KR102189521B1 - 비콘 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

개인 무선통신 네트워크(wireless personal area network)의 상위 PAN 코디네이터는 TV 유휴 주파수 영역(TV white space, TVWS)의 가용한 채널 중에서 하나의 채널을 선택하고, 상기 TVWS의 일부 채널에 해당하는 공통 채널의 복수의 추가 비콘 슬롯 중 하나의 추가 비콘 슬롯을 상기 상위 PAN 코디네이터의 추가 비콘 슬롯으로 할당하며, 할당된 추가 비콘 슬롯에서 선택된 채널의 정보를 포함한 상기 상위 PAN 코디네이터의 비콘 프레임을 송신한 후 상기 선택된 채널을 통하여 상기 상위 PAN 코디네이터의 비콘 프레임을 송신한다.

Description

비콘 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING BEACON}
본 발명은 비콘 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개인 무선통신 네트워크(wireless personal area network, WPAN)에서 신속한 스캐닝을 위한 비콘 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
2010년 9월, 미국 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission, FCC)에서는 데이터베이스를 기반으로 스펙트럼의 센싱 없이 TVWS로의 접근을 허용하였고, 이에 따라 TVWS에서 WPAN 기술을 활용하기 위한 논의가 본격적으로 시작되었다. TV 유휴 주파수 영역(TV white space, TVWS)을 활용한 개인 무선통신 네트워크(wireless personal area network, WPAN)에 대한 표준화는 IEEE 802.15.4m에서 2014년 3월에 완료되었다. 또한 IEEE 802.15.4m MAC를 기반으로 IEEE 802.15.10에서는 제2 계층에서의 라우팅 규격 작업을 위해 2014년 5월부터 제안서를 받고 있다.
TVWS를 활용한 WPAN 기술은 2.4GHz ISM(industrial, scientific and medical) 대역에서 와이-파이(wireless-fidelity, Wi-Fi) 등과 주파수 공유에 따른 간섭 문제가 있는 지그비(ZigBee)를 대신할 수 있다. TVWS를 활용한 WPAN 기술이 2.4GHz ISM 대역에서 다른 규격과 간섭을 일으키지 않고, 전기, 가스, 수도 등과 같은 유틸리티 관련 정보를 안정적으로 송수신하기 위해서는 전체 토폴로지의 상태를 파악하여 각 유틸리티마다 독립적으로 네트워크를 구성하여 채널 사용의 효율성을 높일 수 있어야 한다.
하지만 초기 네트워크를 형성하는 단계에서 TVWS에 할당되는 밴드 및 채널 범위가 다르고 너무 광범위하여 일반적인 IEEE 802.15.4의 스캐닝 방법으로는 동적으로 신속하게 네트워크를 생성하는 것이 불가능하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 효율적으로 채널을 사용하고, 채널간 간섭을 회피할 수 있으며, 동적으로 신속하게 네트워크를 생성할 있는 비콘 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 개인 무선통신 네트워크(wireless personal area network)의 상위 PAN 코디네이터에서 비콘 프레임을 송수신하는 방법이 제공된다. 비콘 송수신 방법은 TV 유휴 주파수 영역(TV white space, TVWS)의 가용한 채널 중에서 하나의 채널을 선택하는 단계, 상기 TVWS의 일부 채널에 해당하는 공통 채널의 복수의 추가 비콘 슬롯 중 하나의 추가 비콘 슬롯을 상기 상위 PAN 코디네이터의 추가 비콘 슬롯으로 할당하는 단계, 할당된 추가 비콘 슬롯에서 선택된 채널의 정보를 포함한 상기 상위 PAN 코디네이터의 비콘 프레임을 송신하는 단계, 그리고 상기 선택된 채널을 통하여 상기 상위 PAN 코디네이터의 비콘 프레임을 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 스캐닝을 위한 용도로 사용되는 공통 채널상으로 비콘 프레임을 전송함으로써 효율적으로 채널을 사용하고, 채널간 간섭을 회피할 수 있으며, 동적으로 신속하게 네트워크를 생성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 개인 무선통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 공통 채널의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 한 실시 예에 따른 비콘 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 네트워크 토폴로지에서 SPC 및 PC에 할당되는 EBS의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 네트워크 토폴로지에서 SPC 및 PC에 할당되는 채널 및 DBS의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 네트워크 토폴로지에서 도 7에 예시된 내용을 표로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비콘 프레임의 상세 IE의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 DBS 요청 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 DBS 응답 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 비콘 송수신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 비콘 송수신 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 개인 무선통신 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 WPAN은 슈퍼 PAN 코디네이터(Super PAN Coordinator, SPC)(110), 복수의 PAN 코디네이터(PAN Coordinator, PC)(121~124) 및 복수의 디바이스(device)(130)를 포함한다.
SPC(110)는 인터넷에 연결하여 위치 정보 데이터베이스(Geo-Location Database)로부터 TVWS의 가용한 채널 정보를 획득한다.
SPC(110)는 TVWS의 가용한 채널 중 SPC(110) 및 PC(121~124)에서 비콘 프레임 전송에 사용할 채널과 공통 채널 내 추가 비콘 슬롯(extra beacon slot, EBS)을 할당한다. 공통 채널은 스캐닝 절차를 신속히 하기 위한 목적으로 네트워크 내에 SPC(110) 및 PC(121~124)들의 비콘 프레임이 추가적으로 전송되는 채널이다. TVWS의 전체 채널 중 임의의 채널이 공통 채널로 설정될 수 있다. SPC(110) 및 PC(121~124)는 직접적으로 연결된 하위 PC에게 전용 비콘 슬롯(Dedicated Beacon Slot, DBS)을 할당한다.
복수의 PC(121~124)가 채널 할당 능력을 가진 경우 SPC(110)와 같이 하위 PC들의 채널과 EBS를 할당할 수 있다. 반면, 복수의 PC(121~124)가 채널 할당 능력이 없는 경우 SPC(110)에게 DBS 요청 프레임을 전송하고, DBS 응답 프레임을 수신하여 사용할 채널과 EBS를 할당 받을 수 있다. 이때 DBS는 앞서 설명한 바와 같이, 직접적으로 연결된 SPC(110)를 포함한 상위 PC로부터 할당 받을 수 있다.
복수의 PC(121~124)는 공통 채널상에서 SPC(110)로부터 비콘 프레임을 수신하고 수신한 비콘 프레임을 분석하여 SPC(110)의 채널로 채널을 변경하고 SPC(110)의 채널을 통해 SPC(110)로부터 직접 비콘 프레임을 수신한다.
각 PC(121~124)는 할당 받은 DBS에서 할당 받은 채널을 통해 비콘 프레임을 전송하며, 또한 공통 채널 상의 EBS에서 비콘 프레임을 추가적으로 전송한다.
SPC(110)는 PC(121~124)의 할당된 채널 및 EBS에서 PC(121~124)의 비콘 프레임을 수신하고, 각 PC(121~124) 또한 SPC(110) 및 다른 PC의 할당된 채널 및 EBS에서 SPC(110) 및 다른 PC의 비콘 프레임을 수신한다.
SPC(110) 및 PC(121~124)는 각각 비콘 프레임을 EBS에서 공통 채널을 통해 송수신함으로써, 참여 가능한 네트워크를 빠르게 식별할 수 있다. 이와 같이, 네트워크 식별 과정을 스캐닝이라고 한다. 또한 SPC(110) 및 PC(121~124)가 각각 TVWS의 가용한 채널 중에서 각각 다른 채널을 사용하여 비콘 프레임을 송수신하여 생성되는 네트워크를 TVWS 멀티-채널 클러스터 트리 PAN(TVWS Multi-channel Cluster Tree PANs, TMCTP)라고 한다.
종단 장치(130)는 가까운 PC(121~124) 또는 SPC(110)를 통해 네트워크에 접속(association)할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 하나의 확장된 슈퍼프레임은 비콘 기간(beacon period, BP), 경쟁 접근 기간(contention access period, CAP), 경쟁 자유 기간(contention-free period, CFP), 그리고 비콘 프레임만을 수신하는 기간(beacon only period, BOP)을 포함한다.
슈퍼 프레임 구간(superframe duration, SD)은 BP, CAP, 그리고 CFP를 포함한다.
확장된 슈퍼 프레임 구간(extended superframe duration, ESD)은 SD 및 확장된 구간(extended duration, ED)을 포함할 수 있다. BOP는 복수의 DBS를 포함한다. 즉 SPC(110)는 PC(121~124)의 DBS를 할당하고, PC(121~124)는 할당된 DBS에서 비콘 프레임을 전송한다. SPC(110)는 각 PC(121~124)에게 할당된 DBS에서 각 PC(121~124)에게 할당된 채널로 전환하여 각 PC(121~124)의 비콘 프레임을 수신할 수 있다.
비콘 간격(Beacon Interval, BI)은 비콘 프레임의 간격을 나타낸다. 각 노드의 BI 중에서 ESD를 활동 구간이라고 하며, BI 중에서 ESD를 제외한 나머지 구간을 비활동 구간이라 한다. BI는 비콘 차수(beacon order, BO), 슈퍼프레임 차수(superframe order, SO) 및 확장 차수(Extended Order, EO)에 의해 결정될 수 있다. BO는 비콘 간격을 표현하기 위한 값이고, SO는 SD의 길이를 표현하기 위한 값이다. EO는 BOP의 길이를 표현하기 위한 값이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 공통 채널의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 공통 채널은 네트워크 내에 SPC(110) 및 PC(121~124)들의 비콘 프레임이 전송되는 채널이다.
TVWS의 전체 채널 중 일부는 공통 채널로 설정된다. SPC(110)는 인터넷에 연결하여 위치 정보 데이터베이스로부터 TVWS의 전채 채널 중 가용한 채널 정보를 획득하고, 가용한 채널 중에서 SPC(110) 및 PC(121~124)들이 사용할 채널을 할당한다. 아래에서는 설명의 편의상 SPC(110)가 사용할 채널을 "SPC 채널"이라 하며, PC(121~124)들이 사용할 채널을 "PC 채널"이라 한다.
공통 채널은 복수의 추가 비콘 슬롯(extra beacon slot, EBS)을 포함한다. SPC(110)는 복수의 EBS 중에서 SPC(110) 및 PC(121~124)들이 사용할 EBS를 할당한다. 즉 공통 채널(210)로 전송되는 SPC(110) 및 PC(121~124)의 비콘 프레임은 각각 할당된 SPC(110) 및 PC(121~124)의 EBS에서 전송된다.
SPC(110)는 BI의 맨 마지막 EBS를 자신이 사용할 EBS로 할당하고, 나머지 EBS를 PC(121~124)들의 EBS로 할당한다. 아래에서는 설명의 편의상 SPC(110)가 사용할 EBS를 "SPC EBS"라 하며, PC(121~124)들이 사용할 EBS를 "PC EBS"이라 한다.
한편, PC(121~124) 중에서 비콘 슬롯 할당 능력 및 채널 할당 능력을 가진 PC는 SPC(110)와 같이 하위 PC들의 EBS를 할당할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 한 실시 예에 따른 비콘 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4a 내지 도 4c는 설명의 편의상 PC(121~124)를 자식 PC(120)로 통칭한다.
도 4a를 참조하면, SPC(110)는 매체 접근 제어 계층 관리 요소(MAC Layer Management Entity, MLME)(앞으로 "SPC MLME"라 함)(112)와 MLME(112)의 상위 계층(앞으로 "SPC 상위 계층"이라 함)(114)을 포함하며, 자식 PC(120)도 MLME(앞으로 "자식 PC MLME"라 함)(122)와 상위 계층(앞으로 "자식 PC 상위 계층"이라 함)(124)을 포함한다.
SPC(110)는 인터넷을 통하여 지리-위치 데이터베이스로부터 TVWS의 가용한 채널 정보를 확보한다. 이후, SPC(110)는 TVWS의 가용한 채널 중에서 사용할 하나의 채널을 SPC 채널로 할당한다(S301).
SPC(110)는 미리 정의된 공통 채널로 채널 설정하고(S302), 공통 채널의 SPC EBS에서 비콘 프레임을 전송한다(S303).
다음, SPC(110)는 SPC 채널로 채널 설정하고(S304), SPC MLME(112)은 SPC 채널에서 비콘 프레임을 전송한다(S305).
한편, 자식 PC(120)는 공통 채널로 채널 설정하고 스캐닝 절차를 수행한다(S306).
다음 BI 바로 직전에 SPC MLME(112)는 공통 채널로 채널 설정하고, 공통 채널을 통해 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S307).
다음, SPC(110)는 SPC 채널로 채널 설정하고(S308), SPC MLME(112)는 SPC 채널로 비콘 프레임을 전송한다(S309).
자식 PC(120)는 공통 채널로부터 SPC의 비콘 프레임을 수신하면, 비콘 프레임을 통해 SPC 채널을 확인한다. 자식 PC(120)는 SPC 채널로 채널 설정한다(S310).
다음 BI 바로 직전에 SPC MLME(112)는 공통 채널을 통해 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S311). 그리고 나서, SPC(110)는 SPC 채널로 채널 설정하고(S312), SPC MLME(112)는 SPC 채널을 통해 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S313).
자식 PC(120)는 SPC 채널에서 SPC의 비콘 프레임을 수신한 후 접속 절차를 수행한다(S314).
도 4b를 참조하면, SPC MLME(112)는 공통 채널로 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S315). 다음, SPC(110)는 SPC 채널로 채널 설정하고(S316), SPC MLME(112)는 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S317).
SPC의 비콘 프레임을 수신한 자식 PC MLME(122)는 PC 상위 계층(124)으로 비콘 프레임 수신을 알리는 프리미티브(primitive)인 MLME-BEACON-NOTIFY.indication 프리미티브를 전송한다(S318).
PC 상위 계층(124)은 MLME-BEACON-NOTIFY.indication 프리미티브를 분석한 후, 채널 및 슬롯 할당을 요청하는 프리미티브인 MLME-DBS.request 프리미티브를 자식 PC MLME(122)로 전송한다(S319).
이후, PC MLME(122)는 채널 할당 요청, DBS 요청 및 EBS 요청 정보가 포함된 DBS 요청 프레임을 SPC MLME(112)로 전송한다(S320).
다음, SPC MLME(112)는 DBS 요청 프레임에 대한 ACK 프레임을 PC MLME(122)로 전송한다(S321). 그리고 SPC MLME(112)는 DBS 요청 프레임의 수신을 알리는 프리미티브인 MLME-DBS.indication 프리미티브를 SPC 상위 계층(114)으로 전송한다(S322).
이후, SPC 상위 계층(114)은 자식 PC(120)의 채널, DBS 및 EBS를 할당하고, 채널, DBS 및 EBS의 할당 정보가 포함된 MLME-DBS.response 프리미티브를 SPC MLME(112)로 전송한다(S323).
SPC MLME(112)는 공통 채널로 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S324).
다음, SPC(120)는 SPC 채널로 채널 설정하고(S325), SPC MLME(112)는 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S326).
자식 PC MLME(122)는 공통 채널에서 SPC의 비콘 프레임을 수신하고, 수신한 비컨 프레임을 분석하여 자식 PC(120)가 수신할 데이터가 있음을 확인하고 데이터 요청 프레임을 SPC MLME(112)로 전송한다(S327).
다음, SPC MLME(112)는 데이터 요청 프레임에 대한 ACK 프레임을 자식 PC MLME(122)로 전송한다(S328). 그리고 SPC MLME(112)는 DBS 응답 프레임을 자식 PC MLME(122)로 전송한다(S329). 자식 PC MLME(122)는 DBS 응답 프레임에 대한 ACK 프레임을 SPC MLME(112)로 전송한다(S330).
다음, SPC MLME(112)는 SPC 상위 계층(114)으로 DBS 응답 프레임에 대한 ACK 프레임의 수신 성공을 알리는 프리미티브인 MLME-COMM-STATUS.indication 프리미티브를 전송한다(S332). 그리고 자식 PC MLME(122)는 자식 PC 상위계층(124)으로 DBS 응답 프레임의 수신을 알리는 프리미티브인 MLME-DBS.confirm 프리미티브를 전송한다(S331).
도 4c를 참고하면, SPC MLME(112)는 공통 채널로 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S333). 이후, SPC(110)는 SPC 채널로 채널 설정하고(S334), SPC MLME(112)는 SPC의 비콘 프레임을 전송한다(S335).
SPC(110)는 자식 PC(120)에 할당한 DBS에서 자식 PC(120)에 할당한 PC 채널로 채널을 전환한다. 이와 동시에 자식 PC(120)는 자식 PC(120)에 할당된 DBS에서 할당한 PC 채널로 채널 전환하여(S337), 자식 PC(120)의 비콘 프레임을 전송한다(S338).
다음, 자식 PC(120)는 할당된 PC EBS에서 공통 채널로 전환하여(S339), 자식 PC(120)의 비콘 프레임을 전송한다(S340).
이후, 자식 PC(120)는 할당된 DBS에서 할당된 채널과 할당된 EBS에서 공통 채널을 통해 자신의 비콘 프레임을 전송한다.
한편, SPC MLME(112)는 자식 PC(120)에 할당한 채널의 DBS에서 자식 PC(120)의 비콘 프레임을 수신한다(S340).
다음, SPC(110)는 SPC 채널로 채널을 전환하거나(S341), 다른 자식 PC에 할당한 DBS에서 다른 자식 PC에 할당한 PC 채널로 채널을 전환하여 다른 자식 PC의 비콘 프레임을 수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 개인 무선통신 네트워크의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, WPAN은 하나의 SPC와 복수의 PC 즉, PC1 내지 PC10을 포함하며, PC7이 DBS 요청 프레임을 전송하는 것으로 가정한다.
PC7은 DBS 요청 프레임을 상위 PC3에게 전송한다(S502).
PC3은 채널 할당 능력이 없다면 상위 PC1에게 DBS 요청 프레임을 다시 전송한다(S504). 만약 PC3이 채널 할당 능력을 가지고 있다면 상위 PC1으로 DBS 요청 프레임을 전송하지 않고 PC7의 채널, DBS 및 EBS를 할당하고, 할당한 채널, DBS 및 EBS의 정보를 포함한 DBS 응답 프레임을 하위 PC에게 전송할 수 있다.
PC1은 채널 할당 능력이 없다면 SPC로 DBS 요청 프레임을 다시 전송한다(S506). 만약 PC1이 채널 할당 능력을 가지고 있다면 SPC로 DBS 요청 프레임을 전송하지 않고 PC7의 채널 및 EBS를 할당하고, 할당한 채널 및 EBS의 정보를 포함한 DBS 응답 프레임을 하위 PC3으로 전송하고, PC3은 자신이 PC7에게 할당한 DBS의 정보와 PC1으로부터 수신한 PC7의 채널 및 EBS의 정보를 포함한 DBS 응답 프레임을 PC7에게 전송할 수 있다.
이렇게 PC들이 채널 할당 능력을 가지고 있다면, 홉 수가 늘어나더라도 네트워크를 생성하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
SPC는 DBS 요청 프레임을 수신한 다음, 할당할 수 있는 채널이 있고 공통 채널에 EBS를 할당 할 수 있다면 채널 및 공통 채널의 EBS를 할당하고, 할당한 채널 및 EBS의 정보를 포함한 DBS 응답 프레임을 하위 PC1(411)에 전송한다(S508).
PC1은 DBS 응답 프레임을 다시 하위 PC3에게 전송한다(S510).
PC3은 PC7의 DBS를 할당하고, DBS 응답 프레임에 채널, 공통 채널의 EBS 및 DBS의 정보를 포함하여 PC7(417)에게 전송한다(S512).
즉 SPC를 포함하여 상위 PC들은 직접적으로 연결된 하위 PC들에게 DBS를 할당하며, 채널할당능력을 가진 SPC 및 PC들이 채널 및 EBS를 할당할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 네트워크 토폴로지에서 SPC 및 PC에 할당되는 EBS의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 5에 도시된 네트워크 토폴로지에서 SPC 및 PC에 할당되는 채널 및 DBS의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에서는 BO가 3이고, SO가 0이고, EO가 0인 경우에 해당된다.
BO는 BI의 길이를 나타내는 차수로, BI가 3인 경우 BI는 60 심볼 x 16 x 23이 된다. 즉, BI는 16개의 기본 슬롯을 포함하는 8개의 기본 슈퍼프레임 길이를나타낸다. 이때 60 심볼은 하나의 기본 슬롯의 길이를 나타낸다. SO는 SD의 길이를 나타내기 위한 차수로, SO가 0인 경우 SD의 길이는 60 심볼 x 16 x 20이 된다. EO는 BOP의 길이를 나타내는 차수로, EO가 0인 경우 BOP는 60 심볼 x 16 x 20이 된다.
공통 채널 상에서 SPC의 BO에 의해 결정되는 BI에 맞추어 다음 BI가 시작되기 바로 직전 위치 또는 현재 BI의 마지막 위치의 기본 슬롯 단위인 60 심볼에 해당하는 길이만큼 SPC의 EBS가 된다.
이후 SPC는 하위 PC들의 DBS 요청 프레임이 수신한 후 DBS 요청 프레임을 분석하여 DBS를 요청한 순서대로 현재 BI에서 SPC의 EBS 직전부터 시간 역순으로 하위 PC들의 EBS들을 할당한다.
구체적으로, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6, PC7, PC8, PC9 및 PC10 순서로 요청을 수신하였다고 가정하면, SPC는 공통 채널 상에 SPC의 EBS로 128(=16 x 23)번째 기본 슬롯(#127)을 할당한다. 그리고 SPC는 PC1의 EBS로 127번째 기본 슬롯(#126)을 할당하고, PC2의 EBS로 126번째 기본 슬롯(#125)을 할당하며, PC3의 EBS로 125번째 기본 슬롯(#124)를 할당한다. SPC는 PC4의 EBS로 124번째 기본 슬롯(#124)을 할당하고, PC5의 EBS로 123번째 기본 슬롯(#122)을 할당하며, PC6의 EBS로 122번째 기본 슬롯(#121)을 할당한다. 이와 같은 방법으로, PC7의 EBS는 121번째 기본 슬롯(#120)이 할당되고, PC8의 EBS는 120번째 기본 슬롯(#119)이 할당되며, PC9의 추가 EBS는 119번째 기본 슬롯(#118)이 할당되고, PC10의 EBS는 118번째 기본 슬롯(#117)이 할당된다.
도 7을 참고하면, SPC 자신이 선택한 SPC 채널 상에서의 슈퍼프레임은 도 7에 도시된 1번째 슈퍼프레임의 구조를 가질 수 있다. PC1 내지 PC10이 각각 할당 받은 PC1 내지 PC10의 PC 채널상에서의 슈퍼프레임은 각각 도 7에 도시된 2 번째부터 11번째 슈퍼프레임의 구조를 가질 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 네트워크 토폴로지에서 도 7에 예시된 내용을 표로 나타낸 도면이다.
도 8에서, HOP는 상기 도 5의 네트워크 토폴로지에서 SPC로부터 떨어진 홉 수를 나타내고, BOP_Slot_Num는 PC 자신의 슈퍼프레임에서의 DBS 위치를 나타낸다. 각 PC의 하위 PC가 2개로 예시되어 있기 때문에, 각 PC의 BOP_Slot_Num는 0 또는 1로 설정될 수 있다. B_Slot_Num_atSPC는 SPC의 슈퍼프레임에서의 하위 PC들의 DBS 위치를 나타낸다. 예를 들면, PC1은 SPC보다 16 슬롯 뒤에 PC1의 비콘 프레임을 전송하면서 자신의 슈퍼프레임을 시작한다. EB_Slot_Num_atSPC는 SPC의 슈퍼프레임에서의 하위 PC들의 EBS 위치를 나타내고, EB_Slot_Num_atPC(489)은 PC 자신의 슈퍼프레임에서의 EBS 위치를 나타낸다. Sum_Avail_Ch는 SPC가 할당 가능한 채널의 수를 나타낸다. 그리고 Sum_Inactive_Slot은 SPC의 슈퍼프레임에서 사용하지 않는 슬롯의 수를 나타낸다.
B_Slot_Num_atSPC는 상위 PC들의 슈퍼프레임의 기본 슬롯들의 합(=2SO*16)과 상위 PC들의 BOP_Slot_Num의 합, 그리고 자신의 BOP_Slot_Num의 합으로 결정될 수 있다. Sum_Inactive_Slot은 마지막으로 할당한 EB_Slot_Num에서 마지막으로 구성될 슈퍼프레임의 길이와 BOP_Slot_Num를 뺀 결과(2SO*16 + 2EO*16 + B_Slot_Num)가 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비콘 프레임의 상세 IE의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참고하면, 비콘 프레임은 TVWS 멀티-채널 클러스터 트리 PAN(TVWS Multi-channel Cluster Tree PANs, TMCTP) 상세 IE 필드(900)를 포함한다.
TMCTP 상세 IE 필드(900)는 BOP Order 필드, TMCTP Frame Pending 필드, DBS Allocation Capability 필드, Channel Allocation Capability 필드, 채널 할당 릴레이 능력(Channel Allocation Relay Capability) 필드, Hop count to SPC 필드, Number of PAN IDs pending 필드 및 PAN ID List 필드를 포함한다. 또한 TMCTP 상세 IE 필드(900)는 Band Edge 필드, PHY Channel ID 필드, EBS 번호 필드를 더 포함할 수 있다.
BOP Order 필드는 확장된 구간의 길이를 규정하고, TMCTP Frame Pending 필드는 상위 PC(TMCTP-parent PAN coordinator)가 하위 PC(TMCTP-child PAN coordinator)에게 보낼 프레임이 있다면 1로 설정되고 그렇지 않으면 0으로 설정된다.
DBS Allocation Capability 필드는 PC가 DBS를 할당할 능력이 있으면 1로 설정되고 그렇지 않으면 0으로 설정된다.
Channel Allocation Capability 필드는 PC가 전용 채널을 할당할 능력이 있으면 1로 설정되고 그렇지 않으면 0으로 설정된다.
Channel Allocation Relay Capability 필드는 PC가 DBS 요청 프레임을 중계할 능력이 있으면 1로 설정되고 그렇지 않으면 0으로 설정된다.
Hop Count to SPC 필드는 SPC에 도달할 수 있는 홉 수를 나타낸다. Number of PAN IDs Pending 필드는 비콘 프레임의 PAN ID List에 포함되는 PAN ID의 수를 나타낸다. PAN ID List 필드는 상위 PC가 하위 PC (들)에게 보낼 프레임이 있다면 하위 PC (들)의 PAN ID(들)을 포함한다.
Band Edge 필드는 자신의 채널 밴드 정보를 포함하며, 3 옥텟의 길이를 가진다. PHY Channel ID 필드는 자신의 채널 번호를 포함하며, 1 옥텟의 길이를 가진다. EBS 번호 필드는 공통 채널 상에 자신의 EBS 위치를 포함하고, 1 옥텟의 길이를 가진다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 DBS 요청 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참고하면, DBS 요청 프레임(1000)은 MHR(1010), 명령 프레임 식별자 필드(1020) 및 DBS 요청 정보 필드(1030)를 포함한다.
명령 프레임 식별자 필드(1020)는 DBS 요청 프레임을 나타내는 식별자를 포함한다.
DBS 요청 정보 필드(1030)는 EBS에 대한 요청 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 한 실시 예에서는 DBS 요청 정보 필드(1030)의 22번 비트인 EBS 요청 비트가 EBS 요청 비트로 사용될 수 있다.
Requester Short Address 필드는 DBS 요청 프레임을 보내는 PC의 2 바이트의 주소를 나타낸다.
DBS Length 필드는 DBS로 할당되는 기본 슬롯(60심볼)의 수를 나타낸다.
Characteristics Type 필드는 DBS 할당을 요청하는 경우는 1로 설정하고 할당해제를 요청하는 경우는 0으로 할당된다.
Number of the Descendant 필드는 실제로 또는 예상하는 하위 PC의 수를 나타내며 0으로 설정되는 경우는 명료하게 하위 PC 의 수를 알 수 없는 경우를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 DBS 응답 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참고하면, DBS 응답 프레임(1100)은 MHR(1110), 명령 프레임 식별자 필드(1120) 및 DBS 응답 정보 필드(1130)를 포함한다.
명령 프레임 식별자 필드(1120)는 DBS 응답 프레임을 나타내는 식별자를 포함한다.
DBS 응답 정보 필드(1130)는 EBS에 대한 정보를 포함할 수 있다. EBS에 대한 정보는 EBS 번호 필드, 시작 EBS 번호(Starting Extra Beacon Slot Number) 필드 및 종료 EBS 번호(Ending Extra Beacon Slot Number) 필드를 포함한다. EBS 번호 필드는 SPC 또는 상위 PC가 할당한 EBS 번호를 나타내고, 1 옥텟의 길이이다. 시작 EBS 번호 필드는 SPC 또는 상위 PC가 허락한 하위 PC가 관리할 수 있는 EBS 번호의 시작 번호를 나타내고, 1 옥텟의 길이이다. 여기서, SPC 또는 상위 PC가 허락한 하위 PC는 SPC를 대신하여 DBS 할당과 유사하게 EBS 슬롯을 할당할 수 있는 PC를 나타낸다. 종료 EBS 번호 필드는 SPC 또는 상위 PC가 허락한 하위 PC가 관리할 수 있는 EBS 번호의 끝 번호를 나타내고, 1 옥텟의 길이이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 비콘 송수신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12를 참고하면, 비콘 송수신 장치(1200)는 SPC(110) 또는 PC(121~124, 또는 PC1~PC14)일 수 있고, SPC(110) 또는 PC(121~124, 또는 PC1~PC14) 내에 포함될 수 있다.
SPC(110)의 비콘 송수신 장치(1200)를 가정하고 설명하면, SPC(110)의 비콘 송수신 장치(1200)는 MAC(Media Access Control Layer)/MLME(MAC Layer Management Entity)(1210), 상위 계층(1220) 및 PHY(Physical Layer)/PLME(PHY Layer Management Entity) 계층(1230), 프로세서(1240) 및 송수신기(1250)를 포함할 수 있다.
SPC(110)의 MAC/MLME(1210)와 상위 계층(1220)이 SPC(110)에 포함된 하드웨어적인 프로세서(1240)에 의해 구현되고 실행될 수 있다. 또한 SPC(110)의 PHY/PLME 계층(1230)에 형성되는 송수신기(transceiver)(1250)가 MAC/MLME(1210)에서 전달하는 비콘 프레임 및 메시지를 PC로 전송하고, PC로부터 프레임 및 메시지를 수신하여 MAC/MLME(1210)로 전달할 수 있다.
마찬가지로, PC(121~124, 또는 PC1~PC14)의 MAC/MLME와 상위 계층이 PC(121~124, 또는 PC1~PC14)에 포함된 하드웨어적인 프로세서(도시하지 않음)에 의해 구현되고 실행될 수 있다. 또한 PC(121~124, 또는 PC1~PC14)의 PHY/PLME 계층에 형성되는 송수신기(도시하지 않음)가 PC(121~124, 또는 PC1~PC14)의 MAC/MLME에서 전달하는 비콘 프레임 및 메시지를 SPC(110)로 전송하고, SPC(110)로부터 비콘 프레임 및 메시지를 수신하여 PC(121~124, 또는 PC1~PC14)의 MAC/MLME로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 개인 무선통신 네트워크(wireless personal area network)의 상위 PAN 코디네이터에서 비콘 프레임을 송수신하는 방법으로서,
    TV 유휴 주파수 영역(TV white space, TVWS)의 가용한 채널 중에서 하나의 채널을 선택하는 단계,
    상기 TVWS의 일부 채널에 해당하는 공통 채널 상에 설정되어 있는 복수의 추가 비콘 슬롯 중 하나의 추가 비콘 슬롯을 상기 상위 PAN 코디네이터의 추가 비콘 슬롯으로 할당하는 단계,
    할당된 추가 비콘 슬롯에서 선택된 상기 채널의 정보를 포함한 상기 상위 PAN 코디네이터의 제1 비콘 프레임을 송신하는 단계, 그리고
    상기 선택된 채널을 통하여 상기 상위 PAN 코디네이터의 제2 비콘 프레임을 송신하는 단계
    를 포함하며,
    상기 복수의 추가 비콘 슬롯 중 상기 하나의 추가 비콘 슬롯을 제외한 나머지 추가 비콘 슬롯들은 상기 제2 비콘 프레임을 수신한 하위 PAN 코디네이터의 비콘 프레임 전송을 위해 할당되는 비콘 송수신 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 하나의 추가 비콘 슬롯은 상기 복수의 추가 비콘 슬롯 중 마지막 추가 비콘 슬롯에 해당하는 비콘 송수신 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 비콘 프레임을 수신한 하위 PAN 코디네이터로부터, 상기 선택된 채널을 통하여 채널 및 슬롯 할당을 요청하는 요청 프레임을 수신하는 단계,
    상기 하위 PAN 코디네이터에 대한 채널, 전용 비콘 슬롯 및 추가 비콘 슬롯 중 적어도 하나를 할당하는 단계, 그리고
    할당된 상기 적어도 하나의 정보를 포함하는 응답 프레임을 상기 하위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 비콘 송수신 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 적어도 하나를 할당하는 단계는
    상기 TVWS의 가용한 채널 중에서 상기 하나의 채널과 다른 채널을 하위 PAN 코디네이터에 대한 채널로 할당하는 단계,
    상기 하위 PAN 코디네이터에 대한 전용 비콘 슬롯을 할당하는 단계, 그리고
    상기 나머지 추가 비콘 슬롯 중 하나의 추가 비콘 슬롯을 상기 하위 PAN 코디네이터의 추가 비콘 슬롯으로 할당하는 단계를 포함하는 비콘 송수신 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 하위 PAN 코디네이터로부터 상기 하위 PAN 코디네이터의 전용 비콘 슬롯에서, 상기 하위 PAN 코디네이터에 할당된 채널을 통해 상기 하위 PAN 코디네이터의 제1 비콘 프레임을 수신하는 단계, 그리고
    상기 하위 PAN 코디네이터에 할당된 추가 비콘 슬롯에서, 상기 하위 PAN 코디네이터로부터 상기 하위 PAN 코디네이터의 제2 비콘 프레임을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 비콘 송수신 방법.
  6. 제3항에서,
    상기 상위 PAN 코디네이터는 제1 계층과 상기 제1 계층의 상위 계층인 제2 계층을 포함하며,
    상기 요청 프레임을 수신하는 단계는 상기 제1 계층에서 상기 요청 프레임의 수신을 알리는 제1 프리미티브를 상기 제2 계층으로 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 응답 프레임을 전송하는 단계는 상기 제2 계층에서 상기 응답 프레임을 상기 제1 계층으로 전달하는 단계를 포함하는 비콘 송수신 방법.
  7. 개인 무선통신 네트워크(wireless personal area network, WPAN)의 하위 PAN 코디네이터에서 비콘 프레임을 송수신하는 방법으로서,
    상위 PAN 코디네이터로부터, TV 유휴 주파수 영역(TV white space, TVWS)의 일부 채널에 해당하는 공통 채널 상에 설정되어 있는 복수의 추가 비콘 슬롯 중 제1 추가 비콘 슬롯을 통하여, 상기 TVWS의 가용한 채널 내에서 할당된 상기 상위 PAN 코디네이터가 사용할 제1 채널의 정보를 포함한 상기 상위 PAN 코디네이터의 제1 비콘 프레임을 수신하는 단계,
    상기 상위 PAN 코디네이터로부터, 상기 상위 PAN 코디네이터의 전용 비콘 슬롯에서 상기 제1 채널을 통하여 상기 상위 PAN 코디네이터의 제2 비콘 프레임을 수신하는 단계,
    상기 제1 채널을 통하여 채널 및 슬롯 할당을 요청하는 요청 프레임을 전송하는 단계,
    상기 상위 PAN 코디네이터로부터, 상기 하위 PAN 코디네이터가 사용할 제2 채널 및 전용 비콘 슬롯 및 추가 비콘 슬롯의 할당 정보를 포함한 응답 프레임을 수신하는 단계,
    상기 하위 PAN 코디네이터의 전용 비콘 슬롯에서 상기 제2 채널을 통해 상기 하위 PAN 코디네이터의 제1 비콘 프레임을 송신하는 단계, 그리고
    상기 복수의 추가 비콘 슬롯 중 상기 제1 추가 비콘 슬롯을 제외한 나머지 추가 비콧 슬롯 중 상기 하위 PAN 코디네이터에 할당된 제2 추가 비콘 슬롯에서 상기 하위 PAN 코디네이터의 제2 비콘 프레임을 송신하는 단계
    를 포함하는 비콘 송수신 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에서,
    상기 제1 추가 비콘 슬롯은 상기 공통 채널 상에 설정되어 있는 복수의 추가 비콘 슬롯 중에서 마지막 추가 비콘 슬롯을 포함하는 비콘 송수신 방법.
  10. 제7항에서,
    상기 하위 PAN 코디네이터는 제1 계층과 상기 제1 계층의 상위 계층인 제2 계층을 포함하며,
    상기 요청 프레임을 전송하는 단계는
    상기 제1 계층에서 상기 상위 PAN 코디네이터의 제2 비콘 프레임의 수신을 알리는 제1 프리미티브를 상기 제2 계층으로 전달하는 단계, 그리고
    상기 제2 계층에서 상기 하위 PAN 코디네이터의 추가 비콘 슬롯의 요청을 나타내는 제2 프리미티브를 상기 제1 계층으로 전달하는 단계를 포함하는 비콘 송수신 방법.
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