KR102360477B1 - 무선 네트워크들에서의 온디맨드 경로 동기화 및 빔포밍 - Google Patents

Abstract

범네트워크적 동기화의 필요성 없이 및 잠재적인 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 메시 네트워크 내에 노드들을 형성함으로써 무선 메시 네트워크의 스테이션들(노드들)에 의해 무선 통신이 수행된다. 노드들은 이들 근처의 노드들로부터 전송된 비컨들을 청취함으로써 네트워크 내의 이웃들에 관한 정보를 획득한다. 데이터 전송 세션이 경로 셋업 프로세스에 의해 트리거되어 개시되면 동기화 및 활성 링크들이 확립된다. 새로운 경로를 확립할 때 수행되는 링크 형성 프로세스는 빔포밍 및 동기화 양쪽 모두를 수행한다. 새로운 경로가 다른 활성 경로들과 교차하지 않는 상황들에서는 독립적인 동기화가 수행된다; 그러나, 교차하는 경로들이 존재하면, 노드들이 양쪽 모두의 경로들을 서비스하도록 구성된 경우 새로운 경로는 모든 교차하는 경로들과 동기화된다.

Description

무선 네트워크들에서의 온디맨드 경로 동기화 및 빔포밍

관련 출원의 상호참조

본 출원은, 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 2017년 11월 6일 출원된 미국 가출원 제62/581,827호의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장한다.

연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술

적용불가

컴퓨터 프로그램 부록의 참조에 의한 포함

적용불가

저작권 보호 대상 자료의 공지

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본 개시내용의 기술은 대체로 스테이션들 사이의 지향성 무선 통신에 관한 것으로, 더 구체적으로는 온디맨드 동기화 및 빔포밍을 수행하는 것에 관한 것이다.

밀리미터 파장(mm-wave 또는 mmW) 체제의 무선 네트워크가 점점 더 중요해지고 있다. 더 높은 트래픽 용량의 필요성으로 인해, 네트워크 운영자는 치밀화라는 아이디어를 수용하기 시작했다. 현재의 6GHz이하의 무선 기술은, 높은 데이터 수요에 대처하기에 충분하지 않다. 하나의 쉬운 대안은, 밀리미터 파 대역(mmW)이라고 지칭되는 30 - 300GHz 대역에서 더 많은 스펙트럼을 이용하는 것이다.

일반적으로 mmW 무선 시스템을 가능케하는 것은, 높은 주파수 대역의 채널 손상 및 전파 특성을 적절하게 처리하는 것을 요구한다. 높은 자유-공간 경로 손실, 높은 침투, 반사 및 회절 손실은, 이용가능한 다이버시티를 감소시키고 비시선(NLOS; non-line-of-sight) 통신을 제한한다.

mmW의 작은 파장은, 실용적 치수의 고 이득 전자적으로 조향가능한 지향성 안테나의 이용을 가능케한다. 이 기술은, 경로 손실을 극복하고 수신기에서의 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 보장하기에 충분한 어레이 이득을 제공할 수 있다. 밀집 배치 환경 및 mmW 대역에서 지향성 메시 네트워크들을 이용하는 것은, 노드들 간의 신뢰성 있는 통신을 달성하고 시선 제약 채널 제약들을 극복하는 효율적인 방식을 제공한다.

한 영역에서 스타트업하는 새로운 통신 노드(스테이션)는 발견할 이웃 노드들 및 참여할 네트워크를 검색할 것이다. 네트워크로의 노드의 초기 액세스 프로세스는, 이웃 노드를 스캔하고 모든 활성 로컬 노드를 발견하는 것을 포함한다. 이것은, 새로운 노드가 참여할 특정한 네트워크/네트워크들의 목록을 검색하거나, 새로운 노드가 그 새로운 노드를 수락할 임의의 이미 확립된 네트워크에 참여하기 위해 브로드캐스트 요청을 보냄으로써 수행될 수 있다.

메시 네트워크에 접속하는 노드는, 모든 이웃 노드들을 발견하여 게이트웨이/포털 메시 노드에 도달하는 최상의 경로와 이들 이웃 노드들 각각의 능력에 관해 결정하는 것을 필요로 한다. 새로운 노드는 특정한 기간 동안 가능한 이웃 노드들에 대해 모든 채널을 검사한다. 그 특정한 시간 이후에 어떠한 활성 노드도 검출되지 않는다면, 노드는 다음 채널로 이동한다. 노드가 검출되면, 새로운 노드는 규제 도메인에서의 동작을 위해 그 자신(그 PHY 계층)을 구성하기에 충분한 가용 정보를 수집할 필요가 있다. 이 작업은, 지향성 전송으로 인해 mmWave 통신에서 더욱 어려워진다. 이 프로세스에서의 과제는 다음과 같이 요약될 수 있다 : (a) 주변 노드 ID들에 대한 지식; (b) 빔포밍을 위한 최상의 전송 패턴에 대한 지식; (c) 전체 시간 동안 전체 네트워크를 동기화 상태로 유지하는 것; (d) 충돌 및 난청으로 인한 채널 액세스 문제; 및 (e) 차단 및 반사로 인한 채널 손상.

따라서, 개선된 이웃 발견 방법은 상기 문제점들 중 일부 또는 전부를 극복하여 mmWave D2D 및 메시 기술의 보급성을 가능케하는 것을 추구한다. 그러나, 메시 네트워킹을 위한 기존 기술들은, 브로드캐스트 모드에서 동작하는 네트워크를 위한 메시 발견 솔루션을 다루지만, 대체로 지향성 무선 통신을 갖는 네트워크를 대상으로 하지는 않는다.

따라서, 무선 통신 네트워크 내에서 향상된 동기화 및 빔포밍 메커니즘에 대한 필요성이 존재한다. 본 개시내용은 이러한 필요성을 충족시키고 이전 기술들에 비해 추가적인 혜택을 제공한다.

각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 갖는 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신을 포함하는 다른 무선 통신 스테이션들(노드들)과 무선으로 통신하도록 구성된 연관된 프로그래밍을 갖춘 무선 통신 회로(스테이션, 노드). 스테이션은, 메시 네트워크에서 이웃 피어 스테이션들과의 연관을 확립하고 유지하기 위해 피어 스테이션으로서 메시 네트워크에서 동작한다. 노드들은, 범네트워크적 동기화의 필요성 없이 및 잠재적인 이웃들 사이의 활성 링크들(데이터 전송에 이용되고, 모니터링되고 유지보수되는 링크들)을 형성할 필요없이 메시 네트워크 내에 형성된다. 따라서, 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들이 확립된다.

이러한 정상 상태(steady state)에서의 노드들의 접속에 의해, 노드들이, 그들의 이웃 목록 내에서 등의, 그들의 이웃을 인식하고, 빔포밍 또는 이들 이웃에 실제로 접속하지 않고 이웃의 능력 및 위치에 관한 추가 정보를 가질 수 있다. 노드는 근처 노드들로부터 전송된 비컨들을 청취함으로써 이들 이웃들을 인식하게 된다. 각각의 노드는 특정한 비컨 전송 인터벌에서 모든 방향으로 비컨을 전송한다. 경로 또는 데이터 세션이 적어도 하나의 다른 노드와의 종단간 접속을 확립하려는 노드에 의해 개시되지 않는 한, 노드들은 그들의 비컨을 수신하는 다른 노드들과의 활성 링크를 형성하는 것이 요구되지 않는다.

본 개시내용은, AP에서의 통신 충돌을 감소시키면서 개선된 링크 예산 및 MAC 효율 양쪽 모두를 포함한 다수의 이점을 제공한다. 또한 BF 훈련을 DTI(Data Transmission Interval) 내로 확장할 필요성이 감소된다. 또한, AP로부터 STA로 명시적 스케쥴링 정보를 교환하기 위한 오버헤드가 감소된다.

본 개시내용에서 다수의 용어가 사용되며, 그 의미가 아래에서 전반적으로 설명된다.

A-BFT : 연관-빔포밍 훈련 기간(Association-Beamforming Training period); 네트워크에 참여하는 새로운 스테이션(STA)의 연관 및 BF 훈련에 이용되는 비컨에서 공지되는 기간.

AP : 액세스 포인트(Access Point); 하나의 스테이션(STA)을 포함하고 연관된 STA들에 대한 무선 매체(WM)를 통해 배포 서비스에 대한 액세스를 제공하는 엔티티.

빔포밍(BF; Beamforming) : 전방향 안테나 패턴 또는 준-전방향 안테나 패턴을 이용하지 않는 지향성 전송. 빔포밍은 전송기에서 이용되어 의도된 수신기에서 수신되는 신호 전력 또는 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시킨다.

BI : 비컨 인터벌(Beacon Interval)은 비컨 전송 시간들 사이의 시간을 나타내는 주기적 수퍼 프레임 기간이다.

BRP : BF 개선 프로토콜(BF Refinement protocol); 수신기 훈련을 가능케하고 최상의 지향성 통신을 달성하기 위해 전송기와 수신기 측을 반복적으로 훈련시키는 BF 프로토콜.

BSS : 기본 서비스 세트(Basic Service Set); 네트워크에서 AP와 성공적으로 동기화된 한 세트의 스테이션(STA)들.

BSSID : 기본 서비스 세트 식별자(Basic Service Set Identification).

BHI : 비컨 전송 인터벌(BTI) 및 연관-빔포밍 훈련 기간(A-BFT)을 포함하는 비컨 헤더 인터벌.

BTI : 비컨 전송 인터벌(Beacon Transmission Interval)은 연속적인 비컨 전송들 사이의 인터벌이다.

CBAP : 경합-기반 액세스 기간(Contention-Based Access Period); 경합-기반의 강화된 분산형 채널 액세스(EDCA)가 이용되는 지향성 다중 기가비트(DMG; directional multi-gigabit) BSS의 데이터 전송 인터벌(DTI) 내의 기간.

DTI : 데이터 전송 인터벌(Data Transfer Interval); 실제의 데이터 전송이 후속해서 뒤따르는 전체 BF 훈련이 허용되는 기간. 이것은 하나 이상의 서비스 기간(SP; service period) 및 경합-기반 액세스 기간(CBAP; contention-based access period)을 포함할 수 있다.

MAC 주소 : 매체 액세스 제어(MAC; Medium Access Control) 주소.

MBSS : 메시 기본 서비스 세트(Mesh Basic Service Set), MSTA(메시 스테이션)들의 자립적 네트워크(self-contained network)를 형성하고 배포 시스템(DS)으로서 이용될 수 있는 기본 서비스 세트(BSS).

MCS : 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme); PHY 계층 데이터 레이트로 변환될 수 있는 인덱스.

MSTA : 메시 스테이션(MSTA; Mesh Station) : 메시 기능을 구현하는 스테이션(STA). Mesh BSS에서 동작하는 MSTA는 다른 MSTA들에게 배포 서비스를 제공할 수 있다.

전방향성 : 전송의 비지향성 안테나 모드.

준-전방향성 : 가장 넓은 빔 폭을 획득될 수 있는 지향성 다중 기가비트(DMG; directional multi-gigabit) 안테나 동작 모드.

수신 섹터 스윕(RXSS; Receive Sector Sweep) : 상이한 섹터들을 통한 섹터 스윕(Sector Sweep; SSW) 프레임들의 수신, 여기서, 스윕은 연속된 수신들 사이에 수행된다.

RXBF: 수신기 빔포밍(Receiver BeamForming)

SLS : 섹터-레벨 스윕(Sector-Level Sweep) 국면 : 4개의 컴포넌트를 포함할 수 있는 BF 훈련 국면 : SSW 피드백 및 SSW ACK를 이용하는 등에 의해, 개시자를 훈련하기 위한 개시자 섹터 스윕(ISS; Initiator Sector Sweep), 응답자 링크를 훈련하기 위한 응답자 섹터 스윕(RSS; Responder Sector Sweep).

SNR : dB 단위의 수신된 신호 대 잡음비(dB).

SP : 서비스 기간; 액세스 포인트(AP)에 의해 스케쥴링되는 SP. 스케쥴링된 SP는 고정된 시간 인터벌들에서 시작한다.

스펙트럼 효율 : 특정한 통신 시스템에서 주어진 대역폭을 통해 전송될 수 있는 정보 레이트, 대개 비트/초/Hz로 표현됨.

STA : 스테이션(Station); 무선 매체(WM)에 대한 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 인터페이스의 개별적으로 어드레싱가능한 인스턴스인 논리적 엔티티.

스윕(Sweep) : 전송기 또는 수신기에서의 안테나 구성이 전송들 사이에서 변경되는, 짧은 빔포밍 프레임간 공간(SBIFS; short beamforming interframe space) 인터벌에 의해 분리된 일련의 전송.

SSW : 섹터 스윕(Sector Sweep)은, 상이한 섹터들(방향들)에서 전송이 수행되고 수신된 신호들, 강도들 등에 관해 정보가 수집되는 동작이다.

전송 섹터 스윕(TXSS; Transmit Sector Sweep) : 연속된 전송들 사이에서 스윕이 수행되는, 상이한 섹터들을 통한 다중 섹터 스윕(SSW) 또는 DMG(지향성 다중 기가비트) 비컨 프레임들의 전송.

본 명세서에서 설명된 기술의 추가적인 양태들은 본 명세서의 후속 부분들에서 나타날 것이며, 상세한 설명은 본 기술의 바람직한 실시예들을 제한하지 않고 완전히 개시하기 위한 목적을 위한 것이다.

본 명세서에서 설명된 기술은 단지 예시적 목적인 이하의 도면들을 참조함으로써 더욱 완전하게 이해될 것이다 :
도 1은 IEEE 802.11 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 수행되는 능동 스캔의 타이밍도이다.
도 2는 메시 스테이션과 비메시 스테이션의 조합을 보여주는 메시 네트워크의 노드 도면이다.
도 3은 IEEE 802.11 WLAN에 대한 메시 식별 요소를 도시한 데이터 필드도이다.
도 4는 IEEE 802.11 WLAN에 대한 메시 구성 요소를 도시한 데이터 필드도이다.
도 5는 IEEE 802.11ad 프로토콜에서 안테나 섹터 스위핑(SSW)의 개략도이다.
도 6은 IEEE 802.11ad 프로토콜에서 섹터-레벨 스위핑(SLS)의 시그널링을 도시하는 시그널링도이다.
도 7은 IEEE 802.11ad에 대한 섹터 스윕(SSW) 프레임 요소를 도시한 데이터 필드도이다.
도 8은 IEEE 802.11ad에 대한 SSW 프레임 요소 내의 SSW 필드를 도시하는 데이터 필드도이다.
도 9a 및 도 9b는, IEEE 802.11ad에 이용되는, 도 9a에서 ISS의 일부로서 전송될 때 및 도 9b에서 ISS의 일부로서 전송되지 않을 때에 도시된 SSW 피드백 필드들을 나타내는 데이터 필드도이다.
도 10은 본 개시내용의 한 실시예에 따라 이용되는 무선 네트워크 내의 무선 mmWave 노드들의 무선 노드 토폴로지 예이다.
도 11은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 스테이션 하드웨어의 블록도이다.
도 12는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 mmW 안테나 시스템에 의해 생성된 빔 패턴도이다.
도 13은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 6GHz이하 안테나에 의해 생성된 빔 패턴도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 이웃 목록을 관리하는 노드의 흐름도이다.
도 15a 내지 도 15d는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 인증 절차를 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 브로드캐스팅을 통해 발견된 빔들의 새로운 노드 인증의 메시지 전달도이다.
도 17은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 빔포밍을 통한 새로운 노드 인증의 메시지 전달 도면이다.
도 18a 내지 도 18c는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 경로 요청 브로드캐스팅을 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 19a 내지 도 19c는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 브로드캐스팅을 통한 경로 응답을 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 20a 내지 도 20c는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 브로드캐스팅을 통한 경로 응답 전파를 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 21a 내지 도 21c는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 비컨 RREQ 및 RRES를 이용한 빔포밍을 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 22a 내지 도 22c는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 비컨 RREQ, RRES 및 RRES 피드백을 이용한 빔포밍을 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 23a 내지 도 23d는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 온디맨드 라우팅, 빔포밍 및 동기화의 흐름도이다.
도 24는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 직교 라우터 동기화를 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 25는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 중첩 경로들에 대한 동기화를 도시하는 노드 토폴로지 도면이다.
도 26은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 RREQ 프레임 포멧의 데이터 필드도이다.
도 27은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 RRES 프레임 포멧의 데이터 필드도이다.
도 28은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 RRES ACK 프레임 포멧의 데이터 필드도이다.
도 29는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 클록 마스터 동기화 할당 요청의 데이터 필드도이다.
도 30은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 클록 마스터 동기화 할당 응답의 데이터 필드도이다.
도 31은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 클록 마스터 동기화 할당 응답 ACK의 데이터 필드도이다.

1. 기존 지향성 무선 네트워크 기술

1.1. WLAN 시스템

WLAN 시스템에서, 802.11은 2개의 스캔 모드; 수동 및 능동 스캔을 정의한다. 다음은 수동 스캔의 특징이다. (a) 네트워크에 참여하려고 시도하는 새로운 스테이션(STA)은 각각의 채널을 검사하고 최대 MaxChannelTime까지 비컨 프레임을 기다린다. (b) 어떠한 비컨도 수신되지 않으면, 새로운 STA는 또 다른 채널로 이동하므로, 스캔 모드에서는 새로운 STA가 어떠한 신호도 전송하지 않기 때문에 배터리 전력을 절약할 수 있다. STA는 비컨을 놓치지 않도록 각각의 채널에서 충분한 시간을 기다려야 한다. 비컨이 상실된다면, STA는 또 다른 비컨 전송 인터벌(BTI) 동안 기다려야 한다.

다음은 능동 스캔의 특성이다. (a) 로컬 네트워크에 참여하기를 원하는 새로운 STA는, 다음과 같이, 각각의 채널 상에서 프로브 요청 프레임을 전송한다. (a)(1) STA는 채널로 이동하고, 인입 프레임 또는 프로브 지연 타이머가 만료되기를 기다린. (a)(2) 타이머가 만료된 후 어떠한 프레임도 검출되지 않으면, 채널이 이용 중이 아닌 것으로 간주된다. (a)(3) 채널이 이용중이지 않다면, STA는 새로운 채널로 이동한다. (a)(4) 채널을 이용중이면, STA는 일반 DCF를 이용하여 매체에 액세스하고, 프로브 요청 프레임을 전송한다. (a)(5) STA는 결코 채널이 바쁘지 않다면 프로브 요청에 대한 응답을 수신하기 위해 원하는 기간(예를 들어, 최소 채널 시간) 동안 기다린다. STA는, 채널이 바쁘고 프로브 응답이 수신되었다면 더 많은 시간(예를 들어, 최대 채널 시간) 동안 기다린다.

(b) 프로브 요청은, 고유 서비스 세트 식별자(SSID), SSID들의 목록 또는 브로드캐스트 SSID를 이용할 수 있다. (c) 일부 주파수 대역에서는 능동 스캔이 금지되어 있다. (d) 능동 스캔은, 특히 많은 새로운 STA가 동시에 도착하여 네트워크에 액세스하려고 시도한다면, 간섭 및 충돌의 원인이 될 수 있다. (e) 능동 스캔은, STA가 비컨을 기다릴 필요가 없기 때문에, STA가 수동 스캔의 이용에 비해 네트워크에 액세스하기 위한 더 빠른(더 신속한) 방식이다. (f) 인프라스트럭쳐 기본 서비스 세트(BSS) 및 IBSS에서, 적어도 하나의 STA가 프로브를 수신하고 응답하기 위해 깨어 있다. (g) 메시 기본 서비스 세트(MBSS)의 STA는 임의의 시점에서 응답하기 위해 깨어 있지 않을 수 있다. (h) 무선 측정 캠페인이 활성일 때, 노드는 프로브 요청에 응답하지 않을 수 있다. (i) 프로브 응답의 충돌이 발생할 수 있다. STA들은 마지막 비컨을 전송한 STA가 첫 번째 프로브 응답을 전송하는 것을 허용함으로써 프로브 응답의 전송을 조율할 수 있다. 다른 노드들은, 충돌을 피하기 위해 백오프 시간과 정규의 분산된 조율 기능(DCF; distributed coordination function) 채널 액세스를 따르고 이용할 수 있다.

도 1은 IEEE 802.11 WLAN에서의 능동 스캔의 이용을 도시하며, 프로브를 전송하는 스캔 스테이션과 프로브를 수신하고 응답하는 2개의 응답 스테이션을 보여준다. 이 도면은 또한, 최소 및 최대 프로브 응답 타이밍을 보여준다. 값 G1은 확인응답의 전송 전의 프레임간 간격인 SIFS로 설정된 것으로 도시되어 있는 반면, G3은, RTS 팩키지를 보내기 전으로서 백오프 기간을 완료한 후에 전송기가 기다리는 시간 지연에 의해 표시되는, DCF 프레임간 간격인 DIFS이다.

1.2. IEEE 802.11s 메시 WLAN

IEEE 802.11s(이하 802.11s)는, 무선 메시 네트워킹 능력을 802.11 표준에 추가한 표준이다. 802.11s에서, 메시 네트워크 발견, 피어-투-피어 접속 확립, 및 메시 네트워크를 통한 데이터 라우팅을 가능케하기 위해, 새로운 유형의 무선 스테이션들뿐만 아니라 새로운 시그널링이 정의되어 있다.

도 2는, 비메시 STA의 혼합이 메시-STA/AP(실선)에 접속하고 메시 STA들이 메시 포털을 포함한 다른 메시 STA(점선)에 접속하는 메시 네트워크의 한 예를 나타낸다. 메시 네트워크 내의 노드들은, 이웃을 발견하기 위해 802.11 표준에 정의된 것과 동일한 스캔 기술을 이용한다. 메시 네트워크의 식별은, 비컨 및 프로브 응답 프레임에 포함된 메시 ID 요소에 의해 주어진다. 하나의 메시 네트워크에서, 모든 메시 STA들은 동일한 메시 프로파일을 이용한다. 메시 프로파일들은, 메시 프로파일들 내의 모든 파라미터가 정합된다면 동일한 것으로 간주된다. 메시 프로파일은 비컨 및 프로브 응답 프레임에 포함되므로, 메시 프로파일은 스캔을 통해 그 이웃 메시 STA에 의해 획득될 수 있다.

메시 STA가 스캔 프로세스를 통해 이웃 메시 STA를 발견하면, 발견된 메시 STA는 후보 피어 메시 STA로서 간주된다. 이것은, 발견된 메시 STA가 그 멤버인, 메시 네트워크의 멤버가 될 수 있고, 이웃 메시 STA와 메시 피어링을 확립한다. 발견된 이웃 메시 STA는, 메시 STA가 수신된 비컨 또는 프로브 응답 프레임이 이웃 메시 STA에 대해 나타내는 것과 동일한 메시 프로파일을 이용할 때, 후보 피어 메시 STA으로서 간주될 수 있다.

메시 STA는 발견된 이웃의 정보를 메시 이웃 테이블에 유지하려고 시도하며, 메시 이웃 테이블은 다음을 포함한다 : (a) 이웃 MAC 주소; (b) 동작 채널 번호; 및 (c) 가장 최근에 관찰된 링크 상태 및 품질 정보. 이웃이 검출되지 않으면, 메시 STA는 가장 높은 우선순위 프로파일에 대한 메시 ID를 채택하고 활성 상태를 유지한다. 이웃 메시 STA들을 발견하기 위한 모든 이전의 시그널링은 브로드캐스트 모드에서 수행된다. 802.11s는 지향성 무선 통신을 이용하는 네트워크를 대상으로 하지 않았다는 점을 이해해야 한다.

도 3은 메시 네트워크의 식별을 광고하는데 이용되는 메시 식별 요소(메시 ID 요소)를 도시한다. 메시 ID는, 메시 네트워크에 참여하고자 하는 새로운 STA에 의해 프로브 요청에서, 및 기존의 메시 네트워크 STA에 의해 비컨 및 신호에서 전송된다. 길이가 0인 메시 ID 필드는, 프로브 요청 프레임 내에서 이용되는 와일드카드 메시 ID를 나타낸다. 와일드카드 메시 ID는, 비메시 STA가 메시 네트워크에 참여하는 것을 방지하는 특정한 ID이다. 메시 스테이션은 비메시 스테이션보다 더 많은 피쳐를 가진 STA임을 인식해야 한다, 예를 들어, 메시 기능을 제공하는 어떤 다른 모듈에 추가적인 모듈로서 STA를 실행시키는 것과 유사하다. STA가 이 메시 모듈을 갖지 않는다면 메시 네트워크에 접속하는 것이 허용될 수 없다.

도 4는 메시 STA에 의해 전송된 비컨 프레임 및 프로브 응답 프레임에 포함된 메시 구성 요소를 도시하며, 메시 서비스를 광고하는데 이용된다. 메시 구성 요소들의 주요 내용은 다음과 같다 : (a) 경로 선택 프로토콜 식별자; (b) 경로 선택 메트릭 식별자; (c) 혼잡 제어 모드 식별자; (d) 동기화 방법 식별자; 및 (e) 인증 프로토콜 식별자. 메시 ID와 함께 메시 구성 요소의 내용은 메시 프로파일을 형성한다.

표준 802.11a는, 메시 발견, 메시 피어링 관리, 메시 보안, 메시 비커닝 및 동기화, 메시 조율 기능, 메시 전력 관리, 메시 채널 스위칭, 3개 주소, 4개 주소 및 확장된 주소 프레임 포멧, 메시 경로 선택 및 포워딩, 외부 네트워크와의 연동, 메시내 혼잡 제어 및 메시 BSS에서의 비상 서비스 지원을 포함한, 많은 절차와 메시 기능들을 정의한다.

1.3. WLAN에서의 밀리미터 파

밀리미터 파 대역의 WLAN은, 일반적으로, 높은 경로 손실을 감안하고 통신을 위한 충분한 SNR을 제공하기 위해, 전송, 수신 또는 양쪽 모두에 대해 지향성 안테나의 이용을 요구한다. 전송 또는 수신에서 지향성 안테나를 이용하는 것은, 역시 스캔 프로세스를 지향성으로 만든다. IEEE 802.11ad 및 새로운 표준 802.11ay는, 밀리미터 파 대역을 통한 지향성 전송 및 수신을 위한 스캔 및 빔포밍 절차를 정의한다.

1.4. IEEE 802.11ad 스캔 및 BF 훈련

mmWave WLAN 최신 시스템의 한 예는 802.11ad 표준이다.

1.4.1. 스캔

새로운 STA는 수동 또는 능동 스캔 모드에서 동작하여, 특정한 SSID, SSID들의 목록, 또는 발견된 모든 SSID를 스캔한다. 수동적으로 스캔하기 위해, STA는 SSID를 포함하는 DMG 비컨 프레임들을 스캔한다. 능동적으로 스캔하기 위해 : DMG STA는 원하는 SSID 또는 하나 이상의 SSID 목록 요소를 포함하는 프로브 요청 프레임을 전송한다. DMG STA는, 프로브 요청 프레임의 전송 전에 DMG 비컨 프레임을 전송하거나 빔포밍 훈련을 수행해야 할 수도 있다.

1.4.2. BF 훈련

BF 훈련은, 섹터 스윕을 이용하고 각각의 STA가 전송 및 수신 양쪽 모두에 대한 적절한 안테나 시스템 설정을 결정하는 것을 허용하는데 필요한 시그널링을 제공하는 BF 훈련 프레임 전송의 양방향 시퀀스이다.

802.11ad BF 훈련 프로세스는 3개의 국면으로 수행될 수 있다. (1) 섹터 레벨 스윕 국면이 수행되어, 링크 취득을 위해 낮은 이득(준-전방향) 수신을 동반한 지향성 전송이 수행된다. (2) 수신 이득 및 결합된 전송 및 수신에 대한 최종 조정을 추가하는 개선 스테이지가 수행된다. (3) 그 다음, 데이터 전송 동안 추적이 수행되어 채널 변경에 대해 조정한다.

1.4.3. 802.11ad SLS BF 훈련 국면

이것은 802.11ad 표준의 SLS(섹터 레벨 스윕) 필수 국면에 중점을 둔다. SLS 동안, 한 쌍의 STA는 상이한 안테나 섹터들을 통해 일련의 섹터 스윕(SSW) 프레임들(또는 PCP/AP에서의 전송 섹터 훈련의 경우 비컨들)을 교환하여 가장 높은 신호 품질을 제공하는 것을 찾는다. 먼저 전송하는 스테이션을 개시자(initiator)라고 부른다; 2번째로 전송하는 스테이션을 응답자라고 부른다.

전송 섹터 스윕(TXSS) 동안, SSW 프레임은 상이한 섹터들 상에서 전송되는 반면, 페어링 노드(응답자)는 준-전방향 패턴을 이용하여 수신한다. 응답자는 최상의 링크 품질(예를 들어, SNR)을 제공한 개시자로부터 안테나 어레이 섹터를 결정한다.

도 5는 802.11ad에서의 섹터 스윕(SSW)의 개념을 도시한다. 이 도면에서, STA 1은 SLS의 개시자이고 STA 2가 응답자인 예가 제공된다. STA 1은 전송 안테나 패턴 미세 섹터들 모두를 스윕하는 반면, STA 2는 준-전방향 패턴으로 수신한다. STA 2는, STA 1로부터 수신한 최상의 섹터를 STA 2에 피드백한다.

도 6은, 802.11ad 명세에서 구현된 섹터-레벨 스윕(SLS) 프로토콜의 시그널링을 나타낸다. 전송 섹터 스윕의 각각의 프레임은, 섹터 카운트다운 표시(CDOWN), 섹터 ID, 및 안테나 ID에 관한 정보를 포함한다. 최상의 섹터 ID 및 안테나 ID 정보는, 섹터 스윕 피드백 및 섹터 스윕 ACK 프레임과 함께 피드백된다.

도 7은, 802.11ad 표준에서 이용되는 섹터 스윕 프레임(SSW 프레임)의 필드들을 도시하며, 그 필드들이 아래에 개요되어 있다. 지속시간 필드는, SSW 프레임 전송이 끝날 때까지의 시간으로 설정된다. RA 필드는, 섹터 스윕의 의도된 수신기인 STA의 MAC 주소를 포함한다. TA 필드는 섹터 스윕 프레임의 전송기 STA의 MAC 주소를 포함한다.

도 8은 SSW 필드 내의 데이터 요소들을 나타낸다. SSW 필드에 운반되는 기본 정보는 다음과 같다. 방향 필드는 0으로 설정되어 프레임이 빔포밍 개시자에 의해 전송됨을 나타내고, 1로 설정되어 프레임이 빔포밍 응답자에 의해 전송됨을 나타낸다. CDOWN 필드는, TXSS의 끝까지 남은 DMG 비컨 프레임 전송 횟수를 나타내는 다운-카운터이다. 섹터 ID 필드는, 이 SSW 필드를 포함하는 프레임이 전송되는 섹터 번호를 나타내도록 설정된다. DMG 안테나 ID 필드는, 전송기가 이 전송에 대해 어떤 DMG 안테나를 현재 이용하고 있는지를 나타낸다. RXSS 길이 필드는, CBAP로 전송될 때만 유효하며 그렇지 않으면 보류된다. 이 RXSS 길이 필드는, 전송 STA에 의해 요구되는 수신 섹터 스윕의 길이를 명시하고 SSW 프레임의 단위로 정의된다. SSW 피드백 필드는 아래에 정의되어 있다.

도 9a 및 도 9b는 SSW 피드백 필드를 도시한다. 도 9a에 도시된 포멧은 ISS(Internal Sublayer Service)의 일부로 전송될 때 이용되는 반면, 도 9b의 포멧은 ISS의 일부로서 전송되지 않을 때 이용된다. ISS 필드 내의 총 섹터는, 개시자가 ISS에서 이용하는 총 섹터 수를 나타낸다. RX DMG 안테나 수 서브필드는, 개시자가 후속 수신 섹터 스윕(RSS) 동안 이용하는 수신 DMG 안테나의 수를 나타낸다. 섹터 선택 필드는, 직전 섹터 스윕에서 최상의 품질로 수신된 프레임 내의 SSW 필드의 섹터 ID 서브필드 값을 포함한다. DMG 안테나 선택 필드는, 직전 섹터 스윕에서 최상의 품질로 수신된 프레임 내의 SSW 필드의 DMG 안테나 ID 서브필드의 값을 나타낸다. SNR 보고 필드는, 섹터 선택 필드에서 표시되고, 직전 섹터 스윕 동안 최상의 품질로 수신된 프레임으로부터의 SNR 값으로 설정된다. 폴링 요구 필드는, 비PCP/비AP STA와의 통신을 개시하기 위해 PCP/AP를 요구한다는 것을 나타내기 위해 비PCP/비AP에 의해 1로 설정된다. 폴링 요구 필드는 0으로 설정되어, 비PCP/비AP는 PCP/AP가 통신을 개시하는지의 여부에 대한 어떠한 선호도 갖고 있지 않다는 것을 나타낸다.

2. 온디맨드 경로 동기화 및 빔포밍 소개

2.1. 문제 진술

타이밍 동기화 기능(TSF; Timing synchronization function)은 STA들 사이의 타이밍 동기화를 수행하기 위해 IEEE 802.11 WLAN 표준에 명시되어 있다. 타이밍 동기화는 스테이션이 비컨 프레임을 통해 주기적으로 타이밍 정보를 교환함으로써 달성된다.

(인프라) BSS에서, AP는 비컨에서 TSF 정보를 전송한다. TSF는 동일한 기본 서비스 세트(BSS) 내의 모든 스테이션의 타이머를 동기화된 상태로 유지한다.

독립적 기본 서비스 세트(IBSS, ad-hoc)에서, 각각의 스테이션은 비컨을 전송하기 위해 경쟁한다. 각각의 스테이션은 TSF 타이머 카운팅을 마이크로초(㎲) 증분으로 유지한다. 스테이션은, 스테이션 그 자신의 TSF 타이머보다 늦은 경우 수신된 타이밍을 채택한다.

현재의 mmWave 통신 시스템은, 전송기와 수신기 사이에 충분한 링크 예산을 확보하기 위해 지향성 통신에 크게 의존한다. 종래 기술에서 볼 수 있는 바와 같이, 이용에 적절한 빔의 결정은 상당한 시그널링을 요구한다. AP는 전송 빔포밍으로 복수의 비컨 프레임을 전송한다.

비컨은, 네트워크를 공지하고 동기화를 유지하며 네트워크 자원을 관리하기 위해 항상 모든 방향으로 주기적으로 전송된다.

현재의 기술 추세는, 더 높은 안테나 이득이 더 양호한 링크 예산을 확보하는 것을 허용하는, 더 세밀한 빔포밍으로 향하고 있다. 그러나, STA가 더 미세한 빔을 채용할 때, STA는 충분한 전송 각도를 커버하기 위해 훨씬 더 많은 프레임을 전송할 필요가 있지만, 레이턴시 제약을 위해 비컨 전송의 오버헤드를 감소시킬 것이 요구된다.

mmWave PHY 기술을 이용하여 메시 네트워크를 형성하는 것을 고려할 때, 전체 네트워크를 동기상태로 유지하는 것은 매우 엄격한 제약이고 필요하지 않을 수도 있다. 특히, 많은 노드가 메시 노드에 접속되어 있지만 데이터를 능동적으로 전송 또는 수신하지 않는 경우. 노드는, 한 경로가 이용가능하지 않지만 모든 이웃과의 동기화가 엄격하지 않아야 하는 경우, 접속할 노드들의 백업 목록을 유지하기 위해 가능한 많은 노드를 발견하기를 원할 수 있다.

2.2. 본 개시내용의 기여

네트워크 프로토콜은, 네트워크를 발견한 노드가 이 네트워크의 멤버로서 자신을 등록하는 것을 허용하고, 이 노드가 활성화될 필요가 있는 경우에 일단 트래픽이 개시되고 나면, 빔포밍 및 동기화가 실행되는 것으로 기술된다.

노드들은, 비컨을 청취하고 이들 노드에 비컨을 전송함으로써 모든 잠재적인 이웃을 나열한다. 잠재적인 이웃들에 대한 빔포밍 접속은 항상 유지되는 것은 아니다.

일단 트래픽이 개시되고 나면, 경로 선택 절차 전체에 걸쳐 종단간 트래픽 경로 내의 노드들이 빔포밍되고 동기화된다.

활성 데이터 트래픽 경로의 일부인 노드에 대해 동기화 및 빔포밍이 유지된다.

새로운 데이터 트래픽 경로의 클록 마스터는, 다른 노드가 그 다른 노드에 속하는 다른 데이터 트래픽과 동기화하기 위해 클록 마스터가 될 것을 요청한다면, 트래픽 개시자 노드 또는 기타 임의의 다른 노드일 수 있다.

3. 본 개시내용의 실시예들

3.1. 연구중인 토폴로지

도 10은, 노드들이 메시형 토폴로지로 서로 접속되어 있지만 어떠한 활성 링크도 확립되거나 유지되지 않는 경우 연구중인 한 예시적인 네트워크(10) 토폴로지를 도시한다. 도면에는, STA 1(12), STA 2(14), STA 3(16), STA 4(18), STA 5(20), STA 6(22), STA 7(24) 및 STA 8(26)이 도시되어 있다. 각각의 스테이션에 대한 이웃 목록이 도시되어 있고, 스테이션들은 모든 방향으로 비컨을 전송하는 것(28)으로 도시되어 있다.

이러한 정상 상태(steady state)에서의 노드들의 접속은, 노드들이 그들의 기존 이웃을 인식하고(예를 들어, 이웃 목록), 빔포밍없이 또는 이들 이웃에 실제로 접속하지 않고, 그들의 능력 및 아마도 위치에 관한 일부 정보를 가질 수 있다. 노드는 근처 노드의 전송된 비컨을 청취함으로써 이웃을 인식한다. 각각의 노드는 특정한 비컨 전송 인터벌에서 모든 방향으로 비컨을 전송하고 있다. 노드들은, 적어도 하나의 다른 노드와 종단간 접속을 확립하려는 한 노드에 의해 경로 또는 데이터 세션이 개시되지 않는 한, 비컨을 수신하는 다른 노드와 활성 링크(데이터 전송에 이용되고, 모니터링되고 유지보수되는 링크)를 형성할 것으로 기대하지 않는다.

각각의 노드는 비컨을 수신할 수 있는 다른 노드들의 목록을 유지한다. 노드의 이웃 목록은 인증되어 메시 네트워크의 일부가 되고 필요한 경우 이들 이웃 노드들 중 임의의 것과 잠재적 링크를 형성한다. 이웃들의 목록은, 새로운 이웃이 발견되거나, 이웃이 노드 커버리지 영역을 벗어나거나, 노드가 꺼져 있다면(또는 기타의 방식으로 비활성화되어 있다면) 업데이트된다.

이웃 목록의 생성은, 동일한 대역 상에서 이웃 노드로부터 방향 비컨을 수신하는 것을 통해 또는 mmW 대역에서 능력을 공지하는 상이한 대역 또는 채널 상에서 비컨을 수신하는 것을 통하는 등에 의해, 임의의 원하는 방식으로 수행될 수 있다.

3.2. STA 하드웨어 구성

도 11은 노드(네트워크 내의 무선 스테이션)에 대한 하드웨어 구성의 예시적인 실시예(30)를 도시한다. 이 예에서, 컴퓨터 프로세서(CPU)(36) 및 메모리(RAM)(38)는 버스(34)에 결합되고, 버스(34)는, 센서, 액츄에이터 등의 노드에 외부 I/O를 제공하는 I/O 경로(32)에 결합된다. 메모리로부터의 명령어들은 프로세서(36)에서 실행되어 통신 프로토콜을 구현하는 프로그램을 실행한다. 이 호스트 머신은, 이웃 노드와 프레임을 전송 및 수신하기 위해 무선 주파수(RF) 회로(42a, 42b, 42c)를 통해 복수의 안테나(44a, 44b, 44c 내지 44n, 46a, 46b, 46c 내지 46n, 및 48a, 48b, 48c 내지 48n)에 결합된 mmW 모뎀(40)으로 구성된 것으로 도시되어 있다. 추가로, 호스트 머신은 또한, 무선 주파수(RF) 회로(52)를 통해 안테나(들)(54)에 결합된 6GHz이하 모뎀(50)을 갖춘 것으로 도시되어 있다.

따라서 이 호스트 머신은 2개의 상이한 대역들에서 통신을 제공하기 위해 2개의 모뎀(다중 대역)과 그들의 연관된 RF 회로로 구성된 것으로 도시되어 있다. mmW 대역 모뎀 및 그 연관된 RF 회로들은, mmW 대역에서 데이터를 전송 및 수신하도록 구성된다. 6GHz이하 모뎀 및 그 연관된 RF 회로는, 6GHz이하 대역에서 데이터를 전송 및 수신하도록 구성된다.

도 12는, 복수의 (예를 들어, 36개의) mmWave 안테나 섹터 패턴을 생성하기 위해 노드에 의해 이용될 수 있는 mmWave 안테나 방향들의 예시적인 실시예(70)를 도시한다. 이 예에서, 노드는 3개의 RF 회로(72a, 72b, 72c) 및 접속된 안테나를 구현하고, 각각의 RF 회로 및 접속된 안테나는 빔포밍 패턴(74a, 74b, 74c)을 생성한다. 안테나 패턴(74a)은, 12개의 빔포밍 패턴(76a, 76b, 76c, 76d, 76e, 76f, 76g, 76h, 76i, 76j, 76k 및 76n)을 갖는 것으로 도시되어 있다("n"은 임의의 수의 패턴이 지원될 수 있음을 나타낸다). 이 특정한 구성을 이용하는 예시적인 스테이션은 서른 여섯개(36)의 안테나 섹터를 가진다. 그러나, 명료성 및 설명의 편의를 위해, 이하의 섹션들은 일반적으로 더 적은 수의 안테나 섹터들을 갖는 노드를 설명한다. 임의의 빔 패턴이 안테나 섹터에 맵핑될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 전형적으로, 빔 패턴은 예리한 빔을 생성하도록 형성되지만, 빔 패턴이 복수의 각도로부터 신호를 전송하거나 수신하도록 생성되는 것도 가능하다.

안테나 섹터는, mmWave RF 회로의 선택과 mmWave 어레이 안테나 제어기에 의해 명령된 빔포밍에 의해 결정된다. STA 하드웨어 컴포넌트들이 전술된 것과 상이한 기능적 분할을 갖는 것이 가능하지만, 이러한 구성은 설명된 구성의 변형인 것으로 간주될 수 있다. 노드가 이웃 노드들과 통신하는 것이 불필요하다고 결정하면 mmWave RF 회로 및 안테나 중 일부가 디스에이블될 수 있다.

적어도 하나의 실시예에서, RF 회로는, 주파수 변환기, 어레이 안테나 제어기 등을 포함하고, 전송 및 수신을 위해 빔포밍을 수행하도록 제어되는 복수의 안테나에 접속된다. 이러한 방식으로, 노드는 복수 세트의 빔 패턴들을 이용하여 신호를 전송할 수 있고, 각각의 빔 패턴 방향은 안테나 섹터로서 간주된다.

이 예에서 3개의 RF 회로가 mmW 모뎀에 결합된 것으로 도시되어 있지만, 임의의 수의 RF 회로가 mmW 모뎀에 결합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일반적으로, 더 많은 수의 RF 회로는, 안테나 빔 방향의 더 넓은 커버리지를 야기할 것이다. 이용되는 RF 회로의 수와 안테나의 수는, 특정한 디바이스의 하드웨어 제약 및 관련된 응용에 의해 결정된다. 노드가 이웃 노드들과 통신하는 것이 불필요하다고 결정하면 RF 회로 및 안테나 중 일부가 디스에이블될 수 있다.

도 13은, 이 예에서는 RF 회로(92)에 부착된 준-전방향 안테나(94)를 이용하는 것으로 가정된 6GHz이하 모뎀에 대한 안테나 패턴의 예시적인 실시예(90)를 나타낸다. 본 교시로부터 벗어나지 않고 다른 안테나 패턴 변형들이 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

적어도 하나의 실시예에서, mmW RF 회로는, 주파수 변환기, 어레이 안테나 제어기 등을 포함하고, 전송 및 수신을 위해 빔포밍을 수행하도록 제어되는 복수의 안테나에 접속된다. 이러한 방식으로, 노드는 복수 세트의 빔 패턴들을 이용하여 신호를 전송할 수 있고, 각각의 빔 패턴 방향은 안테나 섹터로서 간주된다.

3.3. 네트워크 형성

메시 네트워크에 참여하려고 시도하는 새로운 노드는, 이웃 노드로부터의 비컨을 청취하도록 구성된다. 비컨은 이웃 노드의 존재를 공지하고 네트워크가 동작하고 있는 대역과 동일한 대역 또는 상이한 대역에서 전송될 수 있다.

새로운 노드는, 메시 노드로서의 동작을 시작하기 전에 그 이웃 목록을 형성하기 위해 모든 이웃 노드를 청취한다. 일단 비컨이 발견되고 나면, 새로운 노드는 그 메시 프로파일 또는 SSID를 그 자신의 것과 정합시키고, 정합이 성공적이면, 새로운 노드는 이웃 노드에 대한 링크를 인증하는 것을 고려한다. 설명된 프로토콜은, 새로운 노드 또는 기존 노드가 이웃 목록을 업데이트하기 전에 새로운 발견된 이웃에 대한 임의의 링크를 인증할 필요가 있음을 요구한다는 점에 유의해야 한다. 이웃 노드에 대한 링크가 성공적으로 인증된다면, 이웃 노드가 이웃 목록에 추가된다. 어떠한 이웃도 발견되지 않으면, 새로운 노드는, 그 자신의 메시를 형성하고 비컨을 전송할 옵션을 가질 수 있다. 메시 프로파일/SSID가 정합한다면 메시 네트워크를 확립한 새로운 노드(새로운 노드 또는 이에 접속된 임의의 다른 노드)는 또 다른 메시 네트워크에 참여할 수 있다. 일단 새로운 노드가 메시 노드에 대한 링크를 인증하고 나면, 메시 프로파일 ID와 함께 비컨 전송을 시작할 수 있다.

도 14a 및 도 14b는, 새로운 노드 뿐만 아니라 메시 노드들에 대한 비컨 전송, 및 비컨 수신을 처리하는 메시 노드에 대한 이 프로세스의 예시적인 실시예(110)를 도시한다. 무선 스테이션(노드) 하드웨어(예를 들어, 도 11)에서 실행되기 위한 프로그래밍은, 조건 및 이력에 따라 상이한 모드들 또는 상태들(메시 노드, 새로운 노드 등)에서 동작하도록 구성된다는 것을 이해해야 한다.

프로세스가 시작되고(112), 메시 노드는 비컨 전송 인터벌마다 그의 비컨을 전송하고(114), 이들 비컨은 대역내 또는 대역외 비컨일 수 있다. 노드가 활성화되어 있지 않을 때, 다른 노드로부터 비컨을 수신하기 위해 검색("청취")한다(116). 수신된 비컨이 메시 노드 이웃 목록 내의 노드에 속하는지에 대한 결정이 이루어진다(118). 노드가 목록 내에 있지 않다면, 새로운 노드가 메시 프로파일과 정합하는지를 결정하기 위해 체크가 이루어진다(120). 프로파일과 정합한다면, 블록 122에서 인증이 시작되어 이웃을 목록에 추가하고, 실행은 블록 126으로 이동한다. 그렇지 않고, 새로운 노드가 블록 120에서 메시 프로파일과 정합하지 않는 것으로 발견된다면, 실행은 블록 126으로 직접 이동한다. 블록 118에서, 이웃 목록 내의 이웃으로부터 비컨이 수신되었다고 결정된다면, 블록 124에서, 이웃 목록은 이 이웃 정보로 업데이트된다.

다음 비컨을 전송할 시간인지에 대한 체크가 블록 126에서 이루어진다. 그렇지 않다면, 실행은 비컨 청취를 위한 블록 116으로 복귀한다. 다음 비컨을 전송할 시간이라면, 메시 노드는 이웃 목록(데이터베이스)을 체크하여(128) 노드가 목록으로부터 제거되어야 하는지를 결정한다. 이웃 노드가 청취되지 않았다면, 즉, 비컨이 장시간 동안 또는 x회의 비컨 인터벌 동안 수신되지 않으면, 메시 노드는 이웃 목록으로부터 이 노드 ID를 제거한다(130).

이하의 섹션에서는, 3개의 메시지 핸드쉐이킹 인증 절차의 한 예를 보여준다. 발견된 이웃을 인증하는 2개의 가능한 방식이 고려된다 : (1) 빔포밍없이 인증하기, 및 (2) 빔포밍 후 인증하기.

3.3.1. 빔포밍없이 인증하기

도 15a 내지 도 15d는 빔포밍없이 인증하는 예시적인 실시예(150)를 도시한다. 도 15a에서, 메시 노드(152)는 지향성 비컨을 전송하고, 새로운 노드(154)는 수신을 위해 전방향 안테나를 이용한다. 도 15b에서, 노드는 발견된 이웃 ID와 함께 모든 방향으로 인증 요청(160)을 브로드캐스트한다는 것을 알 수 있다. 인증 요청은, 인증될 것을 필요로 하는 메시 노드로부터 수신된 최상의 비컨 ID, 및 새로운 노드가 전송하는 빔의 ID를 포함한다. 메시 노드(152)는, 인증 요청 및 수신된 요청에서 발견된 노드 ID와 정합하는 ID를 수신한다.

도 15c에서, 메시 노드는, 새로운 노드(154)에 의해 수신될(166) 인증 응답(164)을 전송함으로써 응답한다. 메시 노드로부터의 전송은, 그 방향을 알고 있기 때문에, 요청 노드 쪽으로 향하는 빔 또는 빔들을 이용하는 것으로 도시되어 있다. 각각의 메시 노드의 최상의 빔 ID는, 인증 요청 메시지 내의 메시 노드 ID와 연관되어 브로드캐스트된다. 복수의 메시 노드 ID 및 그들의 연관된 빔 ID가 인증 요청 내에 있을 수 있다는 점에 유의한다. 일단 메시 노드가 인증 요청을 수신하고 나면, 인증을 요청하는 새로운 노드에서 어떤 비컨이 수신되었는지를 알게 되고, 이 새로운 이웃 노드와 통신하기 위한 빔을 결정할 수 있다. 인증 응답은 또한, 노드가 가장 높은 전력으로 인증 요청을 수신한 빔의 빔 ID를 포함하는 인증 절차를 수행하는데 요구되는 정보를 운반한다.

도 15d에서, 인증 응답을 수신한 새로운 노드는, 메시 노드와 통신하기 위한 최상의 빔을 알고, 메시 노드에 의해 지향성 수신되는(170) 인증 ACK 신호(168)를 전송하기(보내기) 위해 그 빔을 이용한다.

도 16a 및 도 16b는, 메시 노드가 모든 발견된 노드를 그룹화하고 인증될 메시 노드들의 목록을 생성하는 예시적인 실시예(190)를 도시한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 새로운 노드는 인증할 모든 노드로부터 정보를 수집하고 그들 모두의 ID와 수신된 최상의 비컨의 빔 ID와 함께 인증 요청을 브로드캐스트한다. 도면에서, 각각의 노드가, 모든 방향으로 : 노드 4로부터(194, 196 및 198), 노드 3으로부터(202, 204, 206), 노드 1로부터(210, 212, 214), 및 노드 2로부터(218, 220, 및 222) 발견 비컨을 전송하는 것을 볼 수 있다. 새로운 노드는 이들 비컨(192, 200, 208 및 216)을 수신하는 것으로 도시되어 있지만, 아직 응답하지 않았다.

도 16b에서, 새로운 노드는 로컬 노드에 의한 수신을 위해 모든 방향으로 226a 내지 226f로 도시된 바와 같이 인증 요청을 전송하는(224) 것이 도시되어 있다. 인증 요청을 수신하는 노드는, 채널 액세스 방식을 이용하여 채널에 액세스하고, 일단 준비가 되고 나면 인증 응답을 보낸다. 도면에는, 노드 2로부터의 인증 응답(230a), 노드 1로부터 인증 응답(232a), 노드 3으로부터 인증 응답(234a), 및 노드 4로부터 인증 응답(236a)이 도시되어 있고, 이들 응답은 새로운 노드에 의해 수신되고(228), 새로운 노드는, 인증 응답에 대해, 230b, 232b, 234b 및 236b로 도시된, 인증 응답 피드백(ACK)에 의해 직접 응답한다. 새로운 노드는 더 많은 인증 응답들의 청취를 유지하고, 일단 수신되고 나면 하고 이들에 응답한다.

3.3.2. 빔포밍 후에 인증하기

이 인증 메커니즘에서, 발견된 노드는, 비컨을 전송하는 노드로 다시 전송되는 빔포밍 프레임을 통해 새로운 노드에 관해 통보받는다.

도 17은, 새로운 노드가 새로운 이웃을 발견할 때 새로운 노드 및 발견된 메시 노드가 그들의 안테나를 빔포밍하는 인증의 예시적인 실시예(250)를 도시한다. 예시적인 도면에서, 노드 4는, 새로운 노드에 의해 수신되는(252) 발견 비컨을 모든 방향(254, 256 및 258)으로 전송하는 것으로 도시되어 있다. 비컨(262)을 전송하는 메시 노드와 새로운 노드 사이에 빔포밍(260)이 수행된 다음, 인증 요청을 전송함으로써(266a) 새로운 노드의 인증이 후속되고(264), 이 노드(4)는 인증 응답으로 응답한다(266b).

따라서, 빔포밍이 성공한 후, 새로운 노드는, 인증 요청 메시지를 전송하고 인증 응답을 기다림으로써 인증 절차를 시작한다. 2개의 노드 사이에서 정교한 빔포밍이 이용될 수 있지만, 예시를 위해 대략적인 빔포밍으로 충분하다. 일단 인증 응답이 수신되고 나면, 새로운 노드는 인증 응답 ACK를 메시 노드에 전송한다.

3.4. 온디맨드 BF, 동기화 및 경로 할당

보통의 트래픽 경로는 하나의 소스 노드로부터 목적지 노드로 트래픽이 개시될 때마다 초기화되고 유지되어야 한다. 링크 중단이 발생하는 경우 지연을 피하기 위해 백업 경로가 역시 준비될 수도 있다. 백업 경로는 미래의 이용을 위해 초기화되고, 빔포밍되고, 동기화되어야 한다.

3.4.1. 경로 개시

도 18a 내지 도 18c는 경로 요청 전파를 개시하는 예시적인 실시예(270)를 도시한다. 이들 도면에는, 로컬 노드들 STA 1(12), STA 2(14), STA 3(16), STA 4(18), STA 5(20), STA 6(22), STA 7(24), STA 8(26)의 예가 도시되어 있으며, 인증된 링크는, 노드들과 각각의 노드에 대해 도시된 예시적인 이웃 목록 사이에서 파선으로 도시되어 있다.

이하에서는, 이 경로 요청 전파의 동작을 설명한다. (a) 애플리케이션은 목적지 메시 노드까지의 경로를 발견하도록 노드를 트리거한다. 이 애플리케이션은 네트워크 내의 또 다른 노드로 전송되도록 의도된 트래픽을 생성하는 임의의 애플리케이션을 나타낸다는 점에 유의한다. 이것은, 무선 노드에 부착된 컴퓨터 또는 노드 자체에서 실행되는 애플리케이션을 통해 가능하다. (b) 이 노드는 외부 서버에 또는 피어-투-피어 통신을 위한 또 다른 메시 노드에 도달하기 위한 게이트웨이 메시 노드일 수 있다. (c) 노드들은 이 때 이웃 목록으로 인증되고, 이들 이웃들 각각에 대해 가장 강한 비컨 빔 ID의 정보를 저장한다. 그러나, 이 정보는 최신이 아닐 수 있다. (d) 도 18a에서, 노드 2(14)는 데이터 세션을 시작하기 위해 모든 방향으로 경로 요청(RREQ)을 전송한다(272). (e) RREQ는 도달될 노드들의 목록, 최상의 비컨 빔 ID 및 라우팅에 필요한 기타의 정보를 포함한다. (f) 일단 노드가 이 프레임을 수신하고 나면, 이것이 인증된 노드로부터 나오는 것인지를 체크한다. 프레임이 인증된 노드로부터 나오는 것이라면, 메시 노드는 그 프레임이 자신에게 향하는 것인지를 체크한다. 이것은, RREQ 프레임의 의도된 이웃의 ID를 체크함으로써 수행될 수 있다. (g) 노드가 목록 내에 있다면, 소스를 제외한 모든 이웃에게 이 프레임을 포워딩하며, 도 18b에서 볼 수 있는 바와 같이, 목적지를 향해, 노드 1은 RREQ 274를 전송하고, 노드 3은 RREQ 276을 전송하고, 노드 4는 RREQ 278을 전송하고, 노드 5는 RREQ 280을 전송한다. (h) 노드들은 모든 방향으로의 다른 노드들로의 이 RREQ 브로드캐스트를 수신한다. 채널 액세스 방식이 프레임 충돌을 피하기 위해 이용된다. (i) RREQ의 브로드캐스팅은, RREQ 프레임 네트워크를 통해 전파되어 목적지 노드, 노드 7(24)에서 종료될 때까지, 도 18c에 도시된 바와 같이, STA 6 RREQ 전송(282) 및 STA 8 RREQ 전송(284)과 함께 계속된다.

도 19a 내지 도 19c는, 경로 요청 전파의 예시적인 실시예(290)를 도시한다. 예로서, 로컬 노드들 STA 1(12), STA 2(14), STA 3(16), STA 4(18), STA 5(20), STA 6(22), STA 7(24), STA 8(26)이 도시되어 있으며, 인증된 링크는 파선으로 도시되어 있고, 예시적인 이웃 목록이 각각의 노드에 대해 도시되어 있다.

다음은 경로 응답 전파 브로드캐스팅의 특징이다. (a) 일단 목적지 노드, 이 경우에는 노드 7(24)이 모든 RREQ를 수신하고 나면, RRES 프레임을 준비한다. (b) 목적지 노드는, 도 19a에 도시된 바와 같이, 이 RRES를 모든 방향으로 개시자 소스에게 브로드캐스트한다(292). (c) 적어도 하나의 실시예에서, RRES 메시지는, 이 RRES를 수신하도록 의도된 모든 노드를 나열하는 필드를 갖는다. (d) 일단 노드가 이 프레임(들)을 수신하고 나면, 이것(이들)이 인증된 노드(들)로부터 나오는지를 체크한다. 프레임(들)이 인증된 프레임으로부터 나오는 것이라면, 메시 노드는 프레임이 이 노드로 향하는지를 체크한다. 적어도 하나의 실시예에서, 이것은, RRES 프레임이 의도한 이웃의 ID를 체크함으로써 수행된다. (e) 메시 노드가 RRES 프레임에 열거된 노드들의 목록 내에 있다면, 소스를 제외한 모든 이웃에게 이 프레임을 포워딩하고, 도 19b에 도시된 바와 같이, STA 4는 RRES 294를 전송하고, STA 6은 RRES 296을 전송하고, STA 8은 RRES 298을 전송하고 있다. (f) RRES는 도달될 노드들의 목록 및 그들의 최상의 비컨 빔 ID뿐만 아니라 라우팅에 필요한 기타의 정보를 포함한다. (g) RRES의 브로드캐스팅은, 도 19c에 도시된 바와 같이, RRES 프레임이 네트워크를 통해 전파되어 이 경우에는 노드 2(STA 2)(14)인 개시자 노드에서 종료될 때까지, STA 1이 RRES 300을 전송하고, STA 3이 RRES 302를 전송하고, STA 5가 RRES 304를 전송하면서 계속된다.

도 20a 내지 도 20c는, RRES가 전송될 경로 요청 전파의 예시적인 실시예(310)를 도시한다. 예로서, 로컬 노드들 STA 1(12), STA 2(14), STA 3(16), STA 4(18), STA 5(20), STA 6(22), STA 7(24), STA 8(26)이 도시되어 있으며, 인증된 링크는 파선으로 도시되어 있고, 예시적인 이웃 목록이 각각의 노드에 대해 도시되어 있고, 이들 도면들에서 경로 응답 빔포밍의 한 예가 도시되어 있다. (a) 메시 노드들은 그들의 비컨의 수신을 통해 그들의 인증된 이웃들의 최상의 비컨 빔 ID를 알고 있다. 이웃을 향한 비컨의 지속적 전송이 가정된다. (b) 메시 노드는 이 정보를 피드백한다. (c) 일단 이웃이 RREQ를 수신하고 나면, RREQ를 수신한 인증된 이웃과 통신하기 위해 최상의 빔에 관한 정보를 추출한다. (d) 이웃은, STA 7(24)로부터 전송된 RRES(312)를 보여주고 있는 도 20a에 도시된 바와 같이, 이 정보를 이용하여 RRES를 전송한다. (e) 이웃들은, 그 다음, 도 20b에 도시된 바와 같이 RREQ 프레임을 통해 그들의 인증된 이웃들에게 지향성 빔을 이용하여 RREQ를 전송하고, 이 도면은, RRES 314를 전송하는 STA 4(18), RRES 316을 전송하는 STA 6(22) 및 RRES 318을 전송하는 STA 8(26)를 도시하고 있다. 빔의 ID는 RREQ 브로드캐스트된 프레임에서 얻은 ID와 정합한다. (f) 이웃은 RREQ를 수신한 노드의 최상의 빔 ID를 RRES 프레임에 추가한다. 유사하게, 도 20c에서, 노드들 STA 1(12)은 RRES 320을 전송하고, STA 3(16)은 RRES 322를 전송하고, STA 5(20)는 RRES 324를 전송한다. 이 정보는, 각각의 RREQ가 전송되어 온 빔 ID를 포함하는 메시 노드로부터 수신된 RREQ 프레임에서 이용가능하다.

3.4.2. 경로 빔포밍

도 21a 내지 도 21c는 경로 빔포밍의 한 예시적인 실시예(330)를 도시한다. 다음은 본 개시내용에 따른 경로 빔포밍의 속성이다. (a) 빔포밍은 경로 셋업에 의해 트리거된다. (b) RRES가 브로드캐스트되는지 또는 빔포밍되는지에 관계없이, RREQ 및 RRES 교환 프로세스의 끝에서, 경로 전체의 노드들은 서로를 향한 그들의 링크를 빔포밍했다. (c) 경로 전체에 걸쳐 경로 셋업 링크는 빔포밍된다. 영구 경로 테이블에 있을 링크는 전통적인 빔포밍 프로세스를 통해 유지될 것이며, 선택된 경로에 없는 링크는 미래의 더 빠른 빔포밍을 위해 빔포밍 정보에 관한 정보를 유지할 수 있다. (d) 비컨 전송 스위핑은, RREQ 및 RRES 프레임 외에도, 도 21a 내지 도 21c에 도시된 바와 같이 섹터 스위핑을 완료하는데 이용될 수 있다.

도 21a에서, 메시 노드(332)는 모든 방향(337)으로 비컨(336)을 전송하고, 준-전방향 수신(338)을 이용하는 메시 노드(334)에 의해 수신된다. 도 21b에서, 메시 노드(334)는, 그 다음, 준-전방향 수신(342)에서 메시 노드(332)에 의해 수신되도록 모든 방향(341)으로 RREQ 334를 브로드캐스트한 다음, 응답하여, 메시 노드(332)는 지향형 전송(344)을 준-전방향 수신(346)에 의해 수신되는 메시 노드(334)에 전송한다.

도 22a 내지 도 22c는 비컨 RREQ 및 RRES를 이용한 경로 빔포밍의 한 예시적인 실시예(350)를 도시한다. 비컨 최상의 빔 정보가 신뢰성이 없다면, 예를 들어 RREQ 및 RRES 신호는 비컨 수신 후 오랫동안 전송된다. 그러면, 빔포밍은 RREQ 및 RRES 신호의 교환에만 의존할 수 있다. RRES의 수신 후, 도면들에 도시된 바와 같이, RRES가 수신되는 최상의 빔을 피드백하기 위해 제3 프레임이 전송되어야 한다. 도 22a에서, 메시 노드(354)는 예를 들어 준-전방향 수신(358)에서 메시 노드(352)에 의해 수신되도록 스윕(357)에서 메시 노드 브로드캐스팅(356)을 수행한다. 도 22b에서 메시 노드(352)는, 준-전방향 수신(362)에 의해 노드(354)에 의해 수신되는 방향(361)으로 브로드캐스트하고(360), 이어서, 도 22c에서 지향성 수신(366)을 수행하는 메시 노드(352)로의 지향성 전송(364)으로 메시 노드(354)가 응답한다.

3.4.3. 동기화

일단 활성 경로, 일부 경우에는 백업 경로가 형성되고 나면, 할당된 종단간 경로를 통해 동기화 신호가 전송 및 전파된다. 디폴트로, 개시자 노드는 이 경로 내의 클록 마스터이고, 개시자가 선택된 경로 내의 또 다른 메시 노드가 클록 마스터(동기화 마스터)가 되는 것을 허용하는 것으로 예시된, 특별한 상황이 발생하지 않는 한, 제1 동기화 신호를 전송한다. 예를 들어, 선택된 경로에서 하나 이상의 메시 노드가 특별한 상태를 갖고 마스터 클록이 될 것을 요청한다면, 이 정보는 RRES를 통해 개시자에게 포워딩될 수 있고, 개시자는 클록 마스터가 될 노드를 선택한다. 마스터 클록으로서 역할할 개시자에 의해 선택된 메시 노드에 프레임이 전송될 것이다.

제1 동기화 신호는 개시자 메시 노드 또는 선택된 메시 노드에서 전송된 프레임이며, 활성 경로 및 (존재한다면) 백업 경로를 통해 전파된다. 동기화를 유지하기 위해, 경로 전체를 통해 비컨이 동기화 정보를 운반할 수 있다. 활성 경로 방향의 비컨만이, 할당된 경로 내의 빔포밍된 이웃들에게 동기화 신호를 운반한다. 비컨 동기화 신호는 또한, 선택된 빔포밍된 빔에 이웃하는 다른 빔들을 통해 전송될 수 있다. 이것은, 근처 빔으로 빔 전환이 발생한 경우 링크에 소정의 신뢰성을 추가하기 위한 것이다.

도 23a 내지 도 24d는, RREQ, RRES, 빔포밍 및 동기화 관리를 다루는 메시 노드의 한 예시적인 실시예(370)를 도시한다. 도 23a에서, 프로세스가 시작되고(372), 이어서 노드가 모든 방향으로 비컨을 전송한다(374). 그 다음, 노드는, 노드가 유휴 상태일 때 이웃 비컨들을 청취한다(376). 그 다음, 각각의 이웃 ID와 연관된 최상의 비컨 빔 ID가 저장된다(378). RREQ가 수신되고 있는지에 대한 체크가 이루어진다(380). RREQ가 수신된다면, 실행은, RREQ가 인증된 노드로부터 나온 것인지를 체크하는 도 23b의 블록 382로 이동한다. RREQ가 인증된 노드로부터 나온 것이라면, 블록 384에서, 그 이웃에 대한 통신으로부터 최상의 빔 ID가 추출되고 그 이웃에 대한 최상의 빔 정보가 업데이트된다. 그 다음, 메시 노드가 최종 목적지 노드인지에 대해 체크가 이루어진다(386). 그것이 최종 목적지 노드라면, 블록 388에서, 빔포밍 데이터가 이용가능한 경우 지향성 빔을 이용하여 모든 이웃에게 RRES가 전송되고, 실행은 도 23d의 블록 412로 이동한다. 그렇지 않고, 블록 386에서, 메시 노드가 최종 목적지가 아니라고 결정된다면, 블록 390에서, RREQ는 RREQ의 소스를 제외한 모든 이웃에게 포워딩되고, 실행은 도 23d의 블록 412로 이동한다.

이제 도 23a의 블록 380으로 되돌아 가서, RREQ가 수신되지 않는다면, 실행은 RRES가 수신되었는지를 결정하는 도 23b의 체크 392에 도달한다. RRES가 수신되지 않았다면, 실행은 동기화 노드 할당의 수신을 체크하기 위해 도 23c의 블록 402로 이동한다. 이 동기 노드 할당이 수신되었다면, 노드 자신의 동기화 신호가 모든 경로 내의 모든 노드에게 전송된다(404). 그 다음, 어느 경우든 실행은 도 23d의 블록 412에 도달한다. 도 23b의 블록 392로 돌아가서, RRES가 수신되었다면, 체크 394는, RRES가 인증된 노드로부터 나온 것인지를 결정한다. RRES가 인증된 노드로부터 나온 것이 아니라면, 실행은 도 23d의 블록 412로 이동한다. 그렇지 않으면, 인증된 RRES의 통신으로부터 최상의 빔이 결정되어(396) 이 이웃에 대한 최상의 빔 ID를 업데이트하고, 메시 노드가 소스 노드인지의 결정이 이루어진다(398). 소스 노드인 것으로 결정된다면, 실행은 도 23c의 블록 406으로 이동하여, 동기화된 노드들이 확립된 경로 내에 있는지를 체크한다. 이들이 확립된 경로 내에 있다면, 블록 410에서, 하나의 노드가 클록 마스터가 되도록 선택되고 정보성 프레임이 그 노드에 전송되고, 그렇지 않으면 블록 408에서, 동기화 신호가 새로운 경로 내의 모든 노드에 전송된다. 그 다음, 어느 경우든 실행은 도 23d의 블록 412에 도달한다. 블록 398에서 결정되는 바와 같이 메시 노드가 소스 노드가 아니라면, RRES는 적절한 이웃들에게 포워딩되고(400), 실행은 도 23d의 블록 412에 도달한다.

그 다음, 이들 경우에, 비컨을 전송할 시간인지에 대한 결정이 이루어지는 도 23d의 블록 412에 도달된다. 비컨을 전송할 시간이 아니라면, 실행은 도 23a의 블록 380으로 복귀한다. 그렇지 않고, 비컨을 전송할 시간이면, 노드가 활성 경로의 일부인지를 체크를 수행하는 블록 414에 도달된다. 활성 경로의 일부가 아니라면, 실행은 도 23a의 블록 374로 복귀한다. 그렇지 않고 노드가 활성 경로의 일부라면, 블록 416에서, 동기화 신호가 활성 경로 내의 메시 노드에 전송되는 비컨에 부착되고, 이어서, 실행이 도 23a의 블록 374에 도달하기 전에, 활성 경로 내의 메시 노드에 대한 플래그 빔포밍 요건이 뒤따른다. 활성 경로(데이터가 전송되는 경로) 내의 노드들만이 빔포밍되기 때문에, 빔포밍 요건이 존재하고, 활성 경로 내의 노드에 전송되는 비컨은 빔포밍 요건 플래그를 운반하여 이 노드가 빔포밍된 링크를 유지해야 한다고 알린다는 것을 이해할 것이다.

3.5. 다중-경로 관리

도 24 및 도 25는, 활성 경로가 이미 존재하는 메시 네트워크에서 새로운 경로가 개시되는 예시적인 실시예(430, 450)를 도시한다. 이들 도면에서, STA 9(432)와 함께 스테이션들(STA 1 내지 8)(12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26)이 도시되어 있고, 각각에 대한 예시적인 이웃 목록이 도시되어 있다. 링크들은, 인증된 링크, 활성 링크, 또는 STA 3(16)의 개시자 노드(434)로부터 STA 6(22)의 목적지 노드(436)까지 도시된 새로운 활성 경로로서 마킹된 것으로 도시되어 있다.

앞서 논의된 바와 같이, 경로 셋업 전체에 걸쳐, RRES는, 다른 노드들(또 다른 활성 경로의 일부임)에 이미 동기화된 클록을 갖는 선택된 경로 내의 노드들에 대한 정보를 운반해야 한다. 또한 RRES는, 선호되거나 클록 마스터가 될 것을 요청하는 특별한 상태의 노드에 대한 정보를 운반할 수 있다.

도 24를 참조하면, 개시자(434)(STA 3(16))는 새로이 형성된 경로 내의 모든 메시 노드로부터 이 모든 정보를 수신하고, RRES에서 포워딩된 정보에 기초하여 클록 마스터로서 역할할 선택된 경로 내의 클록 마스터 또는 다른 메시 노드인지를 결정한다. (STA 6(22)에 라우팅되도록 의도된) 경로들, 및 STA 2(14), STA 1(12), STA 8(26) 및 STA 7(24) 사이의 활성 링크들은 중첩되지 않으므로, 개시자 STA 3(16)은 목적지 노드(436)(STA 6 (22))로의 새로운 경로에서 그 자신 또는 다른 메시 노드를 선택한다. 새로운 노드가 선택된다면, 클록 마스터 동기화 할당 프레임이 이 노드에 전송된다. 일단 노드가 이 프레임을 수신하고 나면, 새로운 셋업 경로 내의 모든 노드에 동기화 신호를 전송하기 시작한다. 프레임을 수신하는 노드는, 미래에 경로 내의 이웃 노드에게 동기화 데이터와 함께 비컨을 전송할 것이다. 다른 모든 비컨은 동기화 데이터를 갖지 않을 수도 있다. 개시자가 클록 마스터라면, 개시자는 셋업 동기화 프레임을 전송하고 동기화 데이터를 그 비컨에 추가한다.

도 25에서, 도 24에 도시된 바와 같이, 활성 링크들, STA 3(16)으로부터 STA 4(18)를 통해 STA 6(22)까지의 활성 링크, 및 개시자(455)로서의 STA 9(432)로부터, STA 1(12), STA 4(18), 목적지 노드(454)로서의 STA 5까지의 새로운 활성 경로들이 있다. 따라서, 새로운 활성 경로가 기존 경로와 중첩되므로 개시자가 새로운 경로에서 자신을 또는 다른 메시 노드를 선택한다는 것을 알 수 있다. 네트워크의 다른 부분들과 이미 동기화된 다른 경로 내의 노드들 및 이들은 RRES에서 이를 보고한다. 개시자는 다른 서브네트워크의 노드들 및 클록 마스터 역할을 요청하는 특별한 상태의 노드들의 목록을 수신하고, 조인트 경로의 클록 마스터를 결정한다.

프로세스의 끝에서, 3개의 경로가 하나의 클록 마스터에 동기화될 것이다. 클록 마스터가 될 노드 선택은, 새로운 경로의 개시자에서 수행된다. 일부 경우에, 개시자가 자신을 선택할 수 있다. 새로운 노드가 선택된다면, 클록 마스터 동기화 할당 프레임이 이 노드에 전송된다. 일단 노드가 이 프레임을 수신하고 나면, 새로운 셋업 경로 내의 모든 노드에 및 그 서브네트워크에 역시 동기화 신호를 전송하기 시작한다. 새로운 경로와 교차하는 다른 노드들은, 그들의 서브네트워크를 새로운 클록 마스터와 동기화해야 할 책임이 있다.

프레임을 수신하는 노드는, 미래에 경로 내의 이웃 노드에게 동기화 데이터와 함께 비컨을 전송할 것이다. 다른 모든 비컨은 동기화 데이터를 갖지 않을 수도 있다. 본 개시내용은 또한, 동기화 신호의 다른 형태의 포워딩을 이용하도록 구성될 수 있다. 개시자가 클록 마스터라면, 개시자는 셋업 동기화 프레임을 전송하고, 그 자신을 클록 마스터로서 공지하고, 동기화 데이터를 비컨에 추가하는 한지만, 다른 동기화 시그널링도 역시 고려될 수 있다.

3.6. 프레임 포멧

3.6.1. 경로 요청 프레임(RREQ)

도 26은 RREQ 프레임의 한 예시적인 실시예(470)를 도시한다. 이 프레임은, 한 노드로부터 또 다른 노드로 전송되어 다른 노드가 목적지 노드까지의 경로를 발견하도록 요청한다. 목적지 노드가 수신 노드라면, 경로 응답 프레임을 생성도되어야 한다. 목적지 노드가 수신 노드가 아니라면, 수신 노드는 경로 요청 프레임을 재생성하여 경로 요청을 수신한 노드를 제외한 모든 노드로 포워딩한다.

이 프레임에 빔포밍 능력을 추가하기 위해, 프레임은 모든 또는 일부 지향성 빔들로부터 전송되고, 이전 수신된 비컨 프레임으로부터 학습된 경우 그 이웃의 이웃 ID 목록 및 그 최상의 전송 빔 ID를 운반한다. 프레임은 전송되는 빔의 빔 ID를 운반한다. 훈련 TX 섹터의 수, 훈련 RX 섹터의 수, 및 기타 등의, 훈련에서 도움이 될 수 있는 일부 다른 정보가 프레임에 포함될 수 있다. RREQ 프레임의 필드는 이하에서 설명된다.

이웃 ID 목록 : 이 프레임이 향하는 이웃들의 목록. 이 프레임을 수신하는 임의의 이웃은 자신의 ID가 이 목록 내에 있는지를 체크한다. 즉, 수신기는 그 (이웃 노드 자체) ID가 수신된 패킷에 열거된 ID들 중 하나와 정합하는지 체크하여 패킷이 이 수신기에게 전송되는지를 알 수 있다. 이웃 ID가 정합한다면, 수신 노드가 프레임을 처리한다.

이웃 최상의 TX 빔 목록 : 이용가능한 경우 "이웃 ID 목록"에 열거된 이웃들과 연관된 최상의 TX 빔. 이 정보는 전형적으로 비컨 프레임들로부터 취득된다.

전송 훈련 섹터의 총 수 : 이것은 빔포밍 훈련을 위해 이 요소를 전송하는 STA에 의해 이용되는 전송 섹터들의 총 수이다. 이 훈련 섹터 수의 값은 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

수신 훈련 섹터의 총 수 : 빔포밍 훈련을 위해 이 요소를 전송하는 STA에 의해 이용되는 수신 섹터들의 총 수. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

훈련 사이클의 수 : 훈련 개시자가 훈련 패턴을 반복할 사이클의 수. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

DMG 안테나 상호성(reciprocity) : 안테나 상호성이 가정된다. 전송에 이용되는 섹터는 수신에도 이용될 것이다. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

3.6.2. 경로 응답 프레임(RRES)

도 27은 RRES 프레임의 한 예시적인 실시예(480)를 도시한다. 이 프레임은, 경로 요청 프레임에 응답하기 위해 한 노드로부터 또 다른 노드로 전송된다. 소스 노드가 수신 노드라면, 경로 응답 프레임은 이 노드에서 종료된다. 소스 노드가 수신 노드가 아니라면, 수신 노드는 경로 메트릭을 계산하고, 그 필드를 업데이트한 후 경로 응답을 수신한 노드를 제외한 모든 노드에 경로 응답 프레임을 포워딩한다.

이 프레임에 빔포밍 능력을 추가하기 위해, 프레임은 모든 또는 일부 지향성 빔들로부터 전송되고, 이전 수신된 RREQ 프레임 또는 이전의 수신된 비컨으로부터 학습된 경우 그 이웃의 이웃 ID 목록 및 최상의 전송 빔 ID를 운반한다. 이 프레임은 전송되어 온 빔의 빔 ID를 운반해야 한다. 훈련에 도움이 될 수 있는 어떤 다른 정보, 예를 들어, 훈련 TX 섹터의 수, 훈련 RX 섹터의 수, 또는 원하는 다른 정보가 프레임에 추가될 수 있다. RRES 프레임은 다음과 같은 필드를 포함한다.

이웃 ID 목록 : 이 프레임이 향하는 이웃들의 목록. 이 프레임을 수신하는 임의의 이웃은 자신의 ID가 이 목록 내에 있는지를 체크한다. 이웃 ID가 정합한다면, 수신 노드가 프레임을 처리한다.

이웃 최상의 TX 빔 목록 : "이웃 ID 목록"에 열거된 이웃들과 연관된 최상의 TX 빔. 이 정보는 전형적으로 수신된 RREQ 프레임 또는 비컨 프레임으로부터 취득된다.

전송 훈련 섹터의 총 수 : 빔포밍 훈련을 위해 이 요소를 전송하는 STA에 의해 이용되는 전송 섹터들의 총 수. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

수신 훈련 섹터의 총 수 : 빔포밍 훈련을 위해 이 요소를 전송하는 STA에 의해 이용되는 수신 섹터들의 총 수. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

훈련 사이클의 수 : 훈련 개시자가 훈련 패턴을 반복할 사이클의 수. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

DMG 안테나 상호성 : 전송에 이용되는 섹터는 수신에도 이용되는 섹터라는 안테나 상호성이 가정된다. 이 수는, 빔포밍 기간을 설정하고 빔포밍 파라미터를 조정하기 위해 수신 노드에 의해 이용된다.

3.6.3. 경로 응답 ACK 프레임

도 28은 RRES ACK 프레임의 한 예시적인 실시예(490)를 도시한다. 이것은, RRES 프레임의 수신을 확인응답하기 위해 유니캐스트되는 확인응답(ACK) 프레임이다. 이 ACK 프레임은 빔포밍 프로세스에 도움이 되는 정보를 운반할 수 있다. 그 이웃의 이웃 ID 및 최상의 TX 빔 ID가 그 프레임에 추가되고, 이 정보는 수신된 RRES 프레임으로부터 학습된다. RRES ACK 프레임 내의 필드는 다음과 같이 요약된다.

이웃 ID : 이웃 ID는 ACK가 보내질 장소를 나타낸다. 이 프레임을 수신하는 임의의 이웃은 그(이웃 노드 자체) ID가 수신된 패킷에 열거된 ID들 중 하나와 정합하는지를 체크한다. 이것은 패킷이 이 수신기에게 보내진 것인지를 알기 위한 것이다. 이웃 ID가 정합한다면, 수신 노드는 프레임을 처리한다.

이웃 최상의 TX 빔 목록 : 이웃 ID와 연관된 최상의 TX 빔. 이 정보는 전형적으로 수신된 RRES 프레임 또는 비컨 프레임으로부터 취득된다.

3.6.4. 클록 마스터 동기화 할당 요청

도 29는 클록 마스터 동기화 프레임의 한 예시적인 실시예(500)를 도시한다. 이 프레임은 라우팅 경로 내의 노드에 의해 경로 셋업 개시자에게 전송되어 이 경로의 클록 마스터가 될 것을 요청하며, 다음과 같은 필드들을 갖는다.

노드 ID : 클록 마스터가 될 것을 요청하는 노드의 ID. 개시자는 이 ID를 이용하여 그 자신과 그 요청을 전송한 다른 노드들 중에서 새로운 경로의 클록 마스터를 선택한다.

경로 개시자 ID : 이 요청이 향하는 노드로서의 경로 개시자의 ID.

요청 우선순위 ID : 노드가 클록 마스터가 되고자 요청하는 이유를 나타내는 미리정의된 값. 이 정보는, 경로 개시자에 의해 경로의 클록 마스터 역할할 노드를 선택하는데 이용된다.

3.6.5. 클록 마스터 동기화 할당 응답

도 30은, 다음과 같은 필드들을 갖는 클록 마스터 동기 할당 응답의 한 예시적인 실시예(510)를 도시한다.

노드 ID : 클록 마스터가 될 것을 요청하는 노드의 ID. 이것은 이 응답이 향하는 노드이다.

경로 개시자 ID : 경로 개시자의 ID. 이것은 이 메시지를 전송하는 노드이다.

클록 마스터 응답 : 이 필드는 노드가 경로의 클록 마스터인지를 나타낸다. True이면, 노드는 경로의 클록 마스터로 동작하기 시작한다. False이면, 노드는 다른 노드가 동기화 정보를 제공할 것으로 예상한다.

3.6.6. 클록 마스터 동기화 할당 ACK

도 31은 클록 마스터 동기화 할당 ACK 프레임의 한 예시적인 실시예(520)를 도시한다. 이 프레임은 클록 마스터 동기화 할당 응답의 수신을 확인응답한다. 이것은, 경로를 통해 동기화를 유지하는 역할을 수락하고 시작하는 것을 경로 셋업 개시자 노드에게 통보하기 위한 것이고, 다음과 같은 필드들을 갖는다.

노드 ID : 클록 마스터가 될 것을 요청하는 노드의 ID. 이것은 이 메시지를 전송하는 노드이다.

경로 개시자 ID : 경로 개시자의 ID. 이것은 이 ACK가 향하는 노드이다.

클록 마스터 응답 ACK : True이면, 노드는 응답 프레임의 수신을 확인응답하고 새로운 클록 마스터로서의 역할을 시작한다. False이면, 노드는 응답 수신을 확인응답하고 대응하는 경로의 클록 마스터로서 역할하지 않는다고 나타낸다.

4. 본 개시내용의 요소들의 요약.

이하는, 본 개시내용과 연관된 양태들의 부분적 요약이다. 노드는, 범네트워크적 동기화없이 메시 네트워크를 형성하거나 잠재적인 이웃들 사이에서 활성 링크를 형성하도록 구성된다. 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들이 확립된다. 새로운 노드가 네트워크에 참여할 때마다 인증되고 이용가능한 이웃 노드들의 목록이 유지된다. 새로운 노드는 일단 네트워크에 참여하고 나면, 다른 메시 노드 목록에도 추가된다. 이용가능한 이웃 노드에 관해 수집된 정보에 기초하여 필요하다면 링크가 확립된다. 데이터 세션이 시작되면, 경로 셋업이 시작되고, 메시 노드는 다른 메시 노드들을 통해 소스 노드와 목적지 노드 사이에 링크를 형성한다. 링크 형성은 빔포밍 및 동기화를 양쪽 모두를 포함한다. 새로운 경로가 현재의 어떠한 활성 경로와도 교차하지 않는다면, 메시 네트워크에서 확립된 새로운 경로가 활성 경로 개시자와 독립적으로 동기화될 것이다. 새로이 확립된 경로가 다른 활성 경로와 교차한다면, 노드들이 양쪽 모두의 경로를 서비스할 필요가 있을 경우, 새로운 경로는 모든 교차하는 경로와 동기화되는 것이 바람직하다. 새로운 마스터 클록은 모든 교차하는 경로들 중에서 선택될 수 있고 새로운 마스터는 동기화 신호를 전송하기 시작하고 노드들은 모든 경로를 통해 이 신호를 전파한다. 새로운 세션 개시자는 새로운 마스터 클록으로서 자동으로 간주될 수 있다.

5. 실시예들의 일반적 범위

제시된 기술에서 설명된 향상은, 다양한 무선(예를 들어, mmWave) 전송기, 수신기 및 트랜시버 내에서 용이하게 구현될 수 있다. 또한 현대 무선 전송기, 수신기 및 트랜시버는 바람직하게는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서 디바이스(예를 들어, CPU, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 컴퓨터 가능형 ASIC 등) 및 명령어를 저장하는 연관된 메모리(예를 들어, RAM, DRAM, NVRAM, FLASH, 컴퓨터 판독가능한 매체 등)를 포함하도록 구현되고, 이로써 메모리에 저장된 프로그래밍(명령어)이 프로세서에서 실행되어 본 명세서에 설명된 다양한 프로세스 방법의 단계들을 수행한다는 것도 역시 이해해야 한다.

본 기술분야의 통상의 기술자라면 다양한 현대의 무선 통신 디바이스에서 수반되는 단계들을 실행하기 위해 컴퓨터 디바이스의 이용을 인식하기 때문에, 예시의 간소화를 위해 도면에는 컴퓨터 및 메모리 디바이스가 도시되어 있지 않다. 제시된 기술은, 메모리 및 컴퓨터 판독가능한 매체가 비일시적이고, 그에 따라 일시적인 전자 신호를 구성하지 않는 한, 메모리 및 컴퓨터 판독가능한 매체에 관해 제한적이지 않다.

이들 계산 시스템에서 컴퓨터 판독가능한 매체(명령어를 저장하는 메모리)는 "비일시적"이며, 임의의 및 모든 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하고, 유일한 예외는 일시적인 전파 신호(propagating signal)라는 것을 역시 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술은, 랜덤 액세스인 것들(예를 들어, RAM), 주기적 리프레시를 요구하는 것들(예를 들어, DRAM), 시간에 따라 열화되는 것들(예를 들어, EEPROMS, 디스크 매체), 또는 단기간 동안만 데이터를 저장하거나 및/또는 전력의 존재시에만 데이터를 저장하는 것들을 포함한, 임의의 형태의 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함할 수 있고, 유일한 제약은, "컴퓨터 판독가능한 매체"라는 용어는 일시적인 전자 신호에 적용가능하지 않다는 점 뿐이다.

본 기술의 실시예들은, 컴퓨터 프로그램 제품으로서 역시 구현될 수 있는, 본 기술의 실시예들에 따른 방법 및 시스템의 플로차트 예시, 및/또는 절차, 알고리즘, 단계, 동작, 공식 또는 기타의 계산 표현을 참조하여 본 명세서에서 설명될 수 있다. 이 점에서, 플로차트의 각각의 블록 또는 단계, 및 플로차트에서 블록들(및/또는 단계들)의 조합들 뿐만 아니라, 임의의 절차, 알고리즘, 단계, 동작, 공식, 또는 계산 표현은, 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 컴퓨터-판독가능한 프로그램 코드로 구현된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 소프트웨어 등의, 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 임의의 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은, 범용 컴퓨터 또는 특별 목적 컴퓨터, 또는 머신을 생성하는 기타의 프로그램가능한 처리 장치를 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행되어, 컴퓨터 프로세서(들) 또는 기타의 프로그램가능한 처리 장치에서 실행되는 컴퓨터 프로그램 명령어들이 명시된 기능(들)을 구현하기 위한 수단을 생성하게 할 수 있다.

따라서, 본 명세서에서 설명된 플로차트, 절차, 알고리즘, 단계, 동작, 공식, 또는 계산 표현의 블록들은, 명시된 기능(들)을 수행하기 위한 수단들의 조합, 명시된 기능(들)을 수행하기 위한 단계들의 조합, 및 명시된 기능(들)을 수행하기 위한 컴퓨터-판독가능한 프로그램 코드 로직 수단으로 구현된 등의 컴퓨터 프로그램 명령어들을 지원한다. 본 명세서에서 설명된 플로차트 예시 뿐만 아니라, 임의의 절차, 알고리즘, 단계, 동작, 공식, 또는 계산 표현 및 이들의 조합의 각각의 블록은, 명시된 기능(들)이나 단계(들)를 수행하는 특별 목적 하드웨어-기반의 컴퓨터 시스템, 또는 특별 목적 하드웨어와 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 역시 이해할 것이다.

추가로, 컴퓨터-판독가능한 프로그램 코드로 구현된 등의 이들 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한, 컴퓨터 프로세서 또는 기타의 프로그램가능한 처리 장치가 특정한 방식으로 기능하되, 컴퓨터 판독가능한 메모리 또는 메모리 디바이스에 저장된 명령어가 플로차트(들)의 블록(들)에 명시된 기능을 구현하는 명령어 수단을 포함하는 제품을 생성하게끔 기능하도록 지시할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 메모리 또는 메모리 디바이스에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한, 컴퓨터 프로세서 또는 기타의 프로그램가능한 처리 장치에 의해 실행되어, 컴퓨터 프로세서 또는 기타의 프로그램가능한 처리 장치에서 일련의 동작 단계들이 수행되게 하여, 컴퓨터 프로세서 또는 기타의 프로그램가능한 처리 장치에서 실행되는 명령어가, 플로차트(들), 절차(들), 알고리즘(들), 단계(들), 동작(들), 공식(들), 또는 계산 표현(들)의 블록(들)에 명시된 기능을 구현하기 위한 단계들을 제공하게 하는 식으로, 컴퓨터 구현된 프로세스를 생성하게 할 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, "프로그래밍" 또는 "실행가능한 프로그램"이란 용어는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있는 하나 이상의 명령어를 말한다는 것을 더 이해할 것이다. 명령어들은, 소프트웨어로, 펌웨어로, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 명령어들은 디바이스에 국지적으로 비일시적 매체에 저장되거나, 서버 등에 원격적으로 저장되거나, 명령어의 전부 또는 일부가 국지적으로 및 원격적으로 저장될 수 있다. 원격으로 저장된 명령어들은, 사용자 개시에 의해 또는 하나 이상의 요인에 기초하여 자동으로, 디바이스에 다운로드(푸시)될 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 프로세서, 하드웨어 프로세서, 컴퓨터 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 및 컴퓨터라는 용어는, 명령어를 실행하고 입력/출력 인터페이스 및/또는 주변 디바이스와 통신할 수 있는 디바이스를 나타내기 위해 동의어로서 사용되고, 프로세서, 하드웨어 프로세서, 컴퓨터 프로세서, CPU, 및 컴퓨터라는 용어는, 단일 또는 복수의 디바이스, 단일 코어 및 다중 코어 디바이스, 및 이들의 변형을 포괄하도록 의도된다는 것을 더 이해할 것이다.

본 명세서의 설명으로부터, 본 개시내용은 하기 내용을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 복수의 실시예를 포괄한다는 것을 이해할 것이다 :

1. 메시 네트워크에서 무선 통신을 위한 장치로서, (a) 각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 갖는 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신들을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로; (b) 상기 메시 네트워크에서 동작하도록 구성된 스테이션 내의 상기 무선 통신 회로에 결합된 프로세서; 및 (c) 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장한 비일시적인 메모리를 포함하고, (d) 상기 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때 : (d)(i) 상기 메시 네트워크 상의 이웃 피어 스테이션들에 관한 정보를 결정하기 위해 상기 스테이션을 상기 메시 네트워크 상의 피어 스테이션으로서 동작시키는 단계; (d)(ii) 범네트워크적 동기화없이 및 잠재적 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 노드들을 메시 네트워크 내에 형성하는 단계; 및(d)(iii) 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들을 확립하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 2. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 무선 통신 회로는 또한, 6GHz이하 무선 통신을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된, 장치.

실시예 3. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하려고 할 때 상기 새로운 노드를 인증하는 단계, 및 상기 메시 네트워크 내의 각각의 노드에서 이용가능한 이웃 노드들의 목록을 유지하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 4. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 일단 상기 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하고 나면, 상기 새로운 노드를 다른 메시 노드 목록들에 추가하는 단계 ―데이터 세션에서 데이터 통신을 수행하기 위해 필요하다면 다른 노드들과의 링크들이 확립되고, 이들 링크들은 이용가능한 이웃 노드들에 관해 수집된 정보에 기초하여 확립됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 5. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터 세션을 개시할 때 경로 셋업을 개시하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하고, 경로 셋업 동안에 상기 메시 노드들은, 다른 메시 노드들을 통한 라우팅을 통해 소스 노드와 목적지 노드 사이에서 상기 데이터 세션의 링크들을 형성하도록 구성되고, 링크 형성 프로세스는, 빔포밍 동작과 동기화 동작 양쪽 모두를 포함하는, 장치.

실시예 6. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 새로운 경로가 현재의 어떠한 활성 경로와도 교차하지 않는 상황들에서 상기 메시 네트워크에서 확립된 새로운 경로들을 상기 활성 경로 개시자와 독립적으로 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 7. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 노드들이 양쪽 경로 모두를 서비스하도록 구성된 경우에 상기 새로운 경로가 다른 활성 경로들과 교차하는 상황들에서 상기 새로운 경로를 모든 교차하는 경로들과 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 8. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 모든 교차하는 경로들 중에서 새로운 마스터 클록을 선택하는 단계 ―상기 새로운 마스터 클록은 동기화 신호를 전송하기 시작하도록 구성되고, 다른 노드들은 이 동기화 신호를 모든 경로들을 통해 전파하도록 구성됨―를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 9. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 새로운 마스터 클록으로서 새로운 세션 개시자를 자동으로 확립하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

10. 메시 네트워크에서 무선 통신을 위한 장치로서, (a) 각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 갖는 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신들을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로; (b) 상기 메시 네트워크에서 동작하도록 구성된 스테이션 내의 상기 무선 통신 회로에 결합된 프로세서; 및 (c) 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장한 비일시적인 메모리를 포함하고, (d) 상기 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때 : (d)(i) 상기 메시 네트워크 상의 이웃 피어 스테이션들에 관한 정보를 결정하기 위해 상기 스테이션을 상기 메시 네트워크 상의 피어 스테이션으로서 동작시키는 단계; (d)(ii) 범네트워크적 동기화없이 및 잠재적 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 노드들을 메시 네트워크 내에 형성하는 단계; 및 (d)(iii) 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하려고 할 때 상기 새로운 노드를 인증하고, 상기 메시 네트워크 내의 각각의 노드에서의 이용가능한 이웃 노드들의 목록을 유지하는 단계; 및 (d)(iv) 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들을 확립하는 단계 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 11. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 무선 통신 회로는 또한, 6GHz이하 무선 통신을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된, 장치.

실시예 12. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 일단 상기 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하고 나면, 상기 새로운 노드를 다른 메시 노드 목록들에 추가하는 단계 ―데이터 세션에서 데이터 통신을 수행하기 위해 필요하다면 다른 노드들과의 링크들이 확립되고, 이들 링크들은 이용가능한 이웃 노드들에 관해 수집된 정보에 기초하여 확립됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 13. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터 세션을 개시할 때 경로 셋업을 개시하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하고, 경로 셋업 동안에 상기 메시 노드들은, 다른 메시 노드들을 통한 라우팅을 통해 소스 노드와 목적지 노드 사이에서 상기 데이터 세션의 링크들을 형성하도록 구성되고, 링크 형성 프로세스는, 빔포밍 동작과 동기화 동작 양쪽 모두를 포함하는, 장치.

실시예 14. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 새로운 경로가 현재의 어떠한 활성 경로와도 교차하지 않는 상황들에서 상기 메시 네트워크에서 확립된 새로운 경로들을 상기 활성 경로 개시자와 독립적으로 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 15. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 노드들이 양쪽 경로 모두를 서비스하도록 구성된 경우에 상기 새로운 경로가 다른 활성 경로들과 교차하는 상황들에서 상기 새로운 경로를 모든 교차하는 경로들과 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 16. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 모든 교차하는 경로들 중에서 새로운 마스터 클록을 선택하는 단계 ―상기 새로운 마스터 클록은 동기화 신호를 전송하기 시작하도록 구성되고, 다른 노드들은 이 동기화 신호를 모든 경로들을 통해 전파하도록 구성됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 17. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 새로운 마스터 클록으로서 새로운 세션 개시자를 자동으로 확립하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.

실시예 18. 메시 네트워크에서 무선 통신을 수행하는 방법으로서, (a) 각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 이용한 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신들을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로, 즉 스테이션을 동작시키는 단계; (b) 이웃하는 피어 스테이션들에 관한 정보를 결정하기 위해 상기 스테이션을 피어 스테이션으로서 동작시키는 단계; (c) 범네트워크적 동기화없이 및 잠재적 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 노드들을 메시 네트워크 내에 형성하는 단계; 및 (d) 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들을 확립하는 단계를 포함하는 방법.

실시예 19. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 6GHz이하 무선 통신을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하는 단계를 더 포함하는 방법.

실시예 20. 임의의 선행 또는 후속 실시예에 있어서, 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하려고 할 때 상기 새로운 노드를 인증하는 단계, 및 상기 메시 네트워크 내의 각각의 노드에서 이용가능한 이웃 노드들의 목록을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.

본 명세서에서 사용될 때, 단수형 용어 "한(a)", "하나(an)", "그 하나(the)"는 문맥상 명확히 달리 나타내지 않는 한 복수 대상물을 포함할 수 있다. 단수 형태의 객체에 대한 언급은 명시적으로 진술되지 않는 한 "단 하나만의(one and only one)"를 의미하는 것이 아니라, "하나 또는 그 이상"을 의미한다.

본 명세서에서 사용될 때, 용어 "세트"는 하나 이상의 객체의 집합을 말한다. 따라서, 예를 들어, 한 세트의 객체는 단일 객체 또는 복수의 객체를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 용어 "실질적으로", 및 "약"은 작은 변화를 설명하고 감안하기 위해 사용된다. 사건이나 상황과 연계하여 사용될 때, 이 용어들은 사건이나 상황이 정확하게 발생하는 경우뿐만 아니라 사건이나 상황이 근사적으로 발생하는 경우를 지칭할 수 있다. 수치와 연계하여 사용될 때, 이 용어들은, ± 5% 이하, ± 4% 이하, ± 3% 이하, ± 2% 이하, ± 1 % 이하, ± 0.5% 이하, ± 0.1 % 이하 또는 ± 0.05% 이하 등의, 그 수치의 ± 10% 이하의 변동 범위를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "실질적으로" 정렬된이란, ± 5° 이하, ± 4° 이하, ± 3° 이하, ± 2° 이하, ± 1° 이하, ± 0.5° 이하, ± 0.1° 이하 또는 ± 0.05° 이하 등의, ± 10° 이하의 각도 변동 범위를 지칭할 수 있다.

추가적으로, 양, 비율 및 기타의 수치들은 본 명세서에서 때때는 범위 포멧으로 제시될 수 있다. 이러한 범위 포멧은 단지 편의와 간략성을 위해 사용되는 것이며 범위의 한계로서 명시적으로 지정된 수치들을 포함할 뿐만 아니라 그 범위 내에 포함된 모든 개개의 수치 또는 하부-범위들을, 마치 각각의 수치와 하부-범위가 명시적으로 기재된 것처럼 포함하는 것으로 유연하게 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 1 내지 약 200의 범위 내의 비율은, 약 1과 약 200이라는 명시적으로 기재된 한계치들을 포함할뿐만 아니라, 약 2, 약 3, 및 약 4 등의 개개의 비율과, 약 10 내지 약 50, 약 20 내지 약 100 등의 하부-범위들도 역시 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서의 상기 설명은 많은 상세사항을 포함하지만, 이들은 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되고, 본 바람직한 실시예들의 일부의 예시를 제공할 뿐인 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 수 있는 다른 실시예들을 완전히 포괄한다는 것이 이해될 것이다.

본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 개시된 실시예들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물들이 참조에 의해 본 명세서에 명시적으로 포함되고 본 청구항들에 의해 포괄되도록 의도된다. 또한, 본 개시내용의 어떠한 요소, 컴포넌트, 또는 방법 단계도, 그 요소, 컴포넌트, 또는 방법 단계가 청구항들에서 명시적으로 기재되어 있는지에 관계없이 공개적으로 이용되어서는 안 된다. 본 명세서에서 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 "~하기 위한 수단"이라는 문구를 이용하여 명시적으로 기재되지 않는 한 "수단 + 기능" 요소로서 해석되지 않아야 한다. 본 명세서에서 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 "~하기 위한 단계"라는 문구를 이용하여 명시적으로 기재되지 않는 한 "단계 + 기능" 요소로서 해석되지 않아야 한다.

Claims (20)

1. 메시 네트워크에서 무선 통신을 위한 장치로서,
   (a) 각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 갖는 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신들을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로;
   (b) 상기 메시 네트워크에서 동작하도록 구성된 스테이션 내의 상기 무선 통신 회로에 결합된 프로세서; 및
   (c) 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장한 비일시적인 메모리
   를 포함하고,
   (d) 상기 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때 :
   (i) 상기 메시 네트워크 상의 이웃 피어 스테이션들에 관한 정보를 결정하기 위해 상기 스테이션을 상기 메시 네트워크 상의 피어 스테이션으로서 동작시키는 단계;
   (ii) 범네트워크적 동기화없이 및 잠재적 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 노드들을 메시 네트워크 내에 형성하는 단계; 및
   (iii) 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들을 확립하는 단계
   를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 회로는 또한, 6GHz이하 무선 통신을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된, 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 일단 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하고 나면, 상기 새로운 노드를 다른 메시 노드 목록들에 추가하는 단계 ―데이터 세션에서 데이터 통신을 수행하기 위해 필요하다면 다른 노드들과의 링크들이 확립되고, 이들 링크들은 이용가능한 이웃 노드들에 관해 수집된 정보에 기초하여 확립됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터 세션을 개시할 때 경로 셋업을 개시하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하고, 경로 셋업 동안에 메시 노드들은, 다른 메시 노드들을 통한 라우팅을 통해 소스 노드와 목적지 노드 사이에서 상기 데이터 세션의 링크들을 형성하도록 구성되고, 링크 형성 프로세스는, 빔포밍 동작과 동기화 동작 양쪽 모두를 포함하는, 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 새로운 경로가 현재의 어떠한 활성 경로와도 교차하지 않는 상황들에서 상기 메시 네트워크에서 확립된 새로운 경로들을 상기 활성 경로 개시자와 독립적으로 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 노드들이 양쪽 경로 모두를 서비스하도록 구성된 경우에 새로운 경로가 다른 활성 경로들과 교차하는 상황들에서 상기 새로운 경로를 모든 교차하는 경로들과 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 모든 교차하는 경로들 중에서 새로운 마스터 클록을 선택하는 단계 ―상기 새로운 마스터 클록은 동기화 신호를 전송하기 시작하도록 구성되고, 다른 노드들은 이 동기화 신호를 모든 경로들을 통해 전파하도록 구성됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 새로운 마스터 클록으로서 새로운 세션 개시자를 자동으로 확립하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
10. 메시 네트워크에서 무선 통신을 위한 장치로서,
    (a) 각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 갖는 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신들을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로;
    (b) 상기 메시 네트워크에서 동작하도록 구성된 스테이션 내의 상기 무선 통신 회로에 결합된 프로세서; 및
    (c) 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장한 비일시적인 메모리
    를 포함하고,
    (d) 상기 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때 :
    (i) 상기 메시 네트워크 상의 이웃 피어 스테이션들에 관한 정보를 결정하기 위해 상기 스테이션을 상기 메시 네트워크 상의 피어 스테이션으로서 동작시키는 단계;
    (ii) 범네트워크적 동기화없이 및 잠재적 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 노드들을 메시 네트워크 내에 형성하는 단계; 및
    (iii) 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하려고 할 때 상기 새로운 노드를 인증하고, 상기 메시 네트워크 내의 각각의 노드에서의 이용가능한 이웃 노드들의 목록을 유지하는 단계; 및
    (iv) 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들을 확립하는 단계
    를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 무선 통신 회로는 또한, 6GHz이하 무선 통신을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된, 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 일단 상기 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하고 나면, 상기 새로운 노드를 다른 메시 노드 목록들에 추가하는 단계 ―데이터 세션에서 데이터 통신을 수행하기 위해 필요하다면 다른 노드들과의 링크들이 확립되고, 이들 링크들은 이용가능한 이웃 노드들에 관해 수집된 정보에 기초하여 확립됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터 세션을 개시할 때 경로 셋업을 개시하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하고, 경로 셋업 동안에 메시 노드들은, 다른 메시 노드들을 통한 라우팅을 통해 소스 노드와 목적지 노드 사이에서 상기 데이터 세션의 링크들을 형성하도록 구성되고, 링크 형성 프로세스는, 빔포밍 동작과 동기화 동작 양쪽 모두를 포함하는, 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 새로운 경로가 현재의 어떠한 활성 경로와도 교차하지 않는 상황들에서 상기 메시 네트워크에서 확립된 새로운 경로들을 상기 활성 경로 개시자와 독립적으로 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 노드들이 양쪽 경로 모두를 서비스하도록 구성된 경우에 새로운 경로가 다른 활성 경로들과 교차하는 상황들에서 상기 새로운 경로를 모든 교차하는 경로들과 동기화하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 모든 교차하는 경로들 중에서 새로운 마스터 클록을 선택하는 단계 ―상기 새로운 마스터 클록은 동기화 신호를 전송하기 시작하도록 구성되고, 다른 노드들은 이 동기화 신호를 모든 경로들을 통해 전파하도록 구성됨― 를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 명령어들은 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 새로운 마스터 클록으로서 새로운 세션 개시자를 자동으로 확립하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
18. 메시 네트워크에서 무선 통신을 수행하는 방법으로서,
    (a) 각각이 상이한 전송 방향들을 갖는 복수의 안테나 패턴 섹터를 이용한 지향성 밀리미터 파(mmW) 통신들을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로, 즉 스테이션을 동작시키는 단계;
    (b) 이웃하는 피어 스테이션들에 관한 정보를 결정하기 위해 상기 스테이션을 피어 스테이션으로서 동작시키는 단계;
    (c) 범네트워크적 동기화없이 및 잠재적 이웃들 사이에 활성 링크들을 형성할 필요없이 노드들을 메시 네트워크 내에 형성하는 단계; 및
    (d) 일단 데이터 전송 세션이 경로 셋업 절차에 의해 트리거되어 개시되고 나면 동기화 및 활성 링크들을 확립하는 단계
    를 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 6GHz이하 무선 통신을 이용하여 다른 무선 통신 스테이션들과 무선으로 통신하는 단계를 더 포함하는 방법.
20. 제18항에 있어서, 새로운 노드가 상기 메시 네트워크에 참여하려고 할 때 상기 새로운 노드를 인증하는 단계, 및 상기 메시 네트워크 내의 각각의 노드에서 이용가능한 이웃 노드들의 목록을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.

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