으로 도시되는 다수의 모뎀(STA)과 AP를 포함하는 도면(1000)이다. 도면에서, N개의 모뎀까지 케이블 네트워크를 통하여 AP에 연결될 수 있다. 도면은 모뎀 #1(1010), 모뎀 #N(1020) 및 AP(1030)를 포함하고, 모뎀(1010 및 1020)의 각각은 커플러(1042)를 통해, 케이블 네트워크(1040)를 통하여 AP(1030)에 연결된다. 케이블 네트워크 커플러(1042)는 신호 스플리터, 증폭기, 리피터, 또는 케이블 시스템에 대해 당업계에 잘 알려진 다른 타입의 커플러일 수 있다. 다른 구현은 상호 연결 케이블 네트워크의 대안적인 구현에 따라, 모뎀의 각각에 대해 별도의 케이블 네트워크를 사용할 수 있다. 모뎀 #1(1010) 및 모뎀 #N(1020)은 이더넷, 애플토크(Appletalk), 또는 아크넷(Arcnet) 그리고 외부의 사용을 위한 케이블 드라이브 인터페이스와 같은 근거리 통신망(LAN)을 갖는 것으로 도시된다. 이러한 구성은 모뎀이 사용자를 위해 제공할 수 있는 오직 예시적인 타입의 인터페이스이다.

도 10은 아래에 서술되는 바와 같이, 기능적이고 물리적 인터페이스를 도시한다. 모뎀(1010 및 1020) 및 AP(1030)는 동일한 명칭의 기능 요소를 포함하나, 일부 외부의 연결은 상이하고, 요소 그 자체는 모뎀에 대해, 그리고 AP에 대해 상이한 기능을 수행한다. 따라서, 공통적으로 도시된 유닛의 기능은 모뎀과 AP 모두에서 서비스를 제공할 수 있다. 하지만, 상이한 유닛이 모뎀에 대해 그리고 AP에 대해 설계되어, 상이한 유닛이 모뎀 또는 AP 각각에 요구되는 오직 이들 기능만을 수행할 수 있음이 명백할 것이다.

또한, 모뎀(1010, 1020 및 1030)에 도시된 기능과 인터페이스가 하드웨어, 펌웨어일 수 있거나, 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어, 펌웨어, 그리고 소프트웨어의 임의의 조합으로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 모뎀(1010)은 도 10 및 다른 도면에 도시된 기능 및 인터페이스의 고정된 또는 프로그램 가능 조정을 제공하는 처리 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 당업자라면 중앙 처리 유닛, 다수의 처리기, 애플리케이션 특정 집적 회로, 논리 제어 회로, 인터페이스를 위한 아날로그 드라이브 회로, 그리고 전원 공급 장치가 조합으로 사용되어, 본 명세서에 도시된 도 10 및 다른 도면의 디바이스의 기능을 구현할 수 있다는 것을 인식할 것이다.

모뎀(1010)은 로컬 애플리케이션 계층(1011), 이에 후속하는 TCP/IP 계층(1012), 이에 후속하는 브릿지(1014)를 포함한다. 브릿지(1014)는 LAN 인터페이스(1015), 패킷 수집/배포(deaggregation) 모듈(PADM)(1016), LAN 포맷 인터페이스(1017)에 연결된다. PADM(1016) 또한, WLAN 포맷 인터페이스(1017)에 연결된다. 케이블 인터페이스(1084)는 모뎀(1010)과 AP(1030) 사이의 외부 케이블 네트워크(1040)에 WLAN 포맷 인터페이스(1017)를 연결시킨다. LAN 인터페이스(1015)는 LAN 네트워크(1052)에 연결되고, 이 네트워크는 제 1 호스트{(호스트1)(1054)}와 제 2 호스트{(호스트2)(1056)}에 연결된다.

모뎀(1020)은 모뎀(1010)과 유사하다. 하지만, 모뎀(1020)은 LAN 네트워크(1062)에 연결되고, LAN 네트워크(1062)는 제 1 호스트{(호스트1)(1064)}와 제 2 호스트{(호스트2)(1066)}에 연결된다. 모뎀(1020)의 요소는 모뎀(1010)의 요소와 유사하게 도시된다. 하지만, 예를 들어, 다양한 구성 파라미터가 모뎀(1010 및 1020)이 설정되고 동작할 때, 상이한 점이 명백할 것이다.

AP(1030)는 로컬 애플리케이션 계층(1071), 이에 후속하는 TCP/IP 계층(1072), 이에 후속하는 브릿지(1074)를 포함한다. 브릿지(1074)는 이더넷 인터페이스(1077), PADM(1076), 및 WLAN 포맷 인터페이스(1075)에 연결된다. PADM(1076) 또한, WLAN 포팻 인터페이스(1075)에 연결된다. 케이블 인터페이스(1080)는 AP(1030)와 다운스트림 모뎀(1010 및 1020) 사이의 외부 케이블 네트워크(1040)에 WLAN 포맷 인터페이스(1075)를 연결시킨다. LAN 인터페이스(1077)는 이더넷 네트워크(1082)에 연결되고, 이 네트워크는 결국 라우터(1090)에 연결된다. WLAN 포맷 인터페이스(1017 및 1075)는 케이블 인터페이스(1084 및 1080)와 케이블 네트워크(1040)를 통해 서로 통신 방식으로 연결된다. 라우터(1090)는 인터넷(1095)에 더 연결된다. 따라서, 연결은 호스트(1054, 1056, 1064, 1066)와 인터넷(1095) 사이에 존재한다.

다양한 로컬 애플리케이션 계층(1011, 1071)은 로컬 애플리케이션을 실행하고, 아키텍처에서 다른 계층과 인터페이싱하는(interfacing) 표준 계층이다. 다양한 TCP/IP 계층(1012, 1072)은 TCP/IP를 구동시키고, 서비스를 제공하는 표준 계층이며, 이러한 서비스로 이러한 계층에 의해 전형적으로 제공된 서비스로서, 아키텍처에서 다른 계층과 인터페이싱 하는 것을 포함한다. 다양한 LAN 인터페이스(1015, 1077)는 LAN 네트워크에/LAN 네트워크로부터 인터페이싱하는 표준 유닛이다. 이러한 인터페이스(1015, 1077)는 LAN 패킷을 송신하고 수신하며, 이더넷 프로토콜과 같은 프로토콜에 따라 동작한다.

다양한 WLAN 포맷 인터페이스(1017, 1075)는 케이블 인터페이스(1084, 1080)를 통해 케이블 네트워크(1040)를 가로질러 통신하는데 사용되는 프레임을 포맷화하는 유닛이다. 이러한 WLAN 포맷 인터페이스(1017, 1075)는 WLAN 포맷 패킷을 송신하고 수신하며, WLAN 프로토콜에 따라 동작한다. 하지만, 도면(1000)에서, WLAN 인터페이스(1017, 1075)는 실질적으로 무선 통신을 사용하는 것이 아닌, 케이블 인터페이스(1084, 1080)를 통하여 케이블 네트워크(1040)에 연결된다.

LAN(1015, 1077), WLAN 포맷 인터페이스(1017, 1075) 및 케이블 인터페이스(1084, 1080)는 예를 들어, 컴퓨터에 대한 플러그-인(plug-in) 카드와 같은 하드웨어로 구현될 수 있다. 또한, 인터페이스는 처리 디바이스에 의해 구현되는 지령을 사용하는 포맷화 인터페이스의 기능을 수행하는 프로그램과 같은 소프트웨어로 더 구현될 수 있다. 하지만, 이러한 소프트웨어 포맷화 기능을 위한 드라이버는 LAN 및 케이블 인터페이스를 위한 하드웨어로 구현될 것이다. 전반적으로, 인터페이스는 일반적으로 실제 신호를 수신하는 것(예를 들어, 커넥터)과 수신된 신호를 버퍼링하는 것(예를 들어, 송신/수신 버퍼)의 부분과, 전형적으로 신호를 처리하는 것(예를 들어, 신호 처리 칩의 전체 또는 일부)의 부분을 포함한다.

다양한 브릿지(1014, 1074)는 이더넷 인터페이스와 WLAN 포맷 인터페이스 사이에서 패킷을 전달하는 유닛이다. 브릿지는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있거나, 오직 논리적 엔티티만이 될 수도 있다. 브릿지에 대한 표준 구현 또는, AP 또는 STA 내의 다른 기능은 처리 디바이스(집적 회로, 단일 또는 다중 처리 유닛과 같은) 또는, 처리 디바이스(처리 브릿지 소프트웨어를 실행하는 처리기와 같은) 상에서 실행되는 지령의 세트를 포함한다.

PADM(1016 및 1076)은 패킷 캡슐화 및 탈캡슐화를 포함하는 다양한 기능을 수행하는데, 이는 아래에 더 서술된다. PADM(1016 및 1076)은 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현은 예를 들어, 처리 디바이스 상에서 실행되는 프로그램과 같은 지령의 세트를 포함한다. 이러한 지령은 컴퓨터-판독 가능 매체 내에 구현될 수 있다. 하드웨어 구현은, 예를 들어, ASIC(application specific integrated circuit, 애플리케이션 특정 집적 회로)와 같은 전용 칩 또는, 심지어 디지털 논리 요소를 지원하는 펌웨어 지령도 포함할 수 있는 PGA(programmable gate array, 프로그램 가능 게이트 어레이)와 같은 프로그램 가능 디바이스를 포함한다.

도 11을 참조하면, 처리(1100)는 호스트로부터 모뎀 또는 STA를 통해 AP로 프레임/패킷을 송신하는 처리를 도시한다. 프레임/패킷은 AP에 수신을 위해 모뎀으로부터, 그리고, 라우터로의, 그런 후에, IP 코어 네트워크에서 최종 목적지로 최종적인 전달을 위해 송신된다. 또한, 이러한 처리(1100)는 AP 업링크 송신 처리에 대한 모뎀으로 참조된다. 처리(1100)는 예를 들어, 이전에 서술된 등록 처리를 사용하여 AP에 연결하는 모뎀(1110)을 포함한다. 또한, 이러한 처리는 예를 들어, 인증 및 결합 동작을 포함하는 표준 WLAN 프로토콜을 포함할 수 있다.

그런 후에, 처리(1100)는 하나 이상의 호스트가 하나 이상의 프레임/패킷을 모뎀에 전송하는 것(1120)과, 모뎀이 전송된 프레임(들)/패킷(들)을 수신하는 것(1130)을 포함한다. 전송된 프레임/패킷은 최종 목적지(들)에 프레임/패킷을 전달하는 라우터에 의한 수신을 위한 것임을 주목하라. 도 10의 구현에서, 모뎀(1010)은 하나 이상의 호스트(1054 및 1056)로부터 LAN 인터페이스(1015)를 경유하여, LAN 네트워크(1052)를 통해 전송된 프레임/패킷을 수신한다.

그런 후에, 모뎀은 프레임(들)/패킷(들)이 WLAN 포맷화 인터페이스를 통해, 케이블 인터페이스를 통해 AP로 전송될 것인지를 결정한다(1140). 모뎀은 다른 인터페이스(무선 인터페이스와 같은, 미도시)를 통해 액세스 되는 것과는 반대로, 라우터가 케이블 인터페이스 및 WLAN 포맷 인터페이스를 사용하여, 액세스 된다고 인식함으로써, 이러한 결정(1140)을 행한다. 도 10의 구현에서, 모뎀(1010)은 수신된 프레임(들)/패킷(들)을 브릿지(1014)에 전송하고, 브릿지(1014)는 이러한 결정(1140)을 수행한다.

그런 후에, 모뎀은 하나 이상의 수신된 프레임/패킷을 포함하는, 라우터에 대한 다수의 프레임/패킷을 캡슐화한다(1150). 캡슐화(1150)는 다수의 호스트로부터, 예를 들어, 도 10의 구현에서 호스트(1054 및 1056)로부터 수신된 프레임/패킷을 포함할 수 있다. 게다가, 캡슐화는 동작(1130)에서 수신된 프레임(들)/패킷(들) 및, 큐에 이미 수신된, 그리고 저장된 프레임/패킷을 포함할 수 있다.

다수의 프레임/패킷을 캡슐화하지 않는 구현에서, 구현은 LAN 프레임/패킷을 각 LAN 프레임/패킷을 캡슐화하는 각 WLAN 패킷에 매핑하기 위해 브릿지를 사용할 수 있다. 이러한 캡슐화는, 예를 들어, WLAN 패킷의 데이터 일부로서 전체 LAN 패킷을 포함할 수 있고, 추가의 WLAN 헤더를 추가할 수 있다.

게다가, 다수의 프레임/패킷을 캡슐화하지 않는 구현은 심지어, 각 LAN 프레임/패킷을 캡슐화하는 것조차 요구하지 않는다. 오히려, 이러한 구현은 예를 들어, LAN 헤더를 WLAN 헤더로 대체함으로써, 그리고 하나 이상의 추가 필드를 선택적으로 추가함으로써, 각 LAN 프레임/패킷을 개별적인 WLAN 패킷으로 변환할 수 있다.

예를 들어, 도 12를 참조하면, 변환(1200)이 도시되는데, 이는 LAN 헤더(1220) 및 데이터 일부(1230)를 포함하는 LAN 프레임/패킷(1210)을 수신한다. 변환(1200)은 WLAN 헤더(1250), 데이터 일부(1230), 및 프레임 검사 시퀀스{(FCS: frame check sequence)(1260)}를 포함하는 WLAN 패킷(1240)을 생성한다, 하지만, 구현 동작(1150)은 다수의 LAN 프레임/패킷을 단일 WLAN 패킷으로 캡슐화하는 것을 포함한다. 동작(1150)의 일 구현이 도 13에 도시된다.

도 13은 특정 이더넷 패킷으로 도시된 LAN 프레임/패킷으로부터 WLAN 패킷으로의 예시적인 변환을 도시한다. 이전에 언급된 바와 같이, 이더넷 패킷은 LAN 프레임/패킷의 특정 형태이다. 따라서, 도 13은 임의의 타입의 LAN 패킷에 적용될 수 있다. 도 13에서, 변환(1300)은 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)을 포함하는 다수의 이더넷 패킷을 수신하고, 단일 WLAN 패킷(1318)을 생성한다. 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314) 각각은 각 이더넷 헤더(1320, 1322 및 1324)와, 각 데이터 일부(1326, 1328 및 1329)를 포함한다. 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)은 동일한 호스트로부터 또는 상이한 호스트로부터 생길 수 있다. 게다가, 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)이 라우터로 전송하기 위해 캡슐화되지만, 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)의 최종 목적지는 상이할 수 있다. 예를 들어, 각각의 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)은 하나 이상의 호스트가 통신하는(또는 통신을 시도하는) 상이한 인터넷 사이트를 위해 예정될 수 있다. 변환(1300)은 2개의 중간 동작을 포함하는 것으로 도시된다. 하지만 다른 구현은 임의의 중간 동작을 수행하지 않고, 또 다른 구현은 더 많은 중간 동작을 수행한다.

제 1 중간 동작은 이더넷 패킷을 확장된 이더넷 패킷으로 변환하는 것이다. 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)은 확장된 이더넷 패킷(1330, 1332 및 1334)으로 각각 변환된다. 변환(1300)에서, 전체 이더넷 패킷(1310, 1312 및 1314)는 확장된 이더넷 패킷(1330, 1332 및 1334)의 데이터 일부(1336, 1338 및 1340)로 각각 포함된다. 확장된 이더넷 패킷(1330, 1332 및 1334) 또한 선택적 헤더(1342, 1343 및 1344) 뿐만이 아니라, 선택적 테일(tail)/트레일러(trailer)(1346, 1347 및 1348)를 각각 포함한다. 헤더(1342, 1343 및 1344) 및 테일/트레일러(1346, 1347 및 1348)는 헤더/테일/트레일러에 대해 전형적인 것인지에 관계없이, 또는 예를 들어, 패킷 개수, 확인 응답 및 재송신 정보, 소스 및/또는 목적지에 대한 주소, 및 오류 검사 정보와 같은 다양하고 상이한 부분 정보를 포함할 수 있다.

제 2 중간 동작은 확장된 이더넷 패킷을 단일 "WLAN에서 이더넷"(EIW: Ethernet in WLAN) 패킷(1350)으로 변환하는 것을 포함한다. EIW 패킷(1350)은 확장된 이더넷 패킷의 각각에 대한 데이터 일부를 포함한다. 2개의 가능한 변환이 도시된다. 제 1 변환은 실선 화살표(1370)로 도시되고, 제 2 변환은 점선 화살표(1375)로 도시된다.

변환(1300)에서 실선 화살표(1370)에 의해 도시되는 바와 같이, 데이터 일부(1352, 1353 및 1354)는 포함된 확장 이더넷 패킷(1330, 1332 및 1334)에 각각 대응한다. EIW 패킷(1350)은 선택적 헤더(1356)(또한 EIW 헤더로 참조되는)와 선택적 테일/트레일러(1358)를 포함하는데, 이 선택적 테일/트레일러(1358)는 예를 들어 헤더/테일/트레일러에 대해 이전에 서술된 임의의 정보를 포함할 수 있다. 어떠한 헤더 또는 테일/트레일러도 확장된 이더넷 패킷에 삽입되지 않는다면, 확장된 이더넷 패킷의 데이터 일부{예를 들어, 데이터 일부(1336)}는 EIW 패킷의 데이터 일부{예를 들어, 데이터 일부(1352)}가 된다. 게다가, 심지어 테일/트레일러의 헤더가 확장된 이더넷 패킷에 삽입되더라도, 구현은 EIW 패킷을 형성할 때, 헤더 또는 테일/트레일러를 폐기하거나 무시할 수 있다. 이들 경우의 각각에서, 확장된 이더넷 패킷의 데이터 부분은 EIW 프레임/패킷 내에 포함된다.

변환(1300)에서 점선 화살표(1375)로 도시된 바와 같이, 데이터 일부(1352, 1353 및 1354)는 확장된 이더넷 패킷(1330, 1332 및 1334)에 각각 대응하는 것을 요구하지 않는다. 즉, EIW 패킷의 데이터 일부는 전체 확장된 이더넷 패킷을 포함하는 것을 요구하지 않는다. 점선 화살표(1375)에 의해 나타난 바와 같이, 확장된 이더넷 패킷은 2개의 EIW 패킷의 데이터 일부로 분할될 수 있다.

더 구체적으로, 점선 화살표(1375)로 도시된 구현은 (1) 확장된 이더넷 패킷의 제 2 부분(1330)이 EIW 패킷(1350)의 데이터 일부(1352)에 삽입되는 것, (2) 전체 확장된 이더넷 패킷(1332)이 EIW 패킷(1350)의 데이터 일부(1353)에 삽입되는 것, 및 (3) 확장된 이더넷 패킷의 제 1 부분(1334)이 EIW 패킷(1350)의 데이터 부분(1354)에 삽입되는 것을 나타낸다. 따라서, EIW 패킷(1350)에 대한 하나의 시나리오에서, (1) 제 1 데이터 일부(1352)는 부분적 확장 이더넷 패킷을 포함하고, (2) 마지막 데이터 일부(1354)는 부분적 확장 이더넷 패킷을 포함하지만, (3) 중간 데이터 일부(1353, 명백하게 도시되지는 않은 임의의 다른 데이터 부분)는 완전한 확장 이더넷 패킷을 포함한다. 도시되진 않았지만, (1) 확장된 이더넷 패킷(1330)의 제 1 부분이 이전의 EIW 패킷의 데이터 일부에 위치할 수 있다는 것과 (2) 확장된 이더넷 패킷의 제 2 부분(1334)이 차후의 EIW 패킷의 데이터 일부에 위치할 수 있다는 것이 명백해야 한다.

변환(1300)의 마지막 단계에서, EIW 패킷(1350)은 WLAN 패킷(1318)에서 데이터 일부(1360)에 포함된다. WLAN 패킷(1318) 또한 WLAN MAC 헤더(1362) 및 FCS(1364)를 포함한다. 모든 구현이 모든 선택적 헤더 및 테일/트레일러를 사용하는 것은 아니고, 심지어 모든(또는 임의의) 선택적 중간 동작(또한 단계로 참조되는)을 사용하는 것도 아님이 명백할 것이다. 예를 들어, 다른 구현은 EIW 패킷에 오직 확장된 이더넷 패킷의 일부만을 복사하는데, 이는 고정된-지속기간 타임슬롯에 더 많은 원래의 데이터{예를 들어, 데이터 일부(1326, 1328 및 1329)를 맞추기 위함이다. 얼마나 많은 중간 동작이 포함되는 지뿐만이 아니라, 어떤 헤더 및 테일/트레일러가 사용되는 지의 결정은 설계 목표와 제약을 기초로 각 구현에 대해 변할 수 있음이 명백할 것이다.

도 13과 함께, 도 14는 LAN 프레임/패킷으로서 이더넷 패킷의 특정 예시를 활용한다. 비-이더넷 패킷 또한 사용될 수 있다. 도 14를 참조하면, 도면(1400)은 PADM의 일 구현이 어떻게 이더넷 패킷을 캡슐화하는 지를 도시한다. PADM은 각 입력 이더넷 패킷이 위치하는 입장(ingress) 큐(1410)를 유지한다. PADM은 문자열(1420)로 이더넷 패킷을 연결하고, EIW 헤더(1430)와 WLAN 헤더(1440)를 추가한다. 헤더(1430 및 1440)에 포함된 정보에 따라, 이들 헤더(1430 및 1440)는 예정보다 빨리 또는, 이더넷 패킷을 연결한 이후에 구축될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 구현은 EIW 헤더(1430)에서, 문자열(1420)의 이더넷 패킷의 개수를 나타내는 개수를 포함한다. 이더넷 패킷이 가변 길이를 가질 수 있다면, 이러한 수는 이더넷 패킷이 문자열(1420)로 조립될 때까지, 전형적으로 이용가능 하지 않다. 헤더(1430 및 1440)는 특정 구현에 대한 요구를 수용하기 위해 한정될 수 있음이 명백할 것이다.

도 15를 참조하면, EIW 헤더의 일 구현의 포맷(1500)이 도시된다. 포맷(1500)은 시퀀스 및 응답 번호에 대한 필드(1510), 전체 패킷 개수(1520) 및 일련의 패킷 서술자를 포함하는데, 이 서술자는 WLAN 패킷에서 캡슐화된 각 이더넷 패킷에 대해 하나의 서술자를 포함한다. 따라서, 패킷 서술자의 가변적인 개수는 도 15에서 생략된 것처럼 고려된다. 패킷 서술자(1530 및 1540)가 도시되는데, 패킷 서술자(1530 및 1540)의 각각은 패킷 플래그(1550 및 1555, 각각)와 패킷 길이(1560 및 1565, 각각)를 포함한다.

시퀀스 번호(1510)는 캡슐화된 데이터에 대한 시퀀스 식별자를 제공하는데, 이는 수신자가 송신의 수신을 확인 응답하는 것을 허용한다. 확인 응답 번호는 이전에 수신된 데이터에 대한 확인 응답을 제공한다. 전체 패킷 개수는 WLAN 패킷에서 캡슐화된 이더넷 패킷의 개수이다.

패킷 플래그(1550, 1555)는 결합된 이더넷 패킷이 완전한 패킷인지를 나타낸다. 타임슬롯이 고정된 지속기간을 갖는다면, 전체 이더넷 패킷이 주어진 WLAN 패킷으로 맞춰지지 않을 수 있다. 따라서, 특정 구현에서, 마지막 이더넷 패킷이 임의의 주어진 WLAN 패킷보다 전형적으로 더 짧을 수 있음이 예상된다. 패킷 길이(1560, 1565)는 이러한 특정 이더넷 패킷의 길이를 나타낸다.

도 10의 구현을 사용하는 도 11의 처리(1100)를 계속해보면, 동작(1150)은 예를 들어, 모뎀(1010)의 PADM(1016)에 의해 수행될 수 있다. 다른 구현은 예를 들어, 브릿지, LAN 인터페이스, WLAN 포맷 인터페이스, PADM 이외의 다른 중간 요소, 브릿지 위의 요소, 또는 이 요소들의 조합으로 동작(1150)을 수행할 수 있다. 동작(1150)을 수행하는 요소(들)는 예를 들어, 소프트웨어(지령의 프로그램과 같은), 하드웨어(IC와 같은), 펌웨어(처리 디바이스에 삽입된 펌웨어와 같은) 또는 조합으로 구현될 수 있음이 명백할 것이다. 게다가, PADM은 모뎀(예를 들어, 브릿지 위 또는 이더넷 인터페이스와 브릿지 사이) 내에, 인터페이스 또는 브릿지 중 하나 내에 상이한 위치에 위치할 수 있고/있거나 다수의 요소 사이에 배포될 수 있다.

처리(1100)는 모뎀이 케이블 네트워크(1160)를 통하여 AP에 캡슐화된 패킷을 전송하는 것을 더 포함한다. 전송된 패킷은 라우터에 의한 수신을 위해 의도된다. 케이블 네트워크는 예를 들어, 동축 케이블, 광 섬유 케이블, 또는 다른 유선 송신 매체뿐만이 아니라, 정보 패킷의 신뢰성 있는 배포를 위해 요구되는 커플러, 스플리터, 증폭기, 리피터, 인터페이스 변환기 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 모뎀의 업링크 타임슬롯이 도착할 때, 모뎀은 입장 큐로부터 패킷을 수집하고, 이 패킷을 하나의 WLAN 패킷에 삽입한다. WLAN 패킷은 타임슬롯이 허용하는 가장 큰 패킷보다 클 수 없다. 반대로, 타임슬롯이 도착할 때, WLAN 패킷이 고정된 타임슬롯의 지속기간을 채우기에 충분히 크지 않다면, 일 구현은 (더 작은) WLAN 패킷을 여전히 전송하는 반면, 다른 구현은 널(NULL) 데이터를 전송한다.

도 16을 참조하면, 처리(1600)는 캡슐화된 프레임/패킷을 수신하고, 패킷을 탈캡슐화하며, 구성 프레임/패킷을 전달하는 처리를 도시한다. 또한, 이러한 처리(1600)는 IP 코어 업링크 처리에 대한 AP로 참조된다. 이 처리(1600)는 AP가 케이블 인터페이스를 통해 모뎀으로부터 캡슐화된 패킷을 수신하는 것(1620)을 포함한다. 도 10의 구현에서, AP(1030)는 모뎀(1010)으로부터 캡슐화된 프레임/패킷을 수신한다. AP에서, 패킷은 케이블 인터페이스(1080)를 통해 수신되고, WLAN 포맷 인터페이스(1075)에 전송된다.

AP는 캡슐화된 패킷을 구성하는 구성 패킷을 추출하기 위해, 수신된 패킷을 탈캡슐화한다(1630). 도 10의 구현에서, WLAN 포맷 인터페이스(1075)는 PADM(1076)에 수신된(캡슐화된) 패킷을 전송한다. PADM(1076)은 탈캡슐화를 수행하고, 브릿지(1074)에 구성 프레임/패킷을 제공한다. 탈캡슐화는 예를 들어, 전체 패킷 개수(1520) 및 각 패킷 서술자{예를 들어, 패킷 서술자(1530)}의 패킷 플래그{예를 들어, 패킷 플래그(1550) 및 패킷 길이{예를 들어, 패킷 길이(1560)}를 시험함으로써 수행된다. 이러한 데이터를 시험함으로써, PADM(1076)은 구성 패킷의 각각이 개시하고 종료하는 곳을 결정할 수 있다.

특히, PADM(1076)은 구성 패킷이 완전한 LAN 프레임/패킷이라는 것을 보장하기 위해, 각 구성 패킷을 시험한다. 구성 LAN 프레임/패킷이 완전하지 않다면, PADM(1076)은 불완전한 프레임/패킷을 보유하고, LAN 프레임/패킷의 나머지가 수신될 때까지(차후 캡슐화된 프레임/패킷에서 발생할 수 있는) 또는, 타임아웃이 존재할 때까지 기다린다. LAN 프레임/패킷의 나머지가 수신될 때, PADM(1076)은 완전한 LAN 프레임/패킷을 조립하고, 브릿지(1074)에 완전한 LAN 프레임/패킷을 전달한다.

도 17을 참조하면, 동작(1630)의 상기 구현이 수신된 이더넷-형식의 캡슐화된 패킷(1710)에 대한 도면(1700)에 도시된다. 단순화를 위해, 수신된 캡슐화 패킷(1710)은 도 14에 참조로 서술된 송신 패킷과 동일하다고 간주된다. 하지만, 송신된 패킷과 수신된 패킷 간의 변형이 일부 실시예에서 발생할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 수신된 패킷(1710)은 WLAN 헤더(1440), EIW 헤더(1430) 및 구성 이더넷 패킷(1420)의 문자열을 포함한다.

PADM(1076)이 수신된 패킷(1710)을 처리할 때, 구성 이더넷 패킷이 완전하다면, 패킷{예를 들어, 패킷(1720)}은 브릿지(1074)에 제공된다. 구성 이더넷 패킷이 불완전하다면, 불완전한 패킷은 패킷의 나머지가 도착할 때까지, 또는 타임아웃이 발생할 때까지, 대기 큐(1730)(PADM(1076)에 위치할 필요 없는)에 저장된다. 도면(1700)은 대기 큐(1730)에 저장되는 불완전한 패킷(1740)을 도시한다. 이는 예를 들어, 이더넷 패킷이 2개의 WLAN 패킷에 미친다면 발생할 수 있다. 패킷이 완전할 때, 패킷은 브릿지(1074)에 전송된다. WLAN 패킷이 예를 들어, 하나의 완전한 이더넷 패킷과 하나의 부분적 이더넷 패킷을 포함할 수 있다는 것을 주목하라.

도 18을 참고하면, 도 11의 탈캡슐화 처리(1130)를 더 서술하기 위해, PADM(1016 또는 1076) 중 하나의 구현을 제공하는 PADM(1850)이 도시된다. PADM(1850)은 캡슐화기(1860)와 탈캡슐화기(1870)를 포함한다. 캡슐화기(1860) 및 탈캡슐화기(1870)는 브릿지 및 WLAN 포맷 인터페이스에 통신 가능 방식으로 연결된다. PADM(1850)의 요소가 주어진다면, PADM(1850)은 더 구체적으로 패킷 캡슐화/탈캡슐화 모듈로 참조될 수 있다. 동작에서, 캡슐화기(1860)는 위에 서술된 것처럼 브릿지로부터 이더넷 패킷을 수락하고, 이더넷 패킷을 캡슐화한다. 그런 후에, 캡슐화된 데이터가 WLAN 포맷 인터페이스에 제공된다. 동작에서, 탈캡슐화기(1870)는 WLAN 포맷 인터페이스로부터 캡슐화된 데이터를 수신한다. 탈캡슐화기(1870)는 위에 서술된 바와 같이, 수신된 데이터를 탈캡슐화하고, 어떠한 타임아웃도 존재하지 않는다고 간주하면서, 탈캡슐화된 데이터를 브릿지에 제공한다.

알 수 있는 바와 같이, 다른 구현이 가능할 수 있고, 구상된다. 예를 들어, 다른 구현은 캡슐화기와 탈캡슐화기를 결합한다. 또 다른 구현은 리눅스의 가상(virtual) 이더넷 인터페이스 특징을 사용한다. AP 또는 모뎀(STA)이 캡슐화된 패킷을 WLAN 포맷 인터페이스로부터 브릿지로 직접 전송할 수 있음을 주목하라. 브릿지는 패킷이 캡슐화되었는지, 그리고 PADM에 패킷을 전송하는 지를 결정한다.

도 16의 처리(1600)를 지속해보면, AP는 구성 프레임/패킷이 라우터에 전송될 것인지를 결정한다(1640). 이러한 동작(1640)은 다수의 동작과 함께, 처리(1600)에서 상이한 관점으로 수행될 수 있다. 도 10의 구현에서, 브릿지(1074)는 프레임/패킷이 라우터(1090)에 전송될 것인지를 결정한다. 그런 후에, AP는 LAN 인터페이스를 통하여 라우터에 구성 프레임/패킷을 전송한다(1650). 도 10의 구현에서, 브릿지(1074)는 LAN 인터페이스(1077)에 구성 프레임/패킷을 전송하고, LAN 네트워크(1082)를 통하여 라우터(1090)에 패킷을 전송한다.

라우터는 프레임/패킷을 수신하고(1660), 처리한다(1670). 처리는 예를 들어, 패킷 또는 패킷의 일부를, 호스트가 통신하거나 통신을 위해 시도하는 웹 사이트와 같은 추가의 목적지에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 캡슐화된 패킷이 다수의 호스트로부터 LAN 패킷을 포함하는 구현에서, 라우터는 기초 정보를 다수의 웹 사이트에 전송할 수 있다.

도 19를 참조하면, 처리(1900)는 AP에서 라우터로부터 프레임/패킷을 수신하는 처리를 도시한다. 프레임/패킷이 캡슐화되고, 캡슐화된 프레임/패킷은 AP로부터 송신된다. 송신된 캡슐화 프레임/패킷은 모뎀에 의한 수신을 위해 의도되고, 구성 프레임/패킷은 모뎀으로부터 하나 이상의 호스트로의 최종적인 전달을 위해 의도된다. 또한, 이러한 처리(1900)는 다운링크 송신 처리로 참조된다.

도 19의 처리(1900)는 라우터가 하나 이상의 호스트에 대해 의도된 하나 이상의 프레임/패킷을 수신하는 것(1920)과, 라우터가 수신된 프레임(들)/패킷(들)을 AP에 송신하는 것(1930)을 포함한다. 라우터는 예를 들어, 하나 이상의 호스트와 통신하도록 시도하는 하나 이상의 웹 사이트로부터 프레임/패킷을 수신할 수 있다. 도 10의 구현에서, 라우터(1090)는 인터넷(1095)으로부터 프레임/패킷을 수신한다. 그런 후에, 라우터(1090)는 LAN 네트워크(1082)를 통하여 수신된 프레임/패킷을 AP(1030)의 LAN 인터페이스(1077)에 전송한다.

AP는 적어도 하나의 수신 프레임/패킷이 WLAN 포맷 인터페이스와 케이블 인터페이스를 경유하고 케이블 네트워크를 통해 모뎀에 전송될 것인지를 결정한다(1940). 도 10의 구현에서, LAN 인터페이스(1077)는 수신된 패킷(이더넷 또는 다른 LAN 패킷일 수 있는)을 브릿지(1074)에 라우팅한다. 브릿지(1074)는 예를 들어, 패킷이 케이블 네트워크(1040)를 사용하여 모뎀(1010)에, WLAN 포맷 인터페이스(1075) 및 케이블 인터페이스(1080)를 통해 전송될 것인지를 결정한다.

AP는 모뎀으로의 송신을 위한 다수의 패킷을 캡슐화하는데(1950), 이 패킷은 하나 이상의 수신된 패킷을 포함한다. 다수의 패킷이 라우터로부터 모두 수신되지만, 라우터에서 하나 이상의 상이한 소스(예를 들어, 상이한 웹 페이지)로부터 수신될 수 있다는 것을 주목하라. 게다가, 캡슐화는 동작(1920)에서 수신된 패킷(들)과 큐에 이미 수신된 그리고 저장된 패킷을 포함할 수 있다.

동작(1950)에 대하여, 브릿지(1074)는 수신된 패킷(들)을 PADM(1076)에 전달한다. PADM(1076)은 (예를 들어) 모뎀(1010)을 위해 의도된 다른 패킷과 함께 수신된 패킷(들)을 대기열에 저장하고, 모뎀(1010)을 위해 이용가능한 다운링크 타임슬롯에 대한 캡슐화된 WLAN 패킷을 형성한다. PADM(1076)은 각 모뎀(또한, 국으로 참조되는)에 대해 별도의 큐를 보존하는데, 이 큐는 모뎀(1010)에 대한 제 1 큐와 모뎀(1020)에 대한 제 2 큐를 포함한다. 캡슐화는 도 11 내지 도 15에 결합하여 PADM(1016)을 서술하는 중에, 이미 서술되었다.

AP는 하나 이상의 호스트로 최종적인 전달을 위해 의도되는, 캡슐화된 패킷을 케이블 연결을 통해 모뎀에 전송한다(1960). 도 10의 구현에서, PADM(1076)은 순환-순서(round-robin) 방식으로 모뎀(1010 및 1020)의 각각에 대한 WLAN 패킷을 준비한다. 그런 후에, PADM(1076)은 준비된 WLAN 패킷을, TDF 수퍼프레임 구조에서 대응하는 다운링크 타임슬롯으로 삽입을 위한 WLAN 포맷 인터페이스(1075)에 공급한다. 그런 후에, 케이블 인터페이스(1080)는 TDF 수퍼프레임 구조를 사용하여, WLAN 포맷 인터페이스로부터 모뎀(1010 및 1020)으로 WLAN으로 캡슐화된 패킷을 송신한다.

도 20은 캡슐화된 패킷을 수신하고, 패킷을 탈캡슐화하며, 구성 패킷을 전달하는 처리(2000)를 도시한다. 이러한 처리(2000)는 또한, 다운링크 수신 처리로 참조된다. 처리(2000)는 모뎀이 케이블 인터페이스를 통하여 AP로부터 캡슐화된 패킷을 수신하는 것(2020)을 포함한다. 도 10의 구현에서, 모뎀(1010)은 케이블 네트워크(1040)를 통하여 케이블 인터페이스(1084)에서 캡슐화된 패킷을 수신한다. 케이블 인터페이스는 WLAN 포맷 인터페이스와 PADM(1016)에 캡슐화된 패킷을 송신한다. 그런 후에, 모뎀은 캡슐화된 패킷을 구성하는 구성 패킷을 추출하기 위해 수신된 패킷을 탈캡슐화한다(2030). 도 10의 구현에서, PADM(1016)은 WLAN 패킷의 탈캡슐화를 수행하고, 구성 LAN 패킷을 브릿지(1014)에 제공한다. 탈캡슐화는 예를 들어, 도 16 내지 도 18의 논의에서 PADM(1076)에 대해 이미 서술된 것처럼 수행될 수 있다.

모뎀은 구성 패킷이 하나 이상의 의도된 호스트 수신자에 전송될 것인지를 결정한다(2040). 이러한 동작(2040)은 처리(2000)에서 상이한 관점으로 다수의 동작과 함께 수행될 수 있다. 예를 들어, 동작(2040)은 동작(2030 또는 2050)중 하나와 결합하여 수행될 수 있다. 도 10의 구현에서, 브릿지(1014)는 패킷이 호스트(들)에 전송될 것인지를 결정한다.

그런 후에, 모뎀은 LAN 인터페이스를 통하여 호스트(들)에 구성 패킷을 전송한다(2050). 도 10의 구현에서, 브릿지(1014)는 LAN 인터페이스(1015)에 구성 패킷을 전송하는데, LAN 인터페이스(1015)는 LAN 네트워크(1052)를 통하여 하나 이상의 호스트1(1054) 및 호스트2(1056)에 패킷을 전송한다. 하나 이상의 호스트는 패킷을 수신하고(2060), 처리한다(2070). 처리는 예를 들어, 개인용 컴퓨터가 인터넷을 통해 수신된 멀티-미디어 파일을 저장하거나, PDA(Personal Digital Assistant)가 시청을 위한 전달 메세지(또한, 인터넷을 통해 수신된) 및 사용자를 통한 상호작용을 디스플레이하는 것을 포함할 수 있다. LAN 네트워크와 인터페이싱 하는 다수의 타입의 최종-사용자 디바이스는 다운로드된 패킷의 가능한 수신자일 수 있다. 이러한 디바이스는 LAN(1052)을 통해 기능을 하는 최종-사용자 디바이스이거나, 더 낮은-계급 액세스 포인트일 수 있다.

무선 듀얼 모드 디바이스(WDMD) 모뎀

도 1의 네트워크 아키텍처에서, 예시적인 모뎀 국(STA)(120 및 140)이 무선 디바이스(138 및 158)를 지원하는 WLAN RF 포트를 갖는 것으로 도시된다. 일 실시예에서, STA는 최종 사용자의 인터페이스로서, WLAN RF 인터페이스 포트를 포함한다. 가령, STA는 AP와 STA 간의 통신을 지원하는 케이블 인터페이스와, 무선 사용자 디바이스를 지원하는 WLAN RF 외부 포트를 가질 수 있다. 케이블 인터페이스와 WLAN 외부 포트를 갖는 STA 또한 무선 듀얼 모드 디바이스(WDMD)로 칭해질 수 있다. 도 1의 실시예에서, 이러한 WDMD는 완성된 WiFi 칩셋을 사용하여, STA의 WLAN 포맷 생성 및 RF 생성 기능을 구현할 수 있다. 또한, 도 1에서와 같이, 하나 이상의 AP, 케이블 네트워크, 및 STA의 기능을 수행하는 하나 이상의 WDMD를 포함하는 예시적인 시스템은 동축 케이블을 통한 비대칭 데이터(ADoC: asymmetric data over coaxial cable asymmetric) 시스템이라 칭해질 수 있다. TDF 시스템의 상기 서술과 어울리게, 하나 이상의 프로토콜을 준수하는 ADoC 액세스 포인트(AP) 및 하나 이상의 국(STA)은 ADoC 케이블 액세스 네트워크에 전개된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는, 용어 "ADoC 시스템" 및 "TDF 시스템"은 서로 대체될 수 있다고 고려될 수 있는데, 그 이유는 ADoC 시스템이 TDF 시스템의 특정 구현이기 때문이다. 도 1의 경우와 같이 ADoC 시스템에서, AP 및 STA는 케이블 네트워크의 계층적 트리 구조로 커플러를 통하여 연결되는데, 이 케이블 네트워크는 전형적인 케이블 네트워크 요소인 케이블, 스플리터, 증폭기, 릴레이(relay), 리피터, 스위치, 변환기 등과 같은 요소를 포함한다.

도 21을 참조하면, ADoC STA(2100)의 하드웨어 구현에 대한 발명적인 구현은 2개의 디바이스{ADoC 디바이스(2103) 및 WLAN 디바이스(2104)를 ADoC 시스템에 대한 단일 STA로 통합하는 것이다. ADoC 시스템(2103)은 TDF 원칙을 사용하는 케이블 네트워크에서 양-방향 데이터 통신을 지원하는 동축 케이블 인터페이스(2106)와 연결하는 기능을 하는 반면에, WLAN 디바이스(2104)는 WLAN 네트워크에서 양-방향 데이터 통신을 지원하는 안테나(2108)와 연결하는 기능을 한다. STA(2100)는 요구된다면, ADoC 디바이스(2103)와 WLAN 디바이스(2104) 간의 데이터 프레임을 교환하는데, 이는 WLAN 네트워크에서 PC, PDA, 라우터, 스위치, 프린터, 스마트 터미널 등과 같은 무선-인에이블 디바이스가 ADoC STA를 통해 인터넷 또는 인트라넷과 같은 AP 네트워크에 액세스하는 것을 가능케 하기 위함이다. 무선 디바이스는 STA의 무선 범위 내에 위치할 수 있는데, 이 디바이스는 가정 또는 사업 환경에 위치할 수 있다.

일 실시예에서, 도 21에 도시된 STA 아키텍처는 채널 인코더/디코더 및 데이터 처리를 위한 2개의 독립형 디바이스로 하여금, 가정용 또는 사업용 WLAN에서 무선으로 연결된 디바이스를 위한 인터넷/인트라넷 액세스 기능을 제공하도록 요청한다. 이들 2개의 독립형 디바이스는 결합되어, 일부 공통 서브요소를 공유할 수 있어서, ADoC 모드와 WLAN 모드 간에서 전환할 수 있는 WDMD를 형성한다. 단일 WDMD는 로컬 네트워크에 대한 독립형 디바이스와 동일한 액세스를 제공할 수 있다.

도 22의 듀얼 모드 ADoC 디바이스는 ADoC 모드와 WLAN 모드 모두를 지원할 수 있고, 요구된다면 이들 2개의 모드 간에서 전환될 수 있다. ADoC 모드에서, 도 22의 듀얼 모드 디바이스는 ADoC STA로 동작한다. 하지만 WLAN 모드에서, 듀얼 모드 디바이스는 WLAN 액세스 포인트로 동작한다.

도 22의 듀얼 모드 디바이스(2102)를 구현하기 위해, 독립형 ADoC 디바이스(2103)는 완성된 WLAN 디바이스를 기초로 수정되고, 수반된다. 듀얼 모드 디바이스(2102)는 주로 2개의 양상에서 WLAN 디바이스(2104)와 상이하다. 첫째, 듀얼 모드 디바이스(2102)는 표준 IEEE 802.11 주파수 밴드(대략 2.4GHz) 대신에 ADoC 모드로, ADoC 주파수 밴드(대략 1GHz)에 RF 에너지를 송신한다. 둘째, 매체 액세스 제어(MAC) 게층에서, 듀얼 모드 디바이스(2102)는 ADoC 모드에서 MAC 프레임을 교환하기 위하여 종래의 802.11 DCF(Distributed Coordination Function) 또는 PCF (Point Coordination Function) 메카니즘을 활용하지 않는다. 대신에, 듀얼 모드 디바이스(2102)는 시분할 다중 액세스(TDMA) 방법 기반의 TDF 프로토콜을 사용하여, ADoC 모드에서 MAC 프레임을 송신한다.

도 22에 도시된 듀얼 모드 디바이스의 일 실시예에서, 듀얼 모드 ADoC 디바이스(2102)는 케이블 액세스 네트워크와 상호연결을 위해 동축 케이블 인터페이스(2106)에 연결되고, 동시에, 이 디바이스는 WLAN 네트워크에서 양-방향 데이터 통신을 지원하기 위해 안테나(2108)에 연결된다. 듀얼 모드 디바이스를 수용하는 ADoC STA(2150)는 요구된다면 이러한 듀얼 모드 ADoC 디바이스(2102)로부터 이들 2개의 모드 중에 수신된 데이터 프레임을 교환한다.

듀얼 모드 ADoC 디바이스의 하드웨어 아키텍처

도 23에 도시된 듀얼 모드 ADoC 디바이스(2102)의 일 하드웨어 구현에 따라, WLAN RF 회로(2304)와 ADoC RF 회로(2306) 간에 전환을 위해 구성되는 스위치(2302)가 제공된다. 스위치(2302)는 MAC 계층 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. 이러한 구현은 WLAN 칩셋의 일부 버전이 수정되도록 요청할 수 있고, 스위치(2302)는 수정된 칩셋에 추가된다. 일부 경우에서, 이러한 WLAN 칩셋 수정은 바람직하지 않다.

도 24에 도시된 다른 하드웨어 실시예에 따라, 스위치(2402)의 위치는 디바이스의 MAC 기저대역 부분(part)에 인접하게 변경될 수 있다. 이러한 실시예에서, 변환기(2408)는 2.4GHz의 WLAN RF 단(2304)의 주파수를 1GHz의 ADoC 스펙트럼으로 변환한다. 이러한 더 낮은 주파수의 출력은 동축 케이블에서 상대적으로 먼 거리를 전파시키는데 유용하다. MAC 기저대역 부분(2300)이 사용자 디바이스로 하여금 듀얼-모드 ADoC 디바이스(2102)와 통신하는 것을 가능케 하도록 구성되는 통신 디바이스로서 특징 지워진다는 것을 주목하라. 도 23의 구현과 대조적으로, 도 24의 구현은 기존의 WLAN 칩셋 외부에 있고, 가령 WLAN 칩셋을 수정하는 것을 요구하지 않는다. 도 24의 구현은 예를 들어, 일부 경우에서 도 23의 구성보다 선호될 수 있다.

일부 네트워크 예를 들어, LAN에서 물리적 계층의 캐리어 감지는 기초가 되는 매체(유선 또는 무선)의 사용의 현재 상태를 결정하는데 사용된다. 오직 캐리어 감지 기능이 매체가 휴지상태인 것을 나타내는 경우에만, 국은 공유된 무선 또는 유선 매체를 통한 데이터 송신을 개시할 수 있다. MAC(Medium Access Control) 계층은 물리 계층의 캐리어 감지의 결과에 액세스할 수 있어서, 더 상위 계층에 이 결과를 보고한다.

하지만, 물리 계층의 캐리어 감지가 다른 국의 송신 상태와, 채널이 사용되는 지 또는 아닌지를 성공적으로 검출하지 못하는 일부 경우가 존재한다. 예를 들어, 도 25에 도시된 바와 같이, 국(A 및 C)은 장애물 또는 신호 감쇠에 기인하여 서로 청취할 수 없다; 따라서, 국(A)이 프레임을 송신할 때, 국(C) 또한 동일한 시점에 프레임을 송신하도록 시도할 수 있는데, 그 이유는 국(C)의 기초가 되는 캐리어 감지 메카니즘이 국(A)으로부터 송신 행위를 성공적으로 검출할 수 없고, 그 결과로 이들 프레임이 충돌되고 훼손되기 때문이다. 이는 "감춰진(hidden) 국" 문제로 알려진다.

기초구조 시스템에서 TDMA 기반의 액세스 제어 프로토콜의 일 실시예에서, 수퍼프레임 주기는 동일한 수의 공통 타임슬롯으로 분할되는데, 이 타임슬롯의 길이는 국이 적어도 하나의 가장 큰 데이터 프레임에 보호 간격을 더한 것만큼 송신하는데 충분하고, 정수의 연속적인 타임슬롯의 중앙 액세스 포인트 또는 국에 할당되며, 그런 후에, AP 또는 할당된 국은 도 26에 도시되는 바와 같이 할당된 타임 슬롯 중에 매체에 액세스하기 위해 허용된다.

본 발명의 액세스 포인트는 타임슬롯을 이 액세스 포인트 자체 또는 국에 할당하고 조정하여, 타임슬롯이 비-중첩 타임슬롯에서 매체에 액세스하는 것을 보장하는데 책임이 있다. 액세스 포인트는 0에서 시작하는 오름차순으로, 전체 결합된 국에 유일한 결합 ID(AID)를 할당하고, 결합 응답 관리 프레임에서 할당된 AID를 국에 전달한다. 국이 AP로부터 분리될 때, AP는 AP에 결합을 요청하는 다음 국에 대한 AID를 재사용한다.

본 발명에서, 모든 할당된 타임슬롯은 2개의 소유자: 하나의 주 소유자 및 하나의 백업(backup) 소유자에 의해 액세스 되도록 인가된다. 타임슬롯에 대해 주 소유자와 백업 소유자를 결정하는 방법은 다음으로 한정된다.

액세스 포인트에 의해 전체 수퍼프레임의 개시 때 송신되는 특정 동기화 프레임에 의해 전달되는 타임-슬롯 할당 맵(TSAM, time-slot allocation map)의 정보 요소는 AP 및 STA 타임슬롯 할당 조직을 나타내는데 사용된다. 이러한 타임슬롯 맵은 도 27에 도시된다.

타임-슬롯 할당 맵은 MaxSTANum 필드를 포함하고, 전체 필드는 2개의 서브필드를 포함한다. 제 1 서브필드는 AP가 STA에 할당하는 대응하는 STA의 업링크 타임슬롯의 개수를 포함하고, 제 2 서브필드는 이들 타임 슬라이스에 대한 백업 국의 AID를 포함한다.

국이 동기화 프레임을 수신한 이후에, 이 국은 타임슬롯 할당 맵을 추출하고, 맵으로의 색인으로서 이 국의 AID를 사용하여, 수퍼프레임의 전체 타임슬롯 공간에서 이 국의 개시 시점과 정지 시점을 계산한다. 이러한 방식에서, 국은 어떤 타임슬롯이 주 사용자인지를 결정할 수 있다. 그동안, 국은 또한, TASM에서 "백업 STA의 AID" 서브필드와 국의 AID를 비교하여, 이들이 동일하다면, STA는 타임 슬롯이 백업 소유자에 대해 대응하는 타임슬롯이라는 것을 알게 되어, 백업 소유자는 타임슬롯이 슬롯에 대해 주 사용자에 의해 사용되지 않는 경우, 대응하는 타임슬롯을 사용할 수 있다.

게다가, 주 소유자와 백업 소유자 간의 매핑은 액세스 포인트의 관측 및 정보를 기초로 상이한 수퍼프레임 사이에서 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, AP가 시간의 주기 동안 할당된 일부 타임슬롯에 송신된 어떠한 업링크 트래픽도 존재하지 않는다고 관측하면, 액세스 포인트는 채널 활용을 향상시키기 위해, 예를 들어, 사전에 한정된 기준 또는 과거의 관측을 기초로 백업 소유자로서 다른 국을 선택하기 위해, 대응하는 매핑을 조정하는 것을 시도할 수 있다.

위에 서술된 방법 외에, 이러한 주 소유자/백업 소유자 매핑 정보를 전달하는 다른 방법이 존재한다. 예를 들어, 주 소유자/백업 소유자 매핑 테이블은 타임슬롯 할당 맵 종류에 연관될 수 있는데, 이 할당 맵은 하나의 타임 슬롯과 대응하는 주 소유자간의 관계만을 나타내어, 각각의 또는 일부의 공간적 동기화 프레임에서 모든 국에 송신된다.

국이 주 소유자인 타임슬롯이 개시할 때, 국이 송신할 프레임을 갖는 경우, 이 국은 즉시 할당된 타임슬롯 동안 이 프레임을 전송한다. 전송할 어떠한 데이터도 존재하지 않는다면, 국은 대기한다.

국이 백업 소유자인 타임슬롯이 개시할 때, 백업 소유자는 공유된 물리적 매체를 즉시 감지한다. 채널 감지 결과가 사전 한정된 감지간격(SensingInterval) 주기 동안 매체에 데이터 송신이 존재한다고 나타난다면, 국은 주 소유자가 매체를 사용한다는 것을 알게 되어, 타임슬롯을 사용하는 것을 억제한다. 채널 감지 결과가 감지간격(SensingInterval)의 주기 동안 매체를 통한 어떠한 송신도 존재하지 않는다고 나타나면, 백업 소유자는 타임슬롯의 주 소유자가 송신할 어떠한 데이터도 갖지 않는다는 것을 알게되어, 백업 소유자의 출력 큐에 프레임이 존재한다면, 업링크 데이터 송신을 위해 타임슬롯을 사용한다. 이러한 방식에서, TDMA 기반의 액세스 제어 프로토콜에 대한 채널 활용 속도는 매우 향상된다.

국이 일 타임슬롯의 주 소유자와 다른 타임슬롯의 백업 소유자 모두로 되는 것이 가능할 수 있다. 한편, 국이 임의의 타임슬롯의 백업 소유자로 되지 않을 수 있다. 또한, 국이 다수의 타임슬롯의 소유자로 되는 것이 가능할 수 있다. 하지만, 결합된 국이 수퍼프레임 동안 보장된 송신 기회를 갖는다는 것을 보장하기 위해, 국은 적어도 하나의 타임슬롯에 대해 주 소유자여야만 한다.

일 타임슬롯에 대한 주 소유자로서, 국은 할당된 타임슬롯 동안 이 국의 트래픽을 송신하도록 인가된다. 일 타임슬롯에 대한 백업 소유자로서, 국은 할당된 타임슬롯의 주 소유자가 할당된 타임슬롯 동안 송신할 어떠한 트래픽도 갖지 않을 때만 이 백업 소유자의 트래픽을 송신할 수 있다. 국이 다수의 타임슬롯의 주 소유자로 할당된다면, 국은 더 많은 송신 기회가 주어진다. 따라서, 우선순위의 가장 기본적인 형태가 존재한다. 대조적으로, 국이 다수의 타임슬롯의 백업 소유자로 할당된다면, STA는 이들 타임슬롯 동안 이 백업 소유자의 트래픽을 송신할 더 많은 기회를 가질 수 있고, 기회는 타임슬롯의 주 소유자가 송신할 트래픽을 갖는지에 의존한다.

"감춰진 국" 또는 "감춰진 단말기" 문제를 도시하는 도 25를 다시 참조하면, 2개의 국이 서로 감춰져 있다면, 이들 국이 동일한 타임슬롯에 대해 주 소유자 및 백업 소유자로 할당될 수 없다는 것이 명백하다. 그렇지 않다면, 타임슬롯의 주 소유자가 할당된 타임슬롯 동안 트래픽을 전송할 때, 타임슬롯의 백업 소유자는 송신 행위를 검출하지 못하고, 매체가 휴지상태인 상태라고 믿어서, 할당된 타임슬롯 동안 이 백업 소유자의 트래픽을 전송할 것이다. 이러한 상황을 회피하고, "감춰진 국" 상황 하의 성능을 향상시키기 위해, 2개의 대안적인 방법이 사용될 수 있다. 제 1 방법은 전체 국이 계속 채널을 모니터링하고, 액세스 포인트에 어떤 국이 국에 의해 청취될 수 있는 지를 보고하는 것이다. 국에 의해 청취될 수 있는 국은 본 명세서에서 "눈에 보이는 국"이라 표시된다. 이러한 종류의 보고는 주기적으로 송신될 수 있거나, 변경이 눈에 보이는 국 리스트에서 발생했을 때만 유발될 수 있다. "눈에 보이는 국" 리스트에서 변경은 AP에 의해 알려지고, AP는 이러한 변경이 발생했을 때, 전체 AP의 결합된 국으로부터 보고를 요청할 것이다. 결합된 국으로부터의 이들 보고를 기초로, 액세스 포인트는 전체 국에 대한 "눈에 보이는 국"을 유지하는데, 이 리스트에는 전체 국의 대응하는 눈에 보이는 국이 기재된다. 그런 후에, AP는 타임슬롯의 주 소유자의 눈에 보이는 국 리스트로부터 백업 소유자를 선택한다. 제 2 방법은 AP가 사전 결정된 수의 수퍼프레임에 대한 특정 타임슬롯 동안 상대적으로 높은 프레임/패킷 손실률이 존재한다고 결정할 때 발생한다. 이러한 상황은 주 소유자와 백업 소유자가 서로 감춰져 있기 때문에 발생할 수 있다. 그러면, AP는 백업 소유자를 주 소유자의 눈에 보이는 국 리스트에 있는 다른 국으로 대체할 수 있다.

도 28은 액세스 포인트(AP)의 예시적인 동작의 흐름도이다. 도 28은 AP와 이 AP에 결합된 국이 전원이 켜지고, 개시되었다고 간주한다. 즉, 초기 주 및 백업 타임슬롯 소유자의 할당이 만들어지고, TSAM이 초기 결합된 국에 생성되고, 캡슐화되며, 송신된다고 간주한다. 2805에서, AP는 이 AP의 할당된 다운링크 타임슬롯에서 AP의 결합된 국에 대한 AP의 출력 큐에 임의의 데이터를 전송하고/송신한다. 또한, AP는 AP의 할당된 다운링크 타임슬롯 동안 임의의 새로운 국의 결합 요청에 대한 임의의 응답을 송신한다. 그런 후에 2810에서, AP는 국이 국의 할당된 업링크 타임슬롯 동안 전송하는 AP의 결합된 국으로부터 임의의 데이터를 수신한다. 또한 2815에서, AP는 AP의 결합된 국으로부터 눈에 보이는 국 보고를 수신하고, 전체 국의 눈에 보이는 국 리스트를 업데이트한다. AP와 AP에 결합된 국이 자동적이고 주기적으로 리스트를 수신하는 것이 아닌, 리스트를 요청하기 위해 구성될 수 있다. 요청은 예를 들어, 프레임/패킷 손실률 또는 다른 이벤트를 기초로할 수 있다. 그런 후에 2820에서, AP는 경쟁 타임슬롯의 서브슬롯에서 국으로부터 결합을 위한 새로운 요청을 수신할 수 있다. 그런 후에 2825에서, AP는 전체 국에 대한 업데이트된 눈에 보이는 국 리스트에 따라, TSAM에서 주 소유자 및 백업 소유자 매핑을 조정한다. 2830에서, AP는 동기화 타임슬롯 중에 업데이트된 TSAM을 캡슐화하고 송신한다. TSAM은 MAC 프레임으로 캡슐화된다(MAC프레임에 삽입된다). MAC 헤더는 소스 주소 필드와 목적지 주소를 포함한다. 소스 주소 필드는 MAC 프레임의 송신기를 식별하고, 목적지 주소 필드는 MAC 프레임의 수신기를 식별한다. 이러한 정보가 없다면, 네트워크는 TSAM을 전달할 장소를 알지 못한다.

도 29는 액세스 포인트의 예시적인 실시예의 블록도이다. 대안적인 실시예가 모듈과 이 모듈의 기능을 결합할 수 있거나, 모듈과 이 모듈의 기능을 분할할 수 있기에, 액세스 포인트가 서술된 모듈보다 더 많거나 더 적은 모듈을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 프레임을 수신 모듈은 모든 결합된 국으로부터 눈에 보이는 국 보고 프레임과, 국을 위해 예정되는 다른 프레임("일반 프레임"이라 불리는)을 포함하는 모든 프레임을 수신한다. 데이터/콘텐츠가 프레임 또는 패킷으로 포맷되거나/제작될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 이러한 표기법은 단지 데이터가 통신 매체를 통해 송신을 위한 포맷에 따라 함께 제작되거나 그룹화된다는 것만을 나타낸다. 따라서, 프레임 수신 모듈은 "눈에 보이는 국" 리스트 구축 모듈, "결합된 국" 리스트 구축 모듈, 및 일반 프레임 취급 모듈에 입력을 제공한다. 일반 프레임 취급 모듈은 모든 결합된 국으로부터 눈에 보이는 국 보고 프레임을 제외한 모든 프레임을 취급한다. 일반 프레임 취급 모듈은 수신된 상이한 프레임을 위한 로컬 저장소 또는 원격 서버에 데이터/콘텐츠 프레임을 전송한다. "결합된 국" 리스트 구축 모듈은 프레임 수신 모듈로부터 입력을 수신한다. "결합된 국" 리스트 구축 모듈은 이러한 AP에 결합된 모든 국에 대한 국 리스트를 구축하여, 로컬 저장소에 리스트를 저장한다. "눈에 보이는 국" 리스트 구축 모듈은 프레임 수신 모듈로부터 입력을 수신한다. "눈에 보이는 국" 리스트 구축 모듈은 수신된 눈에 보이는 국 보고 프레임을 기초로 AP에 결합된 전체 국에 대한 시각 국을 구축한다. 그런 후에, "눈에 보이는 국"리스트 구축 모듈은 로컬 저장소에 눈에 보이는 국 리스트를 저장한다.

로컬 저장소는 자명하고, 메모리, 디스크, 광학 디스크 등을 포함하는 임의의 형태의 저장소일 수 있다. 위에 나타난 바와 같이, 로컬 저장소는 일반 프레임 취급 모듈, "눈에 보이는 국" 리스트 구축 모듈 및 "결합된 국" 리스트 구축 모듈로부터 수신된 데이터를 수신하고 저장한다. 로컬 저장소는 주 소유자/백업 소유자 맵 구축 모듈 및 공통 프레임 캡슐화 모듈에 데이터를 제공한다. 주 소유자/백업 소유자 맵 구축 모듈은 전체 국에 대한 눈에 보이는 국 리스트를 기초로 주 소유자/백업 소유자 매핑을 구축한다. 또한, 매핑은 이전의 주 소유자의/국의, 그리고 백업 소유자의/국의 트래픽, 예를 들어 패킷/프레임 손실률의 액세스 포인트의 관측에 대해 구축될 수 있다. 주 소유자/백업 소유자 맵 구축 모듈은 TSAM 구축 및 동기화 프레임 캡슐화 모듈에 입력을 제공한다. TSAM 구축 및 동기화 프레임 캡슐화 모듈은 TSAM을 생성하고/덧붙이며(populate), 동기화 타임슬롯으로 삽입을 위한 동기화 프레임으로 TSAM을 캡슐화한다. TSAM 구축 및 동기화 프레임 캡슐화 모듈은 동기화 타임슬롯뿐만 아니라 AP의 다운링크 타임슬롯에 프레임을 전송하는/송신하는 프레임 전송 모듈에 입력을 제공한다. 공통 프레임 캡슐화 모듈은 로컬 저장소로부터 입력을 수신한다. 공통 프레임 캡슐화 모듈은 로컬 저장소 또는 외부 원격 서버(콘텐츠 서버와 같은)로부터 수신된 동기화 프레임을 제외하고, 모든 프레임을 캡슐화한다. 프레임 전송 모듈은 공통 프레임 캡슐화 모듈과 TSAM 구축 및 동기화 프레임 캡슐화 모듈로부터 입력을 수신한다. 프레임 전송 모듈은 동기화 타임슬롯에서 TSAM을 전송하는 것/송신하는 것뿐만이 아니라, TSAM에 할당된 다운링크 타임슬롯 내의 버퍼/출력 큐에 모든 프레임을 전송한다/송신한다.

도 30은 액세스 포인트에 결합된 국의 예시적인 동작의 흐름도이다. 3005에서, 국은 AP의 동기화 타임슬롯에서 TDF 동기화 프레임을 청취한다/검색한다. 국이 TDF 동기화 프레임을 청취하지/검색하지 못한다면, 이 국은 국이 TDF 동기화 프레임을 찾을 때까지 또는, 국이 듀얼 모드 국/모뎀이라면 국이 국 자신이 무선 모드여야 하는지를 결정할 때까지, 청취 상태로 유지한다. 국이 TDF 동기화 프레임을 청취한다면/검색했다면, 국은 3010에서 경쟁 타임슬롯에서(경쟁 타임-서브슬롯 중 하나에서) AP에 결합 요청을 전송한다. 3015에서, 국은 AP로부터 결합 응답 프레임을 수신하고, 이 프레임을 디코딩한다. 3020에서, 국의 결합 요청이 수락되었는지를 결정하는 테스트가 수행된다. 국의 결합 요청이 수락되지 않았다면, 국은 다음의 경쟁 타임슬롯을 기다리고, 경쟁 타임슬롯에서(경쟁 타임-서브슬롯 중 하나에서) AP에 다른 결합 요청을 전송한다/송신한다. 국의 결합 요청이 수락되었다면, 3025에서, 국은 AP로부터 동기화 프레임을 수신하고, 국이 캡슐화된 TSAM으로부터 주 소유자 또는 백업 소유자인 타임슬롯을 결정한다. 3030에서, 국이 주 소유자거나 백업 소유자인 타임슬롯을 결정하는 테스트가 수행된다. 국이 주 소유자인 타임슬롯이 존재하는 경우, 3035에서, 국은 국이 할당된 주 소유자인 모든 타임슬롯 동안, 데이터 프레임을 전송한다/송신한다. 국이 백업 소유자인 임의의 타임슬롯이 존재한다면, 국이 백업 소유자인 모든 타임슬롯에 대한 3035에서, 국은 특정 백업 타임슬롯이 개시할 때, 감지간격(SensingInterval)에 대한 채널/매체를 감지한다. 오직 감지간격(SensingInterval)의 결과가 채널/매체가 휴지상태라는 것만을 나타낼 때, 국은 남아있는 할당된 타임슬롯(들) 동안 데이터 프레임을 전송한다/송신한다. 타임슬롯 동안, 국이 트래픽을 보내지 않을 때, 3040에서, 국은 눈에 보이는 국에 대한 정보를 캡처하기 위해 채널/매체를 모니터링하고, AP에 의해 국에 송신된 임의의 프레임을 수신한다. 눈에 보이는 국 정보/리스트는 눈에 보이는 국 정보 프레임으로 캡슐화되고, 다음의 송신 기회에서 송신을 위한 국의 출력 큐에 삽입된다.

도 31은 액세스 포인트에 결합된 국의 예시적인 실시예의 블록도이다. 국이 서술된 모듈보다 더 많거나 더 적은 모듈을 가질 수 있는데, 이는 대안적인 실시예가 모듈과 이 모듈의 기능을 결합할 수 있거나, 모듈과 이 모듈의 기능을 분할할 수 있기 때문이다. 프레임 수신 모듈은 동기화 프레임 및 다른 프레임("공통 프레임")을 포함하는 모든 프레임을 수신하는데, 이 프레임은 모듈을 위해 국이 결합되거나 또는 결합되기를 원하는 AP에 의해 전송되도록/송신되도록 예정된다. 프레임 수신 모듈은 공통 프레임 취급 모듈 및 동기화 프레임 탈캡슐화 및 TSAM 취급 모듈에 입력을 제공한다. 공통 프레임 취급 모듈은 동기화 프레임을 제외한 AP로부터의 모든 프레임을 취급한다. 공통 프레임 취급 모듈은 이러한 국에 연결되는 로컬 저장소 또는 컴퓨터에 데이터/콘텐츠를 전송한다. 동기화 프레임 탈캡슐화 및 TSAM 취급 모듈은 프레임 수신 모듈로부터 입력을 수신한다. 동기화 프레임 탈캡슐화 및 TSAM 취급 모듈은 동기화 프레임을 탈캡슐화하고, 탈캡슐화된 TSAM으로부터 TSAM을 추출하며, 국이 주 소유자 또는 백업 소유자인 타임 슬롯 정보를 검색하고, 이 정보를 차후의 참조 및 사용을 위한 프레임 전송 모듈에 제공한다.

채널 모니터링 모듈은 국이 청취할 수 있는 것이 어떤 국의 트래픽인지를 결정하고 기록하기 위해 채널/매체를 모니터링하고, 눈에 보이는 국 보고 프레임 캡슐화 모듈에 입력을 제공한다. 눈에 보이는 국 보고 프레임 캡슐화 모듈은 채널 모니터링 모듈로부터 입력을 수신한다. 눈에 보이는 국 보고 프레임 캡슐화 모듈은 채널 모니터링 모듈로부터 수신된 정보에 따라, 눈에 보이는 국 리스트를 준수하여, 눈에 보이는 국 보고 프레임으로 눈에 보이는 국 리스트/정보를 캡슐화한다. 눈에 보이는 국 보고 프레임 캡슐화 모듈은 프레임 전송 모듈에 입력을 제공한다. 일반 프레임 캡슐화 모듈은 이러한 국에 연결된 로컬 저장소 또는 컴퓨터 중 하나로부터 국 보고 프레임을 제외한, 국의 프레임을 캡슐화한다. 일반 프레임 캡슐화 모듈은 프레임 전송 모듈에 입력을 제공한다. 프레임 전송 모듈은 일반 프레임 캡슐화 모듈, 눈에 보이는 국 보고 프레임 캡슐화 모듈 및 동기화 프레임 탈 캡슐화 및 TSAM 취급 모듈로부터 입력을 수신한다. 프레임 전송 모듈은 국이 주 소유자인 타임슬롯 동안, 그리고 국이 백업 소유자인 타임슬롯 동안, 국의 출력 큐에 버퍼링되어 있는 프레임을 결합된 AP에 송신하는데 이는, 타임 슬롯의 개시 이후, 감지간격(SensingInterval)에 대한 매체의 감지 이후, 그리고 채널이 휴지상태인 것을 검출한 이후에 이루어진다. 감지는 물리 계층의 채널 감지 메카니즘을 통해 수행된다.

본 발명은 물리 계층 채널 감지가 사용되는 TDMA 기반 시스템에 적용될 수 있다. 채널/매체 활용을 증가시키는 다른 방법은 상당히 더 많은 오버헤드를 갖고 동작된다.

본 발명이, 예를 들어, 서버, 중간 디바이스(무선 액세스 포인트 또는 무선 라우터와 같은) 또는 이동 디바이스 내에서, 하드웨어(예를 들어, ASIC 칩), 소프트웨어, 펌웨어, 특수 목적 처리기, 또는 이들의 조합의 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 바람직하게, 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 소프트웨어는 프로그램 저장 디바이스 상에 명백하게 구현되는 애플리케이션 프로그램으로 바람직하게 구현된다. 애플리케이션 프로그램은 임의의 적합한 아키텍처를 포함하는 기계에 업로드 될 수 있고, 이 기계에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게, 기계는 하나 이상의 중앙 처리 유닛("CPU"), 랜덤 액세스 메모리("RAM") 및 입/출력("I/O") 인터페이스(들)와 같은 하드웨어를 갖는 컴퓨터 플랫폼상에 구현된다. 또한, 이 컴퓨터 플랫폼은 운영체제 및 마이크로지령 코드를 포함한다. 본 명세서에서 서술된 다양한 처리 및 기능은 운영체제를 통해 실행될 수 있는 마이크로 지령코드의 일부일 수 있거나, 응용 프로그램의 일부일 수 있다(또는, 이들의 조합). 게다가, 추가의 데이터 저장 장치 및 프린터와 같은 다양한 다른 주변 장치가 컴퓨터 플랫폼에 연결될 수 있다.

첨부 도면에서 서술된 구성 시스템 요소와 방법 단계의 일부가 소프트웨어로 바람직하게 구현되기에, 시스템 요소 간의 실제 연결(또는, 처리 단계)은, 본 발명이 프로그래밍 되는 방식에 따라 달라질 수 있음이 더 이해되어야 한다. 또한, 본 명세에서 교시가 제공되었지만, 당업자라면 본 발명의 이들 및 유사한 구현 또는 구성을 계획할 수도 있다.

105 : IP 코어 네트워크 116 : 네트워크 I/F
110 : 액세스 포인트(AP) 112 : 케이블 I/F
115 : 신호 커플러 122, 142 : 케이블 I/F
130, 150 : 유선 LAN 120 : 국 1 모뎀(STA)
132, 152 : 셋 톱 박스 134, 154 : PC
136, 156 : 다른 LAN 준수 디바이스 138, 158 :WLAN 디바이스
126, 146 : WLAN RF 포트 140 : 국 N 모뎀(STA)

Claims (16)

1. 시분할 기능(TDF: time division function) 프로토콜을 준수하는 액세스 포인트를 동작시키기 위한 방법으로서,
   결합된 국으로부터 보고를 수신하는 단계로서, 보고는 결합된 국에 대한 눈에 보이는 국들을 포함하는, 보고를 수신하는 단계,
   상기 보고에 응답하는 리스트를 업데이트하는 단계로서, 리스트는 결합된 국에 대한 눈에 보이는 국들을 포함하는, 리스트를 업데이트하는 단계,
   상기 업데이트된 리스트에 응답하는 타임슬롯 할당 맵을 조정하는 단계,
   상기 조정된 맵을 캡슐화하는 단계,
   상기 캡슐화된 조정 맵을 송신하는 단계, 및
   상기 타임슬롯 할당 맵에 규정된 타임슬롯을 상기 결합된 국에 할당하는 단계를 포함하고, 상기 결합된 국은 상기 할당된 타임슬롯의 주 소유자 및 백업 소유자 중 하나이고, 상기 할당된 타임슬롯의 상기 주 소유자는 완전한 송신 권한을 갖고, 상기 할당된 타임슬롯의 상기 백업 소유자는 상기 타임슬롯 동안의 시간 간격 동안 휴지상태인 통신 채널 상에서 데이터를 송신하기 위한 조건적인 송신 권한을 갖는, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 할당된 타임슬롯에 다운링크(downlink) 데이터를 송신하는 단계, 및
   상기 결합된 국으로부터 업링크(uplink) 데이터를 수신하는 단계를
   더 포함하는, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   결합될 국으로부터 요청을 수신하는 단계, 및
   상기 요청에 응답하는 응답을 송신하는 단계를
   더 포함하는, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 액세스 포인트와 결합된 시분할 기능 프로토콜을 준수하는 국을 동작시키기 위한 방법으로서,
   통신 채널을 통해 동기화 프레임을 수신하는 단계,
   상기 동기화 프레임에 위치한 맵을 탈캡슐화하는 단계,
   이러한 결합된 국이 할당된 주 소유자 및 할당된 백업 소유자 중 하나인, 상기 맵에 규정된 타임슬롯이 존재하는 지를 결정하는 단계,
   결합된 국이 상기 타임슬롯의 상기 할당된 주 소유자인 경우, 상기 타임슬롯 동안 상기 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 단계,
   결합된 국이 상기 타임슬롯의 상기 할당된 백업 소유자인 경우, 상기 타임슬롯 동안의 시간 간격 동안 상기 통신 채널을 감지하고, 상기 타임슬롯 동안의 상기 시간 간격 동안 휴지상태인 상기 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는, 감지 및 송신 단계를
   포함하는, 국을 동작시키기 위한 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 통신 채널을 모니터링하는 단계,
   어느 국이 상기 통신 채널을 통한 송신을 청취했는지를 결정하는 단계,
   상기 결정에 응답하는 리스트를 준비하는 단계,
   상기 리스트에 응답하는 보고를 준비하는 단계, 및
   출력 큐(queue) 내의 데이터로서 상기 보고를 저장하는 단계를
   더 포함하는, 국을 동작시키기 위한 방법.
8. 제 6항에 있어서,
   액세스 포인트에 결합시키기 위한 요청을 송신하는 단계,
   상기 결합 요청에 응답하는 응답을 수신하는 단계, 및
   상기 요청이 상기 응답 내의 정보를 기초로 수락되었는지를 결정하는 단계를
   더 포함하는, 국을 동작시키기 위한 방법.
9. 시분할 기능 프로토콜을 준수하는 액세스 포인트를 동작시키기 위한 장치로서,
   결합된 국으로부터 보고를 수신하는 수단,
   상기 보고에 응답하는 리스트를 업데이트하는 수단,
   상기 업데이트된 리스트에 응답하는 타임슬롯 할당 맵을 조정하는 수단,
   상기 조정된 맵을 캡슐화하는 수단, 및
   상기 캡슐화된 조정 맵을 송신하는 수단을
   포함하고, 상기 맵은 타임슬롯 할당 맵이고, 상기 타임슬롯은 상기 결합된 국에 할당되고, 상기 결합된 국은 상기 할당된 타임슬롯의 주 소유자 및 백업 소유자 중 하나이고, 상기 할당된 타임슬롯의 상기 주 소유자는 완전한 송신 권한을 갖고, 상기 할당된 타임슬롯의 상기 백업 소유자는 조건적인 송신 권한을 갖는, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 할당된 타임 슬롯에 다운링크 데이터를 송신하는 수단, 및
    상기 결합된 국으로부터 업링크 데이터를 수신하는 수단을
    더 포함하는, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 장치.
11. 제 9항에 있어서,
    결합될 국으로부터 요청을 수신하는 수단, 및
    상기 요청에 응답하는 응답을 송신하는 수단을
    더 포함하는, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 장치.
12. 제 9항에 있어서, 상기 보고는 눈에 보이는 국 보고인, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 장치.
13. 제 9항에 있어서, 상기 리스트는 눈에 보이는 국 리스트인, 액세스 포인트를 동작시키기 위한 장치.
14. 액세스 포인트와 결합된 시분할 기능 프로토콜을 준수하는 국을 동작시키기 위한 장치로서,
    통신 채널을 통해 동기화 프레임을 수신하는 수단,
    상기 동기화 프레임에 위치한 맵을 탈캡슐화하는 수단,
    이러한 결합된 국이 할당된 주 소유자 및 할당된 백업 소유자 중 하나인, 상기 맵에 규정된 타임슬롯이 존재하는지를 결정하는 수단,
    이러한 결합된 국이 할당된 주 소유자인 상기 타임슬롯 동안 상기 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 수단,
    시간 간격 동안 상기 통신 채널을 감지하는 수단, 및
    이러한 결합된 국이 할당된 백업 소유자인 상기 타임슬롯 동안의 시간 간격 동안 휴지상태인 상기 통신 채널을 통해 데이터를 송신하는 수단을
    포함하는, 국을 동작시키기 위한 장치.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 통신 채널을 모니터링하는 수단,
    어느 국이 상기 통신 채널을 통한 송신을 청취했는지를 결정하는 수단,
    상기 결정에 응답하는 리스트를 준비하는 수단,
    상기 리스트에 응답하여 보고를 준비하는 수단, 및
    출력 큐 내의 데이터로서 상기 보고를 저장하는 수단을
    더 포함하는, 국을 동작시키기 위한 장치.
16. 제 14항에 있어서,
    액세스 포인트에 결합될 요청을 송신하는 수단,
    상기 결합 요청에 응답하는 응답을 수신하는 수단, 및
    상기 요청이 상기 응답 내의 정보를 기초로 수락되었는지를 결정하는 수단을
    더 포함하는, 국을 동작시키기 위한 장치.

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