KR102307769B1 - 통신 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
통신 시스템이 개시된다. 하나 이상의 단말 유닛들 사이의 통신을 위한 통신 시스템은, 효율적인 대역폭 활용을 위해 하나 이상의 조절가능한 통신 링크들을 규정 및 관리하도록 구성되는 통신 관리자를 포함하고, 하나 이상의 통신 링크들은, 하나 이상의 통신 링크들 각각의 대역폭, 하나 이상의 통신 링크들 각각에 의해 활용되는 주파수 대역들 및 하나 이상의 통신 링크들 각각에 대한 레이턴시를 조절하는 통신 관리자에 의해 조절가능하다.
Description
본 발명은 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 하나 이상의 디바이스들 사이에서 통신들이 제공되는 경우 라디오 또는 무선 통신들에 대한 개선된 시스템 및 방법을 비배타적으로 제공한다.
무선 통신들 및 네트워크들은, 만약 유선 네트워크만을 사용하면 불가능하고 및/또는 불편할 다수의 토폴로지들 및 전략들을 사용하여 배열된 통신 인프라구조를 제공하기 위해 다양한 상이한 설정들에서 유리하게 사용될 수 있다. 무선 통신들은 유선 통신들과 함께 활용될 수 있다.
효과적이고 일관된 통신을 제공하는 경우 무선 네트워크들이 직면하는 난제는 제한된 스펙트럼 대역폭이다. 스펙트럼은 자연적 제약들(예를 들어, 특정 주파수 범위들의 신호들에 대한 바람직한 및 바람직하지 않은 특성) 및 또한 법적/규제 이유(예를 들어, 특정 주파수 대역들이 정부 또는 규제 기관에 의한 특정 용도에 할당되는 것) 둘 모두에 의해 제한된다.
제한된 스펙트럼 대역폭을 더 효율적으로 사용하기 위해, 시간, 주파수 등과 같은 다양한 차원들에서 스펙트럼 사용을 할당하기 위한 다양한 기술들 및 신호들을 결합/분리하는 능력이 활용될 수 있다. 대부분의 배열들에서, 무선 네트워크는 스펙트럼 대역폭을 공유, 할당 및 재사용하기 위한 프로토콜을 제공하도록 구성된다.
이러한 프로토콜들은 또한, 다수의 환경 요인들을 고려하여 설계될 수 있고, 시간에 걸쳐 디바이스들의 수가 변할 수 있고 통신 요구들 또한 시간에 걸쳐 변할 수 있는 동적 시스템들과 함께 이러한 프로토콜들이 종종 사용되면, 또한 스케일링가능할 수 있다. 예를 들어, 디바이스들은 네트워크에 진입하고, 네트워크를 떠나고, 데이터를 기록하고, 업데이트들을 전송하고, 구성 파일들을 수신하고, 명령들을 수신할 수 있는 식이다. 추가적인 문제들은, 물리적 영역 내의 디바이스 밀도 및 동시적 통신들에 대한 필요성을 포함할 수 있다.
환경 요인들은, 예를 들어, 스펙트럼 잡음, 간섭, 신호 악화, 파 흡수/차단/반사, 다중경로 페이딩 및 제한된 스펙트럼 이용가능성에 의한 문제들을 포함할 수 있다.
또한, 다수의 디바이스들이 존재할 수 있는 시스템들에서, 시스템은 예를 들어, 네트워크에 가입/이탈하는 디바이스들을 처리하는 것, 다양한 디바이스들에 의해 요구되는 다양한 송신 경로들을 할당/리사이징하는 것, 다수의 디바이스들 통해 메시지들을 브로드캐스트하는 것, 디바이스들의 오작동 또는 그렇지 않으면 통신 불능, 리던던시 요건들을 처리하는 것 등을 위해 설계될 수 있다.
시스템은 또한, 신호 레이턴시, 패킷 손실, 비순차적인 데이터 패킷들, 통신 링크 혼잡, 패킷 충돌 등과 같은 잠재적인 네트워킹 문제들을 고려하여 구성될 수 있다.
IEEE 802.11 표준/Wi-Fitm 및 무선 셀룰러 통신(2G, 3G, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), LTE(Long-Term Evolution) 등)과 같은 기존의 기술들/프로토콜들이 이용가능하지만, 이들 기술들/프로토콜들은 다양한 시나리오들에서 이들의 적용을 제한하는 단점들을 가질 수 있다.
또한, 이러한 기존의 기술들/프로토콜들은 종종, 무엇보다도, 규제가 엄격한 주파수 대역들로 제한될 수 있고, 통신들을 위해 외부 디바이스들에 의해 종종 사용될 수 있고(예를 들어, 외부 트래픽 및 잡음), 바람직하지 않은 신호 특성(예를 들어, 벽을 관통 할 수 없음, 대역폭 부족, 낮은 비트 레이트, 안테나 크기, 송신 전력, 빔 밀도)을 가질 수 있다.
기존의 무선 셀룰러 통신 인프라구조 및/또는 기술들을 활용하는 단점은 서비스의 프로비저닝(provisioning)과 관련된 높은 비용이 존재할 수 있다는 것이다. 디바이스들은, 제3자 전기통신 회사들에 의해 제어될 수 있는 이러한 네트워크들에 대한 액세스에 대해 적응되도록 요구될 수 있고, 또한 고려되는 특정 사용 시나리오들에 열악하게 적응될 수 있다. 특히 많은 수의 디바이스들이 관련되는 경우, 서비스들의 프로비저닝은 굉장히 비쌀 수 있다. 추가로, 기존의 무선 셀룰러 통신 인프라구조는, 특히 통신 링크들이 동적 및/또는 애드-혹(ad-hoc) 기반으로 설정되는 경우, 빈번한 통신들에 관여되는 조밀하게 패킹된 많은 수의 디바이스들에 열악하게 적응될 수 있다.(예를 들어, 이용가능한 통신 링크들의 수는 높은 수요 기간들 동안 과부하될 수 있다). 통신들의 손실은 증가된 오버헤드/레이턴시, 디바이스들의 충돌들, 조정 부족 등과 같은 결과들을 초래할 수 있다.
예를 들어, 개선된 내성/리던던시, 증가된 확장성, 더 낮은 레이턴시, 개선된 대역폭, 감소된 규제적 요건들, 감소된 인프라구조 요건들, 더 양호한 신호 특성, 감소된 잡음 및/또는 다른 차이들을 제공할 수 있는 다양한 전기통신 방식들 및 기술들을 사용하여, 기존의 기술들/프로토콜들에 의해 활용되는 주파수 대역들과는 상이한 주파수 대역들 상에서 동작할 수 있는 것이 잠재적으로 유리할 수 있다.
기존의 기술들/프로토콜들은 또한 다른 용도들로 설계 될 수 있고, 이는, 바람직하지 않은 토폴로지들 및/또는 특성을 초래할 수 있다. 예를 들어, 기존의 기술들/프로토콜들은, 매체 액세스 제어(MAC) 계층에서의 포인트 조정 기능들(대부분의 환경들에서, WiFitm 상호운용성 표준들에 의해 지원되지 않을 수 있음)과 반대되는 분산형 조정 기능들을 활용할 수 있고, 이는, 주어진 통신 링크를 통해 정보가 송신되는 방법 및 트래픽이 조정되는 방법에 영향을 미친다. 분산형 조정 기능은 특정 애플리케이션들에 유용한 한편, 지연에 민감하지 않은 데이터에 더 적합할 수 있는 비동기식 데이터 송신을 제공한다.
WiFi는 통상적으로 기지국 당 최대 64개 또는 최대 256개의 단말들을 핸들링한다. 일부 실시예들에서 고려되는 것과 같은 수백 또는 심지어 수천 개의 단말들/디바이스들을 갖는 애플리케이션들과 같은 애플리케이션들을 핸들링하는 것은 양호하게 구비되지 않을 수 있다.
WiFi는 통상적으로 기지국으로부터 방사상으로 100m의 범위를 갖는다. 특정 애플리케이션 및 구현에 따라 시스템은 더 긴 범위를 가질 필요가 있을 수 있다.
Wi-Fi 네트워크들은, 단말들이 추가됨에 따라, (전용 주파수 및 시간 슬롯들을 사용하기 보다는) 매체에 대한 경합된 액세스로 인해 악화된다. 경합된 액세스는, 단말이 기지국의 범위 내에 있지만, 기지국 범위에 있는 다른 단말들의 범위에 있지 않은 경우 문제가 될 수 있다.
다른 단말이 동시에 송신하고 있다는 것을 인식하지 못하는 단말은 송신할 수 있고, 그 다음, 송신은 충돌들, 레이턴시, 패킷 손실 등과 같은 문제들에 직면할 수 있다.
Wi-Fi는 라운드 로빈 방식을 사용하여 무경합(contention-free) 액세스를 제공하는 포인트 조정 기능 특징을 포함할 수 있지만; 이는, 주요 공급 업체들로부터 통상적으로 이용가능하지는 않고, 이용가능한 대역폭의 약 절반으로 제한될 수 있다.
포인트 조정 기능 설계는, 지연에 민감한 방식으로 통신할 필요가 있는 많은 수의 조밀하게 패킹된 디바이스들이 존재하는 환경에서의 통신(예를 들어, 특히 활동들의 제어 및 조정이 중요한 실시간 또는 준-실시간 명령들)에 대해 잠재적으로 유리할 수 있다
다른 고려사항은, 하나 이상의 디바이스들이 네트워크 액세스를 위해 경합하는 경우, 프로토콜들이 네트워크 경합을 핸들링하는 방법일 수 있다. 포인트 조정 기능 설계의 잠재적인 이점은, 동시적 송신들이 없을 수 있도록 액세스 포인트가 디바이스들과의 통신들을 조정하는 경우, 무경합 트래픽 방식들을 활용할 수 있는 능력이다(예를 들어, 각각의 디바이스가 통신들을 위한 권리를 갖는 특정 시간, 또는 주파수 또는 시간을, 액세스 포인트가 각각의 디바이스에 제공한다). 무경합 트래픽 방식들은, 통신 우선순위들을 설정하고 및/또는 패킷 충돌들, 레이턴시 등과 같은 다양한 네트워크 문제들을 회피하는데 잠재적으로 유용할 수 있다.
통신 네트워크들은, 모니터링 및 진단 정보, 제어 정보, 데이터, 구성 정보, 이동 정보, 환경 정보와 같이 상이한 크기들, 우선순위 및/또는 중요도의 정보를 교환하기 위해 사용될 수 있고, 정보는 애플리케이션에 따라, 시간에 민감하고, 시간에 둔감하고 및/또는 스케줄링될 수 있다.
하나 이상의 디바이스들에 효과적인 통신들을 제공하는 통신 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
일부 양상들에서, 효율적인 대역폭 활용을 위해 하나 이상의 조절가능한 통신 링크들을 규정 및 관리하도록 구성되는 통신 관리자를 포함하는, 하나 이상의 단말 유닛들 사이의 통신을 위한 통신 시스템이 제공되고, 하나 이상의 통신 링크들은, 하나 이상의 통신 링크들 각각의 대역폭, 하나 이상의 통신 링크들 각각에 의해 활용되는 주파수 대역들 및 하나 이상의 통신 링크들 각각에 대한 레이턴시를 조절하는 통신 관리자에 의해 조절가능하다.
몇몇 양상들에서, 주파수 사용, 타일 특성, 멀티플렉싱/디-멀티플렉싱 기술들, 타이밍 및 코드 사용을 포함하는, 하나 이상의 통신 링크들과 연관된 적어도 하나의 파라미터 중 하나를 조절함으로써 하나 이상의 통신 링크들의 대역폭이 조절될 수 있는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 타일(tile) 특성이 파일럿들 및 순방향 오류 정정 중 적어도 하나를 포함하는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 통신 시스템은 하나 이상의 기지국들을 포함한다.
일부 양상들에서, 통신 시스템은 하나 이상의 기지국 제어기들을 포함한다.
일부 양상들에서, 상기 하나 이상의 통신 링크들은, 기지국과 복수의 단말 유닛들 사이의 통신을 위해 구성된 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들; 및 기지국과 복수의 단말 유닛들 사이의 통신을 위해 구성된 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크를 포함하는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들이 미리 결정된 레이턴시 범위 내에서 통신을 위해 구성되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 0개 또는 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들이 가변 레이턴시 범위 내에서 통신을 위해 구성되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들의 수 및 0개 또는 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들의 수가 하나 이상의 기지국들의 시동(start-up) 프로세스 동안 조절될 수 있는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들의 수 및 0개 또는 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들의 수가 적어도 하나의 기지국과 복수의 단말 유닛들 사이의 통신을 위한 요건들에 응답하도록 실시간 또는 준 실시간으로 조절될 수 있는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들을 통해 하나 이상의 단말 유닛들 중의 단말 유닛에 의해 전송되는 데이터 패킷이 제 1 데이터 버스트 및 제 2 데이터 버스트로서 적어도 2회 송신되는 통신 시스템이 제공된다 .
일부 양상들에서, 제 1 데이터 버스트 및 제 2 데이터 버스트가 하나 이상의 상이한 주파수들을 점유하는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 통신 링크들이 비상 통신 링크들로서 활용되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 전송될 제어 정보가 존재하는지 여부에 무관하게 하나 이상의 단말 유닛들로의 정보의 송신이 계속되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 통신 링크들이 적어도 하나의 무경합 통신 링크들을 포함하는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 단말 유닛들로의 정보의 송신은 유지보수 및 문제 해결을 위해 활용되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 통신 링크들의 특성을 최적화하기 위해 동적 주파수 기술들이 활용되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 동적 주파수 기술들은 하나 이상의 기지국들에 의해 활용되고 하나 이상의 전용 무선 주파수 체인들에 의해 핸들링되는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 물류 창고(logistics warehouse)에서 대규모 자재 핸들링 장비(material handling equipment)의 커맨드 및 제어를 위해 광대역 조정된 다중 액세스 방식들을 활용하는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 자재 핸들링 장비는 물류 창고에 하나 이상의 자율 주행 차량들을 포함하고, 차량들은 하나 이상의 단말 유닛들 중 하나 이상을 통합할 수 있는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 조정된 다중 액세스 방식은 다수의 OFDM 서브-캐리어들 상의 다수의 시간 슬롯들에 걸쳐 있는 통신 시스템이 제공된다.
일부 양상들에서, 통신 관리자는, (a) 네트워크 액세스에 대한 현재 요구들을 분석하고, (b) 네트워크 액세스에 대한 현재 요구들에 기초하여 효율적인 대역폭 활용을 제공하기 위해 동적으로 특정 네트워크 통신 링크 파라미터들을 결정하기 위한 일련의 규칙들을 적용한다.
일부 양상들에서, 통신 시스템은 통신들의 성공적인 송신 및/또는 수신 기회들을 개선하기 위한 하나 이상의 기술들을 구현하도록 구성된다. 일부 무선 네트워크들은, 둘 이상의 디바이스들 사이에 통신을 설정하고, 이들 디바이스들이 이들 사이에 네트워크 세션을 설정하기 위해 사용될 네트워크 프로토콜을 설정할 수 있게 하기 위해 네트워크 "핸드쉐이크"를 요구한다. 이러한 타입의 네트워크 세션들은 일반적으로, 예를 들어, 최소 패킷 손실을 달성하는 것과 관련하여 신뢰가능한 통신들을 제공한다. 그러나, 이러한 통신들은 또한 일반적으로 상당한 양의 네트워크 대역폭을 활용한다.
일부 양상들에서, 통신 시스템은 핸드쉐이크들 또는 전용 통신 링크의 설정에서 통상적으로 사용되는 것과 같은 네트워크 프로토콜을 활용하지 않는다. 이것은 부분적으로 더 효율적인 대역폭 활용을 제공할 수 있다.
일부 양상들에서, 통신 시스템은 통신들의 성공적인 송신 또는 수신을 개선하기 위한 하나 이상의 기술들을 활용할 수 있다. 시스템은 예를 들어, 상이한 통신 링크들을 통해 데이터를 재전송하고, 상이한 비인접 통신 링크들을 통해 데이터를 재전송하고, 및/또는 데이터의 성공적인 수신을 확인응답하기 위한 방식을 사용하여, 데이터를 한번보다 많이 송신하도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명은 부분적으로는, 전략적 방식으로 네트워크 통신들의 복제를 사용함으로써 효율적인 대역폭 이용을 달성한다.
일부 양상들에서, 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들을 통해 복수의 단말 유닛들 중의 단말 유닛에 의해 전송되는 데이터 패킷은 적어도 제 1 데이터 버스트 및 제 2 데이터 버스트로서 적어도 2회 송신된다.
일부 양상들에서, 통신 시스템은 다운링크 및/또는 업링크 통신들에 대해 주파수 다이버시티 기술들을 사용하도록 구성된다.
이와 관련하여, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어서 다음의 설명에서 기술되거나 도면에서 예시된 컴포넌트들의 구성의 세부사항들 및 배열들로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하고 다양한 방법들로 실시 및 수행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적으로 간주되어서는 안됨을 이해해야 한다.
이제, 본 발명은 단지 예시의 방식으로, 개략적인 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 시스템과 상호작용할 수 있는 디바이스들을 표시하는 예시적인 블록도를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일부 양상들에 따른 창고 관리 시스템의 예시적인 블록도를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 인접 채널 시나리오를 제공한다.
도 4는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 논리적 버스트 및 물리적 채널 관계 도면을 예시한다.
도 5a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 얇은 파이프를 예시한다.
도 5b는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 두꺼운 파이프를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 심볼을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 타일 포맷을 예시한다.
도 8은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 시분할 듀플렉싱(TDD) 프레임 구조를 예시한다.
도 9a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 서브프레임들 및 타일들을 도시하는 예시적인 프레임 구조를 도시한다.
도 9b는 본 발명의 일부 양상들에 따른 얇은 파이프(들) 및 두꺼운 파이프(들)를 도시하는 예시적인 서브프레임 구조를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 논리적 채널 인코딩을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 얇은 파이프 및 얇은 파이프 복제 모드의 예시적인 홉핑 시퀀스를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일부 양상들에 따른 실시간 제어 프로토콜들을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일부 양상들에 따른 두꺼운 파이프 프로토콜 스택들을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일부 양상들에 따른 기지국 제어기 모듈들의 예시적인 블록도를 도시한다.
도 15a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 기지국 모듈들의 예시적인 블록도를 도시한다.
도 15b는 본 발명의 다른 양상들에 따른 단말/로봇 모듈들의 다른 예시적인 블록도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 무선통신 시스템을 도시한다.
도 17은 본 발명의 일부 양상들에 따른 일반적인 기지국 및 무선 주파수 아키텍처를 도시한다.
도 17a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 도 17의 일반적인 기지국 및 무선 주파수 아키텍처의 특정 실시예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일부 양상들에 따른 단일 얇은 파이프에 대한 추정된 최대 업링크 신호 레벨을 도시한다.
도 19는 본 발명의 일부 양상들에 따른 단일 얇은 파이프에 대한 추정된 최소 업링크 신호 레벨을 도시한다.
도 20은 본 발명의 일부 양상들에 따른 수신기 블록 및 레벨 도면을 도시한다.
도 21은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 송신기 블록 및 레벨 도면을 도시한다.
도 22는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 기지국 블록도를 도시한다.
도 23은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 로봇 통신 보드 블록도를 도시한다.
도 23a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 도 23의 로봇 통신 보드 블록도의 특정 실시예를 도시한다.
도 24는 컴퓨팅 디바이스의 예시적인 대표적 일반 구현을 예시한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 시스템과 상호작용할 수 있는 디바이스들을 표시하는 예시적인 블록도를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일부 양상들에 따른 창고 관리 시스템의 예시적인 블록도를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 인접 채널 시나리오를 제공한다.
도 4는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 논리적 버스트 및 물리적 채널 관계 도면을 예시한다.
도 5a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 얇은 파이프를 예시한다.
도 5b는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 두꺼운 파이프를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 심볼을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 타일 포맷을 예시한다.
도 8은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 시분할 듀플렉싱(TDD) 프레임 구조를 예시한다.
도 9a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 서브프레임들 및 타일들을 도시하는 예시적인 프레임 구조를 도시한다.
도 9b는 본 발명의 일부 양상들에 따른 얇은 파이프(들) 및 두꺼운 파이프(들)를 도시하는 예시적인 서브프레임 구조를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 논리적 채널 인코딩을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 얇은 파이프 및 얇은 파이프 복제 모드의 예시적인 홉핑 시퀀스를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일부 양상들에 따른 실시간 제어 프로토콜들을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일부 양상들에 따른 두꺼운 파이프 프로토콜 스택들을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일부 양상들에 따른 기지국 제어기 모듈들의 예시적인 블록도를 도시한다.
도 15a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 기지국 모듈들의 예시적인 블록도를 도시한다.
도 15b는 본 발명의 다른 양상들에 따른 단말/로봇 모듈들의 다른 예시적인 블록도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 무선통신 시스템을 도시한다.
도 17은 본 발명의 일부 양상들에 따른 일반적인 기지국 및 무선 주파수 아키텍처를 도시한다.
도 17a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 도 17의 일반적인 기지국 및 무선 주파수 아키텍처의 특정 실시예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일부 양상들에 따른 단일 얇은 파이프에 대한 추정된 최대 업링크 신호 레벨을 도시한다.
도 19는 본 발명의 일부 양상들에 따른 단일 얇은 파이프에 대한 추정된 최소 업링크 신호 레벨을 도시한다.
도 20은 본 발명의 일부 양상들에 따른 수신기 블록 및 레벨 도면을 도시한다.
도 21은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 송신기 블록 및 레벨 도면을 도시한다.
도 22는 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 기지국 블록도를 도시한다.
도 23은 본 발명의 일부 양상들에 따른 예시적인 로봇 통신 보드 블록도를 도시한다.
도 23a는 본 발명의 일부 양상들에 따른 도 23의 로봇 통신 보드 블록도의 특정 실시예를 도시한다.
도 24는 컴퓨팅 디바이스의 예시적인 대표적 일반 구현을 예시한다.
1.1 시스템 개관
일부 실시예들에서, 하나 이상의 네트워크 접속된 디바이스들 또는 단말들, 하나 이상의 기지국들 및/또는 하나 이상의 기지국 제어기들 사이에 통신들을 제공하도록 구성될 수 있는 통신 시스템이 개시된다.
하나 이상의 기지국 제어기들은, 예를 들어, 네트워크 환경에서 통신들을 관리하기 위한 네트워크 관리자로서 구현될 수 있다.
데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 엘리먼트들은 일반적으로 디바이스들로 참조될 수 있고, 디바이스들은, 적어도 앞서 표시된 단말들, 기지국들 및 기지국 제어기들 포함할 것이지만 또한 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 임의의 다른 엘리먼트일 수 있다.
통신 시스템은, 다양한 실시예들에서, 하나 이상의 단말들이 서로 통신할 수 있도록 동작 가능할 수 있거나, 하나 이상의 단말들이 하나 이상의 중앙 시스템들과 통신할 수 있도록 동작 가능할 수 있고, 중앙 시스템들은, 하나 이상의 기지국들 및/또는 하나 이상의 기지국 제어기들 및/또는 하나 이상의 네트워크 관리자들을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 시스템은 포인트-투-포인트 배열, 포인트-투-멀티포인트 배열 및/또는 멀티포인트-투-멀티포인트 배열의 통신들을 제공하도록 동작가능할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 통신 시스템과 동작가능할 수 있는 다양한 디바이스들을 표시하는 예시적인 블록도가 제공된다. 시스템은, 서로 통신하는 임의의 디바이스들과 동작가능할 수 있지만, 도 1에 도시된 디바이스들은 본 발명의 일부 실시예들의 예시를 제공하며, 시스템은 하나 이상의 기지국 제어기들(12a ... n), 하나 이상의 기지국들(14a ... n), 하나 이상의 단말들(16a ... n)에 대한 통신들을 제공하기 위해 사용된다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 시스템과 상호작용하는 더 많은, 상이한, 및/또는 더 적은 디바이스들이 존재할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통신 링크들은 반드시 계층적 방식으로 설정되는 것은 아니다. 통신 링크들은 또한, 단말들(16a 및 16b), 기지국들(14a 및 14b) 또는 기지국 제어기들(12a ... 12n) 사이에서와 같이 유사한 기능들을 수행하는 디바이스들 사이에서 형성될 수 있다. 통신 링크들은, 다양한 유/무선 매체 또는 기술들을 사용하여 구현될 수 있고, 하나 이상의 통신 링크들로 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템은 다양한 송신 매체를 통해 동작할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템은, 예를 들어 전자기파(전파, 마이크로파, 적외선, 광, 레이저, 레이더, 테라헤르츠 방사선), 음향 또는 무선 통신들에 활용될 수 있는 임의의 송신 매체를 사용하여 통신할 수 있다. 시스템은 추가로 하나 이상의 송신 매체에서 동작가능할 수 있다.
통신 시스템은, 디바이스들에 의한 통신들을 위해 하나 이상의 통신 링크들을 프로비저닝 및 할당함으로써 통신들을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 통신 시스템은 또한, 제한된 스펙트럼 대역폭을 더 효율적으로 사용하기 위해 다양한 기술들 및/또는 배열들을 활용하도록 구성될 수 있다. 각각의 링크는 다양한 주파수 범위들, 시간 슬롯들, 타일들 등을 사용하는 것과 같은 다양한 요인들에 기초하여 프로비저닝될 수 있다. 이러한 링크들 각각은 대역폭, 레이턴시, 트래픽 혼잡, 변조 방식 등과 같은 동일하거나 상이한 특성을 가질 수 있다.
다양한 통신 링크들에 의해 사용되는 주파수들은 특정 실시예 및 구성에 따라 서로 인접할 수 있거나 인접하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 주파수 범위들이 선택될 수 있고, 시스템은, 시스템이 규제 표준들 내에서 동작하도록 동작할 수 있고, 텔레비전 방송국들, 이동 전화들 등과 같은 통신 주파수들의 다른 사용자들과 공존할 수 있다. 이러한 표준들은 관할권마다 상이할 수 있다. 스펙트럼의 다른 사용자들과 "양호하게" 공존하기 위한 요건들이 존재할 수 있다.
통신 링크들은, 정보를 송신 또는 수신하기 위해 사용될 수 있고, 하나 이상의 통신 링크들은 또한 비상, 모니터링 또는 진단 목적들을 위해 활용될 수 있다. 시스템의 일부 실시예들에서, 시스템은, 예를 들어, 통신들을 위한 통신 링크들의 변경, 통신 링크들의 리사이징, 필터들의 적용, 오류 체크의 사용, 공간/주파수 기술들의 사용 등에 의해, 간섭 또는 다른 문제들에 적응하도록 구성될 수 있다.
할당, 용도변경(repurposed) 및/또는 리사이징될 수 있는 하나 이상의 통신 링크들을 갖는 잠재적인 이점은, 시스템이 기존 배치들을 확대/축소하는 경우의 추가적인 잠재적 이점으로, 사용 및 배치 용이성에서 증가된 유연성의 이점일 수 있다.
시스템의 일부 실시예들에서, 시스템의 용량은, 환경의 특성(물리적 및 스펙트럼)을 고려하는 것과 같은 다양한 이유로, 파일럿들, 순방향 오류 정정 등과 같은 타일 특성을 변경함으로써 변경될 수 있다 .
이 시스템은 실내용 및/또는 실외용 용도로 설계될 수 있다.
1.2 환경
본 발명의 일부 실시예들에 따른 특정 환경들이 본 명세서에서 더 논의될 것이다. 다음은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 시스템이 동작할 수 있는 환경들에 대한 광범위한 설명이다.
시스템은, 하나 이상의 단말들, 하나 이상의 기지국들 및/또는 하나 이상의 기지국 제어기들 사이에 통신 링크들을 제공하기 위해 활용될 수 있다. 앞서 표시된 바와 같이, 시스템은, 통신할 필요가 있는 다양한 디바이스들 사이에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 통신들은, 단말들 사이, 단말들과 기지국들, 기지국들과 기지국 제어기들 사이의 통신들 등과 같은 상기 디바이스들의 임의의 조합일 수 있다.
본 발명의 일부 예시적인 실시예들에서, 시스템은 중앙 시스템 또는 제어기로부터 다수의 단말들 사이에 통신 링크들을 제공하기 위해 활용된다. 중앙 시스템 또는 제어기는, 예를 들어, 하나 이상의 단말들에 명령들을 제공하고 및/또는 하나 이상의 단말들로부터 정보(예를 들어, 상태, 위치 등)를 수신할 수 있다.
시스템은 더 큰 시스템 또는 시설의 일부로 동작할 수 있고, 시스템의 엘리먼트들은 또한, 통신 링크들을 요구할 수 있는 다른 디바이스들과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 시스템은, 단말들에 추가로, 동작하는 인간 작업자들 또는 다른 머신들/디바이스들이 존재할 수 있는 창고 또는 조립 라인 내에서 동작할 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템은 이러한 다른 엘리먼트들과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 시스템은, 창고 관리 시스템이 활용할 수 있는 또는 인바운드/아웃 바운드 트럭이 활용할 수 있는 통신 링크들을 제공할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 통신 링크들은 단말들, 기지국들 및/또는 기지국 제어기들로 제한될 필요가 없다.
시스템과 상호작용하는 다양한 디바이스들 사이의 통신들은, 데이터의 송신(업링크) 및 데이터 수신(다운링크)과 같은 다양한 방향들에서 수행될 수 있고, 이러한 통신들은 상이한 시간들에, 동일 시간에 또는 중첩하는 시간 프레임들에서 발생할 수 있다.
본 개시의 다른 부분에서 더 설명되는 바와 같이, 본 발명의 일 양상은, 하나 이상의 네트워크들을 통해 데이터를 통신하기 위해 신규하고 혁신적인 방식으로 프레임들 및 시간 슬롯들을 사용하는 것을 포함하는 신규한 네트워크 통신 링크 액세스 방법 및 연관된 통신 시스템이다. 프레임들은 통상적으로 데이터 스트림과 같은 데이터를 분할하기 위해 사용되고, 프레임들은 시간 슬롯들로 추가로 세분화될 수 있다. 프레임들 및 연관된 시간 슬롯들은, 복수의 네트워크-접속된 디바이스들로부터 네트워크 자원들에 대한 액세스를 관리하기 위해, 다수의 상이한 공유 매체 네트워크에서 사용된다.
본 명세서의 상황에서, 프레임들은, 컴퓨터 네트워킹 상황에서의 프레임들의 개념과 반대로, 디바이스들이 송신 및 수신할 기회를 갖는 시간 기간을 설명하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은, 예를 들어, 비교적 많은 수의 네트워크 접속된 디바이스들이 이용가능한 대역폭을 공유하거나 비교적 빈번한 데이터 통신들이 요구되는 고밀도 환경들에 적합한 이용가능한 대역폭의 효율적인 활용을 제공하는 통신 링크 액세스 방법들에 대한 신규하고 혁신적인 접근법을 포함한다 .
다양한 디바이스들 사이의 통신 신호들은 아날로그 또는 디지털, 또는 아날로그와 디지털 신호들의 조합일 수 있다. 신호들은 기저대역 신호들 및/또는 통과대역 신호들일 수 있고, 일부 실시예들에서는 중간 신호들이 사용될 수 있다. 중간 신호들의 사용 및/또는 중간 신호들로의/로부터의 변환은, 특정 동작에 더 적합한 주파수 범위들의 신호들에 대한 동작들을 수행하는데 잠재적으로 유리할 수 있다.
시스템이, 상이한 물리적 및 스펙트럼 특성을 갖는 환경들에서 동작할 수 있다면, 일부 실시예들에서 시스템은 그에 따라 이러한 환경들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템은, 벽들이 특정 주파수 범위의 신호들의 송신을 방해하는 두께일 수 있는 환경에서 동작할 수 있습니다. 이 시나리오에서, 이러한 벽들을 관통할 수 있는 하나 이상의 적절한 주파수 범위들이 동작을 위해 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스들은 코너의 주위에서 통신하는 능력 등과 같이, 환경 문제들을 해결하는 것을 돕기 위해 안테나들의 공간 다이버시티를 적용할 수 있다. 주파수 다이버시티, 주파수 홉핑(frequency hopping) 등을 사용하는 기술들이 또한 활용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템과 동작하는 디바이스들은 시간상 또는 적절한 시간 범위들 내에서 동기화된 통신 수단을 가질 수 있다. 동기화는, 예를 들어, 특정 마스터 클럭의 동기화에 대한 것일 수 있다.
1.3 단말들
본 발명의 일부 실시예들에 따른 특정 단말 타입들이 본 명세서에서 더 논의될 것이다. 다음은, 시스템과 상호작용할 수 있는 단말들의 광범위한 설명이다. 시스템은 하나 이상의 단말들에 대한 통신 링크들을 제공할 수 있다. 이러한 단말들은, 다양한 기능을 제공하거나 다양한 작업들을 수행하고 데이터의 송신 및/또는 수신을 위한 능력들을 갖는 디바이스들일 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은 이동식이고 환경에 대해 주위를 이동할 수 있거나, 또는 하나 이상의 단말들은 고정식일 수 있다. 단말이 이동식이고 환경 주위를 이동하는 경우, 단말은, 단말이 특정 기지국에 의해 서비스되는 특정 영역의 에지와 같은 특정 영역으로 이동한 것을 시스템이 검출하는 경우, 통신 링크들을 스위칭할 수 있다. 이러한 프로세스는 "핸드오프"로 공지되어 있다.
하나 이상의 단말들은 유선 접속들과 같은 통신들을 위한 다른 접속들을 가질 수 있고, 이러한 접속들 중 임의의 접속을 통해 통신할 수 있다.
하나 이상의 단말들은 또한 단말들과 관련된 및/또는 환경과 관련된 정보를 제공하기 위해 하나 이상의 온보드 센서들을 가질 수 있다. 하나 이상의 단말들은 또한 다양한 정보를 저장하기 위한 온보드 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 매체, 및/또는 다양한 컴퓨팅 기능들을 제공하기 위한 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 단말들은 하나 이상의 통신 링크들 내의 통신 링크들을 활용하도록 구성될 수 있고, 통신 링크들 사이를 이동하도록 추가로 구성될 수 있다.
하나 이상의 단말들은 또한, 서로 통신하고 및/또는 다른 하나의 단말이 다른 디바이스, 예를 들어 기지국과 통신하고 있는 경우 하나 이상의 단말들 중 다른 단말의 통신들을 청취하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 단말들은, 통신 링크들이 끊어 지거나 악화된 경우, 명령들의 세트를 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 단말들은, 장애극복(failover) 통신 링크들을 사용하고, 이들의 동작들을 중단시키고, 일정 시간 기간 후 링크의 재설정, 통신 링크들의 변경, 단말이 접촉하지 않았음을 표시하는 표시자의 활성화 등을 시도하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은 제어된 중단을 완료하도록 명령할 수 있고, 이는, 예를 들어, 중단할 적절한 장소를 발견하고, 점진적으로 속도를 감소시키고, 물체들을 내려 놓는 것 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은 신호 품질/세기를 측정하기 위한 능력 및/또는 다른 디바이스들에 그 신호 품질/세기를 표시하는 정보를 송신하기 위한 능력을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은, 디지털화되기 전에 기저대역 신호들로 변환될 수 있는 중간 신호들을 활용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은 각각 자신의 사용을 위해 할당된 하나 이상의 통신 링크들을 가질 수 있다. 이러한 통신 링크들은 전용 링크들, 동적으로 할당된 링크들 등일 수 있다. 할당된 통신 링크를 갖는 잠재적 이점은, 감지된 네트워크 메트릭들과 함께, 통신들에 문제들이 존재할 수 있는 장소가 확인가능할 수 있다는 점이다. 일부 실시예들에서, 데이터는 하나 이상의 복제 통신 링크들을 통해 송신될 수 있다.
예시적인 비제한적 목적으로, 예시적인 단말들은 웨어러블 디바이스들, 운송 디바이스들, 개인에 의해 운반되는 디바이스들, 제한된 송신 또는 수신 능력들을 갖는 디바이스들, 및/또는 하나 이상의 프로세서들 및 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 비휘발성 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 시설 내에서 동작하는 자율 로봇들을 포함할 수 있다.
1.4 기지국들
본 발명의 일부 실시예들에 따른 특정 기지국 타입들이 본 명세서에서 더 논의될 것이다. 다음은, 시스템과 상호작용할 수 있는 기지국들의 광범위한 설명이다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들과의 통신 링크들을 제공하는 하나 이상의 기지국들이 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서 기지국들은 서로 통신하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 기지국들은, 통신들을 위한 하나 이상의 통신 링크들로 튜닝되는, 특정 영역들에 대한 링크들을 제공하는 트랜시버일 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 다양한 타입들로 구성 및/또는 동작될 수 있는데, 예를 들어, 기지국들은 신호들을 브로드캐스트하는 것, 단말들과 통신하기 위한 통신 링크들을 제공하는 것, 다른 기지국들과 통신하는 것, 다른 소스들로부터의 신호들을 중계하는 것 등을 위해 구성될 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 고정식 또는 이동식일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 기지국들은 하나의 통신 링크 또는 하나보다 많은 통신 링크 상에서 동작할 수 있다. 추가로, 특정 통신 링크를 위한 하나보다 많은 기지국이 존재할 수 있다.
하나 이상의 기지국들은 상이한 통신 링크들에서 동작하는 것, 통신 링크들을 변경하는 것 등을 위해 구성가능할 수 있다.
하나 이상의 기지국들은 또한, 동일한 통신 링크 상에서 다른 사용들과의 간섭을 회피하기 위해, 잡음 필터링, 인접 주파수들의 주파수 분석, 다른 기지국들과의 조정 등과 같은 다른 기술들을 활용할 수 있다.
하나 이상의 기지국들은 또한 유선 또는 무선 수단을 사용하여 다른 디바이스들과 통신할 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 또한 기지국들의 풀(pool)로서 체계화될 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 활성, 대기 또는 시스템 모니터링 모드들과 같은 다양한 모드들로 구성될 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 자신의 범위 내에서 동작하는 모든 디바이스들에 메시지들을 전송하도록 동작할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 기지국들은 하나 이상의 기지국 제어기들과 함께 동작할 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 외부 디바이스들, 하나 이상의 기지국 제어기들 등에 의해 제공되는 로직 및 명령들에 따라 동작될 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 기지국들은 통상적인 셀룰러 네트워크들에서의, 예를 들어, 인접한 기지국들에 의해 사용되는 주파수 범위들을 사용하여 동작하는 것을 회피하는 고정 위치 트랜시버들을 갖는 기지국들에서와 유사한 방식으로 동작될 수 있다. 이러한 배열의 잠재적인 이점은 특정 지리적 영역에 걸쳐 주파수들을 재사용할 수 있는 능력이다.
일부 실시예들에서, 기지국들은, 하나 이상의 기지국들이 마스터 기지국들로서 동작하도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 기지국들이 슬레이브 기지국들로서 구성될 수 있는 마스터 슬레이브 구성에서 활용될 수 있다. 이러한 실시예들의 잠재적인 이점은, 장애극복을 갖고 서비스 중단을 최소화할 수 있는 능력일 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 기지국들은 중간 신호들을 활용하도록 구성될 수 있고, 중간 신호들은 디지털화를 위해 사용된다.
1.5 기지국 제어기들
일부 실시예들에 따른 특정 기지국 제어기들이 본 명세서에서 더 논의될 것이다. 다음은, 시스템과 상호작용할 수 있는 기지국 제어기들의 광범위한 설명이다.
하나 이상의 기지국 제어기들은 시스템과 상호작용할 수 있다. 하나 이상의 기지국 제어기들은 하나 이상의 기지국들을 제어하는 수단을 제공할 수 있고, 제어는, 예를 들어, 통신 링크들의 할당, 통신 링크들의 사이징, 디바이스들이 특정 기지국의 범위 내/외로 이동하는 경우의 핸드오버들의 제어, 다양한 신호들의 (예를 들어, 집중기로서의) 결합/분리 등을 제공한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 기지국 제어기들은 하나 이상의 분산 컴퓨팅 디바이스들로서 구현될 수 있고, 이는 증가된 리던던시를 위해 추가로 구성될 수 있다. 기지국 제어기들은 또한 결함 해결 능력들 및/또는 로드 밸런싱 등을 제공하도록 구성될 수 있다.
2.0 통신 시스템
다음은 일부 실시예에 따른 시스템의 배열의 예시적이고 비제한적인 설명을 제공한다. 통신 링크들은 통신 "파이프들"로서 활용될 수 있고, 다양한 통신 링크들은 함께 그룹화되어, 낮은 레이턴시, 대역폭 등과 같은 공통 특성을 가질 수 있는 "파이프들"의 상이한 그룹화를 형성할 수 있다.
통신 시스템은, 제한된 공유 매체를 통한 다수의 신호들을 결합/분리하기 위해 다양한 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 방식들을 활용하도록 동작가능할 수 있다.
이러한 방식들은 시분할, 주파수 분할, 직교 진폭 변조 및/또는 코드 분할과 같은(그러나 이에 제한되는 것은 아님) 다양한 기술들을 개별적으로 또는 조합하여 활용함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)이 활용될 수 있다.
이러한 기술들은 아래 섹션에서 추가로 설명되는 바와 같이 가변 대역폭 통신 링크들("파이프들")을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
2.1 파이프 사이징(sizing)
일부 실시예들에서, 시스템은 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들 및/또는 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들을 제공하도록 동작가능할 수 있다. 통신 링크들의 대역폭은, 예를 들어, 다양한 대역폭 활용 전략들에 따라 선택적 주파수들 및 시간 타일들을 할당함으로써 수정될 수 있다. 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들 및 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들은 상이한 레이턴시 특성, 잡음 또는 신호 악화와 같은 다른 특성을 가질 수 있다.
상기 설명은 단지 비제한적인 예시적인 예로서 제공되며, 오직 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크만을 또는 단지 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크만을, 또는 다양한 대역폭의 하나 이상의 통신 링크들을 갖는 것과 같은 다양한 구현들이 존재할 수 있음을 이해해야 한다.
통신 링크들 사이의 대역폭/레이턴시/다른 특성에서의 구별은, 단말 또는 임의의 다른 디바이스에 의한 사용을 위한 통신 링크들의 선택을 제공하는데 잠재적으로 유리할 수 있어서, 특정 통신 또는 통신 타입에 대해 적절한 통신 링크가 활용될 수 있다.
시스템은 단순히 저 대역폭 및 고 대역폭 통신 링크들을 갖는 것으로 제한되지 않을 수 있고, 이용가능한 대역폭 옵션들의 범위가 존재하도록 통신 링크들이 구성 및 그룹화될 수 있다. 예를 들어, 비상 대역, 저 대역폭 통신 링크들의 세트, 중간 대역폭 통신 링크들의 세트 및/또는 고 대역폭 통신 링크들의 세트가 존재할 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템은 통신 링크들 또는 통신 링크들의 그룹들의 사이징을 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 고 대역폭 통신 링크들 또는 저 대역폭 통신 링크들의 대역폭을 증가/감소시키도록 구성될 수 있다. 통신 링크들을 리사이징하는 것은, 변하는 통신 요구들에 적응하는데 잠재적으로 유리할 수 있다.
통신 링크들은 또한, 일부 실시예들에 따르면, 레이턴시 또는 혼잡과 같은 상이한 특성을 가질 수 있다. 일부 상황들에서는, 명령들 및/또는 감각 정보의 전송과 같이 실시간 또는 준 실시간 접속들을 요구할 수 있는 애플리케이션들과 같이, 저 레이턴시 링크들을 제공하는 것이 유리할 수 있다.
이러한 명세서의 목적으로, 그리고 예시적인 비제한적 설명들을 제공하기 위해, 저 대역폭 통신 링크들은 "얇은 파이프들"로 지칭될 수 있고, 고 대역폭 통신 링크들은 "두꺼운 파이프들"로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템은 단순히 "얇은 파이프들" 및 "두꺼운 파이프들"을 갖는 것으로 제한되는 것이 아니라, 다수의 상이한 크기의 통신 링크들을 갖는 것으로 이해되어야 한다.
상이한 네트워크 동작들이 상이한 대역폭 및 송신 특성 요구들을 가지기 때문에, 특히 제한된 대역폭이 주어지면, 상이한 대역폭 통신 링크들의 사용은 시스템의 동작에 더 큰 효율을 제공할 수 있다.
예를 들어, 초기 구성에서 단말에 명령들의 세트를 제공하는 것은, 두꺼운 파이프를 통해 유리하게 수행될 수 있는 한편, 단말로 명령을 전송하거나 단말로부터 정보를 수신하는 것은 얇은 파이프를 통해 유리하게 수행될 수 있다. 얇은 파이프는 고정된 레이턴시를 추가로 가질 수 있다. 이러한 예시적인 시나리오에서, 두꺼운 파이프는 많은 양의 데이터 전송이 바람직한 경우 데이터의 "버스트(burst)"를 송신하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 배열에서, 잠재적인 이점은, 더 많은 수의 얇은 파이프들이 많은 단말들에의 할당을 위해 이용가능할 수 있는 한편, 더 적은 수의 두꺼운 파이프들은 일부 단말들로의 할당을 위해 이용가능할 수 있다는 점일 수 있다.
다양한 파이프가 다양한 방향들에서 사용될 수 있어서, 예를 들어, 두꺼운 파이프는 업링크 또는 다운링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있고, 유사하게, 얇은 파이프는 업링크 또는 다운링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.
2.2 파이프 할당 및 조절들
일부 실시예들에서, 시스템은 통신 링크들의 크기들의 하나 이상의 그룹들에 대해 대역폭을 할당하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예시적 예로서, 다양한 멀티플렉싱 기술들을 사용하여 규정될 수 있는 주파수 범위는, 예를 들어, 1000 개의 저 대역폭 통신 링크들 및 10 개의 고 대역폭 통신 링크들의 세트를 제공하기 위해 활용될 수 있다.
대역폭 통신 링크들의 그룹들의 비/수/크기는 시스템에 의해 동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 특정 시간에 20 개의 두꺼운 파이프들 및 500 개의 얇은 파이프들을 제공할 수 있지만, 다른 시간에는 10 개의 두꺼운 파이프들 및 1000 개의 얇은 파이프들을 제공할 수 있다.
파이프들의 수가 감소되는 경우, 시스템은, 더 이상 파이프들을 갖지 않는 그러한 단말들로의 파이프들의 재할당을 관리하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템은 또한, 다양한 통신 링크들의 사이징을 변경하고 및/또는 새로운 그룹들의 다양한 통신 링크들을 생성할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 매우 두꺼운 파이프들 또는 하나 이상의 매우 얇은 파이프들의 설정).
2.3 파이프 복제
일부 실시예들에서, 정보는 2 개 이상의 상이한 파이프들을 통해 복제되어 전송될 수 있다. 파이프들은, 주파수들에서 인접하지 않거나, 또는 추가로 다른 주파수 범위들에 있을 수 있도록 선택될 수 있다.
이러한 구현의 잠재적인 이점은, 신호가 상이한 주파수 대역들에서 전송될 때, 신호 간섭, 신호 악화 및/또는 신호 손실의 기회가 감소된다는 것이다.
디바이스들은 2 개 이상의 기지국들과 연관된 파이프들을 사용하여 통신하도록 추가로 구성될 수 있다.
2.4 다운링크 및 업링크를 위한 파이프들
일부 실시예들에서, 대칭 또는 비대칭 파이프들이 다운링크 또는 업링크를 위해 활용될 수 있다. 대칭 파이프들이 활용되는 경우, 얇은 파이프가 다운링크 데이터를 위한 사용을 위해 제공될 수 있고, 다른 얇은 파이프가 업링크 데이터에 활용될 수 있다. 비대칭 파이프들이 활용되는 경우, 얇은 파이프가 다운링크 데이터를 위한 사용을 위해 제공될 수 있고, 두꺼운 파이프가 업링크 데이터에 사용을 위해 제공될 수 있다. 적절한 배열들은, 시스템이 지원하고 있는 통신 요구들에 기초하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말이 두꺼운 파이프에 대한 정보의 배치(batch)를 제공하면, 단말은 또한 얇은 파이프 상에서 준 실시간 명령들을 수신하고 있을 수 있다.
2.5 신뢰성을 개선하기 위한 송신 기술들
일부 실시예들에서, 시스템은, 잠재적으로 통신들의 성공적인 송신 또는 수신을 개선하는 다양한 기술들을 사용하여 통신들을 제공하도록 구성될 수 있다. 시스템은 예를 들어, 상이한 통신 링크들을 통해 데이터를 재전송하고, 상이한 비인접 통신 링크들을 통해 데이터를 재전송하고, 및/또는 데이터의 성공적인 수신을 확인응답하기 위한 방식을 사용하는 것 등으로, 데이터를 한번보다 많이 송신하도록 구성될 수 있다.
시스템은, 특정 순서로 데이터의 보장된 도달을 설정하기 위한 시도로 특정 구성이 활용될 수 있는 접속-지향 프로토콜들과 유사한 방식으로 동작될 수 있다. 이러한 배열들에서, 핸드쉐이킹, 흐름 제어, 확인 응답들 등과 같은 다양한 기술들이 활용될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 송신 제어 프로토콜(TCP) 하에서 제공된 데이터와 유사한 배열로 제공될 수 있다.
시스템은, 데이터가 다른 데이터와는 독립적으로 제공되는 비접속 프로토콜들(예를 들어, 사용자 데이터그램 프로토콜[UDP]과 유사함)과 유사한 방식으로 동작될 수 있다.
시스템에 의해 제공되는 데이터는 하나 이상의 데이터 패킷들로서 배열된 다양한 정보 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템에 의해 제공되는 데이터는 추적, 라우팅, 체크섬, 순서, 오류 체크 등에 대한 추가적인 정보를 제공하기 위해 활용될 수 있는 헤더 정보와 같은 추가적인 정보를 포함할 수 있다.
디바이스들이 2 개 이상의 기지국들과 통신할 수 있도록 구성되는 경우, 디바이스들은 2 개 이상의 상이한 기지국들과 통신하도록 추가로 구성될 수 있다.
3.0 일부 예시적인 실시예들에 대한 설명
제목 3 하의 다음 섹션들은, 일부 실시예들의 예시적인 비제한적 설명, 특히 이러한 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있는 특정 방법들 및 기술들의 설명을 제공한다. 다른 실시예들 및 다른 변형들이 존재할 수 있고, 다양한 단계들이 추가, 수정 또는 생략될 수 있다.
시스템을 구현하기 위한 기본 기술의 선택은 이용가능한 프로그래밍가능 기저대역 변조기/복조기를 사용하는 것에 기초할 수 있다. 예를 들어, 기저대역 디바이스는 Octasictm 디바이스 또는 임의의 다른 적절한 디바이스일 수 있다.
동작 파라미터들은 변할 수 있다.
일부 실시예들에서, 중심 주파수, 최대 대역폭, 점유된 대역폭, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 고속 푸리에 변환 길이, 활성 서브캐리어들, 서브캐리어 간격, 최대 두꺼운 파이프 버스트들 및/또는 멀티-프레임 주기와 같은 동작 파라미터들은 상호 관련될 수 있고, 표준들 또는 규격들의 기존 세트에 기초하여 선택될 수 있다. 동작 파라미터들의 변형들이 가능한 것을 이해해야 한다.
예를 들어, 멀티-프레임 기간은 접속 레이턴시와 단말 유닛들의 수를 절충하도록 선택될 수 있다.
다수의 서브캐리어들이 선택될 수 있는데, 예를 들어, 각각 15 kHz 대역폭의 600 개의 서브캐리어들의 선택은, 10 MHz 채널 간격에 적절히 들어 맞는 것으로 발견될 수 있는 9 MHz의 기본 대역폭을 제공하는 것으로 발견될 수 있다. 이러한 상수들 또는 값들은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 제한적인 것으로 의도되지 않음을 이해해야 한다.
본원에 개시된 기술 선택은 제한적인 것으로 의도되는 것이 아니라 오히려 예시적인 목적을 위한 것임을 이해해야 한다.
3.1 동작 대역 및 채널화
예시적인 주파수 대역들이 제공되지만, 다양한 대역들이 활용될 수 있고, 신호 특성, 규제 등과 같은 다양한 요인들에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 한다.
일부 실시예에 따르면 5470 내지 5725 MHz의 상위 서브대역이 활용될 수 있는데, 이는, 주파수 범위가 5150 내지 5350 MHz인 더 낮은 주파수 서브대역보다 높은 송신기 전력을 허용하는 것으로 발견될 수 있기 때문이다. 일부 실시예들에서, 시스템은 또한 더 낮은 주파수 서브대역, 또는 임의의 다른 적절한 주파수 범위들에서 동작할 수 있다.
무선 주파수 통신 링크들은 10 MHz 이격되도록 선택될 수 있고, 변조된 신호는 9 MHz 이상 10 MHz 이하의 전력의 점유된 대역폭(99 %)을 생성할 수 있다. 변조된 신호는 600 x 15 kHz 서브캐리어들로 구성될 수 있다.
3.2 인접한 통신 링크 재사용
일 실시예에서, 주 통신 링크에 대한 인접한(예를 들어, 주파수에서 인접한) 통신 링크들은, 사용중인 주 통신 링크에 바로 인접한 영역에서는 사용되지 않는 것이 바람직할 수 있다. 앞서 표시된 바와 같이, 무엇보다도, 달리 발생할 간섭 문제들이 존재할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 인접한 통신 링크 시나리오가 예시된다. 예시적인 통신 링크 시나리오는, 다양한 작업들을 수행하기 위해 다양한 로봇들이 시설에서 활용되는 구현의 상황에서 제공된다. 이러한 로봇들은, 일부 실시예들을 사용하여 하나 이상의 기지국들에 정보를 수신/송신하는 하나 이상의 단말들로서 동작한다.
로봇 1(기지국 1에 접속됨)이 또한 페이딩 없이 기지국 2의 시야에 있고, 자기 자신의 기지국 1에 최대 전력을 송신하고 있다고 가정될 수 있다.
두꺼운 파이프에 대해 기지국 2에 도달하는 신호는 S1 = -54dBm을 갖도록 선택될 수 있다.
로봇 2의 신호가 -88dBm의 민감도 바로 위에서 기지국 2에 도달하고 있다고 추가로 가정한다. 기지국 2의 잡음 플로어는 약 -96.5 dBm이고 로봇 1의 임의의 잔여 신호는 기지국 2 잡음 플로어보다 10 dB 정도 낮아야 한다.
이러한 시나리오에서, 기지국 2 수신기는 적어도 -54 - (-106.5) = 52.5 dB만큼 통신 링크 N + 2를 차단할 필요가 있을 수 있는데, 이는, 아날로그 및 디지털 필터링의 조합을 적용함으로써 가능할 수 있다.
상기 문제는, 에지보다는 환경의 중간에 기지국 1 또는 기지국 2를 배치하는 것으로 선택하도록 시스템을 구성함으로써 잠재적으로 완화될 수 있지만, 이것이 항상 물리적으로 가능하지는 않다.
3.3 논리적 및 물리적 통신 링크들
도 4는 일부 실시예들에 따른 예시적인 논리적 버스트 및 물리적 채널 관계를 예시한다. 앞서 설명된 것과 유사하게, 이 도면에 예시된 예시적인 시나리오는, 다양한 작업들을 수행하기 위해 다양한 로봇들이 시설에서 활용되는 구현의 상황에서 제공된다. 이러한 로봇들은, 일부 실시예들을 사용하여 하나 이상의 기지국들에 정보를 수신/송신하는 하나 이상의 단말들로서 동작한다.
업링크 방향은 로봇으로부터 기지국으로의 방향으로 규정될 수 있고, 다운링크 방향은 기지국으로부터 로봇으로의 방향으로 규정될 수 있다.
비상 통신 링크는, 로봇이 잠재적인 물리적 신호 경로 장애를 감지하는 것과 같은 비상 상황들이 존재할 수 있는 조건들에 대해 업링크 경보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 비상 통신 링크는 로봇들이 이러한 상황들에서 사용할 폴백(fallback) 통신 링크일 수 있다.
일부 실시예들에서, 비상 통신 링크는 더 높은 통신 내성을 포함할 수 있다.
모든 로봇들에 다운링크 기지국 아이덴티티 데이터를 전송하기 위해 브로드캐스트 통신 링크가 사용될 수 있다(모든 로봇은 항상 브로드캐스트 통신 링크를 수신한다).
로봇에 다운링크 커맨드들을 전송하고 업링크 위치 및 상태 데이터를 전송하기 위해 얇은 파이프가 사용될 수 있다.
어느 한 방향으로 임의의 적절한 목적으로 많은 양의 데이터를 전송하기 위해 두꺼운 파이프가 사용될 수 있다. 두꺼운 파이프의 예시적인 사용은 검사 디바이스로부터의 비디오 신호일 수 있다.
3.4 동작 파라미터들
다음 섹션은 일부 실시예들의 비제한적인 예시적 설명들을 제공한다. 특히, 얇은 파이프들 및 두꺼운 파이프들의 구현이 논의되고, 특정 구현 선택들이 설명된다. 구현을 위한 선택들은 다양할 수 있어서, 특정 단계들은 다양한 순서일 수 있고, 추가, 생략 및/또는 수정될 수 있음을 이해해야 한다.
일 실시예에서, 2 가지 타입의 데이터 접속들, 즉, 얇은 파이프(협대역) 및 두꺼운 파이프(광대역)이 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 대칭적 얇은 파이프 및 대칭적 두꺼운 파이프가 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 두꺼운 파이프는 레이더의 존재에 대해 업링크 상에서 청취하는 동안 다운링크 데이터를 스트리밍할 필요성을 수용하기 위해 비대칭일 수 있다.
3.4.1 얇은 파이프
이제 도 5a, 도 7, 도 8 및 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 얇은 파이프 접속은 5 개의 20 ms 프레임들로 구성된 100 ms 수퍼 프레임(또한 멀티-프레임으로 지칭됨)에 기초할 수 있다. 이러한 20 ms 프레임은 10 ms 다운링크 또는 수신 서브프레임 및 10 ms 업링크 또는 송신 서브프레임으로 분할될 수 있다.
10 ms 서브프레임은 20 개의 0.5 ms 시간 슬롯들로 분할될 수 있고, 0.5 ms 시간 슬롯은 7 개의 직교 위상 시프트 키(QPSK) 성상도들 또는 심볼들로 추가로 분할될 수 있고, 이들 중 5 개는 데이터를 운반하기 위해 사용되고, 2 개는 5가 파일럿 심볼들로서 사용된다.
본 명세서에서 앞서 표시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 기지국들은 마스터 슬레이브 구성으로 동작될 수 있다.
점유된 대역폭(예를 들어, 9 MHz)은 각각 225 kHz 대역폭의 40 개의 주파수 블록들로 분할될 수 있다. 각각의 주파수 블록은 15 x 15 kHz 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 각각의 슬레이브 협대역 접속은 0.5 ms 시간 슬롯에 걸쳐 2 개의 주파수 블록들을 사용할 수 있다. 9 MHz의 점유된 대역폭에 걸쳐 그리고 0.5 ms 시간 슬롯에서 20 개의 슬레이브들이 동시에 동작할 수 있다.
다운링크 브로드캐스트에 사용되는 하나의 시간 슬롯을 포함하여 10 ms 프레임에 20 개의 시간 슬롯들이 존재할 수 있고, 업링크를 위해 19 개의 시간 슬롯들을, 그리고 다운링크 접속들을 위해 19 개의 타임 슬롯들을 프레임에 남긴다. 이것은, 프레임 당 380 개의 가능한 접속들이 존재할 수 있고, 100 ms 수퍼 프레임에는 5 개의 프레임들이 존재하여 단일 10 MHz 채널은 1900 개의 얇은 파이프 통신 링크들을 지원할 수 있음을 의미한다. 얇은 파이프에서 원시 데이터 레이트는 2 (QPSK) x 5 x 15 (서브캐리어들) x 2 (블록들) x 10 (수퍼 프레임들) = 3000 bits/s이다.
얇은 파이프 데이터 버스트들은 본 개시의 다른 곳에서 추가로 설명된다.
얇은 파이프 접속에 추가로, 기지국은 처음 0.5 ms 시간 슬롯 상에서 브로드캐스트 통신 링크를 모든 로봇들에 송신할 수 있다. 얇은 파이프는 대역폭 관점에서 대칭적 접속일 수 있다.
3.4.2. 두꺼운 파이프
이제 도 5b를 참조하면, 두꺼운 파이프 접속은 또한 100 ms 수퍼 프레임에 기초할 수 있지만, 이 경우에 0.5 ms의 4개의 슬롯들 및 모두 40 개의 주파수 블록들 및 5 개의 모든 서브프레임들(4 x 20 x 5 = 400 개의 얇은 파이프들과 등가)이 하나의 로봇에 할당된다. 이것은, 4 개의 두꺼운 파이프(16 개의 시간 슬롯 × 40 개의 주파수들)의 시나리오를 허용할 수 있다. 브로드캐스트에 대해 1개의 시간 슬롯을 사용한 후, 약 300 개의 얇은 파이프들(3 개의 시간 슬롯들 x 20 개의 주파수들 x 5 개의 프레임들)이 4 개의 두꺼운 파이프와 동시에 동작할 수 있다. 두꺼운 파이프의 원시 데이터 레이트는 3 kbits/s 또는 1.2 Mbits/s의 400 개의 얇은 파이프들과 등가일 수 있다.
두꺼운 파이프 접속에서 얇은 파이프 접속들의 수는 변할 수 있음을 이해해야 한다.
일 실시예에서, 두꺼운 파이프에 대한 시간 슬롯의 수는 얇은 파이프 대 두꺼운 파이프의 수 및/또는 대역폭의 비에 기초할 수 있다. 이 비는 하나 이상의 기지국들 및/또는 하나 이상의 기지국 제어기들에 의한 요구에 따라 조절될 수 있다. 하나 이상의 기지국들은 하나 이상의 기지국 제어기들에 의해 중앙 관리될 수 있다.
다른 실시예에서, 새로운 물류 창고의 상황에서, 적은 수의 로봇들에 대해 그리고 시운전 또는 초기 단계 동안, 두꺼운 파이프는 구성 목적으로 로봇들로부터 데이터를 풀링(pull)/데이터를 로봇들로 푸시(push)하기 위해 사용될 수 있다. 로봇들이 생산 단계로 이동함에 따라, 이러한 요건이 더 이상 적용될 수 없고, 따라서 얇은 파이프들 대 두꺼운 파이프들의 비가 조절되어, 두꺼운 파이프들의 수를 감소시키고, 그 다음, 얇은 파이프의 용량을 증가시킬 수 있다.
두꺼운 파이프 데이터 버스트들은 본 개시의 다른 곳에서 추가로 설명된다.
3.4.3 얇은 파이프와 두꺼운 파이프 사이의 경로들의 구성가능한 비
이제 일부 실시예들을 예시하는 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 더 낮은 대역폭 통신 링크들의 수와 더 높은 대역폭 통신 링크들의 수 사이에 구성가능한 또는 조절가능한 비가 존재할 수 있다. 기지국은 실시간 또는 준 실시간으로 하나 이상의 서브 프레임들에서 얇은 파이프들 및 두꺼운 파이프들의 주파수 및/또는 시간 프레임을 할당 및 재할당하도록 구성될 수 있다(또는 예를 들어 네트워크 관리자에 의해 지시될 수 있다).
즉, 얇은 파이프(Nt) 및 두꺼운 파이프(Nf)에 할당된 타일들의 수는 통신 시스템 및 다른 관련 요인들의 요구에 기초하여 그에 따라 조절될 수 있다.
3.5 수신기 신호 다이버시티
시스템은, 업링크 및 다운링크 중 어느 하나/둘 모두에서 공간 다이버시티를 사용하도록 구성될 수 있고, 임의의 디바이스의 안테나들은, 예를 들어, 신호들이 특정 구현 환경들에 존재할 수 있는 구성 기둥들 주위에서 동작하도록 허용하기 위해, 구현 환경의 구조적 파라미터들을 처리하는 것을 돕도록 떨어진 거리에 배치된다. 안테나들 사이의 거리는 변할 수 있다.
일부 실시예들에서, 대략 50 cm의 거리가 수직 강철 구조 기둥들과 같은 다양한 환경적 효과들을 완화하는데 잠재적으로 유리한 것으로 발견될 수 있다.
3.6 주파수 다이버시티 및 홉핑
시스템은 다운링크 및/또는 업링크 상에서 주파수 다이버시티를 사용하도록 구성될 수 있다.
얇은 파이프 업링크 및 다운링크 송신은 10 MHz 통신 링크 내의 상이한 주파수들 상에서 동일한 데이터를 반송하는 다수의 타일들을 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상이한 주파수들을 점유하는 2 개의 타일들이 업링크 또는 다운링크 송신에서 각각의 데이터 패킷에 대해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 주파수들을 점유하는 4 개의 타일들이 업링크 또는 다운링크 송신에서 각각의 데이터 패킷에 대해 사용될 수 있다.
타일 주파수는 본원에 설명된 바와 같이 홉핑 시퀀스로 프레임에서 프레임으로 홉핑할 수 있다. 홉핑은, 예를 들어, 무선통신의 아날로그 부분에 제시된 기저대역 디지털 신호의 일부로서 발생하는 10 MHz 통신 링크 내부에서 발생할 수 있다.
업링크 또는 다운링크에서 각각의 데이터 송신에 대해 2 개의 타일이 사용되는 경우, 2 개의 타일 주파수들은 대칭 또는 비대칭이고, 0 Hz(기저대역) 포인트를 중심으로 할 수 있다. 중간 서브캐리어가 사용될 수도 있고 사용되지 않을 수도 있다.
단일 로봇/단말에 적용되는 주파수 홉핑은, 주파수가 매 100 ms마다 변경될 수 있음을 표시할 수 있고, 따라서, 홉핑할 20 개의 주파수가 있고, 완전한 시퀀스는, 다중경로 페이딩의 효과들이 대항될 수 있는 이용가능한 주파수들에 걸쳐 순환함으로써 2 초 내로 커버될 수 있다. 특정 위치에서 깊고 영구적인 널(null)들에 대항하는 것이 유용할 수 있다.
중심 주파수를 중심으로 대칭인 주파수 쌍들은 동일한 단말 유닛에 할당될 수 있어서, +f로부터 -f로 및 그 반대의 임의의 에너지 누설은 단말 유닛의 위치에서 발생하여, 상이한 단말 유닛들에 +f 및 -f를 할당하는 것에 비해 더 적은 원치않는 간섭이 발생함을 인식할 것이다.
또한, 단말 유닛들은 동일한 기지국으로부터 상이한 거리들에 있을 수 있고, 그 결과, 기지국에 가까운 단말 유닛으로부터 -f로 누설된 신호는 기지국으로부터 멀리 떨어진 단말 유닛으로부터의 실제 -f 신호와 강하게 간섭할 수 있다(f 로의 누설에 대해서도 유사함).
3.6 시스템 레이턴시
통신 신호들이 하나의 디바이스로부터 다른 디바이스로 송신/수신될 때 시스템은 레이턴시에 직면할 수 있다. 이러한 레이턴시 문제들은 다양한 이유로 발생할 수 있고, 그 중 일부는 아래에 설명된다. 일부 실시예들에서, 시스템은 이러한 레이턴시 문제들을 고려하여 구성될 수 있다. 일부 레이턴시 문제들은 예측가능할 수 있고, 다양한 환경적 변화들 또는 요인들의 결과로 다른 레이턴시 문제들이 발생할 수 있다.
일부 실시예들에서, 더 작은 멀티-프레임(예를 들어, 80ms 에 대한 4 x 20ms 프레임들)을 사용함으로써 레이턴시가 감소될 수 있다. 이러한 구현에서, 이용가능한 더 얇은 파이프 및 더 낮은 대역폭의 두꺼운 파이프가 존재할 수 있다.
예를 들어, 왕복 데이터 레이턴시는 200 ms 미만일 수 있다. 레이턴시에 대한 기여는 예를 들어,
주 제어 시스템에서 기지국들로 이더넷을 통해
기지국들에서의 프로세싱
기지국에서 단말로
수신된 신호를 프로세싱하고 단말에서 송신 신호를 생성하는 것을 포함하여 단말에서 기지국으로(단말에서의 프로세싱은, 수신 서브프레임에서 얇은 파이프를 수신하는 것과 인접 송신 서브프레임 상에서 얇은 파이프를 송신하는 것 사이의 10 ms에서 발생할 수 있음)
기지국에서 주 제어 시스템으로 이더넷을 통해
로부터 초래될 수 있다.
일 양상에서, 사용된 프레임 구조는, 단지 그 다운링크 시간 슬롯을 누락한 다운링크 커맨드가 100 ms 후에 송신될 것이고, 그 다음 그 업링크 응답이 10 ms 후에 업링크 송신 서브프레임에 있도록 구성될 수 있다.
추정된 지연들은 아래의 표에 나타난다. 이 표는 일부 실시예들에 따라 제공되는 예시적인 표이고, 여기서 단말들은 로봇들로 표현되고 시스템은 로봇 제어 시스템 및 기지국들과 상호작용할 수 있다.
표 1 - 제어 시스템으로부터 및 역으로의 예시적인 추정된 신호 왕복 지연
3.7 시스템 무결성
일부 실시예들에서, 왕복 이동 통신 링크의 무결성 테스트는, 시스템이 동작중일 때의 어떤 포인트에서 또는 유도 단계에서 제공될 수 있다.
유도 베이(bay)는, 단말이 사용을 위해 유도/프로비저닝되거나 물품들이 시설로 옮겨지는 영역일 수 있다.
이것은, 제조 또는 개발 테스트와 같은 임의의 다른 타입의 테스트와는 별개일 수 있다.
예를 들어, 단말이 유도 베이에 있는 경우, 그 통신 링크가 시스템과 동작하는 것을 체크하기 위해 체크가 수행될 수 있다. 유도 베이의 위치가 기지국에 대해 공지된 경우, 업링크 및 다운링크 라인 접속들에 대한 대략적 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 값이 공지될 수 있다. 물리적/매체 액세스 제어 계층들의 조건을 개별적으로 또는 메시지 테스트와 함께 체크하기 위해, 이것은, 비트 오류 레이트(BER) 임계 테스트와 결합되어, 이러한 무결성 체크를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
단말은 모바일인 한편, 위와 유사한 테스트가 행해질 수 있다. 추가 요건은, 신호 강도가 체크될 수 있는 환경의 RSSI 맵이 존재한다는 것일 수 있다. 이것은, 환경 조사로부터 이용가능해질 수 있다.
3.8 무경합 통신 링크들
일부 실시예들에서, 시스템은 적어도 하나의 무경합의 더 낮은 대역폭 통신 링크 및 적어도 하나의 별개의 무경합 더 높은 대역폭 통신 링크를 제공하도록 구성될 수 있다. 시스템은, 개방된 아웃크라이(outcry) 송신들을 통한 경합을 회피하고 따라서 사용가능한 무선 스펙트럼을 최대화하도록 구성될 수 있다.
이러한 실시예들에서, 시스템은 얇은 파이프 정규 모드들 및 복제 모드들의 결과로서 충돌들을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 경합은 부분적으로, 예를 들어 비상 통신들을 위해 사용될 수 있다.
예시적인 에어 인터페이스 상수들의 표가 아래에 있다. 제공된 값들은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
3.9 예시적인 시스템 파라미터들
이 섹션은 에어 인터페이스의 예시적인 핵심적 파라미터들을 다수의 표로 요약한다.
스펙트럼 사용: 대역이 사용되는 방법
프레이밍: 업링크 및 다운링크가 듀플렉싱 및 타이밍되는 방법
인코딩: 데이터가 스펙트럼 및 프레이밍 상에서 맵핑되는 방법
3.9.1 예시적인 스펙트럼 사용
표 2 - 스펙트럼 사용에 관한 파라미터들
3.9.2 프레이밍
표 3 - 프레이밍에 관한 파라미터들
3.9.3 인코딩
표 4 - 인코딩에 관한 파라미터들
3.9.4 시분할 듀플렉스(TDD) 프레임 구조
다음은 일부 실시예들에 따른 예시적인 시분할 듀플렉스 프레임 구조를 설명한다.
각각의 기지국은 시간에 걸쳐 멀티프레임들(각각 Tsp)로 분할되는 단일 10 MHz 주파수 채널을 핸들링하고, 멀티프레임들 각각은 Nfps 프레임들(각각 Tfp)로 분할되고, 이들 각각은 2 개의 서브프레임들(다운링크 및 업링크)로 분할되고, 이들 각각은 타일들(파일럿 심볼들 및 데이터 심볼들로 구성됨)로 분할되며, 여기에 물리적 버스트들이 맵핑되고, 물리적 버스트들은 논리적 통신 링크들을 반송한다.
OFDM 심볼들
각각의 OFDM 심볼은 다중경로 효과들로부터의 심볼간 간섭을 감소시키기 위해, 72 개의 샘플들의 사이클릭 프리픽스(CP)로 프리픽스된 1024 개의 시간 도메인 샘플들(여기서 1024는 사용되는 고속 푸리에 변환(FFT)의 길이이다)로 구성될 수 있다.
OFDM 심볼은 일부 실시예들에 따라 인접 채널 전력(ACP)을 감소시키기 위해 적용될 수 있는 윈도우잉과 함께 도 6에 도시된다.
다양한 실시예들에 따르면, 다양한 기능들이 윈도우 기능들로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상승된 코사인 윈도우 함수가 버스트의 시작과 종료에서 사용될 수 있다.
시간 도메인의 각각의 OFDM 심볼은 고속 푸리에 역변환(iFFT)을 통해 심볼을 통과시킴으로써 주파수 도메인의 서브캐리어들의 세트 상에 맵핑될 수 있다.
타일 포맷
일 양상에서, 이제 도 7을 참조하면, 프레임 구조의 일부로서 또는 하나 이상의 네트워크들을 통한 데이터 통신들을 관리하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 타일 포맷이 도시되어 있다.
일 양상에서, 일부 실시예들에 따르면, iFFT의 출력에서 점유된 서브캐리어들 각각은 파일럿 심볼 또는 데이터 심볼을 포함한다. 이러한 심볼들은 시간 및 주파수에 걸쳐 타일로 지칭되는 구조로 그룹화될 수 있다. 타일은 점유될 수 있거나 점유되지 않을 수 있는 서브프레임의 최소 단위일 수 있다.
타일은 디지털 신호 프로세싱, 인코딩 및 디코딩(순방향 오류 정정, 스크램블링, 추정, 등화 등)이 타일 크기에 대해 작용하도록 최적화될 수 있기 때문에, 유용한 통신 단위일 수 있다. 버스트는 몇몇 타일들에 걸쳐 있을 수 있다.
타일들은 다음과 같이 특정될 수 있다:
각각의 타일은 원시 데이터 비트들과 파일럿들의 혼합물을 포함한다.
각각의 타일들은 시간에서 7 개의 OFDM 심볼들('7 개의 심볼 폭')에 걸쳐 있다.
각각의 타일들은 주파수에서 15 개의 서브캐리어('15개의 서브캐리어 높이')에 걸쳐 있다.
파일럿들은 모든 서브캐리어에서 제공되어 수신기에서 채널 추정을 용이하게 한다. 파일럿들은 타일의 첫번째 및 마지막 OFDM 심볼들을 점유한다.
파일럿들은 진폭 및 위상에서의 왜곡을 확인하고, 이러한 왜곡을 사용하여 어떤 일이 발생했는지를 확인하기 위해 활용될 수 있다. 매체의 모델은 동작들의 규정된 시퀀스를 사용하여 미지의 심볼들을 디코딩하기 위해 사용될 수 있다.
파일럿들은 미리 규정된 시퀀스들일 수 있고; 파일럿 시퀀스에 대해 하나보다 많은 가능성이 존재할 수 있다.
7 개의 OFDM 심볼들에 걸쳐 모든 점유된 서브캐리어들에 걸쳐 있는 타일들의 세트는 슬롯으로 지칭된다.
멀티프레임들
시스템의 단일 TDD 프레임(310a, 310b) 기간은 Tfp = 20 ms로 설정될 수 있고, 이는, TDD 시스템들에 통상적이고, 포착 속도(예를 들어, 주파수 클럭 정정), 프레이밍에서의 오버헤드 등과 같은 파라미터들을 교환한다. 그러나, 프레임 기간은 다른 기술적인 제한들로 또는 제한들 없이 일부 다른 값(예를 들어, 30 ms 또는 50 ms)으로 설정될 수 있음을 이해해야 한다.
각각의 단말이 매 100 ms마다 얇은 버스트 신호 송신 및 신호 수신만 요구하고 기지국 당 지원되는 단말들을 최대화하는 것이 바람직하면, Nfps 프레임들은 기간 Tsp = 100 ms의 멀티프레임(또한 수퍼프레임으로 지칭됨)으로 그룹화될 수 있다. 멀티프레임 당 한 번 단말은 하나의 얇은 버스트를 수신하고 하나의 얇은 버스트를 송신할 수 있다.
다운링크 및 업링크의 TDD 멀티플렉싱
다운링크 서브프레임들(320a, 320b) 및 업링크 서브프레임들(330a, 330b)은 도 8에 도시된 바와 같이 TDD 프레임(310a, 310b) 구조로 듀플렉싱될 수 있다.
다운링크(320a, 320b)와 업링크 서브프레임(330a, 330b) 기간들 사이의 비는 예를 들어, 1:1로 고정될 수 있거나, 변할 수 있다.
다른 실시예에서, 다운링크와 업링크 서브프레임 길이들 사이의 비는 1:1 이외의 비로 고정될 수 있다.
서브프레임들과 프레임들 사이의 선택적 가드 기간은 송신으로부터 수신으로의 무선 스위칭 및 그 반대의 스위칭에 대한 안정화 시간을 허용할 수 있다.
서브프레임 구조
이제 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 각각의 서브프레임은 시간에서 20 개의 타일 '폭'일 수 있고, 주파수에서 40 개의 타일 '높이'일 수 있다. DC 서브캐리어는 사용되지 않고, 주파수에서 DC 서브캐리어의 위와 아래에 동일한 정수개의 타일들이 있다.
다운링크 및 업링크 서브프레임 포맷들은, 오직 다운링크 서브프레임의 시작에서만 동기화 신호가 있는 것을 제외하고는 매우 유사하다. 그렇지 않으면 전체 서브프레임은 타일들로 분리된다. 타일들은, 그에 포함된 데이터의 타입에 따라 여러 상이한 타입들 중 하나일 수 있는 버스트들로 그룹화된다. 버스트들은 아래에서 더 상세히 설명된다. 서브프레임의 정확한 레이아웃은 '얇은' 및 '두꺼운' 버스트들의 수를 변경함으로써 구성될 수 있다. 도 9a는, 업링크 및 다운링크 서브프레임들이 각각 2 개의 '두꺼운' 파이프들을 지원하도록 구성되고 정규 모드 얇은 파이프들이 사용되는 경우의 프레임의 구조를 도시한다. 도 9b는 일부 양상들에 따른 얇은 파이프(들) 및 두꺼운 파이프(들)를 도시하는 예시적인 서브프레임 구조를 도시한다.
아래의 표 5는 일 실시예에 데이터 버스트들의 타입들 및 프레임에서의 각각의 위치를 나타낸다.
표 5 - 버스트 타입 요약
통신 링크 맵핑
물리 계층은 상위 계층들에 다수의 논리적 통신 링크 타입들을 제공할 수 있다.
전술된 바와 같이, 도 4는 논리적 통신 링크들이 버스트 타입들로 맵핑될 수 있는 방법을 도시하며, 버스트 타입들 각각은 일부 실시예들에 따라 데이터를 타일들의 세트로서 인코딩한다.
데이터-차단 링크 통신 링크들 모두는 일부 실시예들에 따라 도 10에 대해 다음 단계들에서 인코딩되고 버스트들로 맵핑될 수 있다.
사이클릭 리던던시 체크(CRC)
단계(510)에서, CRC는 다양한 통신 링크 타입들에 대한 오류들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. CRC의 길이는, 예를 들어, 24 비트일 수 있다. CRC는 통신 링크 데이터에 첨부될 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 다른 오류 체크 코드들 또는 기술들이 또한 적용될 수 있다.
순방향 오류 정정(FEC)
단계(520)에서, 순방향 오류 정정(FEC) 코드는 수신된 데이터의 오류들을 정정하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템은 9의 제약 길이를 갖는 레이트 1/2의 콘벌루셔널 코드를 FEC에 적용하도록 구성된다. 사용되는 생성기 함수들은
G0 = 561(8진수)
G1 = 753(8진수)
이다.
각각의 입력 비트에 대해, G0 및 그 다음 G1의 출력이 인코더로부터 출력된다.
"테일-바이팅(tail-biting)"이 사용되고, 따라서 인코더는 입력 데이터의 마지막 8 비트로 초기화되어야 한다.
일부 실시예들에서, 1/3 레이트 콘벌루셔널 코드는 제어 및 비상 버스트들에 사용될 수 있다.
그 다음, 생성기 함수는 G0 = 557 (8진수), G1 = 663 (8진수), G2 = 711 (8진수)일 수 있다.
시간에 걸친 블록들의 확산
일부 실시예들에서, 시스템은, 블록들이 시간에 걸쳐 확산되어 리던던시를 추가하고 및/또는 시간에 걸쳐 정보를 복원할 기회를 개선하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 인터리버가 사용될 수 있다. 단계(530)에서, 블록 인터리버는 주파수 및 시간 다이버시티를 획득하면서, 버스트 전반에 걸쳐 인코딩된 비트들 확산시키기 위해 사용될 수 있다. 시스템 요건을 처리하기 위해 주파수 다이버시티, 시간 다이버시티 및/또는 공간 다이버시티가 사용될 수 있다. 추가적인 예에서, 인터리버는 67 비트의 단계들로 인터리빙할 수 있다.
시스템 모니터링
시스템은, 예를 들어, 신호들을 인터셉트하고, 잘못된 신호들, 신호 방해, 서비스 거부 공격들 등을 제공하려는 시도들과 같이, 시스템을 간섭하려는 시도들을 추가로 모니터링/검출하도록 구성될 수 있다.
스크램블러
단계 540에서, 인터리빙 후, 시스템은 데이터를 "백색화"하기 위해 데이터를 스크램블링하도록 구성될 수 있고, 이는, 유사한 데이터가 서브프레임 전반에 걸쳐 송신될 수 있는 경우, 출력 신호의 피크 대 평균 전력을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 스크램블링 시퀀스는 길이 31의 의사 랜덤 비트 시퀀스(PRBS)로부터 획득될 수 있다.
스크램블러는 다음 파라미터들의 조합을 사용하여 각각의 통신 링크에 대한 데이터의 시작 시에 재초기화될 수 있다.
0x3715의 시드 값
기지국 ID(BSID)
파이프 ID
슬롯 번호
BSID는 제어 버스트에 대해 제로로 설정될 수 있는데, 이는, 이것이 디코딩될 때까지 단말이 BSID를 알지 못할 수 있기 때문이다.
두꺼운 버스트에 사용된 슬롯 번호는 버스트에 의해 점유된 가장 낮은 번호의 슬롯일 수 있다.
일부 실시예들에서, PBRS 다항식은 G(x) = x15 + x14 + 1 일 수 있다.
버스트 맵핑
단계(550)에서, 버스트 데이터의 타일들로의 맵핑은 각각의 통신 링크 타입에 대해 특정되고, 따라서, 본 개시의 다른 곳에서 각각의 통신 링크로 설명된다.
성상도 맵핑
단계(560)에서, 비트들은 아래에 나타낸 바와 같이 직교 위상 시프트 키잉(QPSK) 심볼들에 맵핑될 수 있다.
예시적인 QPSK 심볼 맵핑
얇은 파이프
목적
일부 실시예들에서, 얇은 파이프의 목적은 소정의 세트의 송신 특성을 갖는 통신 링크들의 세트를 제공하는 것이다.
예를 들어, 멀티프레임 당 한 번, 각각의 단말은 얇은 파이프 통신들을 위해 하나의 버스트를 수신하고 송신한다. 얇은 파이프는 잠재적으로 보장되고 및/또는 저 레이턴시의 통신 파이프를 각 단말로/로부터 제공하기 위해 시스템에 의해 구성될 수 있다.
타일들로의 맵핑 및 주파수 홉핑
DC 서브캐리어보다 높은 주파수의 타일들은 주파수 인덱스 1 내지 20(증가하는 주파수)로 라벨링될 수 있다.
DC 서브캐리어보다 낮은 주파수의 타일들은 주파수 인덱스 -1 내지 -20(감소하는 주파수)로 라벨링될 수 있다.
얇은 파이프 버스트(다운링크 또는 업링크)는 고정된 시간 슬롯 또는 슬롯(시간 위치)에서 다양한 주파수 인덱스들(예를 들어, +/- X)를 갖는 한 쌍의 타일들을 점유할 수 있다. 이는, 얇은 파이프에 의해 점유되는 스펙트럼이 DC를 중심으로 대칭적일 수 있음을 의미한다(이미지 거부를 위한 무선통신에 대한 용이한 요건들).
각각의 연속적인 멀티프레임에서 X는 반복하는 순서로 다음 위치로부터 얻어진다: 9, 19, 10, 20, 1 ,11, 2, 12, 3, 13, 4, 14, 5, 15, 6, 16, 7, 17, 8, 18, 9, 19, 10, 20, 10, 11, 2, 12, ...
일 실시예에서, 홉핑 시퀀스는 난수 발생기로부터 유도될 수 있다. 많은 가능한 홉핑 시퀀스들이 존재할 수 있다. 홉핑 시퀀스의 생성은 임의의 적절한 기술을 사용하여 획득될 수 있다.
동일한 슬롯에 있는 얇은 파이프들은 상이한 오프셋으로 시퀀스로 판독될 수 있다. 예를 들어, 2 개의 단말들(단말 A, 단말 B)에 대한 타일들의 주파수 인덱스들은 다음과 같을 수 있다:
단말 A: ... {-5,+5}, {-15,+15}, {-6,+6}, {-16,+16} ...
단말 B: ... {-19,+19}, {-1,+1}, {-11,+11}, {-2,+2} ...
통신 링크 인코딩
일부 실시예들에서, MAC로부터의 얇은 파이프 패킷은 인코딩에 대한 이전 섹션에서 설명된 바와 같이 인코딩될 수 있다. 통신 링크 관련 특정 변수는:
FEC 레이트 - ½
이다.
복제 모드
이제 도 11을 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 예를 들어, 단말 구성에서 동일한 것을 선택함으로써 얇은 파이프 복제 모드가 사용될 수 있다. 복제 모드는, 정규 모드로 지칭될 수 있는 얇은 파이프들의 정규의 세트에 반대일 수 있다.
이 구성은, 기지국 당 지원되는 단말들의 수를 절반으로 줄일 수 있지만, 패킷 오류 레이트를 감소시키는 잠재적인 이점을 가질 수 있다.
복제 모드는 비정상적으로 곤란한 주파수 환경들에서 가능할 수 있고, 따라서 이러한 환경들에서 유리할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 이 모드는 기지국들 및 단말들 모두에 대해 사용될 수 있거나 어느 것에 대해서도 사용되지 않을 수 있다
예를 들어, 페이딩 등의 문제들을 회피하기 위해 주파수 다이버시티 기술들이 사용될 수 있다.
잠재적인 이점은 향상된 신뢰도이고, 즉, 주파수 홉핑, 시간 다이버시티 및 공간 다이버시티 기술들의 결합은, 신호 페이딩이 문제가 되는 주파수 환경에 대한 내성에 도움이 될 수 있다.
다운링크 및 업링크 서브프레임들 둘 모두에서, 복제 모드는 2 개의 정규의 얇은 파이프 타일들에서 송신된 신호를 상이한 주파수들의 추가적인 2 개의 타일들로 카피하고; 효과적으로, 하나의 복제 모드의 얇은 파이프 송신은, 얇은 파이프 정규 모드 동작보다 추가적인(즉, 2 배인) 주파수 다이버시티를 갖는 2 개의 정규 모드의 얇은 파이프 송신들이 사용할 공간을 점유한다.
복제 모드에서의 시스템의 구성은 2 개의 이점들을 제공할 수 있다.
페이딩에 대한 더 큰 내성; FEC를 극복한 모든 4 개의 점유된 타일들에 걸쳐 충분히 깊게 페이드할 확률은 2 개의 타일들에 걸쳐 깊게 페이드할 확률보다 낮음; 및
송신의 2 개의 카피들을 결합하는 것(최대 비)으로부터 신호대 잡음비(SNR)의 3dB 향상.
더 높은 주파수를 갖는 정규 모드 타일은 더 낮은 주파수로 카피되고, 그 반대도 마찬가지이다.
두꺼운 파이프
목적
일부 실시예들에서, 시스템은, 제한된 수의 단말들에 하나 이상의 고 스루풋 통신 링크들을 제공하기 위해 사용될 수 있는 두꺼운 파이프들을 제공하도록 구성될 수 있다.
서브프레임에서 지원되는 두꺼운 파이프들의 수는 구성가능할 수 있다. 각각의 두꺼운 버스트는 4 개의 전체 슬롯들을 사용할 수 있고, 따라서 서브프레임에서 지원되는 두꺼운 파이프들의 최대 수는 4이다. 이 구현은 단말 및/또는 기지국 둘 모두에서 수행될 수 있다.
타일들로의 맵핑
버스트 데이터는 일부 실시예들에 따라 다음 패턴으로 타일들에 맵핑될 수 있다:
타일로의 버스트 맵핑
이 예에서, 인터리빙은 주파수 및 시간 다이버시티를 위해 이미 버스트 전반에 걸쳐 데이터를 분산시켰고, 따라서 이를 행하기 위해 타일 맵핑은 요구되지 않을 수 있다.
버스트가 모든 점유된 서브캐리어들을 채우기 때문에, 일부 실시예들에 따르면, 주파수 홉핑은 사용되지 않을 수 있다.
브로드캐스트 제어 통신 링크
목적
브로드캐스트 제어 통신 링크는 모든 단말들에 대한 브로드캐스트 데이터를 포함할 수 있고, 또한 개별적인 단말로 타겟팅되는 메시지들(예를 들어, 비상 파이프 메시지에 대한 응답)을 포함할 수 있다. 이것은 다운링크 상에서 송신될 수 있다.
타일들로의 맵핑
일부 실시예들에서, 시스템은, 브로드캐스트 제어 버스트가 다운링크 서브프레임의 제 1 슬롯에 위치될 수 있도록 구성될 수 있다. 요구되는 타일들의 수 및 맵핑 알고리즘은 32일 수 있고, 일부 실시예들에서 중간 8개는 브로드캐스트를 위해 사용되지 않을 수 있다.
통신 링크 인코딩
일부 실시예들에서, 시스템은, 브로드캐스트 제어 통신 링크가 얇은 파이프보다 견고하게 인코딩되도록 구성될 수 있다. 인코딩은 두꺼운 파이프의 인코딩과 유사할 수 있다.
시스템은 모든 프레임에서 브로드캐스트하도록 구성될 수 있고, 이는 특정 수퍼프레임에서 5 배가 될 것임을 의미할 수 있다.
비상 파이프
목적
비상 파이프는, 더 견고한 통신 링크를 통해 기지국과 통신하려 시도하는 단말에 대해, 얇은 파이프들을 통해 데이터를 수신할 수 없는 단말에 대한 경합 기반 메커니즘일 수 있다. 이것은 업링크 상에서 송신될 수 있다.
타일들로의 맵핑
일부 실시예들에서, 비상 파이프는 업링크 서브프레임의 제 1 슬롯에 위치될 수 있다. 하나 이상의 비상 파이프들이 지원될 수 있다.
통신 링크 인코딩
일부 실시예들에서, 시스템은, 브로드캐스트 제어 통신 링크와 같이 비상 파이프가 얇은 파이프보다 견고하게 인코딩되도록 구성될 수 있다. 인코딩은 두꺼운 파이프의 인코딩과 유사할 수 있다.
다운링크 동기화 신호
다운링크 동기화 신호는 일부 실시예들에서 시스템에 의해 활용될 수 있다. 다운링크 동기 신호는 두 가지 목적을 제공할 수 있다:
단말이 기지국의 존재를 확립하도록 허용하는 공지된 '발견 용이' 신호를 제공하는 것.
단말이 시간 및 주파수에서 시스템 프레이밍과 동기화하도록 허용하는 것.
물리 계층(PHY) 측정들
단말들 및 기지국들과 같은 디바이스들에 의해 다양한 측정들이 취해질 수 있다. 측정들은 피크 잡음 및 미사용 타일들을 포함할 수 있다.
단말들/기지국들의 경우, 이러한 측정들은 송신 전력, 주파수 오프셋, 미사용 타일들의 평균 잡음, 미사용 타일들의 피크 잡음, 다수의 연속적인 타일들(예를 들어, 4개)의 미사용된 타일들의 평균 잡음을 포함할 수 있다.
타일마다, 디지털 신호 프로세서는,
전력 레벨
신호대 잡음비(SNR)
를 측정하도록 구성될 수 있다.
4.0 로봇들을 갖는 시설의 일부 실시예들에 대한 설명
다음 섹션은 일부 실시예들의 비제한적인 예시적 설명을 제공한다. 특히, 실시예는 하나 이상의 단말들로 간주될 수 있는 하나 이상의 로봇들을 갖는 창고 시설의 상황 내에서 제공될 수 있다. 다양한 경로들에 걸쳐 로봇들의 이동들이 가능할 수 있고, 이들 중 일부는 교차할 수 있다. 예를 들어, 창고 시설은 예를 들어, 그리드-형 구조로 배열된 저장소들을 포함할 수 있고, 여기서, 로봇들은 다양한 작업들을 수행하기 위해 창고 시설 내에서 이동한다. 다른 비-로봇 디바이스는 또한 이 섹션의 상황에 대해 단말들일 수 있다. 예를 들어, 인간은 통신을 위해 단말을 휴대할 수 있다.
창고 시설은 비교적 많은 수의 단말들을 포함할 수 있고, 통신 시스템은 다양한 로봇들이 이러한 작업들을 수행하기 위해 요구되는 다양한 통신들을 가능하게 한다.
일부 실시예들에 따른 통신 시스템은, 예를 들어, 대략 60 x 120 미터의 규정된 크기의 X, Y 그리드 상에서 동작하는 로봇들/단말들에 대해 대역폭 효율적인 무선 제어 시스템을 제공하도록 구성될 수 있다. 각각의 그리드는 수백 개의 로봇들을 가질 수 있고, 창고에는 여러 개의 그리드가 존재할 수 있다. 그리드의 레이아웃, 크기 및 구성은 다양할 수 있고 많은 가능한 구현들이 존재한다.
예를 들어, 일부 실시예들에 따르면, 시스템은, 업링크 및 다운링크를 분리하기 위해 시분할 듀플렉스(TDM)를, 그리고 시간 주파수 공간을 세분화하여 기지국들과 단말들/로봇들 사이의 다수의 협대역폭 접속들을 허용하기 위해 시분할 멀티플렉스(TDM) 및 주파수 분할 멀티플렉스(FDM)를 사용하는 포인트 투 멀티포인트 통신들을 제공하는 기지국을 사용하여 구성된다.
기지국 송신기는 레이더 검출을 위해 Tx 서브프레임에서 추가적인 펑처링(예를 들어, 에너지에 대한 청취 및/또는 신호 검출)을 사용할 수 있다.
시설의 엘리먼트들에 대한 아래의 설명은 로봇들을 표시할 수 있지만, 많은 설명이 임의의 단말들과 다른 디바이스들 사이의 통신을 포함하도록 보다 넓게 적용됨을 이해해야 한다.
예를 들어, 단일 기지국은 단일 그리드(60 x 120 m)에 걸쳐 동작하도록 구성될 수 있다.
그리드들의 설치 또는 세트는 많은 단일 그리드 시스템들로 구성될 수 있다.
그리드들 사이에 로밍이 존재할 수 있고 단말들/로봇들은 움직일 수 있다. 예를 들어, 단말은, 제 2 기지국에 의해 커버되는 영역으로 로봇이 로밍하기를 요청하는 제 1 기지국으로부터의 로밍 요청을 수신할 수 있고; 로봇은 선택적으로 정지할 수 있다. 다음으로, 로봇은 제 2 로봇에 대해 주파수, 자동 이득 제어 세팅들 및 업링크 전력 제어 세팅들을 잠금할 수 있다. 제 2 기지국은 기지국 제어기로부터 로봇의 정보를 미리 수신할 수 있고, 그 다음, 로봇과 통신할 수 있고, 로봇은 제 2 기지국의 커버리지의 범위 하에서 다시 작동할 수 있다.
일부 실시예들에서, 로봇들은 일시적으로 정지하는 것, 또는 통신 링크를 해제하고, 그 다음 기지국들간의 로밍 사이에 새로운 통신 링크를 재설정하는 것과 같은 다양한 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
업링크 전력 제어는 원근(near far) 문제를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 원근 문제는, 수신기가 (인근의 무선 단말로부터의) 강한 신호를 캡쳐하고, 그에 따라 수신기가 (멀리 떨어진 무선 단말로부터의) 약한 신호를 검출하는 것을 곤란하게 하는 조건이다.
하나의 가능한 실시예에서의 시스템은, 일부 실시예들에 따른 창고 관리 시스템의 예시적인 블록도를 예시하는 도 2에 도시되어 있다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 예시적인 완전- 및 반-자동 상품 저장 및 검색 시스템들이 제공되는 개략도를 도시한다. 도 2는 예시적인 구현을 예시하는 하이 레벨에서 제공된다. 시스템(200)의 다양한 구현들은 더 많거나 적은 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 도 2는 예로서 제공된다.
시스템(200)은 로봇 제어 시스템(202); 유지보수/모니터링 시스템(204); 기지국 제어기(206); 하나 이상의 기지국들(208a 및 208b); 하나 이상의 로봇들(210a, 210b 및 210c), 및 하나 이상의 충전기 스테이션들(230)을 포함할 수 있다. 오직 2 개의 기지국(208a 및 208b), 및 3 개의 로봇(210a, 210b 및 210c)이 예시되어 있지만, 시스템의 다른 실시예에서는 더 많거나 적은 로봇들 및 기지국들이 존재할 수 있음을 이해해야 한다. 시스템(200)은, 기지국들(208a 및 208b)과 로봇들(210a, 210b 및 210c) 사이에서 실시간 또는 준 실시간 무선 통신을 가능하게 하는 광대역 Wi-Fi(250)를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 창고 관리 시스템들(WMS)(232), 주문 관리 시스템들(234) 및 하나 이상의 정보 관리 시스템들(236)이 존재할 수 있다.
창고 관리 시스템들(232)은 주문에 대해 요구되는 물품들, 창고 내의 재고 유지 유닛(SKU)들, 예상/예측되는 주문들, 주문에서 누락된 물품들, 운송업자에게 주문이 로드될 시점, 물품들에 대한 만료 날짜, 어느 콘테이너에 어느 물품들이 있는지, 물품들이 깨지지 쉬운지 또는 크고 부피가 있는지 여부 등과 같은 정보를 포함할 수 있다.
로봇 제어 시스템(202)은 하나의 위치에서 다른 위치로의 이동, 충돌 회피, 이동 경로들의 최적화, 수행될 활동들의 제어 등을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 로봇들의 내비게이션/라우팅을 제어하도록 구성될 수 있다. 로봇 제어 시스템(202)은 하나 이상의 서버들을 사용하여 구현될 수 있고, 서버들 각각은 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 명령들에 기초하여 구성되는 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 로봇 제어 시스템(202)은 기지국들을 통해 하나 이상의 로봇들에 제어 메시지들을 전송하고, 하나 이상의 로봇들로부터 기지국들을 통해 하나 이상의 업데이트들을 수신하고, 실시간 또는 준 실시간 프로토콜을 사용하여 하나 이상의 로봇들과 (기지국들을 통해) 통신하도록 구성될 수 있다. 로봇 제어 시스템(202)은 기지국 제어기(206)로부터 로봇 위치 및 이용가능성을 표시하는 정보를 수신할 수 있다.
일부 실시예들에서, 서버들은 높은 이용가능성 서버들로 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 서버들은 분산형 컴퓨팅을 위한 '클라우드 컴퓨팅' 타입 플랫폼을 활용할 수 있다.
일 양상은, 본원에 개시된 통신 링크 액세스 방법에 기초한 무선 통신 시스템을 포함하거나 그에 링크하는 로봇 제어 시스템이다. 로봇 제어 시스템의 구현의 다양한 가능한 양상들이 예시의 방식으로 설명된다.
제어 중지 메시지는 특정 "제어 그룹"의 로봇들 또는 개별적인 단말들에 브로드캐스팅될 수 있고; 개별적인 메시지들을 전송하는 것과는 대조적으로 메시지들을 브로드캐스팅하는 것으로부터의 잠재적 이점들은 다수의 송신 슬롯들의 사용을 통한 개선된 통신들 및 잠재적으로 더 높은 신호대 잡음비를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 로봇 제어 시스템(202)은, 로봇들이 그리드를 통해 이동함에 따라 상이한 "제어 영역들"에 로봇들을 동적으로 할당하도록 구성될 수 있다.
유지보수/모니터링 시스템(MMS)(204)은 하나 이상의 로봇들 또는 하나 이상의 기지국들로부터 경보들을 수신하는 것, 및 문의 로봇들과 접속들을 설정하는 것을 포함하는 모니터링 기능들을 제공하도록 구성될 수 있다. MMS(204)는 또한 모니터링 기능들의 구성을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. MMS(204)는, 특정 로봇들이 리콜되어야할 시점을 표시하기 위해 또는 시스템과 관련된 문제(예를 들어, 많은 클리어런스들이 철회되거나, 많은 경로들이 해결되지 못하거나, 미리 결정된 수를 초과하는 다수의 유휴 로봇들이 존재하는 것)가 언제 발생했는지를 결정하기 위해 로봇 제어 시스템(202)과 상호작용할 수 있다.
기지국 제어기(206)는 봇(bot), 기지국들 및 그리드들을 맵핑하기 위한 마스터 라우팅 정보를 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 창고 당 하나의 기지국 제어기(206)가 존재할 수 있지만, 다른 실시예들에서는 복수의 기지국 제어기들이 존재할 수 있다. 기지국 제어기(206)는 높은 이용가능성을 제공하도록 설계될 수 있다. 기지국 제어기는 하나 이상의 기지국들(208a 및 208b)의 동적 주파수 선택 및 주파수 할당을 관리하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 동적 주파수 선택은, 신호들을 프로세싱하고 사용하기에 적절한 주파수 범위들을 식별하기 위한 다양한 엘리먼트들을 포함할 수 있는 전용 무선 주파수 체인에 의해 핸들링될 수 있다.
기지국들(208a 및 208b)은 기지국들의 풀(pool)로서 체계화될 수 있고, 이는, 그 후 활성, 대기 상태 또는 시스템을 모니터링하는 것으로 구성될 수 있다. 메시지들은 시스템(250)을 통하는 것과 같이 로봇들로/로부터의 다양한 통신 수단을 통해 라우팅될 수 있다. 다른 실시예들에서, 통신 수단은 임의의 통신 수단일 수 있고, 일부 실시예들에서, 통신 수단은 무선 표준 802.11 하에 속하는 것들과 같은 무선 주파수 링크일 수 있다. 기지국들(208a 및 208b)은 프로세싱 유닛들(212a, 212b), 디지털 신호 프로세서들(214a, 214b) 및 무선통신부들(216a, 216b)을 더 포함할 수 있다.
기지국의 기능은 특정 로봇 제어 시스템(202)에 의해 서빙되는 특정 그리드 상의 로봇들/단말들에 무선 통신 링크들을 제공하는 것일 수 있다. 기지국은 다음 기능들 중 하나 이상을 수행할 수 있다(그러나 이에 제한되는 것은 아님):
로봇/단말 제어를 위한 얇은 파이프 통신들을 지원한다
로봇/단말 관리를 위한 두꺼운 파이프 통신들을 지원한다
기지국 제어기로부터 기지국 구성 데이터를 수락하고 명령에 따라 자체 구성한다
유선 네트워크를 통해 다운링크 얇은 파이프 데이터를 수락하고, 이를 무선 네트워크를 통해 정확한 로봇/단말에 라우팅한다.
무선 네트워크로부터 업링크 얇은 파이프 데이터를 수락하고, 이를 유선 네트워크를 통해 정확한 제어기에 라우팅한다.
이더넷을 사용하여 유선 네트워크를 통해 통신한다
시스템 무선 통신을 사용하여 무선 네트워크를 통해 통신한다
기지국 무선 주파수 통신 링크 주파수는 기지국 제어기에 의해 설정될 수 있다
기지국이 독립형 유닛일 때, 기지국은 디폴트로 동작 주파수를 자율적으로 선택할 수 있다
135 m의 대각선 거리를 가정할 수 있는 120 m × 60 m와 같은 다양한 크기들의 영역을 대략 커버한다
특정 커버리지는 기지국 안테나의 각도 커버리지에 의존할 수 있다
서빙 기지국, 핫 스탠바이(hot standby) 기지국 또는 스펙트럼 모니터로서 구성될 수 있다
동작가능 또는 동작불가능으로 구성될 수 있다
2개의 트랜시버 안테나 포드들을 갖는다
다이버시티 수신을 지원한다
단일 송신기 체인을 갖는다
네트워크의 기지국들은 마스터 클럭의 임계치(예를 들어, 1us) 내로 시간에서 동기화될 수 있다
기지국들은 10us 미만의 가드 대역에서 동기식으로 송신 및 수신할 수 있다.
로봇들/단말들/기지국들은 메시지들에 대해 ± 5 ms 이내로 로봇 제어 시스템(202)과 시간에서 동기화할 수 있다
기지국이 자기 자신의 송신을 중단하기 전에 송신을 중단하기 위해 그 기지국에 접속된 로봇/단말들에 시그널링한다
기지국 제어기에 의해 명령된 대로 동작 주파수를 변경한다
브로드캐스트 통신 링크를 사용하여 주파수 변경을 로봇/단말들에 통지한다
기지국에 의해 서빙되는 그리드에 추가되는 새로운 로봇/단말들을 (기지국 제어기와 함께) 지원한다
기지국에 의해 서빙되는 그리드로부터 로봇/단말들이 제거되는 것을 (기지국 제어기와 함께) 지원한다
다른 기지국 또는 외부 PPS 생성기로부터 초당 펄스(PPS)를 수락하기 위한 입력을 제공한다
관리 로그인 또는 임의의 다른 타입의 디렉토리 프로토콜의 권한 부여를 위한 LDAP(lightweight directory access protocol)를 지원한다.
보안 셀(SSH) 또는 통상적인 커맨드 라인 인터페이스(CLI)를 통한 기지국으로의 원격 접속의 경우
직접 구성 및 제어를 위한 통상적인 CLI를 지원한다
예를 들어, 인클로저를 통해 가시적일 수 있는 다수의 상태 표시기들을 갖는다 표시기들은 용도에 따라 구성가능할 수 있다
기지국을 리셋하기 위해, 인클로저 외부로부터 액세스가능한 리셋 버튼을 갖는다
인클로저 외부로부터 액세스가능한 리셋 버튼을 갖고, 그 상태는 소프트웨어에 의해 판독가능하여, 기지국을 기지국의 공장 디폴트 세팅들로 복원하는 것이 가능하다
기지국 제어기에 의해 요청된 상세 레벨로 성능 정보를 기지국 제어기에 주기적으로 보고한다
2N 리던던시 모드에서 활성 또는 대기 인스턴스로서 동작할 수 있다
2N 리던던시는 하나의 활성 및 하나의 대기 기지국을 의미한다
제 3 자 중재자가 존재하는 경우(기지국 제어기) 활성과 대기 사이에서의 전환 또는 장애극복을 지원한다
전환은, 노드들 둘 모두가 여전히 응답하는 제어된 프로세스이다. 장애극복은 활성 노드가 응답하지 못하는 경우의 복원 프로세스이다.
제 3 자 중재자가 존재하지 않는 경우 활성과 대기 사이에서의 전환을 지원한다
하나 이상의 로봇들(210a, 210b, 및 210c)은 그리드 주위를 이동하고 동작들 또는 작업들을 수행하도록 구성될 수 있다. 동작들은 하나의 스택으로부터 다른 스택으로 콘테이너를 이동시키는 것, 재충전을 위해 충전 스테이션으로 가는 것 등을 포함할 수 있다. 하나 이상의 로봇들은 하나 이상의 기지국들(208a 및 208b)과 통신하도록 할당될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 로봇들 각각은 주어진 시간에 오직 하나의 기지국과 통신한다.
하나 이상의 로봇들(210a, 210b, 및 210c)은 모두 동일한 타입의 로봇이 아닐 수 있다. 다양한 형태들, 디자인들 및 목적들을 갖는 상이한 로봇들이 존재할 수 있는데, 예를 들어, 캔틸레버 로봇, 브릿지 로봇, 윈치 로봇 등이 존재할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 로봇들(210a, 210b, 210c)은 윈치들을 갖고, 윈치들은, 그리드 상의 한 위치에서 다른 위치로의 이동을 위한 콘테이너를 유지하기 위해 사용될 수 있다.
로봇들(210a, 210b, 210c)은 무선통신부들(218a, 218b, 218c), 디지털 신호 프로세서들(220a, 220b, 220c), 프로세서들(222a, 222b, 222c), 실시간 제어기들(224a, 224b, 224c), 배터리들(226a, 226b, 226c) 및 모터들, 센서들, 커넥터(228a, 228b, 228c) 등을 가질 수 있다.
하나 이상의 충전기 스테이션들(230)은 하나 이상의 로봇들(210a, 210b 및 210c) 상의 배터리들을 충전하기 위한 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 충전기 스테이션들(230)은 로봇에 고속 데이터 액세스를 제공하도록 추가로 구성될 수 있고, 몇몇 스테이션들은 하나 이상의 로봇들(210a, 210b 및 210c)에 의한 사용을 위해 그리드 주위에 배치될 수 있다.
5.0 애플리케이션들 및 다른 구현들
다음 섹션은 다양한 다른 애플리케이션들 및 시스템의 잠재적 구현들을 설명한다. 설명들은 예시적이고 비제한적인 목적을 위한 것이며, 일부 실시예들에 따라 시스템은 다양한 다른 애플리케이션들 및 구현들에서 활용될 수 있다.
5.1 크라우드 소싱된 데이터
일부 실시예들에서, 시스템은, 시스템의 동작들과 관련된 데이터에 기초하여 직관 및 일반적인 비즈니스 지능을 얻기 위해, 운영 데이터, 성능 데이터, 분석 메트릭 등을 포함하는 다양한 데이터를 크라우드 소싱하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 단말들은, 맵 상의 경로 계획 또는 장애물들에 관한 메트릭들을 연속적으로 저장 및/또는 송신할 수 있고, 그러한 지능은 기지국 또는 중앙 서버에서 수집 및 프로세싱될 수 있고, 후속적으로 판정들이 결정되고 하나 이상의 단말들 또는 네트워크 상의 다른 디바이스들에 분배될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이러한 크라우드 소싱된 정보는 일정 시간 기간에 걸쳐 단말들의 다양한 특성을 맵핑하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 사람들의 흐름이 위치 주변을 이동할 때 이들이 맵핑될 수 있다. 사람들의 흐름의 맵핑은, 예를 들어, 지하철 역의 사람들의 움직임에서의 병목 현상들 또는 음악 축제/전시 공간에서 사람들의 흐름을 결정하는데 유용할 수 있다. 사람들은 손목띠와 같은 내장 디바이스를 사용하여 추적될 수 있다.
일부 실시예들에서, 단말들은, 단말들을 사용하는 하나 이상의 사람들에게 투표 능력들을 제공하기 위해 활용될 수 있다. 투표는 기지국들에 개별적으로 전송될 수 있고 및/또는 투표는 다양한 단말들에 의해 함께 집계될 수 있고, 그 다음, 기지국들에 집합적으로 전송될 수 있다. 투표는 예를 들어, 게임 쇼에서 투표하기, 콘서트에서 투표하기, 정당에 투표하기 등과 같이 다양한 상황들 및 애플리케이션에서 사용될 수 있다.
투표의 정확한 송신이 더 중요할 수 있는 상황(예를 들어, 정당에 대한 투표)에서 투표가 사용되는 경우, 시스템은 명세서 전반에 걸쳐 설명된 방법들을 사용하여 정확성과 신뢰도를 개선하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템은 예를 들어, 인증, 스크램블링, 암호화 등을 통해 투표에 대한 추가적인 보안 계층을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 위치 데이터, 투표 시간, 투표자의 아이덴티티 등과 같은 메타데이터는 투표와 연관될 수 있고 투표와 함께 송신될 수 있다.
이 정보는, 안전 모니터링, 이벤트 계획, 흐름 최적화, 타겟팅된 광고, 인구 통계 조사 등과 같은 다양한 목적들로 활용될 수 있다.
크라우드 소싱된 정보는 단말들의 다양한 특성로 구성될 수 있고, 단순히 위치 데이터로 제한되지 않는다. 예를 들어, 문제 해결, 맵핑 목적들, 불량한 또는 양호한 신호 품질의 영역들의 식별 등과 같은 다양한 목적들을 위해 신호 데이터(예를 들어, 스펙트럼 특성, 수신/송신 전력, 신호대 잡음비 등)가 크라우드 소싱될 수 있다.
5.2 단말 송신들에 대한 청취
일부 실시예들에서, 단말은 임의의 다른 단말의 데이터 송신을 스누핑(snoop) 또는 청취(listen)하도록 구성될 수 있고; 아래에서 설명되는 바와 같이, 서브프레임에서 주어진 시간 슬롯에 대해 일대다(one-to-many) 통신 경로를 요구할 수 있다. 다른 예에서, 이것은, 다수의 시간 슬롯들에 대해 다-대-다 송신 시스템일 수도 있다. 즉, 형성된 단말들의 그룹들이 존재할 수 있고, 송신될 메시지들은, 그 메시지가 의도되는 특정 그룹으로 태그될 수 있다. 시스템은 다양한 방식들로 구성될 수 있고, 통신들은 일대다 배열로 수신 및/또는 송신될 수 있고, 이러한 실시예들을 구현하기 위해 다양한 시간/주파수/타일 배열들이 선택될 수 있다.
5.3 시간 슬롯들의 구성
일부 실시예들에서, 시간 슬롯들은 정적 또는 동적으로 구성될 수 있다. 즉, 주어진 슬롯은, 특정 단말이 다른 특정 단말 또는 단말들 그룹에 메시지를 전송하기 위해 예비될 수 있다. 이것은, 메시지에 구체적으로 목적지 슬롯을 넣을 필요 없이, 자동화된 전송기/수신기 확인을 허용할 수 있다.
5.4 피어 통신을 통한 포지셔닝
일부 실시예들에서, 단말들의 포지셔닝은 피어 통신을 통해 달성될 수 있다: 1) 각각의 단말은 적절한 식별 정보를 갖는, 자신의 4 면들 중 하나 이상에 스티커, 태그 또는 QR 코드를 가질 수 있고; 2) 각각의 단말은 또한, 자신의 4 면 중 일부에 웹캠 또는 일 타입의 이미지 센서를 가질 수 있고, 웹캠 또는 센서는 인근의 다른 로봇들의 측면 상의 스티커 또는 태그를 검출 및 분석할 수 있고; 3) 따라서 각각의 단말은, 어떤 다른 단말들이 자신과 동일한 행 또는 열 또는 동일한 영역에 있을 수 있는지를 검출 및 식별할 수 있다. 이 경우, 어떤 이유로 단말이 기지국을 놓치거나 기지국과 통신할 수 없으면, 단말은 인근의 단말의 메시지들을 청취하여, 다른 단말들이 어디에 위치될 수 있는지 및 그에 따라 자신이 어디에 위치될 수 있는지를 결정할 수 있다. 스테레오 웹캠들은 필요한 경우 깊이 정보를 추가로 추출할 수 있다.
동일한 타입의 통신 방식은, 단말들 또는 디바이스들이 주변의 또는 원거리 송신들을 청취함으로써 그들 주위의 다른 단말들/디바이스들의 상태에 대한 추가적인 세부사항을 획득하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 이러한 디바이스들은 동일한 성질일 수 있거나, 매우 다른 작업들을 수행할 수 있다.
일부 실시예들에서, 업링크 및 다운링크 통신들 둘 모두에 대해 유사한 방식으로, 이러한 정보에 대한 특정된 타겟(예를 들어, 목적지 단말)이 그 정보를 청취하는 디바이스가 아닌 경우에도, 다른 디바이스들에 의해 송신된 정보에 대한 응답으로 디바이스에 의해 추가적인 작업들 및/또는 절차 호출들이 착수될 수 있다. 따라서, 디바이스들 또는 단말들 사이에 자율성 엘리먼트가 설정될 수 있다. 갑작스럽고 위험한 조건들에서의 비상 정지는, 디바이스가 피어 단말 또는 디바이스에서 직면된 장애물을 어디에서 또는 어떻게 회피할 것인지 자율적으로 결정할 수 있는 경우 처리될 수 있다.
다른 실시예에서, 디바이스는 다른 디바이스로 또는 다른 디바이스로부터의 트래픽을 모니터링함으로써 자신의 동작, 상태 공간 머신 및 현재 작업 또는 명령을 온전성(sanity)-체크할 수 있다. 예를 들어, 모바일 단말의 경우, 기지국으로부터 다른 모바일 단말들에 송신된 이동 명령들의 세트를 청취할 수 있어서, 모바일 단말은 충돌 회피와 같은 사고에 대해 온전성-체크할 수 있다. 이것은 또한 안전 및 보안 애플리케이션에도 적용될 수 있다.
기지국으로부터의 애플리케이션 및/또는 메시지가 하나 이상의 단말들 또는 모바일 디바이스들에 의한 데이터 수집을 수반하는 경우, 다른 디바이스들은 때때로 각각의 디바이스의 CPU 부하 및/또는 특징 세트에 따라, 기회적 방식 및 피어-투-피어 방식으로 동일한 동작을 취할 수 있다. 이것은, 시스템이 데이터에 대해 모든 디바이스들을 폴링하고 있거나 데이터를 송신하는 경우, 요구되는 데이터가 하나 이상의 디바이스들 상에서 이미 이용가능한 통신 방식에 효율성 엘리먼트를 추가할 수 있다.
일부 실시예들에서, 크라우드 소싱된 비즈니스 지능 또는 데이터 마이닝 양상이 시스템에 대해 존재할 수 있어서, 데이터가 추가적인 분석을 위해 특정 디바이스 또는 기지국에 송신되지 않더라도 여전히 로그에 입력될 수 있고 추후에 분석될 수 있다.
5.5 주거/사무실 환경들의 애플리케이션들
일 실시예에서, 시스템은 가전 기기들, 디바이스들 및 센서들의 지능형 제어 및 모니터링을 가능하게 하고 구성하도록 배치될 수 있다(예를 들어, "스마트 홈 네트워크"). 가정 내의 각각의 기기 또는 센서는 가정의 물리적 주변부 내에 있을 수 있거나 있지 않을 수 있는 중앙 기지국 또는 서버에 접속된 단말일 수 있다. 기지국에 접속되어 있는 기기들은, 예를 들어 TV, 냉장고, 카메라, 에어컨, 가습기, 보일러, 히터, 프린터, 식기 세척기, 세탁기, 건조기, 컴퓨터 또는 노트북 등 중 하나 이상일 수 있다. 기지국에 접속되어 있는 센서들은, 예를 들어, 온도 센서, 도어 센서, 경보 센서, 이산화탄소 센서, 광 센서, 밸브 압력 센서 등 중 하나 이상일 수 있다. 원격 제어부, 스마트 폰 또는 태블릿 컴퓨터(예를 들어, iPad™, 및/또는 Android™ 플랫폼 상에서 동작하는 태블릿 컴퓨터들)와 같은 다른 디바이스들이 또한 스마트 홈 네트워크에 접속될 수 있다. 스마트 홈 네트워크의 모든 이러한 디바이스들 및 기기들의 지능형 또는 스마트 제어 및 모니터링은 실시간 또는 준 실시간으로 신뢰가능한 통신 링크들에 의존할 수 있다.
이 경우 시스템은, 모든 종류의 디바이스들, 기기들, 센서들 등이 단일 네트워크에서 무선으로 접속되게 할 수 있다. 이러한 디바이스들, 기기들 및 센서들은 서로 통신할 수 있고, 임의의 주어진 시점에 매우 많은 양의 데이터를 생성 또는 송신할 수 있다. 일례로, 스마트 홈 네트워크의 접속된 디바이스들, 기기 및 센서들 중 하나 이상으로부터 대량의 데이터를 저장 및 프로세싱하기 위해 클라우드 스토리지 및 컴퓨팅이 구현될 수 있다.
이러한 접속된 디바이스들, 기기들, 센서들 각각은 통신 네트워크에서 노드 또는 단말(앞서 창고 실시예에서 설명된 로봇과 유사)일 수 있고, 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 데이터 버스트들을 통해 데이터 패킷들을 전송 및 수신하기 위해 하나 이상의 얇은 파이프들 또는 하나 이상의 두꺼운 파이프들을 할당받을 수 있다. 시스템의 잠재적인 이점들은, 노드들 또는 단말들 각각이, 기지국 또는 서버와 그리고 서로, 동시에 또는 거의 동시에 무경합 통신 링크에서 및/또는 패킷들의 최소 손실로 통신할 수 있다는 점이다.
예를 들어, 온도 센서는, 현재 거실이 섭씨 27도이고, 따라서 실내 난방이 켜질 필요가 없다고 결정할 수 있다. 온도 센서는, 히터가 켜져 있는 경우 이를 끄기 위해 히터의 제어기 컴포넌트에 직접 접촉하고 메시지를 전송하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로세스는 시스템을 사용하여 자동 및 실시간 또는 준 실시간일 수 있다. 한편 모니터링 유닛 또는 제어기는 모든 노드들과 단말들 사이의 모든 통신 데이터를 액세스, 로그 및 저장할 수 있다.
다른 실시예에서, 모든 기기들, 디바이스들 및 센서들은 서로의 송신들을 모니터링할 수 있고, 그 다음, 송신된 데이터 및/또는 자신들 주위의 기기들, 디바이스들 및 센서들의 상태에 기초하여 자율적으로 적절한 동작을 취할 수 있다. 예를 들어, 도어 입장 디바이스가 트리거링되면 경보 디바이스가 자동으로 활성화될 수 있다. 또는 마스터 침실 도어가 열리면, 모션 센서들이 해제될 수 있다. 기지국에 접속된 서버 상에 의사 결정 프로세스를 중앙집중화하는 것이 요구되지 않을 수 있다.
5.6 차량들의 애플리케이션들
다른 실시예에서, 시스템은 도로 상에 무인 또는 자체 주행 차량(또한 "자율적 차량들"로도 공지됨)을 인에이블하고 구성하도록 배치될 수 있다. 이들 자체 주행 차량들 각각은 클라우드 상의 중앙 기지국 또는 서버에 접속된 단말일 수 있고, 다른 자체 주행 차량들로부터의 데이터 뿐만 아니라 중앙 기지국으로부터의 데이터를 고려하여 최상의 경로 설정을 결정하기 위해 서로 통신할 수 있다.
또한, 차량의 안전하고 효율적인 동작에 필수적인 다양한 센서들, 디바이스들 및 다른 기술적 유닛들이 자체 주행 차량에 존재할 수 있다. 예를 들어, 속도계, 가속도계, 브레이크 센서, 카메라들, 레이더, 라이더(lidar), GPS, 컴퓨터 비전, 스피커, 마이크, 안전 벨트 검출기 등. 자체 주행 차량들은, 다수의 개별적 물체들을 동시에 검출할 수 있고, 다른 물체들(예를 들어, 연석, 차량들 또는 보행자들)과 충돌할 위험이 있을 경우를 인식할 수 있고, 상당하거나 높은 충돌 확률을 고려하여 자기 자신의 경로를 추가로 재경로 조정할 수 있다.
추가로, 시스템은 차량 내의 다양한 물체들의 통신들을 제어하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 센서들 및 안전 특징부들이 또한 차량의 환경 내에서 통신할 수 있다(예를 들어, 가속도계는 높은 충격력을 검출하고, 충격에 버티거나 충돌을 준비하도록 다른 디바이스들에 표시한다).
예를 들어, 자체 주행 차량의 레이더, 라이더 및 카메라는 상호작용 방식으로 작용하여, 차량의 위치 및 특정 인근 내의 가까운 다른 정지 또는 움직이는 물체들과의 상대 거리를 실시간 또는 준 실시간으로 결정할 수 있다. 이것은, 센서들 및 디바이스들이 효율적이고 신뢰가능한 방식으로 서로 통신하도록 요구할 수 있다.
시스템은, 자체 주행 차량의 다양한 센서들, 디바이스들 또는 다른 단말들이 실시간 또는 준 실시간으로 정보를 의사 결정 로직 또는 제어 센터로/로부터 중계 및/또는 수신하게 하고, 그 다음, 경로 설정 또는 이동 결정들을 다른 자체 주행 차량 또는 도로 위의 다른 차량들, 신호등들 및 다른 디바이스들에 다시 송신하게 하도록 구성될 수 있다. 단말들 사이(및 단말들과 제어 센터 사이의 데이터 교환)이 시스템에 의해 제공되는 충분한 속도 및 무경합의 내성 있는 통신 링크를 통해 행해질 수 있기 때문에, 결정들은 잠재적으로 실시간 또는 준 실시간으로 렌더링될 수 있고, 따라서 자체 주행 차량들이 충돌 또는 빨간 불에 달리는 것을 회피하게 할 수 있다. 일부 예에서, 의사 결정 로직 또는 제어 센터는 자체 주행 차량 자체 내에 설치될 수 있다. 다른 예들에서 의사 결정 로직은 다른 차량 또는 클라우드 타입 구현 상에 있을 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템은 추가로 각각의 자체 주행 차량이 새로운 맵 또는 업데이트된 버전의 교통 신호등 스케줄을 중앙 데이터베이스 또는 차량에 가까운 도로 상의 피어 차량으로부터 다운로드하게 하도록 구성될 수 있다.
센서들 및/또는 디바이스들은 또한 유선을 사용하여 접속될 수 있고, 시스템은 다양한 크기들의 파이프들을 제공하고 그에 따라 파이프들을 할당하도록 구성될 수 있다. 예시적인 구현으로, 얇은 파이프는, 예를 들어 "모두 OK" 또는 "OK 아님"을 계속 송신할 수 있고, 후자는 차량의 속도를 늦추도록 촉구하고, 후속적으로 두꺼운 파이프에서의 보다 상세한 정보가, 중앙 유닛이 어떻게 대응할지를 결정하는 것을 도울 것이다.
얇은 파이프의 "비상" 메시지는 또한 제동을 촉구할 수 있는 한편, 두꺼운 파이프는 비상 상황에 대한 정보를 제공하여 중앙 제어기가 어떤 종류의 추가적인 반응( "왼쪽으로 이동" 또는 "오른쪽으로 이동")을 촉구할지를 결정하는 것을 돕는다.
긍정 오류에 관한 문제들이 추가로 존재할 수 있고, 통신 시스템은, 예를 들어, 다양한 센서들 또는 복제된 센서들로부터의 판독치들로 긍정 오류를 식별하는 것을 돕는 로직과 함께 활용될 수 있다.
5.6.1 차량 로밍
시스템은 또한 차량의 위치에 기초하여 로밍을 수행하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 차량이 M1 고속도로에서 주행 중이면, 차량은 M1 기지국에 접속될 수 있는 한편, 차량이 교차하는 M25 도로에 있으면, 차량은 M1 아래에서 주행되는 경우에도 자신의 기지국의 범위 내에 있을 수 있다. 교차로에서, 컷오버는 정확한 물리적 위치에서 발생할 수 있다. 이러한 정보는, 그러한 도로들 중 어느 하나에서의 교통 오버라이드 시스템과 같은 교통 제어 조치들을 용이하게 하기 위해 활용될 수 있다.
5.6.2 기지국 로밍
일부 실시예들에서, 기지국 제어기 또는 임의의 다른 적절한 제어 시스템은, 단말들로부터 수신된 위치 정보를 활용하고, 기지국들의 커버리지 영역들의 위치 정보를 결합하여 상이한 기지국들을 활용("로밍")하도록 단말들에 명령하도록 구성될 수 있다.
종래의 무선 시스템에서, 로밍은, 단말이 겪는 스펙트럼 조건들(예를 들어, 신호대 잡음비, 패킷 오류, 수신 신호의 전력)의 평가에 기초하여 수행된다.
대조적으로, 시스템은 잠재적으로 다른 요소들 중에서 단말의 위치에 기초하여 로밍을 개시하도록 구성될 수 있다. 이러한 시스템은 그 후 커버리지 영역들에 대한 선험적 지식을 이용할 수 있다.
5.7 군용 애플리케이션
일부 실시예들에서, 시스템은 드론(drone)들 및 다른 지능형 무기를 제어 및 모니터링하도록 배치될 수 있다. 군용 기술의 다양한 엘리먼트들은 서로 또는 중앙 시스템과의 통신을 요구할 수 있다. 전술된 실시예들 및 기술들은, 이러한 통신 링크들을 설정하는 효율적이고 효과적인 수단을 제공할 수 있고, 병력 포지셔닝, 카메라 데이터, 피아 정보, 커맨드로부터의 명령들, 자동화된 이동/경로발견 데이터, 타겟 타격 위치들 등과 같은 정보를 잠재적으로 표시하는 정보가 송신된다. 통신 링크들은, 위성 링크들 등과 같은 다양한 기술들을 사용하여 구현될 수 있다. 통신 링크들은 추가로, 특히, 전자적 대응책, 간섭, 전자기 펄스들 등에 직면하는 경우, 증가된 내성을 위해 강화, 암호화 및/또는 구성될 수 있다. 시스템은 추가로, 시스템으로부터의 신호들 모방하거나 가장하는 신호들을 검출 및/또는 응답하도록 구성될 수 있다.
5.8 가정용 경보들
가정용 경보 시스템과 같은, 시설들을 보안/모니터링하는 시스템들에 대해, 긍정 오류로 인해 많은 비용이 초래된다. 몇몇 센서들을 갖고, 동시에 몇몇 센서들에 등록된 이벤트가 있는지를 더 높은 신뢰도로 인지하는 것은, 긍정 오류, 및 연관된 고가의 보안 경비의 방문 또는 다른 동작들이 취해지는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
추가적으로, 많은 경보 시스템들은, 몇몇 카메라들과 함께 제공되며, 카메라들은 트리거되는 경우 경보 제어기를 통해 보안 회사에 비디오를 전송할 것이다. 일부 시나리오들에서, 아파트 당 3 대보다 훨씬 많은 이러한 카메라들을 사용하는 것이 유리할 수 있고, 기지국의 도달범위 내에 많은 아파트가 존재할 수 있다(또는 적절히 관리되지 않으면 기지국들 사이에 간섭이 존재할 수 있다). 스펙트럼이 공급 부족이 될 가능성이 있으면, 시스템, 특히 두꺼운 파이프 특징부들이 비디오 송신들에 활용될 수 있다. 감시 비디오는 통상적으로 가해자를 식별하기에 충분한 높은 해상도이기 때문에, 더 높은 품질의 증가하는 수의 카메라들이 존재할 것이고, 따라서, 카메라가 더 저렴해지고 더 양호해짐에 따라 더 높은 대역폭 요구를 가질 것이다.
카메라의 지능은 다른 센서들과 함께 얇은 파이프를 통해 빈번한 신호들을 송신할 것이고, (다양하게 규정될 수 있는) "관심있는" 어떠한 것이 발생하는 경우에만, 비디오를 송신하기 위해 두꺼운 파이프가 사용될 것이다.
다른 실시예에서, 시스템은 대안적으로 극장 또는 경기장과 같은 작은 공간에서 다수의 사람들에게 부착된 센서들을 모니터하도록 구성 또는 설계될 수 있다. 그 다음, 이러한 센서들로부의 출력은 매우 짧은 지연으로 그 장소의 양상들(음향, 이미지들, 이벤트 등)을 변경하기 위해 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템은 또한, 정유소와 같은 대형 산업 시설의 센서들을 모니터링하도록 구성될 수 있고, 여기서 무선 통신들 및 긴 수명의 배터리들(잠재적으로 태양 전지들에 부착됨)의 조합은, 요구되는 모든 센서들을 갖는 이러한 시설을 구비하기 위해 요구되는 비용 및 시간을 근본적으로 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템은 또한, 지진 조사에 사용되는 센서들을 모니터하도록 구성될 수 있다. 대규모 지진 조사에서 수천 개의 수진기(지진 수신기들)가 임의의 하나의 조사에 사용될 수 있다. 이들은 통신 및 전원용 케이블들을 사용하여 함께 접속될 수 있다. 이 시스템은, 수많은 지형을 무선으로 모니터링하도록 구성될 수 있고, 여기서, 무선 통신들 및 배터리들(잠재적으로 태양 전지들에 부착됨)의 조합은, 많은 센서들이 동시에 동작하는 지진 조사를 수행하는 프로세스를 잠재적으로 단순화시킬 수 있다.
5.9 웨어러블 및 핸드헬드 디바이스들
일부 실시예들에서, 시스템은, 하나 이상의 단말들로서 동작하는 하나 이상의 웨어러블 디바이스들 및/또는 핸드헬드 디바이스들로 구성될 수 있다. 웨어러블 디바이스들은 다양한 타입들의 웨어러블 디바이스들, 예를 들어, 손목띠, 헤드 기어, 뇌 감지 디바이스들, 안경, 완장, 의류, 신발 등을 포함할 수 있다. 핸드헬드 디바이스들은 다양한 타입들의 핸드헬드 디바이스들, 예를 들어, 핸드헬드 단말들, 원격 제어부들, 핸드헬드 게임 콘솔들 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들은 다양한 센서들, 예를 들어, 가속도계들, 자이로스코프들, 자력계들, 배터리 레벨 표시기들, 마이크로폰들, GPS(Global Positioning System) 로케이터들, 무선 카메라들, 근거리 통신 디바이스들, 근접 센서들 등을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들은 다양한 생체학적 센서들을 통해 생체학적 데이터, 예를 들어, 심박수, 피부 저항, 뇌 활동, 온도, 지문, 홍채 인식, 안구 활동, 산소 포화도, 후각 입력 등을 감지하는 능력을 가질 수 있다.
센서 데이터는 실시간, 준 실시간, 일괄 처리 등으로 수집될 수 있다. 센서 데이터는 또한, 다양한 디바이스들에 동기식 또는 비동기식으로 통신될 수 있다.
시스템은 하나 이상의 웨어러블 디바이스들 및/또는 하나 이상의 핸드헬드 디바이스들과의 통신들을 제공하도록 구성될 수 있다. 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들은 서로 통신할 수 있고 및/또는 다양한 기지국들과 통신할 수 있다. 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스는 또한 일부 실시예들에서 하나 이상의 통신 링크들을 통해 다양한 센서 데이터를 제공할 수 있다. 시스템은 송신되고 있는 데이터의 특정 요구들에 따라 상이한 타입들의 통신 링크들 할당할 수 있고, 일부 실시예들에서, 동일한 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스로부터의 데이터는 상이한 통신 링크들을 통해 전송될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 고 대역폭 통신 링크를 통해 비디오 데이터를, 그리고 낮은 레이턴시를 갖는 저 대역폭 통신 링크를 통해 상태 업데이트 메시지들을 송신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들로부터 수신된 정보를 대조 및/또는 디스플레이하기 위한 디바이스들과 같이, 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들과 또한 상호작용할 수 있는 다른 타입들의 단말들이 존재할 수 있다.
예시적인 비제한적 예로서, 이러한 구현의 잠재적 애플리케이션은 다양한 크기들의 이벤트들에서 시스템의 사용일 것이다. 통신 시스템은 하나 이상의 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들에 하나 이상의 통신 링크들을 제공하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 디바이스들은, 투표 제출, 메시지 전송, 미디어 제출, 제과 주문 제출, 정보 수신, 다양한 크라우드소싱 활동들 등과 같은 작업들을 위해 하나 이상의 개인들에 의해 사용될 수 있다.
시스템의 또 다른 예시적인 사용은 식당에서일 수 있고, 여기서, 하나 이상의 고객이 식품 및 음료 주문을 제출하고, 서비스를 요청하고, 청구서를 지불하고, 음식 사진/비디오를 제출하고, 오디오/비디오 리뷰를 제출하는 것 등을 위해 하나 이상의 핸드헬드 단말들을 활용할 수 있다,
이 시스템은 식당에서의 사용의 경우와 같이 생체학적 센서 데이터와 함께 다양한 애플리케이션들에서 사용될 수 있고, 여기서, 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들은, 고객들과 관련된 하나 이상의 생체학적 특성(예를 들어, 심박수, 피부 저항, 뇌 활동, 온도)을 감지하고, 이러한 하나 이상의 생체학적 특성을 사용하여, 음악, 온도, 습도, 조명 등과 같은 식당 내의 다양한 엘리먼트들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 참가자들의 다양한 센서들은 엔터테인먼트 장소 또는 엔터테인먼트 컴플렉스의 다양한 양상들에 제어 입력들을 제공하기 위한 시스템의 통신 능력과 함께 활용될 수 있다. 하나 이상의 센서들이 입력들을 제공할 수 있고, 입력들은 또한 다양한 방식들로 결합될 수도 있다(예를 들어, 가속도계 데이터는 자이로스코프 데이터와 결합 된다).
예를 들어, 나이트 클럽 또는 대형 경기장과 같은 엔터테인먼트 장소에서, 하나 이상의 참가자들과 연관된 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들에 접속된 하나 이상의 센서들은 조명 쇼들, 비디오 디스플레이들 등과 같은 엔터테인먼트의 다양한 양상들을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 센서 입력들은 개별적으로(예를 들어, 웨어러블 디바이스가 위로 이동되고 조명이 위로 이동됨) 및/또는 전체적으로(예를 들어, 30 명의 사람들이 자신들의 웨어러블 디바이스를 들어 올리고, 그 다음 조명이 위로 움직임) 사용될 수 있다.
웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스와 함께 시스템을 사용하는 잠재적 이점은, 다양한 환경 및/또는 통신 요구에 적응하기 위해 통신 관리자에 의해 하나 이상의 통신 링크들이 조정가능할 수 있다는 점이다.
일부 실시예들에 따라, 통신 링크들을 개시하기 위한 다수의 요청들에 의해 과부하되는 기존의 셀룰러 기술들에 의해 직면되는 문제점은 이 시스템을 사용하는 것을 통해 경감 및/또는 회피될 수 있다.
예를 들어, 다수의 무경합의, 저 레이턴시 및 저 대역폭 통신 링크들이 설정될 수 있고, 이는, 특정 시간 기간에 통신에 참여되는 다수의 조밀하게 이격된 디바이스들이 있는 경우에 특히 유용할 수 있다.
5.10 준 실시간 또는 실시간 제어 애플리케이션들
일부 실시예들에서, 시스템은 다양한 준 실시간 또는 실시간 제어 애플리케이션들과 함께 사용하도록 구성될 수 있고, 여기서 하나 이상의 통신 링크들은 다양한 엘리먼트들과 상호 접속되는 하나 이상의 단말들과 설정될 수 있다. 다양한 엘리먼트들과 상호 접속된 단말들의 예들은 앞서 섹션 5.9 절에서 설명된 웨어러블 및/또는 핸드헬드 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 라이트 쇼, 불꽃 놀이, 물 분수 쇼 등과 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 시스템은 하나 이상의 통신 링크들을 제공하여 하나 이상의 단말들의 동작들을 조정 및 제어할 수 있다(예를 들어, 조명이 켜지고, 특정 방향을 향하고, 특정 에너지 또는 특정 색상으로 활성화되어야 함을 나타내는 제어 정보를 전송하는 것).
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은 또한 제어 시스템으로 정보를 다시 제공하도록 구성되어, 제어 시스템은 단말들의 동작을 모니터링 및/또는 문제 해결할 수 있다. 예를 들어, 조명 쇼의 상황에서, 단말은 조명의 방향성을 제어하는 부착된 서보 모터가 오작동하고 있음을 표시할 수 있다.
예를 들어, 시스템은 라이트 쇼, 불꽃 놀이, 물 분수 쇼 등과 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 시스템은 하나 이상의 통신 링크들을 제공하여 하나 이상의 단말들의 동작들을 조정 및 제어할 수 있다(예를 들어, 조명이 켜지고, 특정 방향을 향하고, 특정 에너지 또는 특정 색상으로 활성화되어야 함을 나타내는 제어 정보를 전송하는 것).
일부 실시예들에서, 하나 이상의 단말들은 또한 제어 시스템으로 정보를 다시 제공하도록 구성되어, 제어 시스템은 단말들의 동작을 모니터링 및/또는 문제 해결할 수 있다. 예를 들어, 조명 쇼의 상황에서, 단말은 조명의 방향성을 제어하는 부착된 서보 모터가 오작동하고 있음을 표시할 수 있다.
5.11 일상적 오브젝트들에 의한 애플리케이션들
일부 실시예들에서, 시스템은 "사물 인터넷" 하에서 고려되는 이러한 접속된 디바이스들과 같은, 하나 이상의 접속된 디바이스들과 함께 사용하기 위한 통신 네트워크를 제공하도록 구성될 수 있다.
"사물 인터넷"의 상황에서, 다수의 일상적인 가구, 옥외, 제조 및 공작물 디바이스들이 점점 다양한 네트워크들과 통신하기 위한 능력을 요구하게 될 것이다. 예를 들어, 이러한 접속된 디바이스들은, 예를 들어, 명령들을 수신할 능력 및/또는 우유가 부족하다는 것을 표시하는 능력을 갖는 냉장고, 다양한 센서들이 설치된 수도관, 커맨드들을 수신할 수 있는 조명 장치 등을 포함할 수 있다.
기존의 무선 및 셀룰러 네트워크들 및 인프라구조에 대한 난제는, 기존의 네트워크들 및 인프라구조가 주로 개인용 컴퓨팅 디바이스들 및/또는 대형 서버들에 대한 통신들을 제공하도록 설계되었다는 것이다.
일반적으로 "사물 인터넷" 하에서 통상적으로 고려되는 이러한 접속된 디바이스들은 종종 다양한 네트워크들과의 낮은 대역폭 및 낮은 레이턴시의 접속을 요구한다. 따라서 기존의 무선 및 셀룰러 네트워크들 및 인프라구조는, 이러한 접속된 디바이스들의 요구들을 서비스하기에는 열악하게 구비될 수 있다.
대조적으로, 이 시스템에 의해 제공되는 통신 링크들은 이러한 접속된 디바이스들의 특정 요구들을 효율적으로 서비스하도록 조절된 하나 이상의 통신 링크들을 제공하도록 구성될 수 있다.
5.12 기타 애플리케이션
이 시스템은 일부 실시예들에 따라 많은 다른 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서들이 실시간으로 바위 안정성 정보를 보고하는 깊은 광산 샤프트들에 내장될 수 있고, 여기서 센서들은 서로 통신하는 것 및 기지국과 통신하는 것 둘 모두를 행한다.
또한, 혈류 및 다른 의료 정보를 기록하고, 이를, 기지국으로 동작하는 심장 전문의 모듈에 통신하는, 환자의 정맥에 위치된 마이크로 센서들과 같은 의료 용도가 고안될 수 있다.
본 발명의 특정 양상들에 따라 고려될 수 있는 다른 시나리오들이 또한 존재한다. 이들은, 고 부가가치 품목들의 패키지에 내장된 센서들을 포함할 수 있고, 여기서 센서들은 패키지가 열릴 때 메시지를 전송한다. 이 애플리케이션의 용도들은, 제조자에 의해 위탁처리되어 공급받는 병원들에서 활용되는 의료 장비(예를 들어, 스텐트, 풍선)를 포함할 수 있고, 병원은 오직 사용된 숫자에 대해서만 청구된다. 다른 실시예는 고가의 또는 고도의 기밀 문서들을 포함하는 봉투와 함께 사용될 수 있고, 전송자는 봉투가 열렸을 때 또는 열리면 통지받는다.
이들 실시예들은 비제한적이고, 물리적 영역에서 다수의 단말 유닛들과 적어도 하나의 기지국 사이의 통신을 요구하는 임의의 애플리케이션이 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 물리적 영역은 용도에 따라 스케일링될 수 있고, 요구에 따라 기지국들의 수가 증가될 수 있지만, 단말 유닛들의 높은 밀도를 유지하면서 큰 스케일을 허용하는 시스템의 능력은 유지된다.
6.0 하드웨어 및 다른 구현 세부사항들
다음 섹션은 일부 실시예들에 따라 시스템을 구현하기 위해 사용될 수 있는 일부 하드웨어의 설명을 제공한다. 설명된 하드웨어는 예시적이고 비제한적인 목적을 위해 제공되며, 다양한 엘리먼트들이 수정, 생략, 추가 등이 될 수 있음을 이해할 수 있다. 통신 시스템의 가능한 하드웨어 컴포넌트들을 동작시키는 다른 관련 양상이 또한 이 섹션에서 설명된다.
이 시스템은 비허가된 5470 내지 5725 MHz 주파수 대역에서 동작하는 포인트 투 멀티포인트 통신 시스템일 수 있다. 다른 주파수 대역들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 주파수 대역들이, 서로 인접하지 않을 수 있는 시스템들을 포함하는 시스템에 의해 사용된다.
10 MHz 통신 링크 할당을 사용하는 단일 기지국은 시간 분할 듀플렉스, 시분할 다중 액세스 기술에서 실시간 또는 준 실시간 방식으로 다수의 단말들에 접속하도록 구성될 수 있다.
이제 도 16을 참조하면, 무선 시스템은 다수의 모바일 또는 단말 스테이션들에 접속하는 스타 형성(star formation)에서 각각 동작하는 다수의 고정 기지국들로서 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 링 형성들과 같은 다른 형성들이 또한 가능하다. 이러한 형성들을 위해, 시스템은 다양한 적응들을 요구할 수 있다.
모바일 스테이션들은 주위를 이동할 수 있고, 특정 값(예를 들어, 150m)까지의 최대 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 기지국들은 전원이 켜지면, 통신이 시도되기 전에 명확한 통신 링크를 위해 주파수 대역을 탐색할 수 있다.
동작 중에, 기지국은 대역-내 신호 간섭(예를 들어, 레이더) 및 대역의 다른 사용자들 둘 모두에 대해 계속 모니터할 수 있다. 모바일 스테이션은 선택적으로 또한, 필요한 경우, 대역 내의 레이더 및 다른 사용자에 대해 모니터링하고, 주파수를 이동할 수 있다.
공장의 시스템은 요구되는 영역을 커버하기 위해 하나 이상의 기지국을 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 커버리지 영역들 사이에서 로밍이 허용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 커버리지를 확장하기 위해 단일 주파수 네트워크 기술들이 활용될 수 있다.
시스템 동기화
전반적인 시스템 동기화는,
단말이 50 ppb(parts per billio)의 정도로 기지국에 주파수 고정되는 것
기지국이 충분한 레벨의 정확도로 실질적으로 동일한 시간에 송신하고 실질적으로 동일한 시간에 수신하는 것
단말이 한 그리드에서 다른 그리드로 신속하게 전송할 필요가 있는 경우, 기지국들을 동기화시키면 작업을 단순화하는 것을 도울 수 있는 것
을 위해 요구될 수 있다.
단말의 아키텍처는 수신 신호로부터 서빙 기지국에 고정하는 마스터 발진기를 포함할 수 있다.
기지국들은 마스터 타이밍 유닛으로부터 수신된 분산된 동기화 신호를 공급받을 수 있다. 분산된 동기화 신호는 스타 토폴로지일 수 있지만, 링, 체인 등과 같은 다른 토폴로지들이 활용될 수 있다.
시스템은 동기화 이더넷(SyncE) 및 초당 분산된 펄스를 사용하여 기지국들의 주파수를 서로 고정시키고, IEEE1588v2 정밀 시간 프로토콜(PTP)을 사용하여, 이러한 접근법이 기지국들의 μs 시간 정렬을 제공하면 프레임 타이밍들을 정렬하도록 구성될 수 있다.
SyncE 및 PTP 네트워크 장비의 비용을 수용할 수 없는 소규모 시설들에서 시스템이 경제적이 되도록 허용하기 위해, 기지국은 BITS(Building Integrated Timing Supply) 타이밍 소스의 간단한 1PPS 신호용 입력 커넥터를 가질 수 있다. 기지국은 또한 사용중인 1PPS 신호용 출력 커넥터를 가질 수 있다. 이런 방식으로, 기지국들은 데이지 체인(daisy-chained)되어 동기화 상태를 유지할 수 있지만, 이러한 시스템은 임의의 기지국 장애의 경우 (케이블들을 재구성하기 위한) 수동 개입을 요구할 수 있다.
레이더 검출
기지국은 선택적으로 레이더 검출 메커니즘을 지원할 수 있다.
2 가지 타입의 레이더 검출, 즉, 채널 내 및 채널 외 검출이 존재할 수 있다.
채널 외 검출의 경우, 레이더 검출의 구현은, 프로세싱을 위해 디지털 신호로 변환되기 전에 필터링되고 증폭되는 IF 주파수에서 수신기 체인들 중 하나로부터의 신호 브랜치가 될 것이다. 이것은, 레이더 신호가 RF 프론트 엔드를 포화시킬만큼 강력하지 않을 수 있다고 가정한다.
채널 검출에 있어서, 다이버시티 수신기 체인들 중 하나 또는 둘 모두로부터 수신된 신호는 레이더 신호의 존재에 대해 분석된다.
일부 실시예들에서, 시스템은 레이더 송신들을 검출할 수 있고 임의의 기존의 또는 예측된 간섭을 회피하기 위해 통신 링크를 지능적으로 스위칭할 수 있다.
레이더 검출을 고려할 때 하나보다 많은 아키텍처가 존재할 수 있다.
오직 기지국에서의 검출.
기지국에 시그널링되는 단말들에서 보조 검출을 갖는 기지국에서의 검출.
레이더 검출을 위한 완전히 별개의 디바이스.
선택적인 레이더 검출은 어떤 종류의 간섭이 발생하는 경우 무선 송신이 중단되거나 일시중지될 수 있도록 설계될 수 있다.
엔티티들이 특정 전력 임계치 아래에서 송신하는 경우에는 동적 주파수 선택이 필요하지 않을 수 있다. 단말들은 이 임계치 아래에서 동작할 수 있어서, 단말들은 레이더 검출 방식을 구현하거나 구현하지 않을 수도 있고, 이것은 보다 높은 전력을 송신하는 기지국에 의해 핸들링될 수 있다.
더 낮은 온도들에서의 동작
일부 성능 악화는 -28C의 냉장고 구역에서 또는 임의의 다른 산업 냉동고 애플리케이션들에서 동작하는 경우 발생하는 것으로 예상된다.
무선 DC 전력 공급
특정 DC 전력 공급은 다음과 같은 철학을 따른다:
가능한 경우 어떠한 스위칭 조절기들도 아날로그 신호 체인들 인근에서 사용되지 않는다.
위상 고정 루프(PLL)들은 국부 발진기들에 대한 전원 잡음의 영향을 최소화하기 위해 추가적인 선형 Low DropOut 조절기들을 가질 수 있다.
무선 PCB 배열
기지국 및 단말들에서 사용되는 무선통신 인쇄 회로 기판(PCB)은 상이할 것이다. 둘 모두는, 설계의 중간 주파수(IF) 및 기저대역(및 디지털) 섹션들을 위한 메인 PCB, 및 무선 주파수 섹션들이 장착될 수 있는 메인 보드에 납땜된 소형 고품질 무선 주파수(RF) PCB 도터(daughter) 보드를 포함할 수 있나, 또는 다층 PCB의 최상부 및 바닥층으로서 고품질 RF 층으로서 장착될 수 있다.
무선통신 국부 발진기 배열
일부 실시예들에서, 무선통신은 2 개의 국부 발진기들을 가질 수 있다. 첫 번째는 RF와 IF 주파수들 사이에서 변환할 수 있고, 두 번째는 If와 기저대역 주파수들 사이에서 변환할 수 있고, 여기서 기저대역은 반드시 DC를 중심으로 할 필요는 없을 수 있다.
무선 신호 변환
2 개의 수신기 체인들 및 레이더 모니터 체인은 기저대역 디지털 신호 프로세서에 전달되기 전에 듀얼 I/Q 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 구동할 수 있다. 시스템에 대한 샘플링 레이트는 15.36 M samples/s와 같은 임의의 적절한 샘플링 레이트일 수 있고, ADC들의 동적 범위는 얼마나 많은 전력 제어가 구현되는지에 의존할 수 있다. 레이더 검출기의 샘플링 레이트는 수신 서브프레임에서 연속적일 수 있다.
송신기 체인은 기저대역으로부터의 숫자를 수용하고, 이를 (15.36 Msamples/s)와 같은 적절한 샘플링 레이트로 아날로그 도메인으로 변환할 수 있다. 디지털 아날로그 변환기(DAC)에 의해 도입되는 sinc X 주파수 형상은 신호가 듀얼 I/Q DAC들에 제공되기 전에 사전 보상될 수 있다.
일반 RF 아키텍처
통신 시스템의 일 양상에서, 기지국 및 단말 둘 모두는 다음 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있는 일반적인 무선 주파수 아키텍처를 구현한다:
듀얼 수신기 체인들
단일 레이더 검출 수신기 체인
단일 송신기 체인
듀얼 안테나
각각의 수신기 체인 단부의 아날로그-디지털 변환
송신기 체인의 시작의 디지털-아날로그 변환
이제 일부 양상들에 따른 일반적인 기지국 및 단말 아키텍처를 도시하는 도 17을 참조하면, 레이더 검출은 수신기 체인으로부터의 브랜치로서 도시되어 있고, 구성은 또한 채널 외 레이더 검출에 대해 완전히 별개의 수신기 체인일 수 있다.
도 17a는 적절한 경우 특정 값들을 포함하는 기지국 및 단말 아키텍처의 특정 실시예를 도시한다. 이는 본 발명의 단지 예일 뿐이며 상기 컴포넌트들의 임의의 적절한 컴포넌트들 또는 값들이 적절하게 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
기지국 무선 아키텍처
기지국 전자기기는 기저대역 및 무선통신을 위한 단일 보드로 구성될 수 있다. 기가비트 이더넷은 기지국과 기지국 제어기 사이 및 기지국 보드 자체 내부 둘 모두에서 상호 접속 기술로 사용될 수 있다.
기지국 제어기에 대한 외부 링크는 표준 RJ45 모듈식 커넥터들 및 변압기들(이들은 단일 패키지로 통합될 수 있음)과 기가비트 이더넷 물리 계층(PHY)들을 사용할 수 있다. PHY는 라인 신호들을 감소된 기가비트 매체 독립 인터페이스(RGMII) 인터페이스로 변환할 수 있고, 이는 보드 내에서 사용되는 시그널링 시스템일 수 있다.
안테나 배열
일부 실시예들에서, 하나 이상의 안테나들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 수신 체인 상에서 공간적 다이버시티를 획득하기 위해 2 개의 안테나들이 사용될 수 있다. 안테나는 90 내지 180도 범위의 커버리지를 커버할 수 있는 고 이득 섹터화된 안테나들일 수 있다.
안테나들 및 기지국 하드웨어의 물리적 배열은, 안테나에 대한 접속들이 가능한 한 짧도록 이루어질 수 있다. 이것은, 이상적으로는, 5.6GHz에서 0.5dB 이하의 추가적인 손실을 도입시킨다.
업링크 전력 제어
기지국 수신기는, 예를 들어, 1 미터의 최소 범위 및 페이드되지 않는, 그리고 예를 들어 135 m의 최대 범위 및 페이드된 단말들로부터 발생하는 신호들 동시에 수신할 수 있다.
대안적인 코딩 레벨들은, 무선통신이 공칭 감도보다 6 dB 작은 신호들을 복원하도록 허용할 수 있고(그러나, 기지국 당 지원되는 단말들의 수는 감소된), 이 동적 범위는, 시스템이 링크 전력 제어를 필요로 하도록 유도한다. 고 사양 ADC가 변환 프로세스에서 사용되는 경우, 전력 제어는 본질적으로 거칠 수 있고, 업링크 전력을 설정하기 위해 다운링크 수신 신호 강도(RSSI) 및/또는 물리적 위치 및 대략적인 인식 범위를 사용하여 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 수신 신호 강도(RSSI)에 기초한 기본적 송신 전력 제어 방식은, 다음과 같이, 단말들 각각이 배터리 타입의 전원을 갖고, 따라서 가능한 한 전력을 보존하기 위해 전력 소비가 주의깊게 모니터링되고 조절될 필요가 있는 것으로 가정하여 구현될 수 있다 .
경로 손실 및 페이딩에도 불구하고 패킷의 정확한 수신이 여전히 달성되는 미리 결정된 최소 RSSI 레벨(RSSmin)이 존재할 수 있다. 기지국은 단말에 의해 전송된 데이터 버스트의 전력 레벨을 결정할 수 있다. 일단 수신된 신호/버스트와 연관된 RSSI가 결정되면, 최소 RSSI와 수신 신호의 RSSI 사이의 차이가 추가로 결정되어, 존재하는 경우, 송신 전력에 관한 정정 단계들이 취해질 수 있다. 예를 들어, 각각의 패킷에 대해, 기지국 또는 단말은 Px(경로 손실) = 송신 전력-수신 RSSI를 컴퓨팅할 수 있고; 그 다음, 전송기와 수신기 사이의 최적의 송신 전력은 Pop = Px + RSSmin이 될 수 있다.
다른 실시예에서, 안테나를 다운 틸트(down tilt)하는 것을 이용하는 수단이 잠재적인 전력 제어 난제들을 용이하게 한다. 안테나의 다운 타일링은 예를 들어 주파수 재사용에 도움이 될 수 있다.
업링크 최대 신호 레벨
대략적인 최대 신호 레벨은 도 18의 표에 도시되고, 일부 실시예들에 따라 23 dBm만큼 높을 수 있다.
단말로부터 기지국까지의 업링크에 대한 업링크 등가의 등방성 방사 전력(EIRP)의 최종 값은 예를 들어 19.5dBm 일 수 있음을 주목한다.
이 신호 레벨은, 전원 제어가 요구할 것을 제안할 수 있다.
업링크 최소 신호 레벨
대략적인 최소 신호 업링크 신호 레벨은 일부 실시예들에 따라 도 19의 표에 도시되며, 수신기 감도는 30 개 빈의 업링크 신호 및 그에 따라 약 450 kHz 대역폭에 기초하여 -101 dBm이다. -107 dm의 최소 신호를 제공하는 추가적인 6 dB이 허용된다.
기지국 통신 수신기
기지국 수신기는, 5470 내지 5725 Mhz의 RF 주파수, 제 1 IF 주파수(규격 필터들 및 믹서 성능의 이용가능성에 의해 구동되는 특정 주파수) 및 최종 IQ 기저대역 이득 섹션을 갖는 듀얼 변환 수퍼헤테로다인 수신기일 수 있다. IF 주파수 대역폭은 공칭적으로 10 Mhz이며 어떠한 AGC 제어도 없다.
아키텍처는, 둘 모두 업링크 신호를 동시에 수신하는 2 개의 병렬적 수신기 체인을 사용한다. 각각의 수신기는,
RF 대역을 필터링하고,
RF에서 이득을 제공하고,
신호를 IF로 변환하고,
이득을 제공하고 IF에서 신호를 분할하고, 하나의 경로는 신호에 대한 것 및 다른 경로는 레이더 검출에 대한 것이고,
IF에서 채널 필터링을 제공하고,
신호를 동위상 및 직교 성분들로서 기저대역으로 변환하거나 오직 실제 신호로만 변환하고(정확한 방법은 설계 단계 동안 결정될 것임)
기저대역에서 추가적인 채널 필터링 및 이득을 제공하고,
ADC 기능을 제공하고,
근/원 신호 요건들로 인해 어떠한 고유의 AGC도 허용됨이 없이, 제조 및 온도 보상에서 이득을 조절하는 방법이 요구될
이득 경로를 갖는다.
시스템 레벨에서 수신기 아키텍처 설계는 다음을 포함할 수 있다:
-107 dBm 내지 -23 dBm의 근/원 신호 범위
초기 계산에 기초한 약 8dB의 공칭 잡음 지수
시스템이 인접한 통신 링크들을 사용할 수 있다는 가정을 처리하기 위한 높은 IP3 및 일반적으로 높은 선형성
일부 실시예들에 따라 수신기 체인을 위한 표시적 최상위 레벨 아키텍처가 도 20에 도시되어 있다.
기지국 레이더 모니터
기지국 모니터는 수신된 신호를 안테나 커넥터에서 -60 dBm의 값으로부터 선택된 ADC에 적합한 레벨까지 높이기에 충분한 아날로그 이득을 제공할 수 있다. 레이더 검출 회로의 정확한 구성 및 복잡성은 ETSI(European Telecommunications Standards Institute) 및 FCC(Federal Communications Commission) 요건들 및 대역-내 레이더 및 근처의 이용가능한 대안적인 통신 링크들을 동시에 모니터링해야 할 필요성에 의해 좌우될 수 있다.
기지국 통신 송신기
기지국 송신기는 수신기와 유사한 구조를 갖지만, IF로 변조된 기저대역 신호들의 반대 순서로 필터링되고, 그 다음 RF로 상향 변환된다.
다이렉트 상향 변환 수신기가 사용될 수 있지만, 캐리어 브레이크 스루에 대한 통상적인 규격들은 열악할 수 있고, 단일 IF 상향 변환 단계가 적절한 옵션을 제공할 수 있다.
송신기 전력 출력은 특정 범위 내에서 유지되도록 제어될 수 있다. 이 중 일부는 온도 제어 감쇠기로 달성되지만, 제조된 디바이스들 사이의 변동은 송신기 체인 출력에서 전력 검출기가 요구될 수 있게 할 수 있다.
표시적 최상위 레벨 아키텍처는, 예시적인 송신기 블록 및 레벨 도면인 도 21에 도시되어 있다.
+ 16 dBm 전력의 안테나 커넥터에서의 공칭 전력은 적어도 + 9 dBi(섹터화된 안테나)의 안테나 이득과 커플링되는 경우 + 24 dBm 보다 큰 등가의 등방성 방사된 전력(EIRP)을 생성하는 안테나 커넥터에서 이용가능할 수 있다 . 예를 들어, 적용가능한 조절에 의해 허용되는 최대 출력은 + 24 dBm일 수 있다.
송신기 신호 피크 대 평균 비
송신기 아키텍처는, OFDM 신호로부터 예상되는 13 dB의 피크 대 평균 전력 엔빌로프를 지원할 수 있다.
기지국 무선 기저대역
이제 예시적인 기지국 블록도를 도시하는 도 22를 참조한다.
디지털 신호 프로세싱(DSP) 기능
DSP 기능은 256MB DDR3 SDRAM(2 개의 16 비트 폭 1Gb 칩) 및 16Gb NAND 플래시 메모리와 같은 적절한 메모리를 갖는 Octasictm OCT2224WE-BCN과 같은 임의의 적절한 디바이스에 의해 제공될 수 있다.
필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA)
무선통신 회로들과 디지털 신호 프로세서(DSP) 사이의 신호 경로들에 FPGA가 존재할 수 있다. FPGA는 전기적 인터페이스들에 매칭하기 위해 필요한 임의의 로직을 포함할 수 있고, 또한 DSP 소프트웨어로 핸들링될 수 없는 고속 디지털 신호 프로세싱을 분담시키기 위해 사용될 수 있다.
이더넷 접속
기가비트 이더넷은 기지국과 기지국 제어기 사이에서 상호 접속 기술로 사용될 수 있다. 기지국 제어기에 대한 2개의 외부 링크들은 표준 RJ45 모듈식 커넥터들 및 변압기들(이들은 단일 패키지로 통합될 수 있음)과 동기식 이더넷(SyncE) 및 IEEE1588v2 정밀 시간 프로토콜(PTP) 지원을 갖는 듀얼 기가비트 이더넷 PHY를 사용할 수 있다. PHY는 라인 신호들을 네트워크 프로세서에 대한 RGMII 인터페이스들로 변환한다.
기지국 타이밍
무선 인터페이스가 정확하게 작동하도록 시스템 내의 모든 기지국들은 시간 및 주파수 동기화 상태로 유지될 필요가 있다. 기지국은, 타이밍을 유지하는 2 가지 독립적인 방법들을 SyncE 및 PTP를 사용하는 이더넷 링크들을 통해, 또는 BITS(Building Integrated Timing Supply)로부터 1PPS(초당 펄스) 신호를 반송하는 동축 케이블을 통해 지원할 수 있다. 타이밍을 유지하는 다른 방법들이 또한 활용될 수 있다.
국부적 1PPS 신호는, 기지국이 PTP 또는 BITS 입력을 통해 고정되는지 여부와 무관하게 BITS 1PPS 출력 포트로 공급될 수 있다. BITS 입력 및 출력 신호들은 50Ω BNC 커넥터들을 통해 접속될 수 있다.
Microsemi ZL30342와 같은 단일 칩 클럭 동기화기가 마스터 기준 소스에 동기화된 클럭들 및 프레임 신호들 생성하기 위해 사용된다. 이러한 디바이스는 SPI 또는 I2C 인터페이스를 통해 네트워크 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어에 의해 제어된다.
시스템에 의해 요구되는 다양한 저-지터 클럭들은 특수 클럭 생성기 칩들에 의한 마스터 클럭 주파수로부터 유도된다.
전원
기지국에 전원을 공급하기 위해 다양한 것들이 존재하고, 일부 예들은,
PoE(Power over Ethernet)를 사용하여 기지국 제어기로의 이더넷 링크를 통하는 것,
국부적 48V DC 전원으로부터의 것
을 포함할 수 있다.
기지국 위치에서는 오직 Cat6 케이블만 요구될 것이어서 제 1 옵션이 배선 관점에서 더 편리할 수 있지만, 네트워크에서 PoE(power over Ethernet) 전력-공급을 사용할 필요가 있기 때문에, 비용-페널티가 존재할 것이다.
48V DC 전원 입력은 실험실 기반 테스트에 대해 그리고 예를 들어, 매우 작은 시스템들과 같은 현장 배치에서 유연성을 허용하기 위해 유용할 수 있다.
기지국은 DC 입력 소켓으로부터 PoE를 통해 전원이 공급되도록 허용할 수 있다. 48V DC 입력이 PoE보다 선호될 수 있는데, 이것이 존재하는 경우, PoE 전력을 디스에이블하기 위해 'PoE' 서명이 수정될 수 있다. PoE 서플라이들은, 네트워크 프로세서 상의 소프트웨어에 의해 제어되고, 이는, 전력이 대기 링크보다는 활성 링크로부터 취해지는 것을 보장할 수 있다.
PoE를 통해 공급될 수 있는 다양한 전력 레벨들이 존재하며; 기지국은 IEEE802.3at(PoE +)에 부합하는 서플라이들로부터 가장 널리 이용가능한 전력 레벨들에 맞을 것으로 예상된다. 이것은, 라인에 30W를 공급하고, 기지국에서 결과적으로 예상되는 전력은 25.5W이다.
사설 PoE 표준들을 사용하면 더 높은 전력 레벨들이 이용가능할 수 있지만, 이러한 표준들에 대한 전력 공급 장비는 쉽게 이용가능하지 않다. 기지국이, PoE+가 제공할 수 있는 것보다 많은 전력을 요구하는 경우, 48V DC 입력이 항상 사용될 필요가 있을 것이다.
PoE는 데이터 케이블들을 통한 전류를 최소화하기 위해 고전압(공칭 48V)을 사용할 수 있다. 이것은 절연된 스위칭 변환기에 의해 5V '중간 레일'로 변환될 것이다. 5V 레일은 다양한 '부하 포인트' 변환기들에 공급되어 보드 상의 디지털 회로에서 사용되는 저전압 레일들을 생성한다. 아날로그 회로들에 공급되는 전력은, 스위칭 잡음이 성능에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 직렬 초크 또는 저전압 강하 조절기들을 사용할 것이다.
기지국 네트워크 프로세서
네트워크 프로세서는 TI의 Sitara 범위로부터의 ARM Cortex-A8 기반 프로세서일 수 있다. 이는, 기지국 제어기에 대한 주 및 대기 링크들에 사용되는 2 개의 감소된 기가비트 매체 독립적 인터페이스(RGMII) 포트들을 제공할 수 있다. 다른 디바이스들이 또한 활용될 수 있다.
Octasictm DSP에 대한 트래픽 경로로 동작하기 위해, 제 3의 이더넷 링크가 필요할 수 있다. 이것은 FPGA에 위치된 100Mb 매체 액세스 제어 계층(MAC)에 의해 제공될 수 있고, 주소 및 데이터 버스들을 통해 네트워크 프로세서에 의해 구동될 수 있다.
네트워크 프로세서는 국부적 플래시 메모리로부터 부팅하고, 그 다음 FPGA 및 Octasictm DSP를 로드할 수 있다.
로봇 무선 아키텍처
로봇 통신 수신기
수신기 기능은, 고정 이득 수신기 대신 자동 이득 제어(AGC)가 이제 신호 레벨들을 ADC들로 설정하기 위해 사용된다는 점을 제외하고는 기지국과 유사할 수 있다.
로봇 업링크 전력 제어
송신기는, 단말/로봇이 그리드 상에 있을 때 송신기 전력이 기지국에서 수신된 신호가 -60dBm 정도가 되도록 업링크 신호를 제어할 수 있다.
로봇 레이더 모니터
일부 실시예들에서, 단말은, 기지국이 레이더 간섭을 검출하고 주파수에서의 변화를 개시할 수 있도록 단말 상의 레이더 검출의 사용을 요구하는 전력 레벨 아래인 전력 레벨로 송신할 수 있다.
로봇 통신 송신기
송신기 기능은, 더 좁은 대역폭에 걸쳐 더 적은 절대 전력을 송신하고 기지국 송신기에 비해 더 낮은 스펙트럼 밀도를 송신한다는 점을 제외하고는 기지국과 사실상 동일할 수 있다. 그러나, 기지국 수신기는 더 낮은 단말 송신기 전력을 보상하는 더 높은 안테나 이득 안테나를 갖는다.
로봇 무선 기저대역
이제 일부 양상들에 따른 예시적인 로봇 통신 보드 블록도를 도시하는 도 23을 참조하면, 로봇 무선 기저대역 회로는 효과적으로 기지국 설계의 컷-다운 버전이다. 이는, 다음과 같은 방법들로 기지국 보드와 상이할 수 있다.
어떠한 네트워크 프로세서도 없어서, 이더넷 링크는 표준 이더넷 PHY를 통해 Octasic DSP로부터 직접 제공된다
모든 타이밍은 공중에서 제공되기 때문에, 어떠한 동기식 이더넷/IEEE1588v2(또는 타이밍 스트로브)도 없다.
이더넷을 통한 어떠한 전력도 없다(모든 전력은 단말의 배터리로부터 온다).
단순화된 무선 인터페이스로 인해, FPGA는 더 저렴한 CPLD(complex programmable logic device)로 대체된다.
CPLD를 통해 DSP에서 로봇 제어기 보드까지의 추가 직렬 주변기기 인터페이스(SPI) 링크.
도 23은 도 23의 로봇 통신 보드 블록도의 특정 예를 도시한다. 이러한 도면은 오직 특정 실시예에만 관련되고, 임의의 적절한 로봇 통신 보드는 전술된 본 발명의 양상들에 따라 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
소프트웨어 아키텍처
다음 섹션은, 일부 실시예들을 구현하기 위해 사용될 수 있는 다양한 소프트웨어 엘리먼트들 뿐만 아니라 관련 프로세싱 엘리먼트들 및 이들의 동작의 예시적인 비제한적 설명을 제공한다. 본원에 설명된 통신 링크 액세스 기술들은 네트워크 컴포넌트들을 사용하여 구현될 수 있지만, 또한 소프트웨어를 사용하여, 예를 들어, 소프트웨어 기반 네트워킹 접근법들을 사용하여 구현될 수 있다. 다음은 본원에 설명된 통신 시스템의 소프트웨어 기반 구현의 가능한 양상들이다.
특정 세부사항들이 제공될 수 있지만, 구현의 변화들이 존재할 수 있고 다양한 엘리먼트들이 생략, 수정 및/또는 추가될 수 있음을 이해해야 한다.
개요
소프트웨어 계층들은 네트워크에 접속가능한 디바이스들 사이에 2 개의 추상화된 통신 링크들을 제공할 수 있고, 디바이스들은 단말들, 로봇들, 핸드헬드 디바이스들, 웨어러블 디바이스들 또는 데이터를 통신하기 위한 능력을 가질 수 있는 임의의 장치를 포함할 수 있는 다양한 타입들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 얇은 파이프들이 존재할 수 있는데, 얇은 파이프들은, 예를 들어, 단말 활동의 제어 및 모니터링과 같이 적어도 하나의 기지국과 단말들 사이의 통신을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단말들은 전용 얇은 파이프 접속들을 가질 수 있다.
하나 이상의 두꺼운 파이프들이 존재할 수 있는데 - 두꺼운 파이프들은 관리 액세스와 같이 다양한 목적들로, 운영자 또는 유지보수 시스템과 단말들 사이의 통신들을 제공할 수 있다.
두꺼운 파이프들은 요구에 따라 할당될 수 있고, 접속이 해제될 때까지 전용 대역폭 자원들을 가질 수 있다. 링크 계층은 데이터가 신뢰가능하게 전송되는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다.
제어 통신 링크는, 기지국이 자신을 식별하고 임의의 공통 구성 또는 명령 정보를 단말들에 송신하도록 허용할 수 있다.
프로토콜 소프트웨어는 기지국 제어기, 기지국, 단말들 등을 통해 분배될 수 있다.
프로토콜들
실시간 제어 메시지들(얇은 파이프)에 대한 그리고 관리 및 유지보수(두꺼운 파이프)에 대한 프로토콜 스택들은 다를 수 있다.
실시간 제어 프로토콜들
이제 도 12를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 하나 이상의 실시간 제어 프로토콜들은 전용 얇은 파이프들을 통해 단말 위치 및 커맨드 메시지들의 전송을 제공할 수 있다. 메시지들은 접속을 통해 매체 액세스 제어(MAC) 프레임으로 캡슐화될 수 있고, 모든 다른 접속들에 대해서, 실시간 인터페이스(RTIF) 프레임의 변형으로 캡슐화될 수 있다. 2 개의 변화들은 어드레싱 모드에서 상이하다. 단말 무선통신부와 로봇 제어부 사이에서, 단일 포인트 투 포인트 접속이 존재하기 때문에 어드레싱은 암시적일 수 있다. 기지국과 기지국 제어기 사이의 접속에서, 어드레스는 기지국 아이덴티티(BSID) 및 통신 링크에 사용된 슬롯 번호를 포함할 수 있다.
기지국 제어기 상의 것과 같은 제어 시스템의 라우팅 기능은 로봇 이름과 BSID 및 하나 이상의 슬롯 번호 사이의 맵핑을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기지국 제어기는 라우팅 정보의 신뢰가능한 소스를 제공하고, 단말/로봇이 추가 또는 제거될 때마다 업데이트하도록 구성될 수 있다.
관리/유지보수 인터페이스
이러한 접속들을 위한 기본 전송 메커니즘은 하나 이상의 두꺼운 파이프 접속들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 기지국은 제한된 수의 동시적 두꺼운 파이프들(기지국 구성에 따라 1-4개)을 지원한다. 기지국은, 기지국 제어기가 단말/로봇에 대한 두꺼운 파이프 접속들을 동적으로 생성 및 해제할 수 있게 하는 애플리케이션 프로그래밍가능 인터페이스(API)를 제공할 수 있다. 단말/로봇 말단에서, 무선 모듈은 PC(단말/로봇 상에 존재할 수 있는 프로세서)에 유사한 API를 제공하도록 구성될 수 있다. 기지국 제어기 및 PC의 드라이버 소프트웨어는 이러한 API들을 사용하여 TCPIP/UDP에 모뎀형 인터페이스를 제공할 수 있다.
각각의 로봇/단말은 관리 접속들을 위해 무선 IP 어드레스를 할당받을 수 있고, 네트워크는 기지국 제어기를 통해 이러한 어드레스들에 트래픽을 라우팅하도록 구성될 수 있다. 이러한 어드레스들 중 하나에 대한 트래픽이 기지국 제어기에서 수신되는 경우, 대응하는 PC에 대한 TCP/UDP 접속을 생성하려 시도하도록 구성될 수 있다.
도 13은 일부 실시예들에 따른 두꺼운 파이프 프로토콜 스택들을 도시한다. 두꺼운 파이프 접속들은 또한 단말/로봇에 의해 개시될 수 있다. 무선 모듈(단말/로봇에 존재할 수 있음)은 얇은 파이프 상의 MAC 헤더에 두꺼운 파이프 요청 플래그를 사용하도록 구성될 수 있다. 이것이 검출되는 경우, 기지국은, 기지국 제어기 상의 두꺼운 파이프 드라이버에 통지하고, 자원들이 이용가능한 경우, 기지국 제어기는 두꺼운 파이프 접속을 생성할 것이다.
LLC(논리 링크 제어)는 터널링된 트래픽에 대해 신뢰가능한 스트림 접속을 제공할 수 있다.
RRC(Radio Resource Control)는 무선 통신 링크 관리 기능들을 제공할 수 있다.
MAC 계층은 물리 계층 데이터 인터페이스에 대한 액세스를 요구하는 모든 서비스들을 멀티플렉싱한다.
프로세싱 엘리먼트들
일 실시예에서, 프로토콜 소프트웨어는 다수의 엘리먼트들에 걸쳐 분산될 수 있다.
기지국 제어기
이제 도 14를 참조하면, 기지국 제어기는 리눅스를 실행하는 범용 인텔 서버의 높은 이용가능성 클러스터일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 창고에 단지 하나의 기지국 제어기가 존재할 수 있고, 기지국 제어기는 다음의 기능성 중 일부를 제공하도록 구성될 수 있고, 다음 리스트는 비제한적인 예시적인 리스트이다.
기지국 시운전 및 구성
기지국 주파수 계획
단말/로봇 통신 링크 할당
단말/로봇 라우팅 정보의 분배
두꺼운 파이프 종단
모니터링 및 로깅 기능들
기지국
이제 도 15a를 참조하면, 기지국 단에서, 프로토콜 모듈들은 일부 실시예들에 따라 전용 리눅스 기반 네트워크 프로세서 상에서 실행될 수 있다. 네트워크 프로세서는 2 개의 기가비트 이더넷 인터페이스들을 포함하여, 기지국 제어기에 '듀얼 홈(dual-homed)'(활성 + 대기) 링크들을 허용할 수 있다. 광학 인터페이스가 또한 제공될 수 있다. 제 3의 이더넷 인터페이스가 Octasictm DSP 상에서 실행되는 PHY와 통신하기 위해 사용될 수 있다.
무선 모듈 및 PC
이제, 도 15b를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 링크의 단말/로봇 단부에서, 무선 모듈 및 내장된 개인용 컴퓨터(PC) 둘 모두 상에서 프로토콜 모듈들이 실행될 수 있다.
일부 실시예들에서, PC는 리눅스를 실행할 수 있고, 단말/로봇 단부에서 접속을 종료하기 위해 기지국 제어기 상의 것과 유사한 두꺼운 파이프 구동기를 가질 수 있다. PC는 또한 무선 모듈의 부팅 서버로 동작할 수 있다.
무선 모듈의 프로토콜 계층들은 기지국 상의 소프트웨어 모듈들의 피어들일 수 있다.
무선 모듈과 Linux PC는 이더넷 링크를 통해 통신할 수 있고; 이러한 링크는 모든 두꺼운 파이프 트래픽 뿐만 아니라 (모니터링/분석을 위해) 복제된 얇은 파이프 트래픽을 반송할 수 있다. Linux PC는 또한, 현재 상태 및 센서 값들을 검색하는 실시간 제어기와 연속적으로 통신하고, 이것을 Linux PC 상에서 실행되는 통상적 스크립트들/프로그램들로의 API를 통해 이용가능하게 하는 서비스를 실행할 수 있다.
무선 모듈로부터의 얇은 파이프 트래픽은 직렬 주변기기 인터페이스(SPI) 링크를 통해 실시간 제어기로 라우팅될 수 있고, 응답 메시지들은 동일한 링크를 통해 컴백한다.
실시간 제어기
최종적 프로세싱 엘리먼트는 실시간 제어기이다. 이것은, 단말/로봇의 모든 정규의 실행/동작을 담당하는 내장형 프로세서일 수 있고, 2 개의 SPI 인터페이스들을 통해 무선 모듈 및 Linux PC에 접속될 수 있다.
모든 얇은 파이프 트래픽은 이러한 모듈에 라우팅될 수 있고, 이는, 다양한 메시지들 디코딩하고 그에 대해 작동하고 응답할 수 있고, 그 다음 트래픽을 얇은 파이프를 통해 무선 모듈로 전송한다.
상태 정보는 Linux PC에 대한 제 2 SPI 링크를 통해 다시 전송되어 통상적 프로세싱과 같은 다양한 용도들로 이용가능하게 될 수 있다. 이러한 링크는 또한 일부 실시예들에 따라, 비동작 모드에 배치되는 단말/로봇의 일부 독립적 제어를 허용할 수 있다.
소프트웨어 기능들
무선 자원 제어(RRC)
이용가능한 무선 자원들은 타일들의 매트릭스로 분할될 수 있고, 이들은 또한 수직으로 3 개의 그룹들로 분할될 수 있다:
공통 제어 통신 링크들
얇은 파이프들
두꺼운 파이프들
공통 제어 통신 링크는 타일들의 제 1 열을 점유할 수 있고; 공통 제어 통신 링크는 다른 통신 링크들보다 더 내성 있는 코딩 방식을 사용할 수 있다. 다운링크 방향에서, 공통 제어 통신 링크는 모든 로봇들/단말들에 적용가능한 기지국에 대한 정보, 메시지 또는 커맨드들(예를 들어, 기지국 주파수 변경 또는 비상 정지) 및/또는 단일 단말/로봇(예를 들어, 두꺼운 파이프 할당)으로 지향되는 메시지들을 브로드캐스트하기 위해 사용될 수 있다. 업링크 방향에서, 공통 제어 통신 링크들은 다수의 고 내성 업링크 통신 링크들로 분할될 수 있다.
나머지 타일들은 로봇들/단말들에 대한 전용 접속들에 사용될 수 있다. 얇은 파이프와 두꺼운 파이프 사이의 대역폭의 할당의 분할은 기지국 제어기에 의해 구성될 수 있고, 일부 실시예들에 따라 정규의 동작 동안 정적으로 유지될 것으로 예상될 수 있다.
일부 실시예들에서, 패킷 손실의 영향은 기지국 또는 단말에 의해 완화될 수 있고; 새로운 패킷이 전송될 필요가 있을 때까지 마지막으로 송신된 패킷을 재송신한다. 이러한 패킷은 예를 들어 기지국으로부터 단말로의 명령들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 추가적인 데이터 내성을 위해 시스템의 용량을 절충하는 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 데이터 패킷에 대해 다수의 송신들이 구성될 수 있다.
다른 예에서, 얇은 파이프 데이터 버스트들의 복제 모드(본 개시의 다른 곳에서 설명됨)는 정규 모드와 반대로 이용될 수 있고, 잠재적으로 더 양호한 데이터 내성을 제공할 수 있다.
각각의 얇은 파이프는 모든 멀티프레임에 한 번씩 한 쌍의 타일들(또는 용량의 절반으로 더 견고한 동작을 위해 4 개의 타일들)을 전달할 수 있다. 얇은 파이프들은 넘버링될 수 있고, 시스템에 처음 도입될 때 각각의 단말/로봇은 얇은 파이프 번호를 할당받을 수 있다. 일 실시예에서, 얇은 파이프 번호(TPN)는 다음의 필드들로 구성될 수 있다 :
멀티프레임 오프셋(0-4)
시간 슬롯(1-19)
타일 오프셋(0-19)
일 실시예에서, 시스템 또는 기지국에 도입되기 전에, 단말/로봇은 공장 세트 ID(단말/로봇의 식별자)와 함께 사용될 수 있다. 단말 ID는 수동으로 또는 자동으로 기지국 제어기에 로딩될 수 있고, 그 다음 단말/로봇은 사용을 위해 이용가능하게 될 수 있다. 그 다음, 기지국 ID 및 대응하는 얇은 파이프는 (적절한 알고리즘에 의해) 기지국 제어기에 의해 설정될 수 있고, 단말/로봇은 후속적으로 구성될 수 있다.
타일 오프셋은 일부 실시예들에 따라 도 9a에 도시된 축을 지칭할 수 있다. 전술된 바와 같이, 총 40 개의 타일들이 존재할 수 있고 각각의 얇은 파이프에 대해 2 개의 타일들이 사용될 수 있다. 사용된 2 개의 타일은 도 9a에 도시된 점선으로 된 수평 라인을 중심으로 대칭일 수 있어서, 타일 오프셋 번호는 대칭적으로 배치된 한 쌍의 타일들을 지칭할 수 있고, 따라서 단지 20 개의 타일 오프셋 번호들만이 요구된다. 일부 실시예들에서, 타일 오프셋 번호는 홉핑 시퀀스(본원의 다른 곳에서 설명됨) 또는 중심 파선으로부터의 절대 오프셋을 참조할 수 있다.
다른 실시예에서, 단말/로봇은 기지국 ID 및 TPN(얇은 파이프 번호)을 포함하는 자신의 구성 데이터를 수신할 수 있다. 그 다음, 단말/로봇은 통신 링크들을 통해 브로드캐스트 버스트를 청취할 수 있다. 이 버스트 내에서 국부적 발진기들을 튜닝하기 위해 사용되는 DC(중심 주파수)를 중심으로 다수의 시간 슬롯들이 있을 수 있다. 단말/로봇은 이러한 통신 링크들 또는 시간 슬롯들로 튜닝할 수 있다. 이것이 완료되면, 단말/로봇은 브로드캐스트 버스트를 통해 수신된 데이터를 프로세싱할 수 있다. 수신된 데이터가 정확한 기지국 ID를 포함하면, 얇은 파이프 번호 또는 얇는 파이프 상에서 데이터의 송신 및 수신을 시작할 수 있다. 그렇지 않으면, 단말/로봇은 상이한 통신 링크로 이동할 수 있고, 프로세스는 다시 시작할 수 있고, 단말/로봇이 브로드캐스트 버스트에서 정확한 기지국 ID를 검출할 때까지 계속된다.
다른 실시예에서, 단말/로봇은 정확한 기지국을 발견하기 위해 주파수들 사이에서 헌팅할 필요가 없는데, 이는, 이것이 참여 프로세스를 잠재적으로 느리게 할 수 있기 때문이다. 기지국이 위치할 수 있는 타겟 주파수는 단말/로봇의 구성 데이터에서 미리 로드될 수 있다. 이것은, 단말/로봇이 활성화 시에 어떤 주파수를 청취 또는 통신할지를 알 것이기 때문에 단말/로봇이 네트워크에 참여하는 것을 촉진할 수 있다.
일부 실시예들에서, 단말/로봇의 얇은 파이프 번호는,
단말/로봇이 기지국들 사이에서 로밍하는 경우;
동적 주파수 선택 인스턴스가 트리거되는 경우;
프레임이 대량으로 채워지고(용량이 부족해지고) 서비스로부터 다수의 단말들/로봇들이 제거되는 경우, (송신들을 함께 그룹화하기 위해 얇은 파이프 번호들이 하나 이상의 로봇들/단말들에 재할당될 필요가 있을 수 있음)
기지국에 의해 변경될 수 있다: 이것은, 스펙트럼을 '디-프래깅(de-fragging)하는 것'이라고 지칭될 수 있다. 이는, 얇은 파이프들과 두꺼운 파이프들 사이의 대역폭의 할당 사이의 비를 변경하기 전에 수행될 수 있다.
두꺼운 파이프들은 기지국 제어기를 통해 네트워크 관리 시스템 또는 운영자에 의해 요구되는 경우 할당될 수 있다. 기지국 제어기는 대역폭에 대한 요청들을 조정하도록 구성될 수 있고, 기지국 상에서 이용가능한 불충분한 두꺼운 파이프 자원들이 존재하는 경우 요청들을 거부할 수 있다. 요청들은, RRC에 의해 핸들링되는 경우 기지국으로 포워딩된다. RRC는 두꺼운 파이프에 타일들의 블록들을 할당하고 MAC 및 PHY 구성을 업데이트한다. MAC 계층은 공통 제어 통신 링크를 통한 할당을 단말/로봇에 통지한다.
MAC
일부 실시예들에서, 단말/로봇 모듈과 대조적으로 기지국에 의해 핸들링될 수 있는 접속들의 수 사이에 차이가 존재한다. 단말/로봇의 경우, 이것은 하나 또는 두 개일 수 있지만 기지국의 경우 수백 개일 수 있다. 하나의 가능한 양상에서, MAC 계층은, 모든 데이터 소스들을 멀티플렉싱하고 데이터를 동기식 방식으로 PHY에 제공한다. 수신 방향에서, 통신 시스템은 LLC, RRC 및 RTIF에 대한 데이터를 디-멀티플렉싱한다.
얇은 파이프들
각각의 얇은 파이프는 모든 멀티프레임마다 메시지를 송신하고 수신할 기회를 갖는다. 이러한 통신 링크들은 주로, 로봇들/단말들과 기지국 또는 다양한 제어 시스템들 사이의 실시간 제어 및 위치 정보의 송신을 위한 것일 수 있다.
MAC 계층 헤더는 최소한으로 유지될 수 있고 적어도 다음 정보를 포함할 수 있다:
시퀀스 번호는 복제 메시지들을 폐기하기 위해 사용되고, 누락 메시지들이 카운팅되도록 허용한다.
얇은 파이프 페이로드는 최대 14 바이트일 수 있다. 이보다 짧은 메시지들은 0 바이트이다.
MAC 메시지는 전송할 어떠한 새로운 또는 확인응답되지 않은 실시간 제어 메시지들도 존재하지 않는 경우에만 전송된다.
수신 방향에서, 하나의 가능한 양상에서, MAC는 블록들을 수신하고, 블록들이 수신된 통신 링크에 대해 얇은 파이프 번호로 태그된 실시간 인터페이스에 블록들을 공급한다.
MAC는,
미전송된 메시지들
마지막 프레임에서 전송된 메시지
마지막으로 양호하게 수신된 것 이후의 멀티-프레임들의 카운트
마지막으로 확인된 송신 이후의 멀티-프레임들의 카운트
를 포함하는 각각의 접속에 대한 제한된 상태를 보유할 수 있다.
두꺼운 파이프들
물리 계층(PHY)은 임의의 한 번에 적은 수의 고속 '두꺼운 파이프' 접속들을 지원할 수 있고, 실제 수는 얇은 파이프들의 총 수와의 절충을 표현할 수 있다.
MAC 계층은 매 20 ms마다 각각의 활성 두꺼운 파이프 상에서 송신할 블록을 PHY에 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 블록은 하나 이상의 MAC 프레임들을 포함할 수 있다. 전체 블록을 채우기에 충분한 페이로드 데이터가 존재하지 않으면, 하나의 MAC 데이터 프레임 및 그에 후속하는 MAC 채움 프레임이 존재할 수 있다.
일 실시예에서, 두꺼운 파이프 할당은 제어 통신 링크 상에 연속적으로 광고될 수 있다. 무선통신부는, 제어 통신 링크를 성공적으로 디코딩하고 두꺼운 파이프 할당에서 얇은 파이프 번호가 식별되는 경우에만 두꺼운 파이프 상에서 송신할 수 있다.
공통 제어 통신 링크
MAC는 각각의 프레임에서 브로드캐스트 통신 링크를 통해 송신할 데이터를 PHY에 제공한다. 데이터는 공개 브로드캐스트 정보, 공개 어나운스먼트, 직접 브로드캐스트된 정보 등으로 분할될 수 있다.
공개 브로드캐스트 정보
공개 브로드캐스트 정보는 매 프레임마다 전송될 수 있고, 브로드캐스트 데이터는,
기지국 아이덴티티
프레임 번호
통신 링크 구성
두꺼운 파이프 할당들
을 포함할 수 있다.
공개 어나운스먼트
필요에 따라, 예를 들어,
프레임 N에서 주파수 변경
프레임 N에서 셧 다운된 기지국
모든 봇에게 중지를 요구하는 비상 어나운스먼트 또는 브로드캐스트
와 같은 공개 어나운스먼트가 전송될 수 있다.
직접 브로드캐스트된 정보
직접 브로드캐스트된 정보의 경우, 각각의 데이터 패킷은 단말 아이덴티티를 포함할 수 있고, 모든 단말들/로봇들은 이를 수신할 수 있지만, 오직 패킷에 포함된 단말 아이덴티티를 갖는 어드레싱된 단말/로봇만이 데이터 패킷을 프로세싱할 필요가 있을 수 있다. 이러한 직접 브로드캐스트된 정보는 높은 무결성 다운링크 메시지들로서 전송될 수 있다(제어 통신 링크는 정규의 얇은 파이프보다 더 큰 내성을 갖는다).
업링크 방향에서 통신 링크는, 단말들/로봇들이 자신들의 정규의 얇은 파이프를 통해 통신할 수 없는 경우 사용할 다수의 높은 무결성 블록들로 분할될 수 있다. 일 실시예에서, 무선 모듈은 마지막으로 확인된 송신 이후 멀티-프레임들의 카운트가 5와 같은 설정 값보다 큰 경우에만 이러한 통신 링크를 사용할 수 있다. 첫 번째 송신 후 재시도 전에 랜덤 백 오프를 적용할 수 있다. 기지국은 직접 브로드캐스트 메커니즘을 사용하여 제어 통신 링크 상에서 수신된 임의의 메시지에 응답할 수 있다.
실시간 인터페이스(RTIF)
RTIF 프로토콜의 2 개의 변화예들이 존재할 수 있다.
기지국 종단에서, 실시간 인터페이스 번들(RTIFB) 프로세스는 MAC 계층으로부터 패킷을 수신할 수 있고, BSID 및 MAC에 의해 식별된 슬롯 번호를 포함하는 RTIFB 헤더를 추가한다.
RTIFB는 하나 이상의 기지국들로/로부터 전송되는 단일 메시지로 함께 그룹화된 개별적인 단말들에 대한 메시지들의 집합이다. 이러한 접근법의 잠재적인 이점은 유선 이더넷 자원들의 보존이다.
다수의 이러한 프레임들은 UDP 패킷으로 결합되고, 그 다음 로봇 제어 시스템으로 전송될 수 있다. 다수의 메시지들을 단일 패킷으로 결합하는 것은 UDP 패킷들의 네트워크 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 역방향에서, RTIF는, UDP 패킷들을 개별적인 RTIFB 프레임들로 분할하고, 송신을 위해 적절한 MAC 큐로 포워딩함으로써, RTIF 포트에 전송되는 UDP 패킷들을 프로세싱한다.
일부 실시예들에서, 단말/로봇은 단일의 얇은 파이프 접속에만 관심이 있을 수 있고, MAC로부터 수신된 패킷들은 SPI 접속을 통해 실시간 제어기에 전송될 수 있다. 역방향에서 실시간 제어기는 SPI를 통해 정기적으로 폴링될 수 있고, 수신된 임의의 새로운 메시지는 송신을 위해 MAC 계층으로 전송될 수 있다.
논리 링크 제어
이는, 두꺼운 파이프 통신 링크들을 통해 신뢰가능한 데이터 링크 접속을 제공한다.
두꺼운 파이프 물리적 계층은, 인터리빙된 송신 및 수신 기능들 및 물리적 통신 링크들의 견고한 코딩을 가질 수 있고, 이는 작은 윈도우 크기(1 또는 2) 및 간단한 확인응답을 갖는 링크 액세스 프로토콜-채널 D(LAPD)에 적합하다.
단말/로봇을 위한 프로토콜 소프트웨어는 하나 또는 2 개의 통신 링크들 관리하기만 하면 되기 때문에 기지국 단에서 동등한 엔티티들보다 간단할 수 있다.
구성
기지국 제어기는, 모든 단말/로봇 및 기지국 무선 및 라우팅 구성을 위한 마스터 저장소일 수 있다. 기지국이 시스템에 추가될 때, 기지국은 일부 실시예들에 따라 기지국 제어기에 수동으로 추가될 수 있다. 예를 들어, 다른 구현들이 가능하다.
예를 들어, 다른 구현들이 가능하여, 예를 들어, 일 실시예에서, 시스템은 시스템에 새로 도입되는 기지국을 자동으로 구성할 수 있고, 여기서 미리 결정된 구성 데이터는 새로운 시스템의 시운전 동안 도출될 수 있다. 다른 실시예에서, 대기 기지국들은 설치될 수 있고 활성일 수 있지만, 구성되지 않을 수 있고 따라서 시스템에서 수동적인 역할을 할 수 있다. 그 다음, 기지국 제어기는 추후에 이들을 시운전 및 활성화할 수 있다. 이것은, 증가되는 용량 요구에 대응하는 것, 또는 정전 또는 기타 장애로 인한 서비스 중단을 해결하는데 유리할 수 있다. 시스템이 다양한 통신 링크들 상의 간섭을 회피하도록 구성되는 다른 실시예에서, 기지국 제어기는, 전용 센서들로서 동작하도록 설정된 기지국들로부터 수집된 정보에 기초하여 또는 기존의 정규의 기지국들로부터 이용가능한 정보에 대한 응답으로, 기지국들의 통신 링크 할당을 조정할 수 있다. .
일부 실시예들에서, 단말/로봇이 시스템에 도입되는 경우, 기지국 아이덴티티(BSID), 통신 링크 번호/주파수 및/또는 얇은 파이프 번호(TPN)가 기지국 제어기에 의해 할당될 수 있다. 통신 링크마다 단일 기지국이 존재하는 경우, 기지국 아이덴티티는 필요하지 않을 수 있다. 추가로, 기지국 제어기는 동적 주파수 선택으로 인한 변화들을 인식할 수 있고, 로봇들/단말들은 이에 따라 프로그래밍될 수 있다.
이러한 정보는 단말/로봇, 임의의 적절한 모듈 또는 임의의 다른 적절한 위치에 저장될 수 있다. 무선 모듈은 이러한 구성 데이터를 부팅 프로세스의 일부로서 수신할 수 있다. 어떠한 구성도 이용가능하지 않으면, 하나의 가능한 구현에서는 무선통신부가 활성화되지 않는다. 무선 모듈은 정확한 아이덴티티를 브로드캐스트하는 기지국을 스캔할 수 있고, 그 다음, 브로드캐스트 메시지들로부터 통신 링크 구조들 등을 설명하는 추가적인 구성을 수신할 수 있다. 이 정보는 또한, 유도되는 경우의 구성 동안과 같이 다양한 방법들로 제공될 수도 있다.
주파수 계획
일부 실시예들에서, 기지국들은 레이더 및 다른 간섭을 스캔하도록 구성될 수 있고, 이러한 정보는 기지국 제어기에 보고될 수 있다. 레이더가 기지국 동작 주파수 상에서 검출되면, 주파수는 가능한 한 빨리 이동될 수 있다. 이것은, 다수의 기지국들이 동일한 주파수를 선택하는 것을 방지하기 위해 기지국 제어기에 의해 조정될 수 있다. 기지국은, DFS에 대해 설정된 시간 제한 내에 새로운 주파수를 선택하는 것이 불가능하면 송신을 중지하도록 구성될 수 있다.
디지털 신호 프로세싱(DSP) 기능들
기지국과 단말/로봇 둘 모두에서 물리적 계층 프로세싱은 OCT2224W 기저대역 프로세서 상의 소프트웨어에서와 같이 임의의 적절한 소프트웨어/하드웨어 구현에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 이 프로세서는 통신 프로세싱을 위해 설계된 24 개의 코어 및 6 개의 하드웨어 가속기를 가질 수 있다.
하기 표는 단말/로봇 및 기지국 상에서 OCT2224W 디바이스의 주요 기능들을 나타낸다. 각각의 기능은 전체 개수의 코어들 및 가속기들에 맵핑된다. 이 표는 오직 예시적이고 비제한적인 목적으로 제공된다.
또한, 단말/로봇 상에서 MAC 계층은 PHY와 함께 OCT2224W 상에서 실행되도록 구성될 수 있다.
8.0 일반론
본원에 설명된 시스템들, 디바이스들 및 방법들의 특징들은 다양한 조합들로 사용될 수 있고, 또한 다양한 조합들로 시스템 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 사용될 수 있다.
본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들의 실시예들은 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 둘 모두의 조합으로 구현될 수 있다. 이러한 실시예들은, 프로그래밍가능 컴퓨터들 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램들로 구현될 수 있고, 각각의 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서, 데이터 저장 시스템(휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 또는 다른 데이터 저장 엘리먼트들 또는 이들의 조합을 포함함), 및 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 제한 없이, 다양한 프로그래밍가능 컴퓨터들은 서버, 네트워크 기기, 셋탑 박스, 내장형 디바이스, 컴퓨터 확장 모듈, 개인용 컴퓨터, 랩탑, 개인 휴대 정보 단말, 셀룰러 폰, 스마트 폰 디바이스, 울트라 모바일 태블릿들 및 무선 하이퍼 미디어 디바이스 또는 본원에 설명된 방법들을 수행하도록 구성될 수 있는 임의의 다른 컴퓨팅 디바이스일 수 있다.
프로그램 코드는 본원에 설명된 기능들을 수행하고 출력 정보를 생성하기 위해 입력 데이터에 적용된다. 출력 정보는 공지된 방식으로 하나 이상의 출력 디바이스들에 적용된다. 일부 실시예들에서, 통신 인터페이스는 네트워크 통신 인터페이스일 수 있다. 엘리먼트들이 결합되는 실시예들에서, 통신 인터페이스는 프로세스간 통신을 위한 것들와 같은 소프트웨어 통신 인터페이스일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합으로서 구현된 통신 인터페이스들의 조합이 존재할 수 있다.
각각의 프로그램은, 컴퓨터 시스템과 통신하기 위해 고레벨 절차지향형 또는 객체 지향형 프로그래밍 또는 스크립팅 언어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 프로그램들은 원한다면, 어셈블리 또는 머신 언어로 구현될 수 있다. 언어는 컴파일된 또는 해석된 언어일 수 있다. 이러한 각각의 컴퓨터 프로그램은 저장 매체 또는 디바이스(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 자기 디스크, 광 디스크) 상에 저장될 수 있고, 저장 매체 또는 디바이스들이 본원에 설명된 절차들을 수행하기 위해 컴퓨터에 의해 판독되는 경우 컴퓨터를 구성 및 동작시키기 위해 범용 또는 특수 목적 프로그래밍가능 컴퓨터에 의해 판독가능하다. 또한, 시스템의 실시예들은 또한 컴퓨터 프로그램으로 구성된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서 구현되는 것으로 고려될 수 있고, 여기서 그렇게 구성된 저장 매체는 본원에 설명된 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터로 하여금 특정 및 미리 규정된 방식으로 동작하게 한다.
또한, 설명된 실시예들의 시스템들 및 방법들은 하나 이상의 프로세서들에 대한 컴퓨터 사용가능 명령들을 갖는 물리적인 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 분산될 수 있다. 매체는 하나 이상의 디스켓들, 컴팩트 디스크들, 테이프들, 칩들, 자기 및 전자 저장 매체, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 등을 포함하는 다양한 형태들로 제공될 수 있다. 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는, 일시적인 전파 신호를 배제한 모든 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 비일시적이라는 용어는, 저장된 데이터가 오직 일시적으로만 저장될 수 있는 주 메모리, 휘발성 메모리, RAM 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체를 배제하려는 의도가 아니다. 컴퓨터 사용 가능 명령들은 또한 컴파일된 및 컴파일되지 않은 코드를 포함하는 다양한 형태들일 수 있다.
다음의 논의에서, 컴퓨팅 디바이스들로부터 형성된 서버들, 서비스들, 인터페이스들, 포털들, 플랫폼들 또는 다른 시스템들에 관해 많은 참조가 행해질 것이다. 이러한 용어들의 사용은 컴퓨터 판독가능한 유형의 비일시적 매체 상에 저장된 소프트웨어 명령들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 갖는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들을 표현하는 것으로 간주됨을 인식해야 한다. 예를 들어, 서버는, 설명된 역할들, 책임들 또는 기능들을 수행하는 방식으로 웹 서버, 데이터베이스 서버 또는 다른 타입의 컴퓨터 서버로 동작하는 하나 이상의 컴퓨터들을 포함할 수 있다. 개시된 컴퓨터-기반 알고리즘들, 프로세스들, 방법들 또는 다른 타입들의 명령 세트들은, 프로세서로 하여금 개시된 단계들을 실행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적인 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있음을 추가로 인식해야 한다. 본원에 설명된 시스템들 및 방법들은 다양한 데이터 오브젝트들의 전자 신호들을 3 차원 디스플레이들로 구성된 유형의 스크린 상에 디스플레이하기 위한 3 차원 표현들로 변환할 수 있음을 인식해야 한다. 본원에 설명된 시스템들 및 방법들은 수신기들을 사용하여 데이터를 수신하고, 송신기들을 사용하여 데이터를 송신하고, 특정하게 구성된 프로세서들을 사용하여 다양한 3 차원 향상들을 위한 전자 데이터 신호들을 변환하도록 구성된 하드웨어 디바이스들의 상호접속된 네트워크들을 포함하고, 여기서 3 차원 향상들은 3 차원 적응형 디스플레이 스크린 상의 후속 디스플레이에 대한 것임을 인식해야 한다.
다음의 논의는 창작적 요지의 많은 예시적인 실시예들을 제공한다. 각각의 실시예가 창작적 엘리먼트들의 단일 조합을 표현하지만, 본 발명의 요지는 개시된 엘리먼트들의 모든 가능한 모든 조합들을 포함하는 것으로 고려된다. 따라서, 일 실시예가 엘리먼트들 A, B 및 C를 포함하고 제 2 실시예가 엘리먼트들 B 및 D를 포함하는 경우, 창작적 요지는 또한 명시적으로 개시되지 않더라도 A, B, C 또는 D의 다른 나머지 조합들을 포함하는 것으로 고려된다.
본원에 사용된 바와 같이, 그리고 문맥상 달리 지정되지 않으면, 용어 "커플링된"은 직접적 커플링(서로 커플링된 2 개의 엘리먼트들이 서로 접촉하는 것) 및 간접적 커플링(2 개의 엘리먼트들 사이에 적어도 하나 이상의 추가적인 엘리먼트가 위치됨) 둘 모두를 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 용어들 "~에 커플링된" 및 "~와 커플링된"은 동의어로 사용된다.
본원에 설명된 기능은 또한, 예를 들어, 상기 기능들 또는 특징들을 구현하도록 구성된 서버 컴퓨터, 서버 팜 또는 클라우드 서비스에 액세스하는 컴퓨터 디바이스에 의해 컴퓨터 디바이스의 임의의 방식으로부터 설명된 기능들 또는 특징들에 액세스함으로써, 인터넷 서비스로서 액세스될 수 있다.
앞서 설명된 실시예들은 임의의 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 소프트웨어 코드는, 단일 컴퓨터에 제공되든 또는 다수의 컴퓨터들 사이에 분산되든지 간에, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서들의 집합물 상에서 실행될 수 있다. 이러한 프로세서들은 집적 회로 컴포넌트에서 하나 이상의 프로세서들을 갖는 집적 회로들로 구현될 수 있다. 프로세서는 임의의 적절한 포맷의 회로를 사용하여 구현될 수 있다.
추가로, 컴퓨터는 임의의 다수의 형태들, 예를 들어, 랙-장착된(rack-mounted) 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 또는 태블릿 컴퓨터로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 추가적으로, 컴퓨터는 일반적으로 컴퓨터로 간주되지 않지만 EGM, 웹 TV, 개인 휴대 정보 단말(PDA), 스마트 폰, 태블릿 또는 임의의 다른 적절한 휴대용 또는 고정식 전자 디바이스를 포함하는 적절한 프로세싱 능력들을 갖는 디바이스에 내장될 수 있다.
또한, 컴퓨터는 하나 이상의 입력 및 출력 디바이스를 가질 수 있다. 이러한 디바이스는, 무엇보다도, 사용자 인터페이스를 제시하기 위해 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 사용될 수 있는 출력 디바이스의 예는, 출력의 시각적 제시를 위한 프린터 또는 디스플레이 스크린, 또는 출력의 청각적 제시를 위한 다른 음향 생성 디바이스를 포함한다. 사용자 인터페이스를 위해 사용될 수 있는 입력 디바이스의 예는 키보드, 및 포인팅 디바이스, 예를 들어, 마우스, 터치 패드 및 디지털화 태블릿을 포함한다. 다른 예로, 컴퓨터는 음성 인식을 통해 또는 다른 청각적 포맷들로 입력 정보를 수신할 수 있다.
이러한 컴퓨터는, 로컬 영역 네트워크 또는 광역 네트워크, 예를 들어, 기업 네트워크 또는 인터넷을 포함하는 임의의 적절한 형태의 하나 이상의 네트워크에 의해 상호접속될 수 있다. 이러한 네트워크는 임의의 적절한 기술에 기초할 수 있고, 임의의 적절한 프로토콜에 따라 동작할 수 있고, 무선 네트워크, 유선 네트워크 또는 광섬유 네트워크를 포함할 수 있다.
본원에 개략된 다양한 방법들 또는 프로세스들은, 다양한 운영 시스템들 또는 플랫폼들 중 임의의 것을 이용하는 하나 이상의 프로세서들 상에서 실행가능한 소프트웨어로 코딩될 수 있다. 추가적으로, 이러한 소프트웨어는 다수의 적절한 프로그래밍 언어 및/또는 프로그래밍 또는 스크립팅(scripting) 툴(tool) 중 임의의 것을 사용하여 기입될 수 있고, 프레임워크 또는 가상 머신 상에서 실행되는 실행가능한 머신 언어 코드 또는 중간 코드로 컴파일링될 수 있다.
시스템 및 방법은, 하나 이상의 컴퓨터들 또는 다른 프로세서들 상에서 실행되는 경우 앞서 논의된 다양한 실시예들을 구현하는 방법들을 수행하는 하나 이상의 프로그램들로 인코딩된 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(또는 다수의 컴퓨터 판독가능 저장 매체)(예를 들어, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 컴팩트 디스크(CD), 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크(DVD), 자기 테이프, 플래쉬 메모리, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 또는 다른 반도체 디바이스의 회로 구성들 또는 다른 비일시적인 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체)로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 매체들은 전송가능할 수 있어서, 그에 저장된 프로그램 또는 프로그램들은, 앞서 논의된 다양한 양상을 구현하도록 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상으로 로딩될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체"라는 용어는, 제조(즉, 제조 물품) 또는 머신으로 간주될 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체만을 포함한다.
용어 "프로그램" 또는 "소프트웨어"는 본원에서, 앞서 논의된 본 발명의 다양한 양상을 구현하도록 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하기 위해 이용될 수 있는 임의의 타입의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 실행가능 명령어의 세트를 지칭하는 일반적 의미로 사용된다. 추가적으로, 이러한 실시예의 일 양상에 따르면, 실행되는 경우 본원에 개시된 방법을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은 단일 컴퓨터 또는 프로세서 상에 존재할 필요가 없고, 다양한 양상을 구현하기 위한 다수의 상이한 컴퓨터 또는 프로세서 사이에 모듈 방식으로 분산될 수 있음을 인식해야 한다.
컴퓨터 실행가능 명령어는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 디바이스에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 많은 형태일 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은, 특정 작업을 수행하거나 특정한 추상적 데이터 타입을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 통상적으로, 프로그램 모듈의 기능은 다양한 실시예에서 원하는 대로 결합 또는 분산될 수 있다.
또한, 데이터 구조는 임의의 적절한 형태로 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 예시의 단순화를 위해, 데이터 구조는, 데이터 구조의 위치를 통해 관련되는 필드를 갖는 것으로 도시될 수 있다. 이러한 관계는, 필드 사이의 관계를 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체에서의 위치를 갖는 필드에 대한 저장을 할당함으로써 마찬가지로 달성될 수 있다. 그러나, 데이터 구조의 필드의 정보 사이의 관계를 설정하기 위해, 포인터, 태그 또는 데이터 엘리먼트 사이의 관계를 설정하는 다른 메커니즘의 사용을 통하는 것을 포함하는 임의의 다른 적절한 메커니즘이 사용될 수 있다.
특정 구현 및 통신 디바이스의 자원들, 무선 네트워크 파라미터들 및 다른 요인들과 같은 다양한 관련 요인들에 따라, 상이한 구현 아키텍처들이 본 발명에 사용될 수 있다.
또한, 컴퓨터 서버는, 예를 들어, 분산형 서버 아키텍처, 서버 팜 또는 클라우드 기반 컴퓨팅 환경을 포함하는 임의의 가능한 서버 아키텍처 또는 구성에서 하나 이상의 서버들로서 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
시스템이 통신 디바이스의 사용자로부터 입력을 수신하는 것으로 설명되는 경우, 입력은 통신 디바이스의 물리적 키의 활성화를 통해, 통신 디바이스의 터치 스크린 디스플레이와의 상호작용을 통해, 통신 디바이스에서 수신되고 시스템에 의해 프로세싱되는 음성 커맨드를 통해, 통신 디바이스에서 관찰되고 프로세싱되는 사용자 제스처를 통해, 통신 디바이스를 흔드는 것을 포함하는 미리 결정된 제스처 패턴으로 통신 디바이스를 물리적으로 이동시키는 것을 통해, 사용자와 연관된 다른 국부적 또는 원격 통신 디바이스로부터 데이터를 수신하는 것을 통해 또는 통신 디바이스와 임의의 다른 센서 상호작용 또는 통신 디바이스를 달리 제어하는 것을 통해 수신될 수 있음을 이해해야 한다.
본 시스템 및 방법은 다양한 실시예들에서 실시될 수 있다. 적절히 구성된 컴퓨터 디바이스 및 연관된 통신 네트워크들, 디바이스들, 소프트웨어 및 펌웨어는 전술된 바와 같은 하나 이상의 실시예들을 가능하게 하는 플랫폼을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 24는, 저장 유닛(104) 및 랜덤 액세스 메모리(106)에 접속된 중앙 프로세싱 유닛("CPU")(102)을 포함할 수 있는 일반적인 컴퓨터 디바이스(100)를 도시한다. CPU(102)는 운영 시스템(101), 애플리케이션 프로그램(103) 및 데이터(123)를 프로세싱할 수 있다. 운영 시스템(101), 애플리케이션 프로그램(103) 및 데이터(123)는 저장 유닛(104)에 저장될 수 있고, 요구될 때 메모리(106)에 로딩될 수 있다. 컴퓨터 디바이스(100)는, CPU(102) 및 메모리(106)에 동작가능하게 접속되어 CPU(102)로부터의 집약적 이미지 프로세싱 계산들을 분담하고 이러한 계산들을 CPU(102)와 병렬적로 실행하는 그래픽 프로세싱 유닛(GPU)(122)을 더 포함할 수 있다. 운영자(107)는 비디오 인터페이스(105)에 의해 접속된 비디오 디스플레이(108), 및 다양한 입력/출력 디바이스들, 예를 들어, I/O 인터페이스(109)에 의해 접속된 키보드(115), 마우스(112) 및 디스크 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브(114)를 사용하여 컴퓨터 디바이스(100)와 상호작용할 수 있다. 공지된 방식으로, 마우스(112)는 비디오 디스플레이(108)에서 커서의 이동을 제어하고, 마우스 버튼으로 비디오 디스플레이(108)에 나타나는 다양한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 제어부들을 동작시키도록 구성될 수 있다. 디스크 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브(114)는 컴퓨터 판독가능 매체(116)를 수용하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 디바이스(100)는 네트워크 인터페이스(111)를 통해 네트워크의 일부를 형성하여, 컴퓨터 디바이스(100)가 다른 적절하게 구성된 데이터 프로세싱 시스템(미도시)과 통신하도록 허용할 수 있다. 하나 이상의 상이한 타입들의 센서(135)가 다양한 소스들로부터 입력을 수신하기 위해 사용될 수 있다.
본 시스템 및 방법은 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 또는 무선 핸드헬드를 포함하는 사실상 임의의 방식의 컴퓨터 디바이스 상에서 실행될 수 있다. 본 시스템 및 방법은 또한, 하나 이상의 컴퓨터 디바이스들이 본 발명에 따른 방법의 다양한 프로세스 단계들 각각을 구현할 수 있게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터-판독가능/사용가능 매체로서 구현될 수 있다. 전체 동작을 수행하는 것보다 더 많은 컴퓨터 디바이스들의 경우, 컴퓨터 디바이스들은 동작의 다양한 단계를 분산시키도록 네트워킹된다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 컴퓨터 사용가능 매체라는 용어들은 프로그램 코드의 임의의 타입의 물리적 실시예 중 하나 이상을 포함하는 것으로 이해된다. 특히, 컴퓨터-판독가능/사용가능 매체는 하나 이상의 휴대용 저장 제조 물품(예를 들어, 광 디스크, 자기 디스크, 테이프 등) 상에 또는 컴퓨터 및/또는 저장 시스템과 연관된 메모리와 같은 컴퓨팅 디바이스의 일부인 하나 이상의 데이터 저장소 상에 구현된 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 모바일 애플리케이션은 웹 서비스로서 구현될 수 있고, 여기서 모바일 디바이스는 네이티브 애플리케이션보다는 웹 서비스에 액세스하기 위한 링크를 포함한다.
설명된 기능은 iOS™ 플랫폼, ANDROID™, WINDOWS™ 또는 BLACKBERRY™를 포함한 임의의 모바일 플랫폼에 구현될 수 있다.
본 기술 분야의 당업자들은 본원에 설명된 실시예들의 다른 변화들이 본 범위를 벗어남이 없이 또한 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서 다른 수정들이 가능하다.
추가의 양상들에서, 본 개시는, 이러한 방법들을 구현하고 앞서 설명된 기능을 가능하게 하기 위해 사용하기 위한 비일시적 머신-판독가능 명령 세트들을 포함하는 시스템들, 디바이스들, 방법들 및 컴퓨터 프로그래밍 제품들을 제공한다.
본 개시가 어느 정도의 특정성으로 예시적인 형태들로 설명되고 예시되었지만, 설명 및 예시들은 단지 예로서 행해졌음을 주목한다. 부분들 및 단계들의 구성 및 조합 및 배열의 세부사항들에서 다수의 변화들이 행해질 수 있다. 따라서, 이러한 변화들은 본 발명에 포함되는 것으로 의도되며, 그 범위는 청구항들에 의해 규정된다.
임의의 선택적인 단계들 또는 그 컴포넌트들을 포함하여 설명된 프로세스들 내에서 명시적으로 언급되거나 고유한 범위를 제외하고는, 어떠한 요구된 순서, 시퀀스 또는 조합도 의도되거나 함축되지 않는다. 관련 기술 분야의 당업자들에 의해 이해될 바와 같이, 본원에 설명된 프로세스들 및 임의의 시스템들, 디바이스들 등 둘 모두에 관해, 청구항들에 의해서만 제한되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 다양한 환경들에서 다양한 범위의 변화들이 가능하고 심지어 유리하다.
Claims (31)
- 통신 시스템으로서,
하나 이상의 기지국들;
복수의 원격으로 위치된 단말 유닛들 - 상기 기지국들 및 상기 원격으로 위치된 단말 유닛들은, 통신 링크들을 통해 데이터를 송신 및 수신하기 위한 수단을 포함함 -; 및
상기 통신 링크들을 규정 및 관리하도록 구성되는 통신 관리자를 포함하고,
상기 통신 링크들은, 하나 이상의 기지국들과 하나 이상의 단말 유닛들 사이의 통신을 위해 구성되는 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들과, 하나 이상의 기지국들과 하나 이상의 단말 유닛들 사이의 통신을 위해 구성되는 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들을 포함하고,
상기 통신 관리자는 각각의 할당된 통신 자원들을 규정하는 정보를 이용하여 통신 링크들을 구성하고, 상기 단말 유닛이 시스템에 도입시에는 저 대역폭 통신 링크를 위해 사용될 시간 슬롯을 포함하는 정보가 상기 단말 유닛 상에 저장되지만, 요청하는 경우에는 고 대역폭 통신 링크들을 위해 사용될 자원들을 규정하는 정보가 할당되고,
상기 통신 관리자는, 통신 링크 및 임의의 통신 링크의 레이턴시에 할당되는 타일들의 수를 규정하는 수단을 포함하는, 통신 시스템. - 제1항에 있어서,
저 대역폭 통신 링크를 위해 사용될 시간 슬롯을 포함하는 정보는 상기 단말 유닛이 부팅 프로세스의 일부로서 상기 시스템에 도입시 상기 단말 유닛에 저장되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통신 관리자는 저 대역폭 통신 링크들의 수와 고 대역폭 통신 링크들의 수 사이의 비율을 설정하거나 동적으로 조절하도록 동작가능한 것인, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통신 링크들은 상기 통신 관리자에 의해 추가로 조절가능하고, 상기 통신 관리자는,
a. 하나 이상의 통신 링크들 각각의 데이터 레이트;
b. 상기 하나 이상의 통신 링크들 각각에 의해 활용되는 주파수 대역들;
c. 상기 하나 이상의 통신 링크들 각각에 의해 사용되는 상기 주파수 대역들 내의 채널;
d. 상기 하나 이상의 통신 링크들 각각에 의한 통신 오류 내성 - 상기 오류 내성은, i. 미리 결정된 코딩 방식; 및/또는 ii. 복제 주파수 모드의 사용에 의해 통제됨 -;
e. 기지국 당 통신하는 단말 유닛들의 수
f. 각각의 통신 링크의 타입 및 특성;
g. 기지국들 사이에서 변하는 단말 유닛들의 로밍 방법;
h. DFS(레이더 간섭)의 경우 스위칭할 백업 채널;
i. 무선통신 성능의 모니터링 및 로깅;
j. 타일 주파수 및 시간 특성;
k. 어느 타일들이 파일럿 신호들에 사용되는지;
l. 앞선 파라미터들 중 임의의 하나 이상이 변경되기 전의 시간 길이
중 하나, 그 이상 또는 전부를 추가로 조절하기 위한 수단을 포함하는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통신 관리자에는, 원하는 레이턴시를 유지하면서, 상기 통신 시스템의 요건들에 기초하여 상기 통신 링크에 대한 주파수 및 시간 슬롯 타일들을 할당하기 위한 수단이 추가로 제공되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단말 유닛들 상에 저장되는 상기 정보는, 상기 저 대역폭 통신 링크를 위해 사용될 상기 시간 슬롯, 타일 오프셋, 및 멀티 프레임 오프셋 중 하나 이상을 식별하는 저 대역폭 통신 링크 번호를 포함하는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들은 미리 결정된 레이턴시 범위 내에서의 통신을 위해 구성되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들은 가변 레이턴시 범위 내에서의 통신을 위해 구성되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들 및 상기 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들의 수는 상기 하나 이상의 기지국들의 시동(start-up) 프로세스 동안 조절될 수 있는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들의 수 및 상기 하나 이상의 고 대역폭 통신 링크들의 수는 적어도 하나의 상기 기지국과 복수의 상기 단말 유닛들 사이의 통신을 위한 요건들에 응답하도록 실시간 또는 준 실시간으로 조절될 수 있는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 저 대역폭 통신 링크들을 통해 상기 하나 이상의 단말 유닛들 중 일 단말 유닛에 의해 전송되는 데이터 패킷은 제 1 데이터 버스트 및 제 2 데이터 버스트로서 적어도 2회 송신되는, 통신 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 제 1 데이터 버스트 및 상기 제 2 데이터 버스트는 하나 이상의 상이한 주파수들을 점유하는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 시스템에는 전력 제어 수단이 추가로 제공되고, 상기 단말 유닛은, 상기 기지국으로부터 수신되는 신호의 강도에 따라 상기 단말 유닛이 송신하는 전력을 설정하는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 시스템에는 통신들을 동기화하기 위한 수단이 추가로 제공되고, 상기 동기화하기 위한 수단은 고정된 시간 주파수 동기화를 포함하는, 통신 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 주파수 및 시간 슬롯 타일들의 할당은 동작 동안 동적으로 변경될 수 있는, 통신 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 통신 관리자는, 고정된 또는 무선 대역 외 접속을 통해 상기 단말 유닛들 및 기지국들에 주파수 및 시간 슬롯 타일들 및 다른 구성 데이터를 할당할 수 있는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
주파수 사용, 타일 특성, 멀티플렉싱/디-멀티플렉싱 기술들, 타이밍 및 코드 사용을 포함하는, 상기 하나 이상의 통신 링크들과 연관된 적어도 하나의 파라미터 중 하나를 조절함으로써 상기 하나 이상의 통신 링크들의 레이턴시가 조절될 수 있는, 통신 시스템. - 제17항에 있어서,
파일럿들의 수 및 배치와 같은 상기 타일 특성은 상기 통신 관리자에 의해 구성될 수 있는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통신 시스템은 하나 초과의 통신 관리자들을 포함하는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
하나 이상의 상기 통신 링크들은 비상 통신 링크들로서 활용되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 단말 유닛들로의 기존의 데이터의 재송신은, 전송할 새로운 데이터가 존재할 때까지 계속되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
하나 이상의 통신 링크들은, 적어도 하나의 무경합(contention-free) 통신 링크 및 0개 또는 하나 이상의 경합된 통신 링크들을 포함하는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 단말 유닛들로의 데이터의 송신은 유지보수 및 문제 해결을 위해 활용되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통신 링크들의 특성을 최적화하는데 동적 주파수 홉핑 기술들이 활용되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
동적 주파수 선택 기술이 상기 하나 이상의 기지국들에 의해 활용되고, 하나 이상의 전용 무선 주파수 체인들에 의해 핸들링되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
동적 주파수 선택 기술들이 레이더 검출 및 회피를 위해 활용되는,
통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
자재 핸들링 장비의 커맨드 및 제어를 위해 광대역 조정된 다중 액세스 방식들을 사용하는, 통신 시스템. - 제27항에 있어서,
상기 자재 핸들링 장비는, 상기 하나 이상의 단말 유닛들 중 하나 이상을 통합할 수 있는, 창고 내의 하나 이상의 자율 주행 차량들을 포함하는,
통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
창고 내의 하나 이상의 자율 주행 차량들을 포함하는 자재 핸들링 장비(material handling equipment)의 커맨드 및 제어를 위해 광대역 조정된 다중 액세스 방식들을 활용하고, 상기 단말 유닛들은 상기 자율 주행 차량들의 각각의 자율 주행 차량에 포함되고, 상기 저 대역폭 정보는 각각의 자율 주행 차량이 창고에서 동작하기 전에 단말 유닛 상에 초기에 저장되는, 통신 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
+f로부터 -f로 그리고 그 역으로 임의의 에너지 누설이 상기 단말 유닛의 위치에서 발생하도록, 중심 주파수를 중심으로 대칭인 주파수 쌍들이 동일한 단말 유닛에 할당되어, 상이한 단말 유닛들에 +f 및 -f를 할당하는 것에 비해 원치않는 간섭이 적게 발생하는, 통신 시스템. - 제29항에 있어서,
상기 단말 유닛들은 동일한 기지국으로부터 상이한 거리들에 있을 수 있고, 그 결과, 상기 기지국에 가까운 단말 유닛으로부터 -f로 누설된 신호는 상기 기지국으로부터 멀리 떨어진 단말 유닛으로부터의 실제 -f 신호와 강하게 간섭할 수 있고, f 로의 누설에 대해서도 마찬가지인, 통신 시스템.
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