KR102444900B1 - 보안 멀티캐스트/브로드캐스트 레인징 - Google Patents

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Abstract

제1 디바이스에 의해 수행되는 방법들. 방법들은 복수의 제2 디바이스들에 제1 레인징 폴(ranging poll)을 전송하는 단계, 제2 디바이스들의 적어도 제1 서브세트의 각각으로부터 폴링 응답 메시지를 수신하는 단계, 수신된 폴링 응답 메시지들의 각각에 대한 전파 지연을 결정하는 단계 및 적어도 각각의 전파 지연들에 기초하여 제2 디바이스들의 제1 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하는 단계를 포함한다. 방법들은 제2 디바이스로부터 레인징 폴을 수신하는 단계 - 레인징 폴은 멀티캐스트 전송 또는 브로드캐스트 전송 중 하나임 -, 적어도 제1 디바이스의 역량(capability)에 기초하여 제2 디바이스에 전송될 응답의 유형을 결정하는 단계 및 결정된 유형의 응답을 제2 디바이스에 전송하는 단계를 추가로 포함한다.

Description

보안 멀티캐스트/브로드캐스트 레인징{SECURE MULTICAST/BROADCAST RANGING}
IEEE 802.15.4 표준은 저속 WPAN(LR-WPAN)의 동작을 위한 물리 계층(PHY) 및 매체접근제어(MAC) 계층을 명시한다. 이러한 유형들의 네트워크들은 통상적으로 초광대역(Ultra-Wideband, UWB) 네트워크로 지칭된다. UWB 네트워크는 무선 전자 디바이스들을 다양한 구성들에서 연결할 수 있다. 일 예에서, UWB 네트워크는 일차 디바이스 및 하나 이상의 이차 디바이스들을 포함할 수 있다. UWB 네트워크의 디바이스들은 UWB 네트워크에 연결된 다른 디바이스들에 대해 다양한 기능들을 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들은 제1 디바이스에 의해 수행되는 방법을 포함한다. 방법은 제2 디바이스로부터 레인징 폴을 수신하는 단계 - 레인징 폴은 멀티캐스트 전송 또는 브로드캐스트 전송 중 하나임 -, 적어도 제1 디바이스의 역량(capability)에 기초하여 제2 디바이스에 전송될 응답의 유형을 결정하는 단계 및 결정된 유형의 응답을 제2 디바이스에 전송하는 단계를 포함한다.
추가적으로 예시적인 실시예들은 송수신기 및 프로세서를 갖는 디바이스를 포함한다. 송수신기는 제1 레인징 폴을 복수의 제2 디바이스들에 전송하고, 제2 디바이스들의 적어도 제1 서브세트로부터 폴링 응답 메시지를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 수신된 폴링 응답 메시지들의 각각에 대한 전파 지연을 결정하고, 적어도 각각의 전파 지연들에 기초하여 제2 디바이스들의 제1 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하도록 구성된다.
더 추가적인 예시적인 실시예들은 제1 디바이스에 의해 수행되는 방법을 포함한다. 방법은 제2 디바이스로부터 레인징 폴을 수신하는 단계 - 레인징 폴은 멀티캐스트 전송 또는 브로드캐스트 전송 중 하나임 -, 적어도 제1 디바이스의 역량(capability)에 기초하여 제2 디바이스에 전송될 응답의 유형을 결정하는 단계 및 결정된 유형의 응답을 제2 디바이스에 전송하는 단계를 포함한다.
도 1은 다양한 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 네트워크 배열을 도시한다.
도 2는 다양한 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 무선 디바이스를 도시한다.
도 3은 다양한 예시적인 실시예들에 따른 브로드캐스트 레인징 동작에 대한 제1 예시적인 타이밍도를 도시한다.
도 4는 다양한 예시적인 실시예들에 따른 멀티캐스트 레인징 동작에 대한 제2 예시적인 타이밍도를 도시한다.
도 5는 다양한 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 MAC 정보 요소(Information Element, IE)를 도시한다.
예시적인 실시예는 다음의 설명 및 관련 첨부 도면을 참조하여 더 이해될 수 있고, 여기서 유사한 엘리먼트에는 동일한 참조 번호가 제공된다. 예시적인 실시예들은 UWB 네트워크에서 보안 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 레인징 절차를 수행하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)에 있는 일차 디바이스가 하나 이상의 이차 디바이스들에 대한 거리를 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 예시적인 실시예들은 일차 디바이스가 이차 디바이스들의 각각에 대하여 개별적인 레인징 절차를 진행하는 것을 회피하도록 함으로써, 레인징 동작 동안 UWB 네트워크에서 교환되는 패킷들의 수를 감소시키는 레인징 절차를 기술한다.
예시적인 실시예들은 IEEE 802.15.4 표준에 따라 동작할 수 있는 디바이스들에 대해 기술된다. 그러나, 레인징 동작의 예시적인 실시예들은 임의의 UWB 프로토콜을 사용하여 디바이스들에 의해 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 및 초광대역(UWB) 네트워크의 용어들은 설명 전반에 걸쳐 상호교환가능하게 사용되며, 통상의 기술자들은 이러한 네트워크들의 일반적인 특성들을 이해할 것이다.
도 1은 다양한 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 네트워크 배열(100)을 도시한다. 예시적인 네트워크 배열(100)은 일차 디바이스(105) 및 복수의 이차 디바이스들(110 내지 130)을 포함한다. 일차 디바이스(105) 및 이차 디바이스들(110 내지 130)은 UWB 네트워크, 예컨대, 모바일 전화기, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 패블릿, 임베디드 디바이스, 웨어러블 디바이스, Cat-M 디바이스, Cat-M1 디바이스, MTC 디바이스, eMTC 디바이스, 기타 유형들의 사물 인터넷(IoT) 디바이스, 액세스 포인트 등 내에서 동작하도록 구성되는 임의의 유형의 전자 컴포넌트일 수 있다. 실제 네트워크 배열은 임의의 수의 이차 디바이스들을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 5개의 이차 디바이스들(110 내지 130)의 예는 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다. 임의의 디바이스들(105 내지 130)이 일차 디바이스로 지정될 수 있고, 유사하게, 임의의 디바이스들(105 내지 130)이 특정 레인징 동작에 대하여 이차 디바이스로서 지정될 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 즉, 레인징 동작을 개시하는 디바이스는 일차 디바이스로서 지정될 수 있다.
일차 디바이스(105) 및 이차 디바이스들(110 내지 130)은 UWB 네트워크를 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 그러나, 일차 디바이스(105) 및 이차 디바이스들(110 내지 130)은 또한 기타 유형들의 무선 네트워크(셀룰러 또는 비-셀룰러)와 통신할 수 있고 또한 유선 연결을 이용하여 통신할 수 있음이 이해되어야 한다. 예시적인 실시예들에 관련하여, 일차 디바이스(105) 및 이차 디바이스들(110 내지 130)은 UWB 네트워크를 통해 통신하여, 다른 기능들 중에서, 데이터를 전송 또는 수신할 수 있다.
도 2는 다양한 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 무선 디바이스(105)를 도시한다. 도 2의 예시적인 무선 디바이스(105)는 또한 네트워크 배열(100)의 임의의 다른 무선 디바이스(110 내지 130)를 표현할 수 있음이 이해되어야 한다. 무선 디바이스(105)는 프로세서(205), 메모리 배열(210), 디스플레이 디바이스(215), 입력/출력(I/O)(220), 송수신기(225), 및 기타 컴포넌트들(230)을 포함할 수 있다. 기타 컴포넌트들(230)은, 예를 들어, 안테나, 오디오 입력 디바이스, 오디오 출력 디바이스, 배터리, 데이터 획득 디바이스, 기타 전자 디바이스들에 전기적으로 연결하기 위한 포트 등을 포함할 수 있다.
프로세서(205)는 디바이스(105)의 복수의 애플리케이션들을 실행하도록 구성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 애플리케이션은 레인징 애플리케이션(235)을 포함할 수 있고, 이는 아래 더 상세하게 기재되는 바와 같다. 프로세서(205)에 의해 실행되는 애플리케이션(예컨대, 프로그램)으로서 표현되는 무선 디바이스(105)의 기술된 기능들은 단지 예시적인 것이다. 애플리케이션들과 연관된 기능은 또한 무선 디바이스(105)의 별개의 통합 컴포넌트로서 구현될 수 있거나 또는 무선 디바이스(105)에 결합된 모듈형 컴포넌트, 예컨대, 펌웨어가 있거나 또는 없는 집적 회로일 수 있다. 또한, 일부 무선 디바이스들에서, 프로세서(205)에 대하여 기재된 기능은 2개의 프로세서들, 즉, 기저대역 프로세서 및 애플리케이션 프로세서로 분할된다. 예시적인 실시예들은 무선 디바이스의 임의의 이러한 또는 다른 구성들로 구현될 수 있다.
송수신기(225)는 데이터를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 하드웨어 컴포넌트일 수 있다. 예를 들어, 송수신기(225)는 네트워크의 프로토콜 및 동작 주파수에 기초하여 하나 이상의 네트워크들을 통해 직접 또는 간접적으로 다른 전자 디바이스들과의 통신을 가능하게 할 수 있다. 송수신기(225)는 다양한 상이한 주파수들 또는 채널들(예컨대, 연속적인 주파수들의 세트)에서 동작할 수 있다. 따라서, 송수신기(225)와 결합된 하나 이상의 안테나들(미도시)은 송수신기(225)가 UWB 네트워크를 통해 다른 무선 디바이스들, 예컨대, 무선 디바이스들(110 내지 130)과 통신하게 할 수 있다.
예시적인 실시예들은 일차 디바이스(105)가 레인징 동작을 이용하여 복수의 이차 디바이스들(110 내지 130)의 각각에 대한 거리 및/또는 그들의 위치를 결정하는 것을 기술한다. 이러한 설명에 걸쳐, 용어 "거리"는 디바이스들 사이의 거리 및/또는 일차 디바이스(105) 또는 특정 공간 내의 절대 위치 중 어느 하나에 대한 이차 디바이스(110 내지 130)의 위치를 지칭하는 데 사용될 것이다. 3가지 예시적인 레인징 모드들이 기술된다. 단일 노드 레인징 모드는 단일 이차 디바이스, 예컨대 이차 디바이스(110)에 대한 거리를 결정하기 위하여 활용된다. 멀티캐스트 레인징 모드는 이차 디바이스들(110 내지 130)의 수 및 신원을 일차 디바이스(105)가 알고 있을 때, 복수의 이차 디바이스들, 예컨대 이차 디바이스들(110 내지 130)에 대한 거리를 결정하기 위하여 활용된다. 예를 들어, 네트워크 배열(100)에서, 이차 디바이스들의 수는 5개이다. 이차 디바이스들(110 내지 130)의 신원은 임의의 수의 방식들, 예컨대 이전 데이터 교환, 이전 레인징 동작 등을 통해 일차 디바이스(105)에게 알려질 수 있다. 브로드캐스트 레인징 모드는 이차 디바이스들의 수 및 이차 디바이스들의 각각의 신원을 일차 디바이스(105)가 알지 못할 때 복수의 이차 디바이스들, 예컨대, 이차 디바이스들(110 내지 130)에 대한 거리를 결정하기 위하여 활용된다. 그러나, 이차 디바이스들(110 내지 130)의 신원을 일차 디바이스(105)가 알지 못할 때에도, 디바이스들(105 내지 130)은 기지국간 메시지들을 수신하는 데 사용될 수 있는 공통 키(common key)를 공유할 수 있다. 예를 들어, 키들은 상위 계층 프로토콜을 통해 UWB 네트워크 또는 측파대역 채널 중 어느 하나를 통해 공유될 수 있다.
레인징 애플리케이션(235)은 하나 이상의 이러한 레인징 모드들을 구현할 수 있다. 아래 설명에서, 예시적인 멀티캐스트 레인징 모드 및 브로드캐스트 레인징 모드의 동작이 상세하게 기술될 것이다. 단일 노드 레인징 모드 동작은 기술되지 않을 것이며, 그 이유는 그 모드는 종래의 레인징 동작들에 따라 동작할 것이기 때문이다.
도 3은 다양한 예시적인 실시예들에 따른 브로드캐스트 레인징 동작(300)에 대한 제1 예시적인 타이밍도를 도시한다. 브로드캐스트 레인징 동작(300)은 도 1의 네트워크 배열(100)을 참조하여 기재될 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일 예시적인 레인징 라운드(350)가 도시된다. 아래 더 상세하게 기재되는 바와 같이, 레인징 동작들이 수행되는 다수의 라운드들이 있을 수 있다.
레인징 라운드(350)에서, 일차 디바이스(105)는 이차 디바이스들(110 내지 130)에 대한 레인징 구성 정보를 포함하는 프리 폴 메시지(pre-poll message)(305)를 전송할 수 있다. 프리 폴 메시지(305)는 모든 레인징 라운드에서 전송될 필요는 없다. 예를 들어, 레인징 라운드(350)는 후속 레인징 라운드일 수 있고, 구성 정보를 포함하는 이전 프리 폴 메시지는 일차 디바이스(105)에 의해 전송되었을 수 있고, 이차 디바이스들(110 내지 130)에 의해 수신되었을 수 있다. 따라서, 동일한 구성 정보는 여러 차례 전송될 필요가 없다. 일 예에서, 레인징 구성 정보는 다음 프리 폴 메시지가 전송될 때까지 유효하게 유지될 수 있다. 다른 예에서, 구성 정보는 레인징 폴(ranging poll)(210)(아래 기재됨)에 포함될 수 있다. 추가적인 예에서, 구성 정보는 UWB 네트워크 또는 다른 네트워크/프로토콜 중 어느 하나를 통해 무선 디바이스들(105 내지 130) 간에 교환되는 기타 메시지들에 포함될 수 있다. 임의의 경우에, UWB 네트워크를 통해 연결된 이차 디바이스들(110 내지 130)은 레인징 구성 정보를 수신할 것이다.
이어서 일차 디바이스(105)는 UWB 네트워크를 통해 제1 레인징 폴(310)을 이차 디바이스들(110 내지 130)로 브로드캐스팅할 수 있다. 제1 레인징 폴(310)은 이차 디바이스들(110 내지 130)이 폴에 응답하도록 하는 다양한 정보를 포함할 수 있다. 제1 레인징 폴(310)의 이러한 정보는 MAC 정보 요소(IE)(500)에 포함될 수 있고, 이는 도 5에 관련하여 더 상세하게 기술될 바와 같다.
이차 디바이스들(110 내지 130)은 이용가능한 폴링 응답 슬롯들에 대해 경쟁하고, 폴링 응답 메시지들(315a 내지 315c)을 일차 디바이스(105)에 전송함으로써 제1 레인징 폴(310)에 응답할 수 있다. 폴링 응답 슬롯들은 R1, R2…RN로 표시되고, N은 이용가능한 슬롯들의 수이다. 아래 기술되는 바와 같이, 이용가능한 슬롯들의 수(N)는 일차 디바이스(105)에 의해 구성가능할 수 있다.
일차 디바이스(105)에 의한 폴링 응답 메시지들(315a 내지 315c)의 수신 후, 레인징 라운드(350)가 완료된 것으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 일차 디바이스(105)는 이차 디바이스들(110 내지 130)에 대한 거리를 결정하기에 충분한 정보를 폴링 응답 메시지들(315a 내지 315c)에서 수신했을 수 있다. 그러나, 동일한 레인징 라운드(350)의 제2 레인징 폴(320)은 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 클록 드리프트 상쇄를 이용한 정밀한 레인징이 사용되는 경우, 제2 레인징 폴(320) 및 대응하는 응답들(아래 기재됨)이 사용될 수 있다. 다른 예에서, 폴링 응답 메시지들(315a 내지 315c)에 타임 스탬프가 포함되지 않는 경우, 일차 디바이스(105)는 거리에 걸친 송신 메시지들에 내재하는 전파 지연을 도출하지 못할 수 있다. 예를 들어, 이차 디바이스들(110 내지 130) 중 하나에 의한 폴링 응답 메시지의 전송 및 일차 디바이스(105)에 의한 폴링 응답 메시지의 수신에 대한 정밀한 타이밍을 알고 있다면, 일차 디바이스(105)는 디바이스들 간의 거리를 도출할 수 있다. 따라서, 이차 디바이스들(110 내지 130) 중 어느 하나가 폴링 응답 메시지들(315a 내지 315c)에 타임 스탬프들을 포함할 수 없는 경우, 제2 레인징 폴(320)이 사용될 수 있다.
제2 레인징 폴(320)이 사용되면, 일차 디바이스(105)는 UWB 네트워크를 통해 이차 디바이스들(110 내지 130)에 제2 레인징 폴(320)을 브로드캐스팅한다. 제2 레인징 폴(320)은 실질적으로 제1 레인징 폴(310)과 유사할 수 있으며, 예상 응답이 타임스탬프 응답임을 나타내도록 MAC IE(400)에 적절한 수정이 이루어진다.
이어서 이차 디바이스들(110 내지 130)은 이용가능한 타임 스탬프 리포팅 슬롯들에 대하여 경쟁할 수 있고, 일차 디바이스(105)에 타임 스탬프 응답 메시지들(325a 내지 325c)을 전송함으로써 제2 레인징 폴(320)에 응답할 수 있다. 대안적으로, 이차 디바이스들(110 내지 130)은 폴링 응답 메시지들(315a 내지 315c)을 전송하는 데 사용되는 것과 동일한 슬롯을 차지할 수 있다. 동일한 슬롯은 각각의 폴 후의 동일한 슬롯을 의미함이 이해되어야 한다. 예를 들어, 이차 디바이스(110)가 레인징 폴(310) 후에 슬롯 R1에서 폴링 응답 메시지(315a)를 전송한다면, 이차 디바이스(110)는 슬롯 T1에서 타임 스탬프 응답 메시지(325a)를 전송할 것이다. 타이밍 응답 슬롯들은 T1, T2…TN로 표시되고, N은 이용가능한 슬롯들의 수이다. 타임 스탬프 응답 메시지들(325a 내지 325c)은 각각 타임 스탬프를 포함할 수 있다. 일차 디바이스(105)는 각각의 타임 스탬프들을 이용하여 일차 디바이스(105)와 복수의 이차 디바이스들(110 내지 130)의 각각 사이의 거리를 도출할 수 있다.
일차 디바이스(105)는 또한 타임 스탬프들을 포함하는 메시지(330)를 이차 디바이스들(110 내지 130)에 전송할 수 있다. 일차 디바이스(105)는 그것의 타임 스탬프들을 보고하여 이차 디바이스들(110 내지 130)이 독립적으로 디바이스들 간의 거리를 도출하게 할 수 있다. 따라서, 메시지(330)가 전송된 후, 레인징 라운드(350)는 완료된다.
도 4는 다양한 예시적인 실시예들에 따른 멀티캐스트 레인징 동작(400)에 대한 제2 예시적인 타이밍도를 도시한다. 멀티캐스트 레인징 동작(400)은 도 1의 네트워크 배열(100)을 참조하여 기재될 것이다. 또한, 도 4의 타이밍도는 단일 레인징 라운드(450)를 도시하지만, 다수의 라운드들이 가능하다.
일차 디바이스(105)는 UWB 네트워크를 통해 레인징 구성 정보를 이차 디바이스들(110 내지 130)에 전달하는 프리 폴 메시지(405)를 전송할 수 있다. 프리 폴 메시지(405)의 전송은 실질적으로 프리 폴 메시지(305)의 전송과 유사할 수 있다.
일차 디바이스(105)는 제1 레인징 폴(410)을 이차 디바이스들(110 내지 130)에 멀티캐스팅할 수 있다. 제1 레인징 폴(310)은 실질적으로 제1 레인징 폴(310)과 유사할 수 있으며, 멀티캐스트 레인징을 나타내기 위한 적절한 필드 조정이 이루어지며, 도 5에 관하여 더 상세하게 기술될 바와 같다.
이차 디바이스들(110 내지 130)은 폴링 응답 슬롯에서 폴링 응답 메시지들(415a 내지 415c)을 전송하도록 스케줄링될 수 있다. 폴링 응답 슬롯들은 R1, R2…RN로 표시되고, N은 이용가능한 슬롯들의 수이다. 각각의 이차 디바이스(110 내지 130)에 대한 폴링 응답 슬롯은 일차 디바이스(105)에 의해 스케줄링될 수 있는데, 그 이유는 이차 디바이스들의 수 및 신원을 일차 디바이스(105)가 알고 있기 때문이다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 일차 디바이스(105)에 의해 스케줄이 제공되지 않는 경우, 이차 디바이스들(110 내지 130)은 폴링 응답 슬롯들에 대해 경쟁할 수 있다.
도 3에 관하여 기재된 브로드캐스트 레인징 동작(300)과 유사하게, 폴링 응답 메시지들(415a 내지 415c)의 수신은 레인징 라운드(450)를 완료한 것으로 고려될 수 있다. 그러나, 위에 기재된 바와 같은 실질적으로 유사한 이유들로 인해, 제2 레인징 폴(420)이 또한 사용될 수 있다.
이어서 일차 디바이스(105)는 UWB 네트워크를 통해 제2 레인징 폴(420)을 이차 디바이스들(110 내지 130)로 멀티캐스팅할 수 있다. 제2 레인징 폴(420)은 실질적으로 제1 레인징 폴(410)과 유사할 수 있으며, 예상 응답이 타임스탬프 응답임을 나타내도록 MAC IE(400)에 적절한 수정이 이루어진다.
이차 디바이스들(110 내지 130)은 일차 디바이스(105)에 의해 타임 스탬프 리포트 슬롯에서 타임 스탬프 응답 메시지들(425a 내지 425c)을 송신하도록 스케줄링될 수 있다. 타임 스탬프 리포트 슬롯은 주어진 이차 디바이스에 대하여 폴 응답 슬롯과 동일할 수 있거나 또는 상이한 슬롯일 수 있다. 타임 스탬프 리포트 슬롯들은 T1, T2…TN로 표시되고, N은 이용가능한 슬롯들의 수이다. 타임 스탬프 응답 메시지들(425a 내지 425c)은 각각 타임 스탬프를 포함한다. 일차 디바이스(105)는 각각의 타임 스탬프들을 이용하여 일차 디바이스(105)와 복수의 이차 디바이스들(110 내지 130)의 각각 사이의 거리를 도출할 수 있다.
일차 디바이스(105)는 또한 타임 스탬프들을 포함하는 메시지(430)를 이차 디바이스들(110 내지 130)에 전송할 수 있다. 일차 디바이스(105)는 그것의 타임 스탬프들을 보고하여 이차 디바이스들(110 내지 130)이 독립적으로 디바이스들 간의 거리를 도출하게 할 수 있다. 따라서, 메시지(430)가 송신된 후, 레인징 라운드(450)는 완료된다.
위에 기재된 바와 같이, 도 3 및 도 4는 단일 레인징 라운드(350, 450)를 각각 도시한다. 레인징 라운드들은 필요에 따라 반복될 수 있다. 예를 들어, 제1 레인징 라운드 후에 제2 레인징 라운드 및 제3 레인징 라운드가 있을 수 있다. 레인징 라운드들은 연속적일 필요는 없는데, 예컨대, 레인징 라운드들 사이에 시간 갭이 있을 수 있다. 시간 갭은 MAC IE(500)에 표시될 수 있다. 멀티캐스트 레인징 동작(400)에 관하여, 폴링 응답 메시지들(415a 내지 415c)을 송신하는 방식, 예컨대, 스케줄 기반 또는 경쟁 기반은 라운드마다 변경될 수 있다.
추가적으로 예시적인 실시예에서, 초기 폴링 메시지는 2개의 폴링 메시지들을 포함할 수 있고, 폴링 메시지 P1은 이차 디바이스들(110 내지 130)의 제1 서브세트에 의해 사용될 수 있고, 폴링 메시지 P2는 제2 서브세트, 예컨대 이차 디바이스들(110 내지 130)의 나머지에 의해 사용될 수 있다. 제1 및 제2 서브세트들은 폴링 응답 메시지에 타임 스탬프들을 전송할 수 있는 이차 디바이스의 능력에 기초하여 결정될 수 있다. 위에 기재된 바와 같이, 일차 디바이스(105) 및 이차 디바이스들(110 내지 130)은 레인징 역량들(capabilities)에 관한 정보를 교환할 수 있다. 예를 들어, 이차 디바이스가 폴링 응답 메시지에 타임스탬프 정보를 전송할 수 있는 역량을 가진 경우, 이차 디바이스는 레인징 폴들(310, 410)에 유사하게 레인징 폴을 처리할 수 있고, 폴링 응답 메시지들(315, 415)과 유사하게 폴링 응답 메시지로 응답할 수 있다. 반면에, 이차 디바이스가 폴링 응답 메시지에 타임스탬프 정보를 전송할 역량이 없는 경우, 이차 디바이스는 레인징 폴들(320, 420)과 유사하게 레인징 폴을 처리할 수 있고, 타임 스탬프 응답 메시지(325, 425)와 유사하게 타임스탬프 응답 메시지로 응답할 수 있다.
도 5는 본 명세서에 기재된 다양한 예시적인 실시예들에 따라 예시적인 MAC IE(500)를 도시한다. MAC IE(500)는 본 명세서에 기재된 브로드캐스트/멀티캐스트 레인징 동작들을 지원하기 위한 다양한 MAC 필드들을 정의한다. 예를 들어, MAC IE(500)는 레인징 모드를 단일 노드 레인징 모드, 멀티캐스트 레인징 모드, 또는 브로드캐스트 레인징 모드 중 하나로서 표시할 수 있다. MAC IE(500)는 레인징 라운드들의 수, 각각의 레인징 라운드의 지속시간, 및 이용가능한 폴 응답 슬롯들의 수를 추가적으로 표시할 수 있다. 폴 응답 슬롯들의 수는 일차 디바이스(105)에 의해 구성가능할 수 있다. 예를 들어, 일차 디바이스(105)가 이차 디바이스들(110 내지 130)의 수를 알고 있는 멀티캐스트 모드에서, 일차 디바이스(105)는 응답 슬롯들의 수를 이차 디바이스들의 수에 기초하여 설정할 수 있는데, 예컨대, 5개의 이차 디바이스들이 있으면 5개의 슬롯들이다. MAC IE(500) 또한 현재 교환 라운드의 수(예컨대 5 중 3)를 보여주는 카운터를 포함할 수 있다. 레인징 라운드들이 연속적이지 않은 경우(예컨대 라운드 간에 시간 갭이 있는 경우), MAC IE(500)는 다음 폴(또는 프리 폴)의 타이밍을 가리킬 수 있다.
레인징 모드가 멀티캐스트 레인징 모드인 경우, MAC IE(500)는 이차 디바이스들(110 내지 130)이 폴 응답 슬롯들에 대하여 스케줄링되는지 또는 폴 응답 슬롯들에 대하여 경쟁을 할지 명시할 수 있다. 이차 디바이스들(110 내지 130)이 스케줄링되는 경우, MAC IE(500)는 또한 이차 디바이스들(110 내지 130)의 각각에 대한 슬롯 할당을 명시할 수 있다. 그러나, 이 명시는 또한 상위 계층 프로토콜들의 일부로서 표시될 수 있다. 레인징 모드가 브로드캐스트 레인징인 경우, MAC IE(500)는 응답 슬롯에 대해 경쟁하기 위한 이차 디바이스들(110 내지 130)의 각각에 대한 시도들의 최대 횟수를 명시할 수 있다.
위에 기재된 바와 같이, 이차 디바이스들(110 내지 130)은 응답 슬롯들에 대해 경쟁할 수 있다. 레거시 채널 경쟁(legacy channel contention)은 통상적으로 전송을 시도하기 전에 에너지 검출 및 프리앰블 검출을 이용하여 전송 매체를 감지한다. 디바이스는 전송 매체가 사용 중임을 감지하면, 매체를 다시 감지하고 전송을 시도하기 전에 무작위 시간 동안 물러나 있을 것이다. 에너지 검출은 통상적으로 UWB 네트워크들에 유용하지 않은데, 그 이유는 UWB 신호들은 넓은 대역폭에 걸쳐 매우 낮은 전력에서 전송되기 때문이다. 또한, IEEE 802.15.4는 상이한 UWB 패킷들이 상이한 프리앰블들을 사용할 수 있음을 명시한다. 따라서, 프리앰블 검출에 의한 전송 매체의 감지는 비효율적인데, 모든 가능한 프리앰블이 디바이스에 의해 테스트되어야 하는 것으로 간주하기 때문이다.
예시적인 실시예들에서, 이차 디바이스들(110 내지 130)이 이용가능한 폴링 응답 슬롯들에 대해 경쟁하는 프로세스가 구성가능할 수 있다. 예를 들어, 자유 슬롯 카운터(FSC)를 활용하는 지속적 채널 사용 동작이 사용될 수 있다. 디바이스는 0에서 FSC를 시작할 수 있다. 경쟁하는 디바이스는 특정 슬롯을 이용하여 채널을 통해 UWB 패킷을 송신할 수 있다. 각각의 UWB 패킷이 성공적으로 전송되는 경우, 디바이스는 FSC를, 예컨대, 1 증분씩 증가시킬 수 있다. 각각의 UWB 패킷이 성공적으로 전송되지 않는 경우, 디바이스는 FSC를, 예컨대, 1 증분씩 감소시킬 수 있다. 디바이스는 FSC가 0 이상으로 유지되는 한 이 방식으로 계속해서 채널/슬롯을 사용할 수 있다. 그러나, FSC가 0 밑으로 떨어지면, 디바이스는 채널/슬롯이 바쁜 것으로 간주할 것이고 상이한 채널/슬롯으로 이동할 것이다.
FSC가 증가 또는 감소되는 증분은 연속적인 시도들의 횟수의 함수일 수 있다. 예를 들어, FSC는 첫번째 실패한 전송 후에 1만큼 감소될 수 있다. 다음 전송 시도가 또한 실패한 경우, FSC는 2 또는 기타만큼 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 주어진 채널/슬롯에서 양호한 연결을 구축한 디바이스는 계속해서 동일한 채널/슬롯을 사용할 것이고, 동일한 채널/슬롯을 사용하기 위하여 시도하는 디바이스는 상이한 채널/슬롯으로 이동할 것이다. 이 예시적인 경쟁 절차는 예시적인 레인징 동작들에 제한되지 않고, 디바이스들이 전송 절차들에 대해 경쟁하는 어떠한 시나리오에도 적용될 수 있다.
위에 기재된 바와 같이, 예시적인 실시예들은 UWB 네트워크들에 대한 IEEE 802.15.4 표준에 따라 동작할 수 있는 디바이스들을 참조하여 기재된다. 따라서, 예시적인 MAC IE(500)는 이 프로토콜에 따른 MAC IE의 변형일 수 있다. 그러나, UWB 네트워크가 상이한 프로토콜에서 동작하고 있는 경우, 상이한 필드들을 갖는 MAC IE를 사용하여 전술한 레인징 동작들에 사용되는 정보를 전달할 수 있다. 또한, 레인징 동작에 사용되는 정보는 다른 계층들의 정보 요소들(또는 기타 데이터 요소들)을 이용하여 디바이스들 사이에 전달될 수 있다.
개인적으로 식별가능한 정보의 사용은 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 산업 또는 정부 요건들을 충족하거나 초과하는 것으로 일반적으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 하는 것이 잘 이해된다. 특히, 개인적으로 식별가능한 정보 데이터는 의도하지 않은 또는 허가되지 않은 액세스 또는 사용의 위험성들을 최소화하도록 관리되고 처리되어야 하며, 허가된 사용의 성질은 사용자들에게 명확히 표시되어야 한다.
다양한 변경들이 예시적인 실시예들의 기술 사상 또는 권리 범위로부터 벗어남 없이, 본 개시내용에서 이루어질 수 있음은 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시내용은, 예시적인 실시예들의 수정들 및 변형들이 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범주 내에 속한다면, 이들을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 초광대역 네트워크에서 보안 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 레인징을 수행하기 위한 방법으로서,
    제1 디바이스에서:
    복수의 제2 디바이스들에 제1 레인징 폴(ranging poll)을 전송하는 단계;
    상기 제2 디바이스들의 적어도 서브세트의 각각으로부터 폴링 응답 메시지를 수신하는 단계 ― 상기 제2 디바이스들의 서브세트의 각각에 대응하는 폴링 응답 메시지는 상기 제1 레인징 폴이 전송된 슬롯 이후의 개개의 슬롯에서 수신되고 그리고 상기 제2 디바이스들의 서브세트는 상기 개개의 슬롯을 획득하기 위한 경쟁 절차를 수행함 ―;
    상기 수신된 폴링 응답 메시지들의 각각에 대한 전파 지연을 결정하는 단계;
    적어도 상기 각각의 전파 지연들에 기초하여 상기 제2 디바이스들의 상기 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하는 단계;
    상기 복수의 제2 디바이스들에 제2 레인징 폴을 전송하는 단계;
    상기 제2 디바이스들의 적어도 서브세트의 각각으로부터 타임 스탬프 응답 메시지를 수신하는 단계 ― 상기 제2 디바이스들의 서브세트의 각각은, 상기 제2 디바이스들의 서브세트가 상기 제1 레인징 폴을 수신한 이후에 상기 폴링 응답 메시지를 전송하는 데 사용된 것과 동일한 개개의 슬롯을 획득하기 위한 경쟁 절차를 수행함이 없이, 상기 제2 레인징 폴을 수신한 이후에 상기 동일한 개개의 슬롯에서 상기 타임 스탬프 응답 메시지를 전송함 ―; 및
    적어도 개개의 상기 타임 스탬프 응답 메시지에 기초하여 상기 제2 디바이스들의 상기 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    레인징 구성 정보를 포함하는 프리 폴 메시지(pre-poll message)를 상기 복수의 제2 디바이스들에 전송하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 디바이스들에 타임 스탬프 정보를 전송하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴 메시지는 레인징 동작의 유형의 식별, 수행될 레인징 라운드들의 수, 레인징 라운드의 지속시간, 응답 슬롯들의 수, 레인징 라운드 카운터, 다음 레인징 폴에 대한 포인터, 상기 폴링 응답 메시지들이 스케줄링되는지 여부의 표시, 상기 폴링 응답 메시지들에 대한 슬롯 할당 또는 각각의 폴링 응답 메시지에 대한 시도들의 최대 횟수 중 하나를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디바이스 및 상기 복수의 제2 디바이스들은 초광대역(UWB) 네트워크를 통해 통신가능하게 결합되는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 디바이스들에 상기 제1 레인징 폴을 전송하는 단계는 브로드캐스트 전송이고, 상기 제1 디바이스와 상기 복수의 제2 디바이스들의 각각은 공통 키(common key)를 공유하여 기지국간 메시지들을 교환하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 디바이스들에 상기 제1 레인징 폴을 전송하는 단계는 상기 제1 디바이스가 상기 복수의 제2 디바이스들의 수 및 상기 복수의 제2 디바이스들의 각각의 신원에 대응하는 정보를 포함하는 것에 기초한 멀티캐스트 전송인, 방법.
  8. 초광대역 네트워크에서 보안 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 레인징을 수행하기 위한 디바이스로서,
    제1 레인징 폴을 복수의 제2 디바이스들에 전송하고, 상기 제2 디바이스들의 적어도 서브세트로부터 폴링 응답 메시지를 수신하도록 구성된 송수신기 ― 상기 제2 디바이스들의 서브세트의 각각에 대응하는 폴링 응답 메시지는 상기 제1 레인징 폴이 전송된 슬롯 이후의 개개의 슬롯에서 수신되고 그리고 상기 제2 디바이스들의 서브세트는 상기 개개의 슬롯을 획득하기 위한 경쟁 절차를 수행함 ―; 및
    상기 수신된 폴링 응답 메시지들의 각각에 대한 전파 지연을 결정하고, 적어도 상기 각각의 전파 지연들에 기초하여 상기 제2 디바이스들의 상기 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 송수신기는 상기 복수의 제2 디바이스들에 제2 레인징 폴을 전송하고 그리고 상기 제2 디바이스들의 적어도 서브세트의 각각으로부터 타임 스탬프 응답 메시지를 수신하도록 추가로 구성되고,
    상기 제2 디바이스들의 서브세트의 각각은, 상기 제2 디바이스들의 서브세트가 상기 제1 레인징 폴을 수신한 이후에 상기 폴링 응답 메시지를 전송하는 데 사용된 것과 동일한 개개의 슬롯을 획득하기 위한 경쟁 절차를 수행함이 없이, 상기 제2 레인징 폴을 수신한 이후에 상기 동일한 개개의 슬롯에서 상기 타임 스탬프 응답 메시지를 전송하고,
    상기 프로세서는 적어도 개개의 상기 타임 스탬프 응답 메시지에 기초하여 상기 제2 디바이스들의 상기 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하도록 추가로 구성되는, 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴 메시지는 레인징 동작의 유형의 식별, 수행될 레인징 라운드들의 수, 레인징 라운드의 지속시간, 응답 슬롯들의 수, 레인징 라운드 카운터, 다음 레인징 폴에 대한 포인터, 상기 폴링 응답 메시지들이 스케줄링되는지 여부의 표시, 상기 폴링 응답 메시지들에 대한 슬롯 할당 또는 각각의 폴링 응답 메시지에 대한 시도들의 최대 횟수 중 하나를 포함하는, 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 디바이스 및 상기 복수의 제2 디바이스들은 초광대역(UWB) 네트워크를 통해 통신가능하게 결합되는, 디바이스.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴을 상기 복수의 제2 디바이스들에 전송하는 것은 브로드캐스트 전송이고, 상기 디바이스와 상기 복수의 제2 디바이스들의 각각은 공통 키를 공유하여 기지국간 메시지들을 교환하는, 디바이스.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴을 상기 복수의 제2 디바이스들에 전송하는 것은 상기 디바이스가 상기 복수의 제2 디바이스들의 수 및 상기 복수의 제2 디바이스들의 각각의 신원에 대응하는 정보를 포함하는 것에 기초한 멀티캐스트 전송인, 디바이스.
  13. 동작들을 수행하도록 구성된 프로세서로서,
    상기 동작들은:
    디바이스들의 적어도 서브세트로부터 제1 레인징 폴에 대해 응답하는 폴링 응답 메시지를 송수신기로부터 수신하는 것 ― 상기 디바이스들의 서브세트의 각각에 대응하는 폴링 응답 메시지는 상기 제1 레인징 폴이 전송된 슬롯 이후의 개개의 슬롯에서 수신되고 그리고 상기 디바이스들의 서브세트는 상기 개개의 슬롯을 획득하기 위한 경쟁 절차를 수행함 ―;
    상기 수신된 폴링 응답 메시지들의 각각에 대한 전파 지연을 결정하는 것;
    적어도 상기 각각의 전파 지연들에 기초하여 상기 디바이스들의 상기 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하는 것;
    상기 디바이스들의 적어도 서브세트로부터 제2 레인징 폴에 응답하는 타임 스탬프 응답 메시지를 수신하는 것 ― 상기 디바이스들의 서브세트의 각각은, 상기 디바이스들의 서브세트가 상기 제1 레인징 폴을 수신한 이후에 상기 폴링 응답 메시지를 전송하는 데 사용된 것과 동일한 개개의 슬롯을 획득하기 위한 경쟁 절차를 수행함이 없이, 상기 제2 레인징 폴을 수신한 이후에 상기 동일한 개개의 슬롯에서 상기 타임 스탬프 응답 메시지를 전송함 ―; 및
    적어도 개개의 상기 타임 스탬프 응답 메시지에 기초하여 상기 디바이스들의 상기 서브세트의 각각에 대한 거리를 결정하는 것을 포함하는, 프로세서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴 메시지는 레인징 동작의 유형의 식별, 수행될 레인징 라운드들의 수, 레인징 라운드의 지속시간, 응답 슬롯들의 수, 레인징 라운드 카운터, 다음 레인징 폴에 대한 포인터, 상기 폴링 응답 메시지들이 스케줄링되는지 여부의 표시, 상기 폴링 응답 메시지들에 대한 슬롯 할당 또는 각각의 폴링 응답 메시지에 대한 시도들의 최대 횟수 중 하나를 포함하는, 프로세서.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 송수신기 및 상기 디바이스들은 초광대역(UWB) 네트워크를 통해 통신가능하게 결합되는, 프로세서.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴 또는 상기 제2 레인징 폴은 브로드캐스트 전송인, 프로세서.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 레인징 폴 또는 상기 제2 레인징 폴은 멀티캐스트 전송인, 프로세서.
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