KR101709351B1 - 가시광 통신에 있어서 다중 토폴로지를 지원하기 위한 통신 방법 및 장치 - Google Patents

가시광 통신에 있어서 다중 토폴로지를 지원하기 위한 통신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위하여, 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임에서 통신하는 시스템 및 방법이 제공된다. 이 방법에서는 피어-투-피어(peer-to-peer), 브로드캐스트, 스타(star) 및 가시성 토폴로지를 포함하는 복수의 토폴로지를 지원하기 위하여 단일의 프레임 구조를 제공하는 단계가 포함된다. 이 방법에서는 또한 데이터, 비콘(beacon), 커맨드(command), 수신 확인(acknowledgement), 및 색상-가시성-디밍(CVD) 프레임을 포함하는 복수의 프레임 타입을 포함하는 복수의 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

가시광 통신에 있어서 다중 토폴로지를 지원하기 위한 통신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATING FOR SUPPORTING MULTIPLE TOPOLOGIES IN VISIBLE LIGHT COMMUNICATION}
본 발명은 가시광 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 다중 가시광 통신 토폴로지를 지원하는 플렉서블 프레임을 이용하여 통신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
가시광 통신(Visible Light Communication:VLC)은 광학적으로 투명한 매체에서 가시광을 이용하여 단거리 광학 무선 통신을 행하기 위한 새로운 기술이다. 이 기술에서는 비인가 스펙트럼(unlicensed spectrum)인 수백 테라헤르츠(THz)로의 액세스를 제공한다. VLC는 전자기 간섭과 무선 주파수(RF) 시스템과 관련된 혼선 방지에 관한 문제점에 영향을 받지 않는다. VLC는 추가적인 레벨의 보안을 제공하여 사용자로 하여금 통신 채널을 통하여 데이터의 전송을 알 수 있게 한다. VLC의 다른 이점으로는 현존하는 가시광 인프라스트럭처(infrastructure)로부터 기존의 서비스(예를 들어, 조명, 디스플레이, 표시, 장식, 등)를 증대시키고 보완하는 것에 있다. VLC 네트워크는 VLC에 관여되는 두 개 이상의 장치들로 구성될 수 있다.
도 1은 전자기 주파수 스펙트럼 전체 및 가시광에 의해 점유된 파장의 브레이크아웃(breakout)을 도시한다. 가시광 스펙트럼은 대략 380 내지 780 nm의 파장에 걸쳐서 존재하고, 이는 대략 400 내지 790 THz의 주파수 범위에 해당하게 된다. 이 스펙트럼은 광범위하여 다중 색상을 갖는 광원을 지원할 수 있기 때문에, VLC 기술은 다수의 통신 채널을 제공할 수 있다.
때문에 가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 이용해 통신하는 방법이 필요하다.
가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 이용해 통신하는 방법 및 장치를 제공한다.
각각의 MAC 프레임은 구성 가능한 MAC 프레임 구조와 연관되며 복수의 슬롯을 갖고, MAC 프레임 구조는 다중 VLC 토폴로지(topology)를 구성가능하다. 이 방법에서는 피어-투-피어(peer-to-peer), 브로드캐스트, 스타(star) 및 가시성 토폴로지를 포함하는 복수의 토폴로지를 지원하기 위하여 단일의 프레임 구조를 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법에서는 데이터, 비콘(beacon), 커맨드(command), 수신 확인(acknowledgement), 및 색상-가시성-디밍(CVD) 프레임을 포함하는 복수의 프레임 타입을 포함하는 복수의 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.
가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 전송하도록 구성된 송신기가 제공된다. 이 송신기는 피어-투-피어(peer-to-peer), 브로드캐스트, 스타(star) 및 가시성 토폴로지를 포함하는 복수의 토폴로지를 지원하기 위하여 단일의 프레임 구조를 제공하도록 구성된다. 또한, 이 송신기는 데이터, 비콘(beacon), 커맨드(command), 수신 확인(acknowledgement), 및 색상-가시성-디밍(CVD) 프레임을 포함하는 복수의 프레임 타입을 포함하는 복수의 프레임을 전송하도록 구성된다.
가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한 다른 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 데이터 타입에 대한 제1 MAC 프레임에 각각의 슬롯을 구성하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 제1 VLC 토폴로지로 상기 제1 MAC 프레임을 전송하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제2 데이터 타입에 대한 제2 MAC 프레임에 각각의 슬롯을 구성하는 단계를 더 포함한다. 또한, 이 방법은 제2 VLC 토폴로지로 상기 제2 MAC 프레임을 전송하는 단계를 포함한다. 상기 제1 MAC 프레임에서 적어도 하나의 슬롯은 상기 제2 MAC 프레임에서 해당 슬롯과는 다른 데이터 타입에 대해 구성된다.
가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 이용해 통신하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 그리고 다양한 전송 토폴로지를 모두 지원할 수 있는 MAC 프레임을 제공할 수 있다.
도 1은 전체 전자 주파수 스펙트럼(electromagnetic frequency spectrum) 및 가시광에 의해 점유된 파장의 브레이크아웃을 나타내는 도면.
도 2는 예시적인 VLC 토폴로지를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 인프라스트럭처 광원의 대기(idle) 또는 수신 상태 동안에 전송되는 대기/수신(idle/RX) 상태 신호를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 다중 VLC 토폴로지를 지원하는 단일 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜 설계를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 플렉서블 MAC 프레임 구조에 의해 지원되는 예시적인 토폴로지를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임 구조의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 특정 VLC 장치에 의한 슬롯 사용의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 VLC 토폴로지를 위한 프레임 구조의 사용례를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 대기 또는 수신 모드 동안에 CVD 프레임의 사용을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 프레임 포맷 타입 표를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 많은 MAC 헤더 필드를 열거하는 표를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 다른 VLC 토폴로지에서의 송신기와 수신기 사이에 데이터와 제어를 전송하는 다중 방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 들어가지 전에, 본 특허 문서 전반에 걸쳐 사용되는 특정 단어 및 문구의 정의를 규정하는 것이 유리할 것이다. 용어 "포함하다" 및 "구비하다"와 이의 파생어들은 제한이 없는 포함을 의미하며; 용어 "또는"은 포함하는 의미로 "및/또는"을 의미하는 것으로 사용되고; 구문 "와 관련된" 및 "이에 관련"과 이의 파생어들은 포함, 내에 포함, 상호 접속, 내포, 내에 함유, 접속, 연결, 통신 가능, 협동, 교호, 병설, 근접, 구속, 소유, 특성을 소유 등을 의미할 수도 있다. 용어 "제어기"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 장치, 시스템 또는 이것의 일부를 의미하며, 이러한 장치는 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어 또는 이들의 적어도 두 개의 조합으로 실시될 수도 있다. 임의의 특정 제어기와 연관된 기능성은 중앙 집중될 수도 있고 분산 배치될 수도 있음을 유의한다. 특정 단어 및 문구의 정의들은 본 특허 문서 전반에 걸쳐 제시되며, 당업자들은 많은 부분 이해할 것이며, 그렇지 않더라도 대부분의 경우 이러한 정의들은 종래에 적용되었을 뿐만 아니라 이러한 정의된 단어 및 문구의 장래 사용에 적용된다.
본 발명 및 그 장점들을 좀더 철저히 이해하기 위하여, 첨부된 도면과 함께 이루어진 다음의 설명에서 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 나타낸다.
이하에 논의되는 도 1 내지 도 12 및 본 특허 문서에서 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 사용된 다양한 실시예들은 단지 도시를 위하여 사용되었으며 본 발명의 범위를 한정하려는 어떠한 방식으로도 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 원리가 임의의 적절하게 배열된 가시광 통신 네트워크에서 실시될 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다.
가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)은 다양한 요구 사항들을 갖는 광범위한 토폴로지를 가능하게 한다. 도 2는 몇몇 예시적인 VLC 토폴로지를 도시한다. 도 2에서 210은 P2P(peer-to-peer) 통신의 일례를 나타낸다. 이 예에서, 모바일 폰은 VLC를 이용하는 다른 모바일 폰과 통신한다. 도 2에서 220은 근거리 통신(Near Field Communication:NFC)으로 알려진 다른 타입 P2P VLC 통신의 일례를 나타낸다. NFC는 통신 거리가 매우 짧은 구역, 예를 들어, 30cm 정도의 구역에서 사용될 수도 있다. NFC에서는, 매우 높은 데이터 레이트(예를 들어, 100 Mbps)가 획득될 수 있다. 도2b에서 모바일 폰은 VLC를 이용하여 랩톱 컴퓨터와 통신한다.
도 2에서 230은 VLAN(Visible LAN local area network) 시스템의 일례를 나타내며, 여기서 인프라스트럭처 광 시스템은 액세스 포인트로서도 기능하며 LAN으로 하여금, 랩톱 또는 모바일 폰과 같은 하나 이상의 장치에 서비스할 수 있도록 한다. 도 2에서 240은 정보 브로드캐스팅(IB) 시스템의 일례를 나타내며, 여기서는 VLC를 이용하여 공공장소, 예를 들어, 상점가 또는 박물관에서 디스플레이를 통하여 정보(예를 들어, 시설, 지시, 또는 서비스에 대한 정보)를 방송할 수도 있다. 방송이 이루어지는 범위 내에 존재하는 장치들(예를 들어, 모바일 폰)은 이러한 정보를 수신할 수도 있다.
도 2에서 250은 교통 신호나 그 밖의 차들이 안전 또는 교통 정보를 다른 차량으로 전송하는 차량 브로드캐스팅(VB) 토폴로지를 위한 VLC 사용의 일례를 나타낸다. 도 2에 나타낸 VLC 토폴로지 및 장치들은 단지 예시적인 목적을 위한 것임을 이해할 것이다. 그 밖의 VLC 토폴로지 및 장치들 또한 가능하다.
많은 VLC 토폴로지를 위한 요구 사항 중 하나는 인프라스트럭처 광원, 예를 들어, 천장용 주변 광원이 전송(TX) 출력의 손실을 피하고 다운링크 전송 동안에 플리커(flicker) 현상을 피하기 위하여 "ON" 상태로 유지될 필요가 있을 수도 있다는 것이다. 광학적 통신(예를 들어, 포인팅)에 있어서 포인트-앤-슛 기술을 지원하여 수신기에 광을 집중 시기키 위해서는, VLAN 업링크 및 P2P 토폴로지를 "ON" 상태로 유지하는 것 또한 중요하다. 지속적 "ON" 상태를 확보하기 위한 하나의 방법을 도 3에 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 인프라스트럭처 광원의 대기 또는 수신 상태 동안에 전송되는 대기/수신(idle/RX) 상태 신호를 도시한다. 만일 광원이 데이터를 어떤 간격으로 전송하고 이들 간격들 사이에 데이터 전송을 대기하는 경우, 이 광원의 가시적 플리커가 초래될 수 있다. 인프라스트럭처에서 대기 또는 수신 기간 동안에 광학적 가시성 및 플리커가 없는 동작을 유지하기 위하여 대기/수신 상태 신호가 사용될 수 있다. 이는 활성화된 전송 신호의 패턴을 일반적으로 또는 실질적으로(정확히 동일할 필요는 없음) 에뮬레이팅하는 대기/수신 신호에 의해 획득된다. 구체적으로는, 대기/수신 신호는 일반적으로 동일한 듀티 사이클을 가지고 있어서 신호가 활성화되는 동안 사용된다.
도 3의 310에 나타낸 스케줄링된 TX 신호를 살펴보면, 두 개의 활성화된 전송 블록들이 대기/수신 블록에 의해 분리되어 있는 것을 알 수 있다. 플리커 현상을 저감시키기 위하여, 대기/수신 상태 신호(대기 패턴)를 생성하여 대기/수신 블록 동안에 전송하도록 한다. 대기/수신 상태 신호가 대기/수신 상태 동안에 전송될 때에, 결과로는 광원에 의해 실질적으로 일정한 신호가 출력된다. 따라서 대기 기간 동안에 나타나기도 하는 플리커 또는 가시성 효과가 저감하거나 제거된다. 도 3의 310은 디머(dimmer)가 높은 광도에 대하여 설정될 경우 대기/수신 상태 신호가 전송되는 것을 도시하고, 도 3의 320은 디머가 낮은 광도에 대하여 설정될 경우 대기/수신 상태 신호가 전송되는 것을 도시한다.
가시성 플리커를 제어하기 위하여 대기/수신 기간 동안에 데이터 신호를 전송하는 것은 VLC에만 있는 특유한 것이다. 이러한 방식으로 플리커를 제어하는 기능을 종종 가시성 지원(visibility support)이라고 하고, 대기 블록 동안에 전송된 신호 패턴들을 종종 가시성 패턴이라고 한다.
대기 시간 동안 연속적 가시성을 유지하는 것 외에, 이들 가시성 패턴들은 인프라스트럭처 전송 장치의 색상 안정화를 위해 필요한 보상 요소(compensation factor)를 추정하기 위하여 수신기에 의해 사용될 수 있다(인-밴드 가시성 패턴으로 가정). 만일 송신기에 의해 요구되고 수신기에 의해 지원되는 경우, 수신기는 대기 시간 동작 동안에 보상 요소들을 산출할 수 있다. 방출광의 색상을 안정화시키기 위해 송신기는 수신된 보상 요소들을 적용할 수 있다.
가시광 통신의 표준화에 관한 스펙이 현재 IEEE 802.15.7에 대하여 개발되고 있다. VLC는 근거리 통신 토폴로지를 위한 ECMA TC-47에 대하여 또한 고려 중에 있다. IEEE 802.15.7에 있어서, 세 가지 클래스의 VLC 장치들, 즉, 인프라스트럭처, 모바일 및 차량 탑재 장치가 고려된다. IEEE 802.15.7 애플리케이션 요약문에 기재된 각각의 토폴로지 클래스는 P2P(peer-to-peer) 또는 점 대 다중점(point-to-multipoint) 접속에 있어서 단방향 데이터 전송(uni-directional data transfer) 및 양방향 데이터 전송(bi-directional data transfer) 모두를 지원한다. 표 1은 TG7 기술적 고려 사항 문서(TG7 Technical Considerations Document)에 논의된 장치의 다른 클래스들을 나타낸다. 표 1에서, 다음의 범례들이 적용된다.
근거리: 기대되는 동작 범위 <= 3 m
장거리: 기대되는 동작 범위 > 3 m
낮은 데이터 레이트: PHY 데이터 레이트 < 1 Mbps
높은 데이터 레이트: PHY 데이터 레이트 >= 1 Mbps
장치 분류
인프라스트럭처 모바일 차량 탑재 장치
고정 액세스 포인트 예 아니오 아니오
전원 충분 한정 적당
폼 팩터(Form factor ) 제한받지 않음 제한 제한받지 않음
광원 강함 약함 강함
물리적 이동도 아니오 예 예
범위 단/장거리 단거리 장거리
데이터 레이트 고속/저속 고속 저속
분리 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜이 상기 많은 토폴로지들에 대하여 설계되어져 있으며, 이들 모든 다양한 VLC 토폴로지들을 단일의, 복잡도가 낮은 통합 프레임 구조로 지원하는 MAC 프로토콜이 필요하다. 그리고 모바일 폰과 같은 장치들이 영역, 전원 및 성능에 대한 단일의 공통 MAC 프로토콜을 갖는 다중 토폴로지를 지원할 수 있게 구성될 필요가 있다. 경우에 따라 이들 토폴로지의 지원을 원치 않는 장치들이 토폴로지를 선택할 수 있게 하는 옵션을 제공할 수도 있다.
종래의 프레임 구조에서는 비콘(beacon) 및 비콘 비가용(non-beacon) 모드를 이용하여 P2P 및 스타 토폴로지(star topology)를 지원하게 된다. 그러나 IEEE 802.15.4에 기재되어 있는 프레임 구조는 상술한 모든 VLC 토폴로지 요구 사항등을 만족시키기에 포괄적이지 못하다. 예를 들어, VLC에만 있는 플렉서블 프리엠블 길이 또는 다중 데이터 타입 또는 가시성 및 디밍 지원을 지원하지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 다중 VLC 토폴로지를 지원하는 단일 MAC 프로토콜 설계를 도시한다. 이러한 통합 솔루션으로, 광학식 광원(예를 들어, LED 또는 레이저 다이오드) 및 드라이버와 같은 프론트 엔드 광학(front-end optics), 수신용 광다이오드, 트랜스 임피던스 증폭기(TIA), 및 PHY의 각부와 MAC 프로토콜들은 다중 토폴로지를 공유할 수 있으며, 동시에 이들 모든 토폴로지를 지원하는 복잡하지 않은 단일의 장치를 구성할 수 있게 한다. 도 4에 나타낸 MAC 프로토콜 설계는 이들 다중 프로토콜을 지원하도록 구성된 단일의 통합 프레임 구조를 제공한다.
표1과 같이 분류될 수 있는 가시광 통신 장치는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 하나 이상의 VLC 토폴로지를 지원할 수 있고, 가시광 통신 장치의 종류 및 제공하고자 하는 서비스의 종류에 따라 사용할 VLC 토폴로지를 결정 및 선택하고, 선택된 VLC 토폴로지에 따라 프레임 구조를 결정하고, 결정된 프레임 구조에 따라 데이터를 송수신 한다. 이에 따라, 가시광 통신 장치는, 미도시 하였지만, 장치 성능 정보(device capabilities information)로부터 가시광 통신 장치의 종류를 파악하고, 파악된 장치 종류 및 서비스의 종류에 따라 사용할 VLC 토폴로지를 결정하는 토폴로지 결정부, 결정된 VLC 토폴로지에 따라 프레임 구조를 결정하는 프레임 구성부, 결정된 프레임 구조에 따라 데이터를 송수신하는 송수신부를 포함한다. 이하 에서는 본 발명에 따라 프레임을 구성하는 과정을 설명한다.
VLC와 관련된 다른 이슈는 광학식 프런트 엔드를 트레이닝시키기 위해 긴 트레이닝 프리엠블이 필요하다는 것이다. 이는 간섭의 경우나 이미지 센서가 수신 장치로 사용되는 경우에 더욱 그러하다. 프리엠블 길이는 토폴로지 및 환경(예를 들어, 실내 환경 대 실외 환경)에 따라서 또한 가변된다. 이러한 긴 프리엠블은 성능에 중대한 영향을 미치게 될 수도 있다. ECMA-368과 같은 표준에서는, 버스트 전송(burst transmission)을 위한 고정된 짧은 길이로 프리엠블 길이를 줄이기 위한 옵션이 제공된다. 그러나 토폴로지가 광범위하기 때문에, 서로 다른 토폴로지에 따라 구성될 수 있는 플렉서블 프리엠블 길이를 갖는 프레임 구조를 갖는 것이 유리하다. 본 발명의 실시예는 플렉서블 프레임 구조로 플렉서블 프리엠블 길이를 지원하는 시스템 및 방법을 제공한다.
유연성(flexibility)을 최대로 하기 위해서는, VLC의 데이터 프레임이 다중 토폴로지를 지원하도록 하는 것이 유리하다. 차량용 토폴로지와 같은 몇몇 VLC 토폴로지에 있어서, 전형적인 데이터 전송은 수 바이트에 불과할 수도 있다. 근거리 통신과 같은 그 밖의 토폴로지에 있어서는, 단일의 장치로부터 다른 장치로의 지속적인 데이터 전송이 P2P 형식으로 이루어질 수도 있다. 본 발명의 실시예는 다른 타입의 VLC 트래픽에 대하여 다중 데이터 토폴로지를 지원한다.
본 발명은 다중의 다양한 VLC 토폴로지의 요구 사항들을 지원하는 단일의 플렉서블 통합 MAC 프레임 구조를 제공한다. 도 5는 본 발명의 플렉서블 MAC 프레임 구조에 의해 지원되는 예시적인 토폴로지를 도시한다. 예를 들어, 플렉서블 MAC 프레임 구조는 P2P 토폴로지(510)를 지원한다. P2P 토폴로지를 이용하는 VLC 통신의 한 타입으로는 근거리 통신(NFC)이 있다. 플렉서블 MAC 프레임 구조는 스타 토폴로지(520)를 또한 지원한다. 스타 토폴로지를 이용하는 VLC 통신의 예로는 VLAN(Visible LAN)이 있다. 플렉서블 MAC 프레임 구조는 브로트캐스트 토폴로지(530)를 또한 지원한다. 브로드캐스트 토폴로지를 이용하는 VLC 통신 방법은 정보 브로드캐시팅(IB)과 차량 브로드캐스팅(VB)을 포함한다. 플렉서블 MAC 프레임 구조는 가시성 전송(visibility transmission)(540)을 또한 지원한다. 그러므로 양방향, 멀티캐스팅, 및 브로드캐스팅 성능들이 이러한 단일 MAC 프레임 구조로 지원될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임 구조의 일례를 도시한다. 슈퍼프레임은 비콘 프레임의 전송에 의해 구분되며 활성부(active portion)와 비활성부(inactive portion)를 포함할 수 있다. 각각의 슈퍼프레임의 활성부는 등간격의 많은 슬롯으로 분할되고 세 부분: 비콘, 경쟁 액세스 구간(contention access period, CAP) 및 무경쟁 액세스 구간(contention-free access period, CFP)으로 구성된다.
전형적으로, CAP는 비콘 바로 뒤에 이어서 개시되고 슈퍼프레임 슬롯 경계에서 CFP의 개시 전에 종료된다. 만일 CFP가 제로(zero) 길이인 경우, CAP는 슈퍼프레임의 활성부의 끝에서 종료된다. CFP는 전형적으로 CAP 바로 뒤에 이어서 슬롯 경계에서 개시되고 슈퍼프레임의 활성부가 끝나기 전에 종료된다. 만일 임의의 GTS가 할당되었다면, 이들은 CFP 내에 위치되어 연속적인 슬롯들을 점유할 수도 있다. 그러므로 CFP는 모든 결합된 GTS의 전체 길이에 따라서 길어지거나 축소될 수도 있다. 장치들 사이의 통신은 슬롯의 개수가 가변할 수 있다. 만일 이용 가능한 슬롯들이 존재할 경우, 단일 장치 또는 사용자는 프레임에 유지된 데이터 전송을 위해 단일 슬롯 이상에 액세스할 수 있다.
도 6의 실시예에서는 , 비콘 간격(BI)은 활성 수퍼프레임 기간(SD)의 두 배에 해당하고, CFP는 두 개의 GTS를 포함한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 특정 VLC 장치에 의한 슬롯 사용의 일례를 도시한다. MAC 프레임(700)은 1 내지 n으로 표시된 가변 개수의 슬롯(710)으로 구성된다. 슬롯은 소정 양의 데이터를 장치에 송신하는데 필요한 최소 시간으로 정의될 수도 있다. 이때, 슬롯의 기간은 고정되어 있는 것이 바람직하다. VLC MAC 프레임(700)에서 슬롯(710)의 개수는 MAC 헤더에서 전송된다. 각각의 슬롯(710)은 VLC 토폴로지가 다르면 다르게 정의되어 이용될 수도 있기 때문에, 슬롯(710)을 "가상" 슬롯이라고 할 수도 있다.
VLC 장치들 사이의 통신은 1≤p≤n 개의 슬롯을 취할 수 있으며, 여기서 'p'는 양의 정수이고 'n'은 프레임 내에서의 슬롯의 전체 개수이다. 그러므로 만일 이용 가능한 슬롯들이 존재할 경우, 단일 장치 또는 사용자는 프레임에 유지된 데이터 전송을 위에 단일 슬롯 이상에 액세스할 수 있다. 토폴로지에 대한 프레임 타입과 슬롯 개수는 MAC 헤더에 지시되어 질 수 있다. 일반적으로 참조 번호 720으로 나타낸 바와 같이, 두 개의 장치 사이의 전송에는 프리엠블, PHY 헤더, 헤더 체크 시퀀스(HCS), MAC 헤더와 페이로드(payload), 및 프레임 체크 시퀀스(FCS)의 전송을 포함한다.
그러나 어떤 토폴로지에서는 이들 섹션 모두를 요청하지 않을 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 색상-가시성-디밍(CVD) 프레임은 (c)색상, (v)가시성 및 (d)디밍 지원을 이용할 수도 있다. CVD 프레임은 통신 상태와 채널 품질과 같은 정보를 사용자에게 다양한 색상을 통하여 가시적으로 제공하게 된다. CVD 프레임은 연속 가시성 및 디밍 지원 동작의 대기 또는 수신 모드 동안 송신되기도 한다. CVD 프레임 전송 동안, 장치는 통신하고 있지 않더라고 계속 발광하고 있으므로, 이것의 발광 기능을 실행할 수 있게 된다. CVD 프레임의 페이로드는 적당한 강도(intensity)와 색상의 가시성 패턴들로 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프리엠블은 다른 토폴로지에서 프레임들의 동기화를 위해 이용된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 다른 VLC 토폴로지에 대하여 프레임 구조의 사용예를 도시한다. 토폴로지에 따라서, 각각의 가상 슬롯은 페이로드 데이터, 비콘닝(beaconing), 경쟁 관리, 업링크, 다운링크, 및 가시성 지원의 서로 다른 6개 타입의 데이터 중에서 하나의 전송에 대하여 구성된다. 예를 들어, 구성 810에 나타낸 바와 같이, 피어 투 피어 토폴로지(예를 들어, NFC 및 P2P)를 이용하는 통신에 있어서, 각각의 슬롯은 페이로드 데이터를 위해 구성된다. 환언하면, 각각의 슬롯은 두 개의 장치 사이에서 페이로드 데이터의 전송을 지원하기 위하여 구성된다.
구성 820에 나타낸 바와 같이, 스타 토폴로지(예를 들어, VLAN)를 이용하는 통신에 있어서, 첫 번째 'a'개의 슬롯들은 개시 타이밍을 지시하고 주어진 토폴로지에 대해 슬롯들이 어떻게 구성되는지를 지시하기 위하여 인프라스트럭처 장치로부터 비콘닝하는데 이용된다. (a+1)에서 'b'까지의 슬롯들은 장치들이 액세스 포인트를 결합하도록 경쟁 관리를 위해 구성된다. (b+1)에서 'c'까지의 슬롯들은 액세스 포인트와 관련되는 다양한 장치들에 의해 업링크 액세스에 이용될 수도 있다. (c+1)에서 'n'까지의 슬롯들은 액세스 포인트에 의한 다운링크 전송을 위해 이용될 수도 있다.
구성 830에 나타낸 바와 같이, 브로드캐스트 토폴로지(예를 들어, IB 및 VB)를 이용하는 통신에 있어서, 모든 슬롯들은 브로드캐스팅을 위해 동일 방향(다운링크)으로 다시 구성된다. 첫 번째 'a'개의 슬롯들은 프레임의 개시를 나타내고 어떤 슬롯이 브로드캐스팅에 활성화되어 이용되는지를 지시하기 위하여 비콘닝하는데 이용된다. 도 8을 살펴보면, 브로드캐스트를 위한 슬롯 구성(구성 830)은 스타 토폴로지(구성 820)의 슬롯 구성에서 경쟁 구간과 업링크 슬롯들을 단지 제거함으로써 구성될 수도 있다. 토폴로지에 따라서, 슬롯 마커(marker) 'a', 'b', 및 'c'들은 '0'에서 'n' 중 임의의 값을 취할 수 있다. 그러므로 슬롯들은 주어진 토폴로지의 요구 사항에 따라서 유동적으로 구성될 수 있게 된다.
도 8의 구성 840은 가시성 지원 기술을 도시하며, 여기서 슬롯들에서 업링크의 데이터 전송을 위한 배열 또는 다운링크에서 인프라스트럭처 전송을 항상 "on"으로 유지하고 플리커를 제거하도록 단순하게 구성되어 있다. MAC 페이로드나 CVD(색상, 가시성, 디밍) 프레임을 위한 FCS는 존재하지 않는다. 그러나 어떤 실시예에서, CVD 프레임은 PHY 헤더와 MAC 헤더를 포함한다. CVD 프레임에서 PHY 헤더와 MAC 헤더는 수신 장치 또는 장치들로 하여금 패턴을 무시하고 절전 또는 휴지(hibernation) 상태를 프레임이 끝날 때까지 지속하게 한다. CVD 프레임은 또한 수신기에게 송신되는 실제 패턴을 알려서, 동기화를 위해 이용하고 이득(채널) 추정 및 보상을 위해 이용한다.
몇몇 실시예에서, 다른 슬롯 구성이 변경되어 업링크에서 다운링크로 또는 그 반대로의 천이가 활성화되는 사이에 가드 시간(guard time)을 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 가드 시간은 비콘 슬롯(다운링크)과 인접 경쟁 슬롯(업링크) 사이에 필요할 수도 있다. 가드 시간은 짧은 프레임 간격(short inter-frame spacing, SIFS) 만큼 짧아질 수도 있으며, 이는 MAC에서 프레임 천이를 분리하기 위하여 공통적으로 사용된다. 송신기와 수신기는 VLC에 대하여 독립적인 회로를 이용하기 때문에, 가드 시간이 상당히 줄어들거나 회피되는 것도 가능하게 된다. 이는 송신기와 수신기 회로를 공유하는 그 밖의 무선 시스템에서는 반대의 상황이 된다.
상술한 실시예는 시분할 듀플렉스(TTD) 기반이 되도록 가상 슬롯 개념을 나타내었지만, 본 발명의 플렉서블 MAC 프레임 개념을 주파수 분할 듀플렉스(FDD)로 확장할 수도 있다. 물론, FDD 구성에서는, 송신기와 수신기에서 다중 주파수 밴드에 대한 추가적인 지원이 요구될 수도 있다.
스타 토폴로지(예를 들어, VLAN)를 채용하는 몇몇 실시예에 있어서, 프레임은 비콘 슬롯과 함께 개시되고 업링크 슬롯들은 경쟁 구간 슬롯 직후에 할당된다. 그런 다음, 다운링크 슬롯들이 업링크 슬롯을 뒤이어 나타내게 된다. 비콘은 어떻게 슬롯들이 스타 및 브로드캐스트 토폴로지로 구성되는지를 지시하는데 이용된다. 액세스 포인트는 경쟁 구간 동안에 지속적으로 수신 모드를 유지하고 다운링크에서 전송 모드로 스위칭될 수도 있다. 그 밖의 실시예에서, 업링크 및 다운링크로 할당된 슬롯들은 연속적이지 않을 수도 있다. 본 발명에서 제공되는 MAC 프레임 구성은 경쟁 구간, 업링크 및 다운링크 및 이들의 임의의 조합에 대해 모든 슬롯의 구성을 지원할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 대기 또는 수신 모드 동안 CVD 프레임의 사용을 도시한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 가시성 패턴들이 하나 이상의 수신 및/또는 대기 슬롯 동안 전송될 수도 있다. 예를 들어, 도 9의 910은 경쟁 구간 및 업링크 슬롯 동안 가시성 패턴이 전송되는 스타 토폴로지를 나타낸다. 그리고 도 9의 920은 모든 토폴로지에서 사용되지 않는 모든 슬롯 동안 전송될 수도 있는 하나 이상의 가시성 패턴들을 나타낸다.
가시성 패턴은 가시성을 유지하고, 플리커를 줄이고, 인프라스트럭처에 대하여 송신기를 항상 "ON" 상태로 유지하기 위하여 이용된다. 이는 플렉서블 VLC MAC 프레임 구조의 구별되는 중요한 특성이다. 그러므로 TDD 듀플렉싱과 하프-듀플렉싱이 데이터 통신에 이용될 수 있고, 가시성을 유지하고 지원하도록 풀 듀플렉스 동작을 이용하여 가시성 패턴들이 수신 및 대기 간격 동안 전송될 필요가 있을 수도 있다. TDD 통신에 있어서 풀 듀플렉스는 광원과 수신 회로와의 공간적 분리 때문에 가능하게 된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 가시성 패턴들은 경쟁 구간, 업링크 슬롯 및 미사용 다운링크 슬롯 동안에 가시성을 유지하기 위하여 인프라스트럭처에 의해 송신된다. 가시성 패턴들은 미사용 슬롯 동안에 포인팅 및 최적의 데이터 전송을 위한 배열을 위해 모바일 장치에 의해 또한 송신된다.
만일 연속적인 가시성 모드가 지시될 경우(예를 들어, 연속 가시성 비트가 설정), 연속 가시성을 갖는 인프라스트럭처 장치들은 가시성을 위해 TDD 풀 듀플렉스의 이 모드를 이용할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 프레임 포맷 타입의 표를 나타낸다. 표에 나타낸 프레임 포맷 타입은 VLC에 대한 다양한 요구 사항들을 지원하기 위하여 이용될 수도 있다. 도 10의 표는 5개의 프레임 포맷 타입, 즉, 비콘 프레임, MAC 커맨드 프레임(때로는 "관리" 프레임으로 언급), 수신 확인 프레임, 데이터 프레임, 및 CVD 프레임을 나타낸다.
도 10에 나타낸 바와 같이, CVD 프레임은 데이터 프레임들 사이에 적당한 광 강도를 유지하고, 디밍을 지원하고, 정보(예를 들어, 통신 상태 및 채널 품질)를 사용자에게 가시적으로 제공하기 위하여 인프라스트럭처에 의해 이용될 수도 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 가시성 레벨은 두 바이트 길이이며 0과 1000 사이의 값을 포함하고, 여기서 0은 0% 가시성을 나타내고 1000은 100% 가시성을 나타낸다. 1001 내지 1023 사이의 값들은 예약된 값들이다. 가시성 레벨들은 0.1%의 분해능(resolution)으로 정의될 수도 있다. CVD 프레임을 요구하는 FCS는 없다. 전송된 가시성 패턴은 가시성 레벨로 언급되는 동일한 분해능을 가질 수도 있다. 만일 디머가 있을 경우, 디밍 레벨이 가시성 레벨로서 지시될 수도 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 가시성 패턴은 설정하는 가시성 레벨에 의거하여 PHY에 의해 생성된다.
5개의 프레임 포맷들이 도시되어 있지만, 그 밖의 프레임 포맷들도 가능할 수도 있음을 이해할 것이다. 이러한 추가적 프레임 포맷들은 본 발명의 취지와 범위에 포함된다. 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 프레임 포맷들이 모든 토폴로지에 의해 지원될 필요가 있는 것은 아니다. 예를 들어, 몇몇 실시예에 있어서, 수신 확인 및 커맨드 프레임들은 VB와 IB만을 지원하는 장치들에 의해 무시될 수도 있다. 마찬가지로, 비콘 프레임은 NFC와 P2P 통신만을 지원하는 장치들에 의해 무시될 수도 있다. 다중 기능의 장치는 본 발명의 단일의 MAC 프레임 포맷 구조와 이들 프레임 타입을 이용하여 모든 토폴로지들을 지원할 수도 있다.
데이터 프레임은 단일 모드(single mode), 버스트 모드(burst mode), 및 패킷 모드(packed mode) 중 적어도 하나에서 송신될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 많은 MAC 헤더 필드를 열거하는 표를 나타낸다. 몇몇 실시예에 따른 MAC 헤더는 표에 열거된 하나 이상의 헤더 필드들을 포함한다. 필드들은 MAC 헤더에 제공되어 MAC 헤더로 하여금 다른 토폴로지들을 구별하도록 한다. 단일의 플렉서블 MAC 헤더는 다른 VLC 토폴로지에 대하여 채택될 수 있다. VLC 토폴로지의 요구 사항에 따라서, MAC 헤더의 필드들은 토폴로지를 적응시키도록 설정된다. 토폴로지에 관한 모든 정보와 통신의 모든 형태들은 단일의 MAC 헤더로부터 유도될 수 있다. MAC 헤더에서 다음의 필드들을 제공함으로써, 다중의 토폴로지를 구별하는데 어떠한 다른 정보도 필요로 하지 않게 된다. 수신기는 임의의 추가적인 필드들을 요구하지 않고도 주어진 토폴로지에 대하여 포함된 데이터를 처리할 수 있다.
도 11에서, 다른 프레임 타입에 대해 음영처리되어 있지 않은 값들은 다른 VLC 토폴로지를 구별하기 위하여 설정되는 고정된 값들을 나타낸다. 예를 들어, ACK 폴리시(Policy) 헤더를 검사함으로써, 비콘과 CVD 프레임들이 어떠한 수신 확인(ACK)을 요구하고 있지 않은 것을 알 수 있다. 음영처리된 값들은 토폴로지에 따라서 프레임 의존적 방식으로 설정된다. 예를 들어, 시큐어(Secure) 헤더 필드는 데이터 프레임이 토폴로지에 따라서 보장되거나 그렇지 않을 수도 있음을 지시하게 된다. 단일 MAC 헤더의 VLC 특정 필드 중 몇몇은 어떻게 MAC 헤더 필드들이 VLC 프로토콜의 특정 요구 사항들을 실시하는데 이용될 수 있는지를 설명하기 위하여 설명한다.
프레임 타입 필드는 프레임의 타입을 결정하고, CVD 프레임과 같이, VLC 특정 프레임 타입의 지정을 허가하게 된다. 프레임 타입을 가시성으로 설정하는 것은 MAC에 페이로드가 없음을 지시하고 가시성 패턴이 대신 송신되게 된다.
프레임 서브-타입 필드는 VLC 특정 프레임 서브-타입의 지정을 허가하게 된다. 예를 들어, VLAN, IB, 및 VB 토폴로지에 대한 비콘 프레임에서, 프레임 서브-타입은 VLC 토폴로지를 명확하게 지시하게 된다. 이는 연합(association)을 위해 MAC에서 필터링 메커니즘으로서 이용될 수 있다. 비콘 프레임에서의 페이로드는 프레임에서 사용되는 슬롯의 개수, 경쟁 슬롯의 개수, 업링크 및 다운링크 슬롯(적용할 수 있는 만큼)을 지시할 수 있다. 비콘은 프레임에서 활성화되거나 사용중인 슬롯들과 이들의 개수와 위치를 지시할 수도 있다.
CVD 프레임에서, 프레임 서브-타입은 가시성 또는 디밍 백분율을 지시하게 된다. 이 필드는 사용중인 디밍 패턴 또는 가시성 패턴을 수신기에 알린다. 수신기는 이 정보를 이용하여 송신기에 의해 송신될 것으로 기대되는 패턴을 확정할 수 있다. 클록-앤-데이터 복구 회로는 이 정보를 이용하여 동기화 패턴을 획득할 수 있다. 추가적으로 또는 달리는, 채널 추정 회로는 이 정보를 이용하여 데이터 또는 제어를 포함하고 있는 프레임에 대하여 성능 개선을 위해 더 개선된 이득 보상을 제공할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, MAC 헤더 크기를 최소화하기 위하여 다중 MAC 헤더 필드들이 결합하여 코딩될 수도 있다. 예를 들어, CVD 프레임에 대한 프레임 서브-타입 필드는 가시성 패턴을 완전하게 지시하기 위하여 많은 수의 비트들(예를 들어, 10 비트)을 필요로 할 수도 있다. 그러나 만일 10 비트들이 프레임 서브-타입 필드에 대해 할당된다면, 이들 비트의 대부분은 다른 토폴로지에서 소비될 것이다. 그러나 CVD 프레임은 시퀀스 번호(sequence number)를 필요로 하지 않는다. 그러므로 시퀀스 번호 필드는 CVD 프레임에 대한 일부 또는 모든 가시성 패턴을 지시하기 위해 다시 매핑(또는 프레임 서브-타입 필드와 결합하여 매핑)될 수 있다. 이렇게 함으로써 프레임 서브-타입 필드는 10 비트보다 더 작아지게 되고, 따라서 MAC 헤더를 더욱 소형화하게 된다.
CVD 프레임을 단지 하나의 예시임을 유의한다. 이 개념은 다른 필드와 다른 프레임 타입을 MAC 헤더에 포함하도록 확장될 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 토폴로지의 타입에 따라서, 플렉서블 MAC 헤더는 가시적 프리엠블 반복을 제공할 수도 있다. NFC와 같은 토폴로지들은 높은 데이터 레이트의 요구 사항을 가지며 매우 짧은 거리에서 동작하게 된다. 그러므로 이들 토폴로지들은 축소된 프리엠블 반복으로 동작할 수 있다. 반대로, 차량 브로드캐스팅과 같은 토폴로지들은 상당한 거리(100m까지)에 걸쳐서 동작하고, 다른 광원(예를 들어, 태양광)으로부터 간섭을 받게 되고, 트레이닝을 위해 공간적 수신기 광학(spatial receiver optics)을 이용할 수도 있다. 이들 토폴로지들은 상당히 큰 프리엠블 반복과 낮은 데이터 레이트가 요구된다. VLC 표준은 MAC에 의해 설정될 수 있는 가변 개수의 프리엠블 전송을 허용할 수도 있다. 예를 들어, 표 2는 다른 토폴로지에 의해 요구될 수도 있는 프리엠블 반복의 개수를 나타낸다. 모든 수신기가 프리엠블의 끝을 표시하는 커버 시퀀스 마커(cover sequence marker)가 도달할 때까지 프리엠블의 가변 개수(어떤 최소 개수 이상)로 동작하도록 되어 있기 때문에, 이 정보는 수신기에 전송될 필요는 없다.
토폴로지에 따른 프리앰블 반복 개수
토폴로지 프리앰블 반복 개수
NFC 32
P2P 64
VLAN 128
IB 128
VB 1024
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 다른 VLC 토폴로지에서 송신기와 수신기 사이의 데이터와 제어를 전송하는 다중 방법을 도시한다. 도 12에 나타낸 단일의, 패킹된 버스트 전송 모드는 다른 VLC 토폴로지에 대하여 축소된 프리엠블 반복 옵션으로 동작한다. 또한, "디밍된 OOK" 모드로 알려진 데이터 전송에 대한 네 번째 모드가 있다. 이 모드는 디밍동안 데이터를 전송하는데 이용될 수도 있다.
단일 전송 모드에서, 프레임당 전달되는 단 하나의 PDU가 존재한다. 단일 전송 모드는 수신 확인, 연결, 또는 비콘닝과 같은 매우 짧은 데이터 통신, 또는 정보 브로드캐시팅 토폴로지에 이용된다. 패킹된 전송 모드는 높은 수율을 위해 동일 목적지로 동일 프레임 내의 다중의 연속하는 PDU를 송신하는데 이용된다. 그러므로 패킹된 전송 모드에서, 다중 MAC와 PHY 헤더들을 동일 목적지로 송신하는데 들어가는 오버헤드가 제거되고, 더 높은 MAC 효율을 제공하게 된다. 패킹된 전송 모드는 대부분의 토폴로지에서 데이터 통신의 바람직한 수단으로서 대부분의 모드에서 이용될 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 어떤 타입의 통신(예를 들어, NFC 및 P2P)들은 다중 프레임에 걸쳐서 동일 목적지에 긴 스트림 데이터를 송신할 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 줄어든 긴 PHY 프리엠블을 가지며 또는 프리엠블 반복을 줄이고 연속하는 인터프레임 간격(IFS)을 줄이는 버스트 전송 모드를 이용할 수 있다. 이전 프레임들이 동일 송신기로부터 수신기에 송신되었기 때문에, 더 단축된 프리엠블은 시스템의 수율을 개선시키고 수신기를 다시 트레이닝하는 비효율성이 제거된다. 다음 프레임이 동일 목적지에 대한 동일 소스로부터 송신되기 때문에, 프레임들 사이의 짧은 인터프레임 간격(SIFS)은 단축된 인터프레임 간격(RIFS)으로 단축될 수도 있다. 어떤 실시예에 있어서, 버스트 전송에서 프리엠블 반복의 회수를 가변할 수 있게 되어 있다. 이는 피드백을 이용하거나 또는 이와 함께 장치들과 토폴로지의 능력에 의거하여 송신기 및 수신기가 프리엠블 반복을 최적화할 수 있게 한다. 프리엠블 반복의 단축된 회수는 버스트 전송에서 다음의 프레임에 대한 PHY 헤더에 지시되어 있을 수도 있다.
다른 토폴로지에 대한 데이터 및 제어 전송 방법의 일례를 표 3에 나타낸다. 전형적으로, 수신 확인 및 커맨드 프레임들은 단일 전송을 이용하는데, 이는 한정된 양의 데이터를 전송하기만 하기 때문이다. 다중 프레임들에 걸쳐서 시퀀스 번호를 포함할 수도 있는 수신 확인이 패킹되거나 버스트 전송을 필요로 할 수도 있지만, 이는 단일 전송의 페이로드에서 송신될 수 있다.
다른 VLC 토폴로지에 대한 데이터 및 제어 방법
토폴로지 프레임 타입 데이터 전송 모드
피어-투-피어, 스타 관리, 수신 확인 단일
브로드캐스트, 스타 비콘 단일
피어-투-피어 데이터 버스트, 패킹
스타 데이터 단일, 패킹
브로드캐스트 데이터 단일, 패킹
본 발명은 바람직한 실시예를 통하여 설명되었지만, 당업자들은 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수도 있음을 알 것이다. 본 발명은 이러한 변경 및 변형들이 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 것으로 의도하는 바이다.

Claims (20)

  1. 가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 슬롯을 포함하며, 복수의 VLC 토폴로지(topology)에 대해 지원 가능한 매체 액세스 제어 (MAC) 프레임 구조를 가지는 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 이용하여 가시광 통신 장치가 통신하는 방법에 있어서,
    피어-투-피어(peer-to-peer) 토폴로지, 브로드캐스트 토폴로지, 스타(star) 및 가시성 토폴로지를 포함하는 복수의 토폴로지를 지원하기 위하여 단일의 프레임 구조를 결정하는 단계, 및
    데이터, 비콘(beacon), 커맨드(command), 수신 확인(acknowledgement), 및 색상-가시성-디밍(CVD) 프레임을 포함하는 복수의 프레임 포맷 타입을 포함하는 복수의 프레임을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가시성 지원(visibility support)을 위해 상기 CVD 프레임에 대기 또는 수신 슬롯(idle or receive slot)을 포함시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 가시성 지원은 가시성 패턴을 전송하여 이루어짐을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 대기 또는 수신 슬롯 동안에 연속적 가시성을 촉진시키고 플리커(flicker)를 완화시키기 위하여 상기 가시성 패턴을 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 대기 또는 수신 슬롯은 경쟁(contention) 슬롯 및 업링크 슬롯 중 하나인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서, 연속적인 가시성을 확보하기 위하여 VLC용 풀 듀플렉스 모드(full duplex mode)로 데이터 통신을 수신하는 것과 동시적으로 가시성 패턴을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가시성 패턴은 광원의 색상 동기화를 촉진시키기 위하여 전송되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서, 장치 성능 정보(device capabilities information)로부터 장치에 대한 장치 타입을 판정하는 단계, 및
    장치가 인프라스트럭처 장치인 판정에 의거하여, 대기 또는 수신 모드 동안에 가시성 패턴을 연속적으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 데이터 프레임은 단일 모드(single mode), 버스트 모드(burst mode), 및 패킷 모드(packed mode) 중 적어도 하나에서 송신되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  9. 가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 슬롯을 포함하며, 복수의 VLC 토폴로지(topology)에 대해 지원 가능한 매체 액세스 제어 (MAC) 프레임 구조를 가지는 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 이용하여 통신하는 가시광 통신 장치에 있어서,
    피어-투-피어(peer-to-peer), 브로드캐스트, 스타(star) 및 가시성 토폴로지를 포함하는 복수의 토폴로지를 지원하기 위하여 단일의 프레임 구조를 결정하는 프레임 구성부와,
    데이터, 비콘(beacon), 커맨드(command), 수신 확인(acknowledgement), 및 색상-가시성-디밍(CVD) 프레임을 포함하는 복수의 프레임 타입을 포함하는 복수의 프레임에 따라 데이터를 송수신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서, 가시성 지원(visibility support)을 위해 CVD 프레임에 대기 또는 수신 슬롯(idle or receive slot)이 포함되고, 상기 가시성 지원은 가시성 패턴의 전송을 통해 이루어짐을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 대기 또는 수신 슬롯 동안에 연속적 가시성을 촉진시키고 플리커(flicker)를 완화시키기 위하여 상기 가시성 패턴을 전송하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 대기 또는 수신 슬롯은 경쟁(contention) 슬롯 및 업링크 슬롯 중 하나인 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  13. 제9항에 있어서, 연속적인 가시성을 확보하기 위하여 VLC용 풀 듀플렉스 모드(full duplex mode)로 데이터 통신을 수신하는 것과 동시적으로 가시성 패턴을 전송하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가시성 패턴은 광원의 색상 동기화를 촉진시키기 위하여 전송되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  15. 제9항에 있어서, 장치 성능 정보(device capabilities information)로부터 장치에 대한 장치 타입을 판정하고, 장치가 인프라스트럭처 장치인 판정에 의거하여, 대기 또는 수신 모드 동안에 가시성 패턴을 연속적으로 전송하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 데이터 프레임은 단일 모드(single mode), 버스트 모드(burst mode), 및 패킷 모드(packed mode) 중 적어도 하나에서 송신되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 장치.
  17. 가시광 통신(VLC) 네트워크에서 사용하기 위한, 복수의 슬롯을 포함하며, 복수의 VLC 토폴로지(topology)에 대해 지원 가능한 매체 액세스 제어 (MAC) 프레임 구조를 가지는 복수의 매체 액세스 제어(MAC) 프레임을 이용하여 가시광 통신 장치가 통신하는 방법에 있어서,
    제1 데이터 타입에 대한 제1 MAC 프레임에 각각의 슬롯을 구성하는 단계,
    제1 VLC 토폴로지로 상기 제1 MAC 프레임을 전송하는 단계,
    제2 데이터 타입에 대한 제2 MAC 프레임에 각각의 슬롯을 구성하는 단계, 및
    제2 VLC 토폴로지로 상기 제2 MAC 프레임을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 MAC 프레임에서 적어도 하나의 슬롯은 상기 제2 MAC 프레임에서 해당 슬롯과는 다른 데이터 타입에 대해 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  18. 제17항에 있어서, 가시성 지원(visibility support)을 위해 CVD 프레임에 대기 또는 수신 슬롯(idle or receive slot)이 포함되고,
    상기 가시성 지원은 가시성 패턴의 전송과 관련되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 대기 또는 수신 슬롯 동안에 연속적 가시성을 촉진시키고 플리커(flicker)를 완화시키기 위하여 상기 가시성 패턴을 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  20. 제17항에 있어서, 연속적인 가시성을 확보하기 위하여 VLC용 풀 듀플렉스 모드(full duplex mode)로 데이터 통신을 수신하는 것과 동시적으로 가시성 패턴을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
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