KR20010087367A - Broadband wireless mesh topology network - Google Patents

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KR20010087367A
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버거요셉프
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추후보정
칼리 코포레이션
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/04Selecting arrangements for multiplex systems for time-division multiplexing
    • H04Q11/0428Integrated services digital network, i.e. systems for transmission of different types of digitised signals, e.g. speech, data, telecentral, television signals
    • H04Q11/0478Provisions for broadband connections

Abstract

망사 토폴로지를 기초로 하는 광대역 무선 네트워크는 IP 표준 인터페이스 및 이웃 멀티 미디어 디지털 버스 인터페이스(BAP-1, BAP-2)와 같은 테이터 인터페이스의 사용을 전제로 하는 이웃, 소규모 회사 및 대규모 회사로 데이터, 인터넷, 음성 및 다중매체의 수송을 최적화시킨다. 이웃은 무선 라디오 송수신기(SR 10∼SR 21)가 표준 인터페이스를 통해 데이터를 추가 및 드롭시킬 뿐아니라 라우터 수송을 이용하여 망사형 네트워크의 이용가능도 및 신뢰도를 개선하고 부하 조정 허락하여 다중 무선 노드간의 데이터를 라우팅시키도록 전제한다.A broadband wireless network based on a mesh topology is a neighborhood, a small company and a large corporation predicated on the use of data interface such as IP standard interface and neighboring multimedia digital bus interface (BAP-1, BAP-2) , Voice and multimedia transports. Neighbors use wireless transport radio transceivers (SR 10 to SR 21) to add and drop data through standard interfaces, as well as improve the availability and reliability of networked networks using router transport, It is assumed to route the data.

Description

광대역 무선 망사형 토폴로지 네트워크{BROADBAND WIRELESS MESH TOPOLOGY NETWORK}Broadband wireless mesh topology network {BROADBAND WIRELESS MESH TOPOLOGY NETWORK}

고용량의 광대역 시스템은 링크당 전송률이 T1(1.5 MB/s) 또는 E1(2 MB/s)이상, 보통은 100 MB/s이거나 그 이상이고, 주파수 범위가 6 GHz이상으로 전형적으로는 10.15∼10.65 GHz, 24∼31 GHz, 37∼41 GHz 스펙트럼부의 허가된 대역내에 있는 시스템과 관련이 있다. 더욱이 신규 대역이 40∼60 GHz에서 개통되어 비허가 사용으로 이용 가능하게 될 것이다. 이 주파수에서, 송신 및 수신 라디오 사이에 존재하는 선명한 시정선(line of sight;LOS)을 통해 강한 송신이 이루어진다.A high-capacity broadband system has a transmission rate per link of at least T1 (1.5 MB / s) or E1 (2 MB / s), typically at least 100 MB / s, and a frequency range of at least 6 GHz, typically 10.15 to 10.65 GHz, 24 to 31 GHz, and 37 to 41 GHz spectrum. Furthermore, the new band will be open at 40 to 60 GHz and will be available for unlicensed use. At this frequency, strong transmission is achieved through a clear line of sight (LOS) existing between the transmitting and receiving radios.

무선 통신 네트워크는 광섬유, 하이브리드 광섬유, 동축케이블 및 비틀림 쌍 네트워크(twisted pair network)에 경쟁적인 액세스를 가능하게 한다. 최대 T1(1.5 MB/s)와 E1(2 MB/s)의 비트율을 갖는 저비트율의 무선 시스템이 개발되어 사용되고 있다. 이 무선 시스템은 일반적으로 사용허가된 대역폭이 제한되어 있는 6 GHz이하의 낮은 스펙트럼부에서 사용된다. 이러한 시스템의 예로는 900 MHz, 1.8∼2 GHz의셀방식 시스템과, 2.3 GHz의 WLL(Wireless Local Loop;무선 로컬 루프) 및 900 MHz, 2.4 및 5.7 GHz의 ISM(Industrial, Scientific and Medical)대역내의 비허가무선 시스템이 있다. 이러한 대역내에서의 제한된 대역폭 때문에, 상기 시스템들은 링크당 협대역 및 저용량으로 동작한다. 고용량(1∼2 MB/s 이상)에 대한 요구는 인터넷 서비스의 보급뿐만 아니라 CELEC(Competitive Local Exchange Carriers;경쟁적인 로컬 교환 캐리어)이 자신의 액세스 하부구조를 생성하게 하는 통신 산업에서의 규정완화에 기인하여 최근 몇 년동안 크게 증가하였다. 그 결과, 세계의 규정은 10 GHz이상의 신규 대역들을 사용하도록 개통시켰다. 이 대역들은 일반적으로 하나의 정해진 지역에서 하나의 오퍼레이터가 사용하도록 허용된다. 이 오퍼레이터는, 각 나라의 법이 미국의 FCC와 같은 통신 관청으로부터 사전승인을 받아야 할 것을 요구하는 이전의 상황과는 달리, 자신이 이행 방법으로써 선택한 토폴로지로 자신의 무선 시스템을 전개할 수 있다. PP(Point to Point) 링크당의 주파수 할당과 하나의 오퍼레이터가 사용하도록 정의된 구역당의 광대역 스펙트럼 범위의 할당과 이러한 중요한 동작상의 차이점은 오퍼레이터가 자신의 스펙트럼을 사용하는 것을 최대화시키고, 새롭게 개통된 mm 웨이브 스펙트럼에서 고용량이고 보다 진보된 무선 네트워크를 생성할 수 있는 혁신적인 신규 토폴로지 이행을 위한 시장을 개방한다. 이 스펙트럼의 일부는 문헌에 LMDS(Local Multipoint Distribution System;로컬 다점 분할 시스템) 또는 LMCS(Local Multipoint Communication System;국부 다점 통신 시스템) 또는 PMP(Point to Multi-point;점 대 다중점) 시스템이라고 언급된다. 본 발명은 상기 스펙트럼 범위로부터의 레버리지(leverage)가 구역단위로 사용이허가되는 신규 토폴로지에 관련이 있으며, 여기에서 신규 고객의 라디오는 사전 승인없이 어떤 위치에서든지 시스템에 부가될 수 있다.Wireless communication networks enable competitive access to fiber optics, hybrid fiber optics, coaxial cable, and twisted pair networks. A low bit rate wireless system having a maximum T1 (1.5 MB / s) and E1 (2 MB / s) bit rate has been developed and used. This wireless system is used in low-spectral areas below 6 GHz, where the licensed bandwidth is generally limited. Examples of such systems include a 900 MHz, 1.8 to 2 GHz cell-based system, a 2.3 GHz Wireless Local Loop (WLL), and a 900 MHz, 2.4 and 5.7 GHz Industrial, Scientific and Medical (ISM) There is a licensed wireless system. Because of the limited bandwidth within these bands, the systems operate at narrow bandwidth and low capacity per link. The demand for high capacity (1 to 2 MB / s or more) is not only in the dissemination of Internet services, but also in the mitigation of regulations in the telecommunications industry, where Competitive Local Exchange Carriers (CELEC) And has increased significantly in recent years. As a result, world regulations have been introduced to use new bands above 10 GHz. These bands are generally allowed to be used by a single operator in a given area. This operator can deploy his or her wireless system in the topology he or she chooses as the implementation method, unlike the previous situation where the laws of each country require prior approval from a communications authority such as the US FCC. The assignment of frequency per point (PP) link and allocation of the broadband spectral range per zone defined by one operator for use and this important operational difference maximizes the operator's use of his spectrum, It opens up a market for the implementation of innovative new topologies that can create high-capacity, more advanced wireless networks in the spectrum. Some of this spectrum is referred to in the literature as Local Multipoint Distribution System (LMDS) or Local Multipoint Communication System (LMCS) or Point-to-Multipoint (PMP) systems . The present invention relates to a new topology in which leverage from this spectrum range is licensed on a zone-by-zone basis, wherein the radio of the new customer can be added to the system at any location without prior approval.

광대역 무선 통신 네트워크에 대한 종래 토폴로지의 전형적인 상태는 도 1에 도시되어 있다. 각각의 기지국은 90도의 섹터 4개를 사용하여 360도를 커버한다. 2개의 기지국은 광섬유 접속에 의해 모든 기지국으로부터의 정보를 메인 스위치로 전송하는 다른 기지국의 위치에 무선 연결로 접속된다. 메인 스위치는 무선으로 접근이 가능한 지역에 있는 가입자들 뿐만 아니라 광섬유 중계 시스템(SONET or SDH)을 통해 같은 지역 또는 먼 외부지역에 있는 다른 가입자들을 연결시킨다. 네트워크는 무선 링크(9, 10) 또는 광섬유(링크 8) 같은 점 대 점(Point to Point;PP)링크를 통해 연결된 점 대 다중점(Point to Multipoint;PMP) 액세스 네트워크를 기초로 한다. 도 1에서, 기지국 BS 11, BS 12 및 BS 13은 가입자의 무선 라디오 SR 14∼SR 18로 직 시정선(line of sight;LOS)을 얻기 위해 지형적으로 높은 위치에 설치된다. 각각의 기지국은 19, 20 및 21로 표시한 것과 같은 잘 고정된 섹터로 송신을 행하는 다수의 섹터 안테나를 포함한다. 인접 섹터들간의 간섭을 피하기 위해 서로 간섭할 수 있는 섹터에는 다른 주파수가 할당된다. 따라서 섹터 20이 주파수 122를 사용하면, 인접 섹터 19는 다른 주파수 121을 사용하게 되는데, 주파수 121과 122는 임의의 주파수이다. 다른 기지국에 속하는 섹터 21은 특정의 조건에서 섹터 21로 부터의 신호가 섹터 20내에서의 통신을 방해하는 것을 방지하기 위해 주파수 122와 상이한 주파수 111로 할당될 것이다. 그러나, 소정의 조건하에서, 간섭이 발생하지 않는다면 주파수 111은 주파수 121과 유사하게 될 수 있다. 대부분의 위치들은 SR 18이 SR 17뒤에 위치하고 있는 것처럼 시정선(LOS)을 갖지 않는다.A typical state of a conventional topology for a broadband wireless communication network is shown in FIG. Each base station covers 360 degrees using four 90 degree sectors. The two base stations are connected by radio connection to the position of another base station transmitting information from all the base stations to the main switch by optical fiber connection. The main switch connects other subscribers in the same area or remote area via a fiber-optic transit system (SONET or SDH), as well as subscribers in a wirelessly accessible area. The network is based on a point-to-multipoint (PMP) access network that is connected via a point-to-point (PP) link, such as a wireless link 9 or 10 or a fiber optic link 8. In FIG. 1, the base stations BS 11, BS 12 and BS 13 are installed in a geographically elevated position to obtain a line of sight (LOS) to the subscriber's radio radio SR 14 to SR 18. Each base station includes a number of sector antennas that transmit on well-fixed sectors, such as those indicated at 19, 20, and 21. To avoid interference between adjacent sectors, sectors that may interfere with each other are assigned different frequencies. Therefore, when the sector 20 uses the frequency 122, the adjacent sector 19 uses the different frequency 121, and the frequencies 121 and 122 are arbitrary frequencies. A sector 21 belonging to another base station will be assigned a frequency 111 different from the frequency 122 in order to prevent a signal from the sector 21 from interfering with communication in the sector 20 under certain conditions. However, under certain conditions, the frequency 111 may be similar to the frequency 121 if interference does not occur. Most locations do not have a visibility line (LOS) as SR 18 is located behind SR 17.

섹터 21의 가입자 SR 17은 이웃 섹터 24의 가입자 SR 16과 통신할 수 있는데, 이 때 SR 17에서 BS 11로, 링크 10을 통해 BS 13으로, 링크 8을 통해 스위치 22로 연결되고, 다시 링크 8, BS 13, 링크 10, BS 11을 통해 SR 16으로 연결되는 회로를 이용하여 통신을 한다. 유사하게, 섹터 21내의 가입자 SR 17은 다른 기지국에 있는 섹터 20의 가입자 SR 23과 통신할 수 있는데, 이 때는 SR 17에서 BS 11로, 링크 10을 통해 BS 13으로, 링크 8을 통해 스위치 22로, 그리고 다시 링크 8을 통해 BS 13으로, 링크 9를 통해 BS 12를 거쳐 섹터 20에 있는 SR 23까지 스위치 22에서 할당한 회로를 통해 통신한다.Subscriber SR 17 of sector 21 is able to communicate with subscriber SR 16 of neighboring sector 24, from SR 17 to BS 11, via link 10 to BS 13, via link 8 to switch 22, , The BS 13, the link 10, and the BS 11 to the SR 16. Similarly, subscriber SR 17 in sector 21 can communicate with subscriber SR 23 of sector 20 in another base station, from SR 17 to BS 11, via link 10 to BS 13, via link 8 to switch 22 And again via link 8 to BS 13, via link 9 through BS 12, to SR 23 in sector 20 via the circuit assigned by switch 22.

이런 모든 경우에, 비동기 전송 모드(ATM) 스위치(22)와 같은 중앙 스위치는 모든 트래픽이 경유해야 하는 스위치 구조의 중심으로써 기능할 수 있다. 이런 스위치는 중계회선 WAN(Wide Area Network;광역 네트워크) 백본(backbone)까지 광섬유 링크 7을 통해 연결되는 부가적인 포트를 포함할 수 있다. 따라서, 무선 PMP 액세스 시스템을 이용하는 가입자는 세계 여러곳으로 연결될 수 있다. 기지국은 가입자와 공중파를 통해 통신하기 위해 사용되는 무선 프로토콜을 ATM 등의 표준 송신 프로토콜로 전환할 수 있다.In all of these cases, a central switch, such as the Asynchronous Transfer Mode (ATM) switch 22, can function as the center of the switch fabric that all traffic must go through. These switches may include additional ports that are connected via a fiber optic link 7 to a trunk line wide area network (WAN) backbone. Accordingly, subscribers using the wireless PMP access system can be connected to various places in the world. The base station can convert the wireless protocol used for communicating with the subscriber through the airwave to a standard transmission protocol such as ATM.

기지국에서 가입자 라디오(하향)로의 데이타는 잘 고정된 각 섹터(angle sector), 예를 들면 15도와 90도 사이의 각 섹터에 위치한 많은 가입자를 향하여 섹터 안테나를 통해 방송 모드로 송신된다. 이 데이터는, 예를 들자면, 특정한 광대역 주파수내의 TMDA(Time Division Multiple Access;시분할 다중 액세스)를 이용하여 각각의 데이타 패킷에 상이한 주소를 할당함으로써 특정 고객에게 지정된다. 다른 종래의 기술에 있어서, PMP 시스템은 각각의 가입자에 대하여 그 가입자와 통신하는 동안 동작 스펙트럼 대역내에 특정의 좁은 주파수를 할당한다. 상향(upstream direction)으로의 송신을 유지하기 위해, 각각의 기지국은 각 섹터내 다수의 가입자로부터의 업링크 송신을 동기화한다. 스케쥴링 알고리즘은 잘 정의된 주파수(TMDA)에서 송신 패킷 타이밍 및 길이를 개개의 가입자 라디오마다 규정한다. 이것은 기지국에 다른 가입자로부터 순서대로 오는 패킷의 도착을 동기화시킨다. 상이한 종래의 방식인, FDMA(Frequency Division Multiple Access;주파수 분할 다중 액세스)방식에서는 기지국이 서비스 채널에 수신된 송신요구 및 우선순위 스케쥴링에 기초하여 각 가입자마다 정의된 대역폭을 갖는 특정의 주파수 채널을 할당한다. 코드 분할 다중 액세스(CDMA)와 같은 다른 동작 모드가 또한 PMP 시스템용으로 사용될 수 있다.The data from the base station to the subscriber radio (downlink) is transmitted in broadcast mode through sector antennas toward a number of subscribers located in each sector of a well-fixed angle sector, e.g., between 15 and 90 degrees. This data is assigned to a particular customer, for example, by assigning different addresses to each data packet using Time Division Multiple Access (TMDA) within a particular broadband frequency. In another conventional technique, the PMP system assigns a specific narrow frequency within the operating spectrum band for each subscriber while communicating with that subscriber. To maintain transmission in the upstream direction, each base station synchronizes the uplink transmissions from multiple subscribers in each sector. The scheduling algorithm defines the transmit packet timing and length for each subscriber radio at a well-defined frequency (TMDA). This synchronizes the arrival of packets to the base station in sequence from other subscribers. In a frequency division multiple access (FDMA) scheme, which is a different conventional scheme, a base station assigns a specific frequency channel having a bandwidth defined for each subscriber based on a transmission request and priority scheduling received on a service channel do. Other operating modes such as code division multiple access (CDMA) may also be used for the PMP system.

종래의 무선 PMP 시스템의 기술에 대한 이점을 알아보면;Consider the advantages of the conventional wireless PMP system technology;

1. 가입자 유닛의 비용이 낮음. 제어 정보와 시스템 정보는 대부분 기지국에위치함.1. Subscriber unit cost is low. The control information and the system information are mostly located in the base station.

2. 매체의 액세스 제어(MAC)층이 간단함. 특히 ATM 또는 주파수 할당과 같은 가상 회로 지정 시스템에서 그러함.2. The media access control (MAC) layer is simple. Especially in virtual circuit designation systems such as ATM or frequency allocation.

3. 기지국이 단순화됨. 이것은 알려진 가입자로부터 외부 스위치(예를 들면 ATM)로 향하는 데이터 및 상기 외부 스위치로부터 오는 데이터의 스마트 멀티플렉서로서의 역할을 한다.3. The base station is simplified. It acts as a smart multiplexer of data from a known subscriber to an external switch (e.g., ATM) and data from the external switch.

4. 스위칭을 위한 현재의 표준 기술을 교체(relay). 즉, 이 스위치(ATM)는 시스템의 외부에 위치한다.4. Replace the current standard technology for switching. That is, this switch (ATM) is located outside the system.

종래의 PMP 무선 시스템의 단점을 알아보면:Disadvantages of conventional PMP wireless systems are:

1. 기지국 라디오는 LOS 커버리지를 최대화하기 위해 높은 위치(비용이 많이 듬)에 위치되어야 한다.1. The base station radio should be located in a high position (high cost) to maximize LOS coverage.

2. 나무와 건물의 그림자 효과로 인하여 부분적인 커버리지만을 얻을 수 있다.2. Only the partial coverage can be obtained due to the shadow effect of trees and buildings.

3. 기지국 장치와 위치 획득 및 유지에 따른 비용이 높다.3. The cost of acquiring and maintaining base station equipment and location is high.

4. 기지국과 스위치간의 중계 비용(trunking cost) 문제.4. Trunking cost problem between base station and switch.

5. 가입자간 또는 외부 세계와의 시스템 연결을 행하기 위해 하나 또는 그 이상의 베이스 스위치가 필요하다.5. One or more base switches are required to make system connections between subscribers or to the outside world.

6. 섹터내의 가입자가 증가할수록 가입자당 대역폭이 감소한다.6. The bandwidth per subscriber decreases as the number of subscribers in a sector increases.

7. 섹터의 이용률은 기지국으로부터의 가장 긴 링크를 기초로 하여 제한된다. 거리가 더 멀어지는 것은 가입자로부터 수신된 신호가 더 적다는 것을 뜻하며, 따라서 패킷 신호 레벨은 현저하게 변한다.7. The utilization of sectors is limited based on the longest link from the base station. A further distance means that there are fewer received signals from the subscriber, and thus the packet signal level changes significantly.

8. 기지국은 고가의 고용량 링크 즉, 무선 또는 광섬유 CO-3 또는 그 이상의 링크를 통해 스위치와 연결되어야 한다.8. The base station must be connected to the switch over an expensive high capacity link, ie, a wireless or fiber-optic CO-3 or higher link.

9. 연결을 행하기 위한 스위치가 필요하다.9. A switch is needed to make the connection.

10. 데이타의 각 패킷은 스위치 및 되돌아오는 모든 경로를 거쳐야 하므로 시스템의 과다한 대역폭 자원이 소비된다.10. Each packet of data must go through all the paths of the switch and the return, so the system's excessive bandwidth resources are consumed.

11. 기지국의 용량이 제한된다. 종래 용량의 현 상태는 기지국당 155 MB/s보다 적다.11. The capacity of the base station is limited. The current state of conventional capacity is less than 155 MB / s per base station.

12. 라우트 다양성이 없다12. There is no route diversity.

13. 리피터 기능이 없다. 모든 유닛은 중앙에 위치된 기지국과 통신한다.13. There is no repeater function. All units communicate with centrally located base stations.

14. 고용량 무선 액세스의 필요성이 증가함에 따라 동일 지역에서 더 많은 기지국들이 더욱 근접하여 설치되어야 하며, 그에 따라 동일한 주파수가 반복하여 재사용 될 수 있다.14. As the need for high-capacity radio access increases, more base stations must be installed closer together in the same area, so that the same frequency can be reused repeatedly.

본 발명은 일반적으로 무선 통신 분야와 관련이 있고, 특히 스펙트럼의 고주파수 대역에서 패킷 데이타 송신용으로 설계된 고용량의 광대역 무선 네트워크 분야와 관련이 있다.The present invention relates generally to the field of wireless communications and more particularly to the field of high capacity broadband wireless networks designed for packet data transmission in the high frequency bands of the spectrum.

도 1은 3개의 PMP(종래 기술) 기지국에 의해 커버되는 지역을 나타내는 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram illustrating an area covered by three PMP (prior art) base stations.

도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선 망사형 토폴로지를 나타내는 개략도.2 is a schematic diagram illustrating a broadband wireless mesh topology according to the present invention;

도 3은 본 발명에서 SR(Subscriber Radio;가입자 라디오)로써 사용가능한 TDD(Time Division Duplex;시분할 듀플렉스) 무선 라디오의 개략도.3 is a schematic diagram of a TDD (Time Division Duplex) wireless radio usable as an SR (Subscriber Radio) in the present invention.

도 4는 소위 노드 1과 노드 4뿐만 아니라 노드 2와 노드 0 사이에서 정보의 공간 흐름을 동시에 가능하게 하는 망사형 라디오 네트워크의 개략도.FIG. 4 is a schematic diagram of a mesh radio network that enables simultaneous spatial flow of information between node 2 and node 0 as well as so-called node 1 and node 4;

도 5는 PHY, MAC 및 LLC 프로토콜 층간의 관계를 나타내는 개략도.5 is a schematic diagram illustrating the relationship between PHY, MAC, and LLC protocol layers;

도 6은 25개 노드의 망사를 나타내는 개략도.6 is a schematic diagram showing a 25 node mesh.

도 7는 유한 상태 머신에 의해 실행되는 고레벨 스케쥴링 FSM의 흐름도.7 is a flow diagram of a high level scheduling FSM executed by a finite state machine;

도 8은 망사형 네트워크 노드의 승인 FSM 유한 상태 머신 처리의 흐름도.8 is a flow diagram of an acknowledged FSM finite state machine processing of a mesh network node;

도 9는 라디오 노드에서의 로컬 인터페이스 포트와 동적 공간 라우트 선택 능력을 가진 가상 라우터로써 구성된 무선 라디오 망사형 네트워크의 개략도.9 is a schematic diagram of a wireless radio mesh network configured as a virtual router with local interface ports and dynamic spatial route selection capabilities at a radio node;

본 발명의 무선망 네트워크는 다수의 노드를 포함하고, 각각의 노드는 라디오 주파수 송신 회로와 라디오 주파수 수신 회로를 포함한다. 각각의 노드는 LAN 또는 WAN 연결, 또는 컴퓨터 시스템을 포함하는 사용자 제공 시스템에 연결하기 위한 로컬 포트를 더 포함한다. 각각의 노드는 송신 및 수신 회로에 연결됨과 동시에 그 회로와 로컬 포트 사이에서 데이터를 교환하기 위해 로컬 포트에 연결된 데이타 처리 유닛을 더 포함한다. 네트워크의 특정 노드로부터의 데이타 스트림 송신을 송신 및 수신하기 위한 공간 흐름 판정수단이 있다. 특히, 각각의 노드는 네트워크내 노드의 서브셋에 대해 시정선(line of sight) 관계에 있다. 주어진 노드에 대한 공간 흐름 판정수단은 그 서브셋 노드중에서 데이터 스트림 송신용인지 혹은 수신용인지, 또는 두가지 모두를 위한 것인지를 선택한다. 데이터 처리 유닛은 주어진 노드에 대해 목표되는 유입 송신으로부터 선택된 데이터를 추출하기 위한 추출 수단을 포함한다. 그 다음에 나머지의 데이터 스트림이 다음 노드(들)에 송신된다. 유사하게, 송신되는 스트림에 데이터를 삽입하기 위한 삽입 수단이 있다. 이런 방법으로, 유입되는 데이터 스트림은 노드에 추출된(드롭된) 데이터를 갖고 그 로컬 포트에서 출력할 수 있으며, 이와 동시에 데이터 스트림에는 송신시에 주어진 노드로부터의 데이터가 삽입(부가)된다.The wireless network of the present invention includes a plurality of nodes, each of which includes a radio frequency transmitting circuit and a radio frequency receiving circuit. Each node further includes a local port for connecting to a user-provided system, including a LAN or WAN connection, or a computer system. Each node further includes a data processing unit coupled to the transmit and receive circuitry and coupled to the local port for exchanging data between the circuitry and the local port. There is a spatial flow determining means for transmitting and receiving data stream transmissions from a particular node of the network. In particular, each node is in a line of sight relation to a subset of nodes in the network. The spatial flow determining means for a given node selects whether the data stream is for transmission, receiving, or both of the subset nodes. The data processing unit includes extraction means for extracting selected data from the targeted incoming transmission for a given node. The remaining data stream is then transmitted to the next node (s). Similarly, there is an insertion means for inserting data into the stream to be transmitted. In this way, the incoming data stream can have the extracted (dropped) data at the node and output at its local port, while at the same time the data from the given node is inserted (appended) to the data stream at the time of transmission.

본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 최소한 소정의 노드는 네트워크의 다른 노드에 대한 상태 정보를 포함한다. 이런 방법으로, 노드는 네트워크에 대한 소정의 정보를 가진다. 이 정보는 공간 흐름 판정 수단에 제공되고 이 정보를 기초로 하여 송신용 노드 또는 수신용 노드를 선택한다.In a preferred embodiment of the present invention, at least some nodes include status information for other nodes of the network. In this way, the node has certain information about the network. This information is provided to the space flow determination means and selects a transmitting node or a receiving node based on this information.

또한 최소한 소정의 노드는 수신된 송신의 특성을 평가하는 수단을 갖는다. 상기 특성에 관한 정보를 발신 노드로 전송하기 위한 수단이 제공된다. 발신 노드는 상기 정보에 응답하는 자신의 송신 파라미터를 조정한다.Also, at least the given node has means for evaluating the characteristics of the received transmission. Means are provided for transmitting information about the characteristic to the calling node. The originating node adjusts its own transmission parameters in response to the information.

노드는 비접속 데이터 송신, 접속 지향 데이터 송신, 또는 이들의 혼합, 즉 네트워크의 일부는 비접속으로, 다른 부분은 접속 지향으로 송신하는 혼합 송신을 제공하기 위한 수단을 포함한다.A node includes means for providing a hybrid transmission that transmits unconnected data, connection-oriented data transmission, or a combination thereof, i.e., a portion of the network is disconnected and the other portion is connection-oriented.

도 2에서는, 밀리미터 파장 주파수에서의 동작에 기초한 망사형 토폴로지 무선 네트워크를 가정한다. 무선 망사는 무선 망사형 네트워크에서 동작하도록 설계된 최적화 라디오 및 망사형 네트워크를 통한 패킷 송신을 가능하게 하는 MAC(Media Area Layer;매체 액세스 층)와 함께 네트워크 토폴로지의 실시에 기초하여 초고용량 패킷 송신용으로 최적화 되어 있다. 본 발명에 따르면, 네트워크는 고객의 구내 부근에 배치되어 서로 통신하는 다수의 가입자 라디오(SR) 노드와 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Access Network) 또는 전형적인 PC같은 가입자 제공 내부 데이터 시스템을 포함한다. 가입자간의 직접적인 시정선(LOS)은 토폴로지내의 각 노드와 노드의 서브셋간에 존재한다. 복합 반사는 무시될 수 있다. SR 노드는 이웃 노드에서 데이터 패킷을 수신하고 그 데이터 패킷의 행선지를 분석하는 능력을 가진 네트워크 노드로써 작동한다. SR 노드는 하나 또는 그 이상의 로컬포트로 주소 지정된 데이터를 드롭시키고 그 로컬 포트로부터 데이터를 추가시킬 수 있다. SR 노드는 다른 네트워크로 주소 지정된 수신된 데이터 패킷 및 그 로컬 포트로부터 수신된 패킷을 패킷의 최종 행선지를 향하여 네트워크에서 이용가능한 라우트의 선택에 기초하여 그 이웃 노드로 보낸다. 노드는 끊임없이 다른 노드로부터 상태 정보를 수신하고, 그에 따라 망사형 네트워크를 통해 데이터 패킷의 실시간 무선 가상 라우팅용의 스케쥴링 메카니즘을 개발하게 한다.In FIG. 2, a mesh topology wireless network is assumed based on operation at millimeter wavelength frequencies. The wireless network is composed of an optimized radio designed to operate in a wireless mesh network and a medium access layer (MAC), which enables packet transmission over a mesh network, for transmission of ultra high capacity packets based on the implementation of the network topology. It is optimized. According to the present invention, a network includes a subscriber-provided internal data system such as a Local Area Network (LAN), a Wide Area Network (WAN) or a typical PC, and a plurality of subscriber radio (SR) do. A direct line of sight (LOS) between subscribers exists between each node and a subset of nodes in the topology. Complex reflections can be ignored. The SR node acts as a network node with the ability to receive data packets from neighboring nodes and analyze the destination of the data packets. An SR node can drop data addressed to one or more local ports and add data from that local port. The SR node sends a received data packet addressed to another network and the packet received from its local port to its neighboring node based on the selection of a route available in the network towards the final destination of the packet. A node continually receives state information from other nodes and thereby develops a scheduling mechanism for real-time wireless virtual routing of data packets over the mesh network.

따라서 망사형 네트워크는 가상 라우터로 간주되고, SR 로컬 포트가 라우터 포트인 지형학상으로 다양한 영역에 분산된다. 본 발명의 중요한 특징은 실시간 스케쥴링 알고리즘을 통해 노드중에서 상태 정보를 공유함으로써, 수신된 데이터 패킷의 데이터 라우팅을 결정하는 노드의 능력에 있다. 이 스케쥴링 알고리즘에 의해 SR 노드는 각 순간에 이용가능한 패킷 라우트를 선택할 수 있다. 예를 들면, 동일 소스와 행선지 사이의 패킷은 라우트 이용 가능성에 따라 다중의 상이한 라우트를 통해서 또는 동일한 라우트를 통해서 이동할 수 있다. 다른 라우팅에 기인하는 각종 지연을 극복하기 위해, SR 노드는 상이한 시간에 도착하는 특정 데이터 패킷의 순서를 재배열하여 로컬 포트에서의 잘 정의된 데이터 스트림을 생성할 수 있다.Therefore, the mesh network is regarded as a virtual router, and the SR local port is distributed over various areas in the topology that is the router port. An important feature of the present invention resides in the ability of a node to determine data routing of a received data packet by sharing state information among the nodes through a real time scheduling algorithm. With this scheduling algorithm, the SR node can select an available packet route at each instant. For example, packets between the same source and destination may travel through multiple different routes or over the same route depending on route availability. To overcome various delays due to different routing, the SR node may rearrange the order of the specific data packets arriving at different times to generate a well-defined data stream at the local port.

본 발명의 다른 중요한 특징은 네트워크와 원래 제휴되지 않았던 시스템을 결합하는 신규 노드에 대한 자동 승인 처리에 있다. SR 노드는 자신의 로컬 지역을 학습하여 자신과의 통신 링크를 생성할 수 있는 SR 노드를 발견하는 능력을 가진다. SR 노드는 LOS 통신을 하는 주변 노드와 관련있는 자신의 상태 정보를 주기적으로 업데이트한다.Another important feature of the present invention resides in the automatic acknowledgment processing for a new node that combines a system that was not originally associated with the network. An SR node has the ability to learn its local area and to discover an SR node that can create a communication link with it. The SR node periodically updates its state information associated with the neighboring node that is performing the LOS communication.

SR 노드는 근접해 있는 다른 노드들이 다른 노드들과 통신할 때 특정 노드와의 방향성 동시 통신을 할 수 있다. 이러한 데이터 송수신의 방향성은 선택된 섹터 영역에서의 송신과 혼합된 시분할 액세스의 결합에 의해 달성된다. 이런 선택은 고정각의 섹터 안테나(30°, 45°, 90°)를 사용하거나, 섹터 안테나의 선택을 통해 빔 조정 능력을 사용하거나, 또는 위상 배열 안테나를 사용함으로써 달성되고, 상기 안테나는 단지 지상 사용을 위한 1차원 안테나이거나 또는 지상의 매우 높은 고도에서의 사용 또는 외부 공간 사용을 위한 2차원 안테나일 수 있다.An SR node can communicate directionally with a specific node when other nodes in close proximity communicate with other nodes. The directionality of this data transmission / reception is achieved by combining time division access mixed with transmission in the selected sector area. This choice is accomplished by using sector angles (30 °, 45 °, 90 °) of fixed angles, using beam steering capabilities through selection of sector antennas, or using phased array antennas, A one-dimensional antenna for use, or a two-dimensional antenna for use at very high altitudes above the ground, or for outdoor space use.

가입자 라디오(SR). 각 가입자 라디오(SR)는 네트워크 노드로 작동하고, 본 발명에 따라서, LOS에 존재하는 최소한 2개의 다른 SR 노드와 고주파수(6 GHz 이상)에서 통신하는 독특한 능력을 가진다. 예를 들어 SR 16은 SR 17, SR 18, SR 19 및 SR 20과 통신을 한다, 따라서 이것은 WAN 액세스 BAP-1(Back Bone Access Point;백본 액세스 포인트)로부터 SR 18로 또는 SR 17로부터 SR 19로 송신되는 정보에 대한 중계기로써 작동한다. SR 네트워크 노드는 또한 100/10 Base T, IEEE 1394, 또는 다른 표준 인터페이스와 같은 로컬 인터페이스를 통해 데이터 패킷을 추가하거나 드롭할 수 있다. 본 발명의 다른 변형예에 있어서, SR은 주위의 상이한 SR과 통신할 때 자신의 주파수 채널을 변화시킬 수 있다. 이것은 상호간섭을 감소시켜 네트워크의 처리량을 증가시킨다. (가입자 라디오를 실행하기 위한 감소 예의 세부적 내용은 도 3을 참조하여 이후 설명된다.) Subscriber radio (SR) . Each subscriber radio (SR) acts as a network node and has a unique ability to communicate at high frequencies (greater than 6 GHz) with at least two other SR nodes present in the LOS, in accordance with the present invention. For example, SR 16 communicates with SR 17, SR 18, SR 19, and SR 20; therefore, this is from WAN Access Back Bone Access Point (BAP-1) to SR 18 or from SR 17 to SR 19 It acts as a relay for the information to be transmitted. An SR network node may also add or drop data packets over a local interface, such as a 100/10 Base T, IEEE 1394, or other standard interface. In another variation of the invention, the SR may change its frequency channel when communicating with surrounding different SRs. This reduces the mutual interference and increases the throughput of the network. (Details of the reduction example for executing subscriber radio will be described later with reference to Fig. 3).

시정선(LOS). 현재의 무선 망사형 토폴로지에서, SR은 데이터 패킷의 브리징 및 부분적 라우팅의 기능을 수행할 수 있다. 그 결과, 데이터는 하나의 SR에서 다른 것으로 라우팅될 수 있다. 따라서, SR은 최소한 하나의 다른 SR과 시정선내에 유지되어야 한다. 이 네트워크 토폴로지는 가입자 액세스가 LOS 방해물을 바이패스함으로써 달성되는 새로운 형태의 무선 네트워크를 구성할 수 있게 한다. 도 2에서, 예를 들어, SR 18이 SR 19와의 LOS를 갖지 않는다면, BAP 1과의 통신은 여전히 SR 16을 통해서 SR 19로, 또는 다른 라우트를 이용하여 SR 20을 통해서 SR 15로 구축될 수 있을 것이다. 이 구성은 시스템의 밀도가 증가될 때 각 가입자에 대하여 LOS 또는 다중 LOS를 구축하는 능력이 증가되는 이점을 갖는다. 초기 네트워크 전개가 시작될 때, 서로 가시 위치에 있는 소정량의 SR을 가지고 한 지역을 초기 시딩(seeding)하는 것은 장점이 될 수 있다. City Line (LOS) . In current wireless mesh topologies, the SR can perform the functions of bridging and partial routing of data packets. As a result, data can be routed from one SR to another. Therefore, the SR must be maintained in at least one other SR and visibility. This network topology allows subscriber access to configure a new type of wireless network achieved by bypassing the LOS blockage. In Figure 2, for example, if SR 18 does not have an LOS with SR 19, communication with BAP 1 may still be established with SR 16 through SR 19, or another route with SR 20 through SR 15 There will be. This configuration has the advantage that the ability to build LOS or multiple LOS for each subscriber is increased when the density of the system is increased. When the initial network deployment begins, it may be advantageous to initially seed an area with a certain amount of SRs in a visible location with respect to each other.

처리량. 본 발명의 무선 망사형 네트워크의 처리량은 가입자의 밀도가 증가할 때 증가하는 독특한 특성을 갖는다. 용량 증가의 원인은 네트워크내의 다중 경로중에서 데이터 패킷의 라우팅을 가능하게 하는 사용 가능한 고속 링크의 추가에 있다. 이 현상은 본 발명의 고주파 밀리미터 웨이브 망사형 네트워크에서만 유일하며, 동일한 밀리미터 웨이브 주파수에서 동작하는 다중 링크들은 MAC 층이 상호 공간 간섭을 피하기 위해 자신들의 빔을 동기화시키는 동일 영역에서 동작할 수 있다. MAC 층은 또한 동일 지역에 위치되고 동일 주파수에서 동작하여 잠재적으로 간섭하는 SR의 상호 송신 시간을 동기화시키고 동일빔을 오버 랩핑시킴으로써 일시적인 간섭을 방지한다. 본 발명은 이러한 고주파 빔 전파를 위해 노드간의 직접적인 LOS를 요구한다는 점에서 유리하다. 결과적으로, 반사된 모든 빔은 흡수되고 따라서 네트워크 동작을 방해하지 않는다. 이것은 또한 예를들면 6 GHz 이하 바람직하게는 3 GHz 이하인, 저주파수에서 무선 망사 토폴로지를 설치한 것에 비하여 큰 장점을 가지며, 상기 저주파수에서는 비 시정선 수신에 의한 다중 반사가 네트워크 성능을 크게 방해하여 그 지역에서 가입자 수가 증가할 때 네트워크의 용량을 감소시킨다. 다른 중요한 이점은 또한 밀리미터 파장에서 종래의 PMP 무선 네트워크와 비교하여 나타난다. 종래 시스템에서, 섹터당 처리량은 고정되어 있고, 추가적인 가입자들이 네트워크에 접속할 때 가입자당 네트워크의 용량이 선형으로 감소된다. Throughput . The throughput of the wireless mesh network of the present invention has a unique characteristic that increases as the density of the subscriber increases. The cause of the increase in capacity is in the addition of available high-speed links that enable routing of data packets among multiple paths within the network. This phenomenon is unique only to the high frequency millimeter wave network of the present invention, and multiple links operating at the same millimeter wave frequency can operate in the same area where the MAC layers are synchronizing their beams to avoid mutual spatial interference. The MAC layer is also located in the same area and operates at the same frequency to synchronize the mutual transmission times of potentially interfering SRs and to prevent temporal interference by overlapping the same beams. The present invention is advantageous in that it requires direct LOS between nodes for such high frequency beam propagation. As a result, all reflected beams are absorbed and therefore do not interfere with network operation. This also has great advantages over the installation of a wireless mesh topology at low frequencies, for example below 6 GHz, preferably below 3 GHz, where multiple reflections due to non-tie-line reception significantly disturb network performance, Reduces the capacity of the network when the number of subscribers increases. Another significant advantage also appears in comparison with conventional PMP wireless networks at millimeter wavelengths. In conventional systems, the throughput per sector is fixed, and the capacity of the network per subscriber is linearly reduced when additional subscribers connect to the network.

MAC 층. 본 발명에 따라서, 가입자 라디오는 MAC 층을 포함하는데, 이것은 층주위의 네트워크 토폴로지를 고려하여, 이웃하는 SR의 위치와 주소를 확인한다. 각 SR의 MAC 층은 주위의 각 SR 네트워크 노드로부터 및 SR 로컬 인터페이스 포트로부터 수신된 패킷을 읽는다. 이 로컬 포트로부터 도착하는 패킷에 대하여, MAC 층은 패킷의 행선지 주소를 기초로하여 각 패킷의 라우팅을 정의한다. 만일 필요하다면, 보다 많은 정보의 비트가 FEC(Forward Error Correction)에 사용되기 위해 공기 암호화를 통하여 추가된다. 대기를 통해 이웃하는 SR로부터 도착한 데이터 패킷은 자신의 주소를 기초로 분석되고, 국부적으로 재전송 되거나 드롭된다. 예를들어 SR 16으로부터 SR 17과 SR 18을 향하는 방송 송신을 위한 가능한 배열은 양측 SR이 같은 빔자국에 위치되어 있는 단일송신에 의해, 또는 상기 각 SR의 방향에서 송신을 반복함으로써 동시에 달성될 수 있다. 무선 패킷 라디오와 내부 패킷 데이터 라우팅 및/또는 브리징 능력과의 이러한 독특한 결합은 무선 망사형 네트워크 토폴로지의 실행을 가능하게 한다. MAC layer . According to the present invention, the subscriber radio includes a MAC layer, which identifies the location and address of the neighboring SRs taking into account the network topology around the layer. The MAC layer of each SR reads the packets received from each surrounding SR network node and from the SR local interface port. For packets arriving from this local port, the MAC layer defines the routing of each packet based on the destination address of the packet. If necessary, a bit of more information is added via air encryption to be used for FEC (Forward Error Correction). Data packets arriving from the neighboring SR through the wait are analyzed on their own address, and are either locally retransmitted or dropped. A possible arrangement for broadcast transmission, for example from SR 16 to SR 17 and SR 18, can be achieved at the same time by repeating the transmission in the direction of each SR or by a single transmission where both SRs are located in the same beam trace have. This unique combination of wireless packet radio and internal packet data routing and / or bridging capabilities enables the implementation of a wireless mesh network topology.

라우트의 다양성. MAC 층은 또한 자신의 주소로부터 행선지 주소로 이용 가능한 라우팅 경로를 확인하는 역할을 한다. 차단된 라우트의 경우에, MAC 층은 선택 라우트를 통해 패킷을 라우트할 수 있다. 예를 들면, SR 15는 SR 12와 SR 13을 통하거나 SR 19와 SR 16를 통하거나 또는 SR 21을 통해 BAP-1로 부터 데이터를 수신할 수 있다. 이것은 또한 BAP-1과 BAP-2와 같은 다중 BAP을 통해 네트워크의 외부와 통신할 수 있다. 이것은 네트워크 신뢰도에서의 극적 증가 및 단 시간동안 특정 경로를 차단할 수 있는 웨더 레인 페이딩(weather rain fading)에 대한 저항력을 제공한다. Variety of routes . The MAC layer also serves to determine the available routing path from its own address to the destination address. In the case of an interrupted route, the MAC layer may route the packet over the selected route. For example, SR 15 can receive data from BAP-1 through SR 12 and SR 13, through SR 19 and SR 16, or through SR 21. It can also communicate with the outside of the network through multiple BAPs such as BAP-1 and BAP-2. This provides a dramatic increase in network reliability and resistance to weather rain fading that can block certain paths for a short time.

자동 승인. 승인 처리를 사용함으로써 네트워크를 연결시키는 SR은 주파수 채널 및 만약 그것이 빔 조종 능력을 갖추고 있다면 공간적으로 상이한 방향을 스캔할 것이다. 이것은 네트워크에 수용되도록 시도될 것이다. 만약 SR이 합법적인 네트워크 노드로써 시스템에 등록된다면, 네트워크는 이것의 연결을 허락하고 다른 노드에서 그 정보를 업데이트할 것이다. Automatic approval . By using acknowledgment processing, the SR that connects the network will scan the frequency channels and spatially different directions if it has beam steering capabilities. This will be attempted to be accommodated in the network. If the SR is registered with the system as a legitimate network node, the network will allow it to connect and update its information at the other node.

채널 선택. 네트워크는 상이한 지역 또는 링크를 위해 특정 주파수 채널을 선택할 수 있다. 게다가, 최적화된 스펙트럼의 배치는 외부 시스템에 의해 관찰되고 학습된 네트워크 데이터 흐름 정보를 기초로 하여 NMS(Network Management System)로 부터 다운로드될 수 있다. 이 입력은 더 나은 최적화 및 상이한 지역에서 사용되는 채널의 수동 정의를 가능하게 한다. 도 2에서, SR 12로부터의 링크는 주파수 채널 102에 배치될 수 있고, SR 15는 SR 21과 통신하기 위해 주파수 채널 101을 사용할 수 있는데, 주파수 채널 101과 102는 임의의 주파수 대역이다. Channel selection . The network can select a particular frequency channel for different regions or links. In addition, the arrangement of the optimized spectrum can be downloaded from the NMS (Network Management System) based on the network data flow information observed and learned by the external system. This input allows for better optimization and manual definition of the channels used in different regions. In FIG. 2, the link from SR 12 may be located in frequency channel 102, and SR 15 may use frequency channel 101 to communicate with SR 21, where frequency channels 101 and 102 are in any frequency band.

다중 WAN 액세스. 네트워크는 도 2에 도시된 BAP-1과 BAP-2와 같은 다수의WAN 액세스와 동작하도록 설계된다. 이것은 백본 중계 시스템(SONET/SDH)이 일반적으로 지형학상 높은 위치에 배치된 기지국으로 향할 것을 계속하여 요구하는 PMP 구조에 비하여, 소요되는 모든 것이 BAP에서 SR을 추가하는 망사형 무선 네트워크로의 편리한 액세스를 가능하게 한다. 종래 기술을 뛰어넘는 하나의 이점은 다중 의 고속 중계 접속이 이제 네트워크의 안밖에서 데이터의 전체 흐름을 증가시키기 위해 사용될 수 있고, 그에 따라 그 전체 처리량 능력이 크게 증가한다는 점에 있다. 네트워크의 안밖에서 라우트 다양성은 다중 WAN 액세스 포인트의 또다른 부산물이다. Multiple WAN access . The network is designed to operate with multiple WAN accesses such as BAP-1 and BAP-2 shown in FIG. This is because, in contrast to the PMP architecture, where the backbone repeater system (SONET / SDH) is constantly demanding to be directed to a base station that is generally topologically positioned at a higher location, everything that is needed is a convenient access to a mesh wireless network . One advantage over the prior art is that multiple, high-speed relay connections can now be used to increase the overall flow of data in and out of the network, thereby greatly increasing its overall throughput capability. Route diversity inside and outside the network is another byproduct of multiple WAN access points.

주파수 재사용. 가까운 이웃을 통해 동작하는 결과로써, 주파수 재사용의 가능성은 상당히 증가된다. 이것은 저주파수(6 GHz미만)의 비 LOS 시스템 및 넓은 섹터 영역내에서 송신이 이루어지는 PMP 시스템과 비교하여 대역폭을 크게 증가시킬 수 있게한다. Frequency reuse . As a result of operating through near neighbors, the likelihood of frequency reuse is significantly increased. This enables a significant increase in bandwidth compared to low frequency (less than 6 GHz) non-LOS systems and PMP systems where transmissions occur within a large sector area.

링크당 높은 대역폭. 밀도가 증가함에 따라 더 짧게되는 가입자간의 단거리로 인하여, 수신기에 도착하는 신호의 강도는 PMP 시스템과 비교하여 현저히 높아진다. 그 결과, 라디오 링크는 동일 주파수 대역내에서 더 높은 비트율로 동작할 수 있다. 이것은 높은 QAM 변조 기술을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 게다가, 하나의 링크의 동작은 인접 링크로부터 독립적이고, 각 링크는 매순간 수신받는 신호의 레벨을 기초로 하여 BER(Bit Error Rate)을 최적화하기 위해 자신의 비트율을 조정할 수 있다. 이것은 섹터내의 비트율을 섹터내 가장 긴 링크를 기초로하여 정의하는 PMP 시스템과 대조를 이룬다. High bandwidth per link . Due to the shorter distance between subscribers as the density increases, the strength of the signal arriving at the receiver is significantly higher compared to the PMP system. As a result, the radio link can operate at a higher bit rate within the same frequency band. This can be achieved by using a high QAM modulation technique. In addition, the operation of one link is independent of the neighbor link, and each link can adjust its bit rate to optimize the BER (Bit Error Rate) based on the level of the received signal every moment. This contrasts with the PMP system, which defines the bit rate within a sector based on the longest link in the sector.

망사형 네트워크의 가용성. 본 발명에 따른 무선 망사 네트워크의 가용성은 다수의 SR간의 짧아진 거리로 인하여 다른 토폴로지(예컨대, PMP)와 비교하여 현저히 증가한다. 가용성에 있어서의 또다른 증가는 네트워크의 다른 부분과 관계없이 네트워크의 각 부분에서 송신되는 파워를 변화시키는(증가시키는) 네트워크의 능력 때문이다. 또한, 네트워크는 전체 네트워크 성능의 현저한 변화없이 네트워크의 각 부분의 감도를 증가(및 비트율을 감소) 시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 강한 레인이 망사형 네트워크를 통해 전파하는 페이딩을 생성할 때, 소정의 링크는 신호의 강도를 높이기 위해 자신의 파워를 증가시킬 것이고, 그리고 신뢰도를 향상시키기 위해 자신의 비트율을 감소시킴으로써 감도를 또한 증가시킬 것이다. 그 결과, SR은 (아마도 낮은 비트율인) 동일 링크로부터 또는 레인 페이딩에 의해 영향을 적게 받는 다른 링크로부터 자신의 데이터 패킷을 받을 것이다. Availability of mesh networks . The availability of the wireless mesh network according to the present invention increases significantly compared to other topologies (e.g., PMP) due to the shortened distance between multiple SRs. Another increase in availability is due to the ability of the network to change (increase) the power transmitted from each part of the network, regardless of other parts of the network. In addition, the network can increase the sensitivity (and reduce the bit rate) of each part of the network without a significant change in overall network performance. Thus, for example, when a strong lane generates fading propagating through a mesh network, a given link will increase its power to increase the strength of the signal, and to increase its bit rate Will also increase the sensitivity. As a result, the SR will receive its data packets from the same link (possibly at a lower bit rate) or from other links that are less affected by lane fading.

망사형 네트워크의 신뢰도. 본 발명에 따른 망사형 네트워크는 각 SR이 다중 방향으로부터 패킷의 스트림을 수신하도록 허가시킴으로써 다중 라우트를 통해 동시에 동작할 수 있다. 자신의 MAC 층을 통해, SR은 패킷이 정확한 순서로 드롭되도록 더 긴 라우트를 통해 도착하게 하기 위해 도착하는 데이터의 순서를 재배열할 수 있다. 이러한 라우트의 균형 능력의 결과로써, 네트워크는 소정의 노드 비동작시에도 확실하게 동작할 수 있다. Reliability of mesh networks . The mesh network according to the present invention can operate simultaneously through multiple routes by allowing each SR to receive a stream of packets from multiple directions. Through its MAC layer, the SR can rearrange the arriving data to arrive through the longer route so that the packets are dropped in the correct order. As a result of such a balance capability of the route, the network can reliably operate even at a predetermined node operation.

백업. 로컬 신뢰도의 증가는 동일 가입자 LAN에 연결되는 동일 위치(노드)에서 하나 이상의 SR을 사용함으로써 이루어진다. 예를 들면, 2개의 SR이 동시에 동작하여 동일 위치에 정보를 라우트할 수 있다. 하나의 SR이 실패했을 경우에, 두번째 SR이 증가된 비트율로 동작을 계속하여 첫번째 라디오의 손실을 보상한다. Backup . Increased local reliability is achieved by using more than one SR at the same location (node) that is connected to the same subscriber LAN. For example, two SRs may operate simultaneously to route information to the same location. If one SR fails, the second SR continues to operate at the increased bit rate to compensate for the loss of the first radio.

WAN 액세스 용량의 증가. 만약 망사로부터 BAP로의 용량이 증가되어야 한다면, 추가적인 SR이 자신의 로컬 인터페이스를 BAP에 위치된 WAN 라우터의 제2의 100 Base T 인터페이스에 접속함으로써 동일위치에서 추가될 수 있다. 이 경우에, 이중의(dual) SR은 그들 중 하나가 실패한 경우 백업 용장성을 제공하는 외에 무선 망사로부터 및 무선 망사로의 비트율의 증가를 제공한다. Increased WAN access capacity . If the capacity from the mesh to the BAP is to be increased, additional SRs can be added at the same location by connecting their local interface to the second 100 Base T interface of the WAN router located in the BAP. In this case, the dual SR provides an increase in the bit rate from the wireless network to the wireless network in addition to providing backup redundancy if one of them fails.

저궤도 위성과 고공 비행 통신 트랜스폰더. 망사형 무선 토폴로지는 또한 지구상의 지정 궤도에서 천천히 움직이는 네트워크 라디오와 통신하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 저궤도 위성, 또는 비행기에 위치된 고공 비행 트랜스폰더는 리피터/라우터로 작동할 수 있고, 따라서 망사형 네트워크내에서 다지점으로 액세스할 수 있다. 상기 동작을 위해, 라디오는 창공의 알려진 궤도를 스캔하기 위해 자신의 빔을 조정하여 위성과 통신할 수 있다. 한가지 이점은 거의 모든 위치로 LOS를 설정하는 능력에 있다. Low orbit satellites and high-flying communication transponders . The mesh wireless topology can also be used to communicate with a slowly moving network radio in a given orbit on Earth. These low orbit satellites, or high-flying transponders located on airplanes, can operate as repeaters / routers and thus can be accessed at multiple points within the mesh network. For this operation, the radio can communicate with the satellite by adjusting its beam to scan a known orbit of the window. One advantage is the ability to configure the LOS to almost any location.

분극 다양성. 이 시스템은 전체 용량을 증가시키고 및/또는 간섭 면역성을 향상시키기 위해 동일 커버리지 지역내의 상이한 서브 그룹마다 상이한 신호 분극(수직 또는 수평)을 사용할 수 있다. Polarization Diversity . The system may use different signal polarization (vertical or horizontal) for different subgroups within the same coverage area to increase overall capacity and / or improve interference immunity.

본 발명에 따른 가입자 라디오(SR)의 부가적인 설명을 위해 도 3을 참조한다. SR은 도 3의 개략도에서 도시된 구성요소를 포함한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 라디오는 시분할 듀플레스(TDD) 방식을 사용한다. 망사형 토폴로지에서 TDD 라디오를 사용하여 얻는 주요 이점중 하나는 TDD 라디오가 비대칭적으로, 즉송신율과 수신율이 상이하게 동작할 수 있다는 것이고, 이것은 본 발명의 패킷 네트워크에 보다 적합하다. 데이터 패킷은 상이한 방향으로 흐를 수 있으므로 역방향보다 더 높은 시간 주기동안 특정 부분에서 특정 방향으로의 송신을 위해 더욱 고용량이 필요하게 된다. TDD 라디오는 2개의 상이한 주파수에서 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 디플렉서를 갖지 않는다. 따라서, 라디오는 스펙트럼을 확대하여 스캔할 수 있다. 디플렉서를 제거함으로써, 디플렉서를 필요로 하는 FDD 방식에 비하여 SR의 비용이 감소된다.Reference is now made to Fig. 3 for a further description of a subscriber radio (SR) in accordance with the present invention. SR includes the components shown in the schematic view of FIG. As can be seen in FIG. 3, the radio uses a time division duplex (TDD) scheme. One of the main advantages of using TDD radios in a mesh topology is that the TDD radio can operate asymmetrically with different rates of instantaneous propagation and reception, which is more suitable for the packet network of the present invention. Since data packets can flow in different directions, higher capacity is required for transmission in a particular direction at a particular portion during a time period higher than the reverse. The TDD radio does not have a diplexer that separates the transmitted and received signals at two different frequencies. Thus, the radio can scan and magnify the spectrum. By eliminating the diplexer, the cost of the SR is reduced as compared to the FDD scheme requiring a duplexer.

도 3에 도시된 바와 같이 TDD 라디오의 주요 구성요소는 다음과 같다:The main components of the TDD radio, as shown in Figure 3, are as follows:

R10 드롭 인터페이스. 이것은 고객구내로 향하는 로컬 인터페이스 포트이다. 로컬 포트는 LAN 또는 WAN 또는 컴퓨터에 연결하기 위한 10/100Base-T, ATM, IEEE 1394, 또는 커스텀 인터페이스를 포함할 수 있다. 게다가 파워는 동일 케이블상에 인가될 수 있다.R10 drop interface. This is the local interface port to the customer premises. The local port may include a 10 / 100Base-T, ATM, IEEE 1394, or custom interface for connecting to a LAN or WAN or a computer. In addition, power can be applied on the same cable.

R20 케이블 인터페이스. 이것은 안전 보호와 파워 조정 회로를 제공한다.R20 cable interface. It provides safety protection and power regulation circuitry.

R30 디지털 송신기. 이것은 전형적으로 종래에 알려진 표준 회로를 포함한다. 이것은 가변 레벨 변조기, FEC 엔코더 및 채널 합성 회로를 포함한다.R30 digital transmitter. This typically involves standard circuits known in the art. This includes a variable-level modulator, an FEC encoder, and a channel combining circuit.

R40 망사형 라디오 매체 액세스 제어기와 링크 레이어 제어기. 이 레이어는 링크 레이어 ARQ, 패킷 크기 조정, 우선 순위 큐잉(queuing), 가상 회로의 스케쥴링과 라우팅 및 로컬 포트로부터의 데이터의 선택적 암호화와 로컬 포트로 드롭된 데이터의 해독을 제공한다.R40 mesh radio media access controller and link layer controller. This layer provides link layer ARQ, packet sizing, priority queuing, scheduling and routing of virtual circuits, selective encryption of data from the local port, and decryption of data dropped to the local port.

R50 디지털 수신기. 이것은 전형적으로 종래에 알려진 표준 회로를 포함한다. 이것은 디지털 튜너, 가변 레벨 복조기와 FEC 디코더 회로를 포함한다.R50 digital receiver. This typically involves standard circuits known in the art. This includes a digital tuner, a variable-level demodulator and an FEC decoder circuit.

R60 디지털-아날로그 변환기R60 Digital-to-Analog Converter

R70 송신/수신 TDD 스위치. 이 스위치는 스위치 R130과 함께 송신모드와 수신모드 사이에서 라디오의 스위칭을 수행한다.R70 transmit / receive TDD switch. This switch, along with switch R130, performs radio switching between transmit and receive modes.

R80 아날로그-디지털 변환기R80 Analog to Digital Converter

R90 혼합기.R90 mixer.

R100 선형 파워 증폭기R100 linear power amplifier

R110 로컬 발진기R110 local oscillator

R120 저잡음 증폭기R120 Low-Noise Amplifier

R130 송신/수신 TDD 스위치. 이 스위치는 스위치 R70과 함께 송신모드와 수신모드 사이에서 라디오의 스위칭을 수행한다.R130 transmit / receive TDD switch. This switch, together with switch R70, performs switching of the radio between the transmit mode and the receive mode.

R140 안테나 선택 스위치. 이 스위치는, MRMAC 라우팅 회로의 제어하에, 데이터 스트림 송신의 공간 흐름(방향) 제어; 즉 다른 이웃 노드가 상기 송신을 수신하지 않는 방식으로 특정 노드로부터 및 특정노드로의 방향성 송신을 제공하도록 지향성 안테나 선택을 수행한다.R140 antenna selection switch. This switch controls the spatial flow (direction) of the data stream transmission under the control of the MRMAC routing circuitry; That is, directional transmission from a particular node and to a particular node in a manner such that no other neighboring node receives the transmission.

ANT1내지 ANT5 안테나. 이들 안테나는 지향성 안테나 즉 섹터 안테나이고, 선택된 공간 방위로부터의 협빔 송신과 수신을 제공하고, 또는 위성통신의 경우에는 고도를 제공한다. 도 3은 단지 설명을 목적으로 5개의 안테나를 도시하였지만 본 발명은 안테나의 수에 제한 받지 않는다. 위상 배열 안테나의 경우, 상이한 회로는 빔 조정 능력을 제공하는 그런 안테나를 구성하는 구성요소들의 상대 위상 변화를 제어하기 위해 필요하다. 방향성 송신 능력은 종래 기술에서 알려져 있다. 상기한 것 외에, 어떠한 등가의 선택적 송신 방식도 본 발명에서 동등하게 잘 동작한다.ANT1 to ANT5 antennas. These antennas are directional antennas or sector antennas, providing narrow beam transmission and reception from selected spatial orientations, or providing altitude in the case of satellite communications. Although FIG. 3 shows five antennas for illustrative purposes only, the present invention is not limited by the number of antennas. In the case of phased array antennas, different circuits are needed to control the relative phase shifts of the components that make up such an antenna to provide beam steering capability. Directional transmission capabilities are known in the art. In addition to the above, any equivalent selective transmission scheme works equally well in the present invention.

MAC(Media Access Control) 층. 본 발명의 구현은 무선 망사형 네트워크의 필요조건을 수용하도록 설계되고 특정된 신규 MAC 층의 도입에 기초한다. MAC 층의 동작상의 필요조건과 주요 동작 방식의 개요는 아래에 주어져 있다. Media access control (MAC) layer . The implementation of the present invention is based on the introduction of a new MAC layer designed and specified to accommodate the requirements of a wireless mesh network. An overview of the operational requirements and major operating modes of the MAC layer is given below.

도 4는 라디오가 전술한 지향성 안테나의 사용 또는 위상 배열 안테나의 사용에 의한 것과 같이 자신의 빔을 스캔하거나 또는 선택적으로 자신의 섹터내의 SR들 중 하나와의 통신을 생성함으로써 커다란 섹터내에서 통신하는 능력을 가지고 있다는 가정하에, 라디오 망사형 네트워크의 동작을 통제하는 소정의 원리를 도시한다. 통신을 방해할 수 있는 섹터내의 다른 SR들은 스케쥴 송신동안 침묵을 유지하도록 MAC 층에 의해 제어된다.Figure 4 illustrates how a radio communicates in a large sector by either scanning its own beam, such as by use of a directional antenna as described above or by using a phased array antenna, or alternatively by creating communication with one of the SRs in its sector ≪ / RTI > illustrates the principles that control the operation of a radio mesh network. Other SRs in a sector that may interfere with communication are controlled by the MAC layer to remain silent during the schedule transmission.

본 발명의 고레벨 MAC 층과 그 주요 정의는 아래에 설명된다:The high-level MAC layer of the present invention and its main definition are described below:

지향성 송신. 각 노드는 자신의 LOS에서 수신 노드의 위치를 기초로 송신하는 공간 방향을 선택할 수 있다. 수신 노드는 자신의 LOS내에 송신 노드의 위치를 기초로 수신 방향을 선택한다. Directional transmission . Each node can select a spatial direction to transmit based on the location of the receiving node in its LOS. The receiving node selects the receiving direction based on the position of the transmitting node in its LOS.

스케쥴 송신. 각 노드는 자신의 송신이 다른 송신에 간섭을 일으킬 수 없을 때에만 송신할 수 있다. 각 노드에 설정된 송신 스케쥴은 그러한 송신을 동기화시키도록 작용한다. Schedule transmission . Each node can transmit only when its transmission can not interfere with other transmissions. The transmission schedule established at each node serves to synchronize such transmissions.

동시 송신. 다중 라디오 노드는 이들이 간섭을 야기시키지 않을 때 동시에송신할 수 있다. 도 4에서, 라디오 노드 4가 라디오 노드 1로 송신하는 동안, 라디오 노드 2는 라디오 노드 0으로 송신할 수 있다. Simultaneous transmission . Multiple radio nodes may transmit simultaneously when they do not cause interference. In FIG. 4, while radio node 4 is transmitting to radio node 1, radio node 2 may transmit to radio node 0.

망사형 라디오 매체 액세스 제어(MRMAC). MRMAC는 본 발명의 망사형 라디오 네트워크에서 라우팅과 스케쥴링 패킷 송신의 역할을 하는 절차와 알고리즘의 셋트이다. 라디오 망사형 네트워크에 관여한 모든 라디오 노드는 MRMAC의 기능을 실행한다. MRMAC는 라디오 노드의 수집을 고효율 라디오 패킷 네트워크로 묶는 분산 지능이다. Meshed Radio Media Access Control (MRMAC) . MRMAC is a set of procedures and algorithms that serve as routing and scheduling packet transmissions in the mesh radio network of the present invention. All radio nodes involved in the radio mesh network perform the functions of MRMAC. MRMAC is a distributed intelligence that binds the collection of radio nodes into a highly efficient radio packet network.

망사형 라디오 물리적 층(MRPHY). MRPHY는 MRMAC와 양립하는 라디오 물리적 층이며 망사형 라디오 네트워크내에 데이터 패킷의 스케쥴 송신과 라우팅을 허가하는 필요한 능력을 제공한다. Meshed Radio Physical Layer (MRPHY) . MRPHY is a radio physical layer compatible with MRMAC and provides the necessary capability to allow the transmission and routing of data packets within a mesh radio network.

망사형 라디오 링크 층 제어(MRLLC). MRLLC는 MRMAC로의 사용자 프로토콜 전송을 조정하는 프로토콜 층이다. 이것은 우선 순위 분류, 자동 재송신 요구(ARQ) 및 패킷 크기 조정과 같은 기능을 수행한다. Meshed Radio Link Layer Control (MRLLC) . MRLLC is a protocol layer that coordinates user protocol transmission to MRMAC. It performs functions such as priority classification, automatic retransmission request (ARQ) and packet size adjustment.

프로토콜 데이터 유닛. MRMAC는 도 5에서 도시된 것 처럼 MRPHY와 MRLLC 사이에 놓여진 프로토콜 층이다. 도 5는 PHY, MAC 그리고 LLC 프로토콜 층 사이의 관계를 나타낸다. Protocol data unit . MRMAC is a protocol layer placed between MRPHY and MRLLC as shown in FIG. Figure 5 shows the relationship between PHY, MAC and LLC protocol layers.

MRMAC 필요조건. 높은 층 수송 프로토콜의 지원. MRMAC는 ATM, 프레임 릴레이 및 IP와 같은 고정 PDU와 가변 PDU 수송 프로토콜을 모두 지원한다. MRMAC는 ATM과 IP에 적합한 QoS(quality of service) 공급을 제공한다. MRMAC requirements . Support for high layer transport protocols. MRMAC supports both fixed PDU and variable PDU transport protocols such as ATM, Frame Relay and IP. MRMAC provides quality of service (QoS) provisioning for ATM and IP.

전송 타입. 비동기 전송과 등시 전송의 양자가 지원된다. Transmission type . Both asynchronous and isochronous transmissions are supported.

전송 크기. MRMAC는 고정 크기 패킷 전송과 가변 크기 패킷 전송의 양자를 지원한다. 최소 패킷의 크기는 48 옥텟(octet)이고, 최대 패킷의 크기는 2000 옥텟이다. Transfer size . MRMAC supports both fixed size packet transmission and variable size packet transmission. The minimum packet size is 48 octets and the maximum packet size is 2000 octets.

처리량. MRMAC의 처리량은 최소한 MRPHY 용량의 80 %이다. 모든 라디오 망사형 트래픽이 WAN 백본(BAP)에 부착된 하나의 라디오 노드로/로부터 지향되는 특별한 경우에, 처리량은 적어도 WAN 링크 용량의 80 %이다. Throughput . The throughput of MRMAC is at least 80% of MRPHY capacity. In the special case where all radio mesh traffic is directed to / from one radio node attached to the WAN backbone (BAP), the throughput is at least 80% of the WAN link capacity.

지연. BAP로/로부터의 서브넷 내의 임의의 노드에 대한 등시 지연은 6 ms 이하이다. 비동기식 지연은 15 ms 이하이다. Delay . The isochronous delay for any node in the subnet to / from BAP is less than 6 ms. The asynchronous delay is less than 15 ms.

지연 변동. 등시 전송의 지연 변동은 2 ms를 초과하지 않는다. Delay variation . The delay variation of isochronous transmission does not exceed 2 ms.

라디오 망사형 배치. MRMAC는 과도한 방해를 야기함이 없이 라디오 망사 네트워크를 결합하고 해체하는 라디오 노드를 수용한다. Radio mesh layout . MRMAC accommodates radio nodes that combine and disassemble a radio mesh network without causing excessive interference.

최적화. 라디오 노드는 외부 간섭의 요구없이, 충분히 최적화된 방식으로 스스로 조직화할 수 있어야 한다. 라디오 노드는 자신의 토폴로지와 라우팅 선택을 보다 최적화하도록 집중 제어 기능을 허용하는 인터페이스를 가질 것이다. Optimization . The radio nodes must be able to organize themselves in a sufficiently optimized manner, without the need for external interference. A radio node will have an interface that allows centralized control to further optimize its topology and routing selection.

경로 다양성. 이용가능한 선택적인 물리적 경로는 용장성과 로드 균형을 위해 이용될 것이다. Path diversity . The available optional physical paths will be used for redundancy and load balancing.

플러그 앤 플레이. 신규 노드의 설치는 필드 인스톨러에 의해 제공되는 정렬을 요구하지 않을 것이다. Plug and play . The installation of the new node will not require alignment provided by the field installer.

이하의 설명은 MRMAC 실행의 일예이다:The following description is an example of an MRMAC implementation:

라디오 노드 초기화 처리.Radio node initialization processing.

이웃(Neighbors). 각 노드는 직접적인 (LOS) 통신을 할 수 있는 서브넷 내의 모든 다른 노드의 맵을 포함한다. 그 정보는 다음과 같다: Neighbors . Each node contains a map of all other nodes in the subnet that are capable of direct (LOS) communication. The information is as follows:

데이터data 노트note 노드 IDNode ID 서브넷을 결합하고 해체하는 노드를 가지고 변할 수 있다.It can be changed with nodes joining and disassembling subnets. 상태condition 빔 방향Beam direction 16개의 가능한 빔 방위각 중 11 of 16 possible beam azimuths 간섭할 수 있는 노드Interference-capable nodes 이 방향에서 전송할 때 간섭을 경험할 수 있는 방향성 노드 쌍의 목록List of directional node pairs that can experience interference when transmitting in this direction 다음 수신 시간Next Receive Time 이웃하는 노드로부터 스케쥴된 다음 수신Next received from the neighboring node 다음 송신 시간Next transmission time 이웃하는 노드로의 스케쥴된 다음 송신Scheduled next transmission to neighboring node 데이터용 링크 파라미터Link parameter for data 파워, 시간, 비율, FEC, 변조,등Power, time, ratio, FEC, modulation, etc. 상태용 링크 파라미터Status link parameter 대기 축소를 위해 다를 수 있다.It may be different for atmospheric reduction.

라우트. 각 노드는 임의의 MAC 수신지에 대해 패킷을 얻는 방법을 도시하는 라우트 테이블을 가진다. Route . Each node has a route table that shows how to get a packet for any MAC destination.

데이터data 노트note 수신지 노드Destination node 최초 홉 노드 IDFirst hop node ID 선호 가중치Preferred weight 다중 라우트가 이용가능할 때When multiple routes are available

처리의 개요. 노드와 라디오 망사형 네트워크의 초기화 후에, 각 노드는 표 1과 2에서 도시된 정보를 갖는다. 패킷 큐는 노드 지향적 트래픽과 자신의 로컬 포트에 있는 노드를 통해 보내어지는 트래픽으로부터 각 노드에 형성된다. 노드는 스케쥴 핸드세이크(scheduled handshake)와 우선 가중을 기초로하여 각 패킷 행선지에 대하여 자신의 테이블을 참조하여 패킷 송신이 가야하는 곳과 그 송신이 시도되어야 하는 때를 결정한다. 스케쥴 신호 변경 시간에, 라디오 노드는 상호 결정에도달하고 송신은 스케쥴된다. 이 결정은 노드간의 잠재 인터페이스를 고려할 것이다. 각 노드에서 이웃의 스케쥴 신호 변경을 포함하는 것은 유용하다. 이것은 간섭 회피 절차를 진척시킬 수 있다. Overview of processing . After initialization of the nodes and the radio mesh network, each node has the information shown in Tables 1 and 2. Packet queues are formed at each node from node-oriented traffic and traffic sent through the node at its local port. The node refers to its table for each packet destination based on a scheduled handshake and priority weighting to determine where the packet transmission should go and when the transmission should be attempted. At the time of the schedule signal change, the radio nodes reach a mutual decision and the transmission is scheduled. This decision will consider the potential interface between nodes. It is useful to include a neighboring schedule signal change at each node. This can advance the interference avoidance procedure.

양적인 고려.Quantitative consideration.

핸드세이크(handshake). 핸드세이크 절차는 발신자로부터 응답자로 62 옥텟, 응답자로부터 발신자로 또다른 64 옥텟 및 발신자로부터 응답자로 최종 62 옥텟을 포함한다. 송신간에는 2개 옥텟의 가드타임이 있을 것이다. 62-옥텟 핸드세이크 패킷은 FEC 및 다른 오버헤드를 포함한다. 핸드세이크의 총시간은 11.71875(초)와 동일한 192 옥텟일 것이다. 핸드세이크의 주파수는 이웃의 수, 로드 및 다른 요인에 의존할 것이다. 최적 주파수가 처리량을 최대화하기 위해 유지될 것이라는 것은 분명하다. Handshake . The handshake procedure includes 62 octets from the originator to the responder, another 64 octets from the responder to the originator, and the final 62 octets from the originator to the responder. There will be a guard time of two octets between transmissions. The 62-octet handshake packet includes FEC and other overhead. The total time of the handshake will be 192 octets equal to 11.71875 seconds. The frequency of the handshake will depend on the number of neighbors, loads and other factors. It is clear that the optimal frequency will be maintained to maximize throughput.

페이 로드 패킷 사이즈. 비동기 전송 패킷 사이즈는 FEC 및 다른 오버헤드를 포함하여 72와 1784 옥텟 사이에서 변할 것이다. 등시 패킷 사이즈는 FEC 및 오버헤드를 포함하여 64와 256 옥텟 사이에서 변할 것이다. 시간 범위는 다음과 같다: Payload packet size . The asynchronous transport packet size will vary between 72 and 1784 octets, including FEC and other overhead. The isochronous packet size will vary between 64 and 256 octets, including FEC and overhead. The time range is as follows:

타입type 사이즈size 128 Mbit 에서의 시간Time at 128 Mbit 비동기식Asynchronous 17∼1784 옥텟17 to 1784 octets 4.39453125∼108.88671875 ㎲4.39453125 to 108.88671875 μs 등시식Isometric 64∼256 옥텟64 to 256 octets 3.90625∼15.625 ㎲3.90625 to 15.625 μs 핸드세이크Handshake 192 옥텟192 octets 11.71875 ㎲11.71875 μs

표 3은 만약 모든 패킷 전송이 핸드세이크를 요구한다면, 노드를 통한 처리량은 링크의 90 % 이하로 적절히 평균될 것임을 나타낸다. 분명히 어느정도의 프리스케쥴링이 요구될 것이다. 한편, 예를들어 500 ㎲의 소정의 큐잉을 가정한다면, 처리량은 보다 적당하게 될 것이다.Table 3 shows that if all packet transmissions require a handshake, throughput through the node will be properly averaged to 90% or less of the link. Obviously, a certain amount of free scheduling will be required. On the other hand, assuming a predetermined queuing of, for example, 500 [mu] s, the throughput will become more suitable.

핸드세이크 타이밍. 핸드세이크는 이웃 노드의 큐 사이즈를 기초하여 변할 수 있다. 패킷 전송은 핸드세이크 처리로써 동일형태의 정보를 전할 수 있고, 주기 적인 핸드세이크는 이웃 노드간의 링크가 단조롭게 이용될 때에만 스케쥴되어야 한다. Handshake timing . The handshake may vary based on the queue size of the neighboring node. Packet transmission can convey the same type of information as handshake processing, and periodic handshaking should be scheduled only when the link between neighboring nodes is monotonically used.

선호 가중치. 각 노드는 좋은 정확도를 가지고 라우트 상태를 반영하기 위해 자신의 라우트 선호 가중치를 유지할 수 있다. 라디오 망사형 네트워크 외부에서의 장기간 모니터링 처리는 라우팅 선호 가중치를 보다 최적화하기 위해 사용되어질 수 있다. Preference weight . Each node can maintain its own route preference weights to reflect the route state with good accuracy. Long-term monitoring processing outside the radio mesh network can be used to further optimize routing preference weights.

핸드세이크 스케쥴링. 우리는 인접 이웃간 핸드세이크를 스케쥴링하기 위해 단순한 방식을 갖길 원하는데, 먼저 우리가 가변 길이 패킷을 지원해야 한다고 가정해 보자. 우리는 이 문제에 즉각적으로 직면한다. 만약 인접 이웃과의 핸드세이크가 프리 스케쥴링 된다면, 간격은 최대 길이 패킷 전송을 허락해야 한다. 그러나, 이것은 일부의 핸드세이크 간격이 패킷 전송을 요구하지 않을 때 노드들이 핸드 세이크 사이에서 많은 시간, 즉 대역폭을 소비하게 할 수 있다. 양호한 해결 방법은 고주파수에서 스케쥴된 핸드 세이크를 갖게 하지만, 노드들이 핸드세이크를 놓치는 것을 허용하는 것이다. 본 발명의 핸드세이크 스케쥴링 알고리즘은 라디오 노드가 일부의 이웃과의 패킷 전송에 관련될 때 다른 일부의 이웃과의 약속을 놓치는 것을 허용한다. 패킷 전송이 완료되면, 영향받은 노드는 자신의 스케쥴을 계속할 것이고 지연 노드는 자신의 핸드세이킹 스케쥴을 재개할 것이다. Handshake scheduling . We want to have a simple way to schedule handshaking between neighboring neighbors. Let us first suppose we need to support variable length packets. We face this problem immediately. If the handshake with the neighbor neighbor is prescheduled, the interval should allow maximum length packet transmission. However, this may cause nodes to spend a lot of time, i.e. bandwidth, between handshakes when some handshake intervals do not require packet transmission. A good solution is to have the scheduled handshake at high frequencies, but allow the nodes to miss the handshake. The handshake scheduling algorithm of the present invention allows a radio node to miss an appointment with some other neighbor when it is involved in packet transmission with some neighbor. When the packet transmission is complete, the affected node will continue its schedule and the delay node will resume its handshaking schedule.

도 6은 최대 8개의 연결을 가진 25개 노드의 망사를 나타내는데, 각 노드는 최대 8개의 이웃 노드와 연결된다. 각 노드가 매초마다 자신의 이웃중 하나와 핸드세이크를 행하고 전체 핸드세이크 사이클은 8초가 걸린다고 가정한다. 등시 요구를 만족하기 위해 우리는 125㎲의 소정의 정수배와 동등한 8을 만들어야 할 것이다.Figure 6 shows a 25 node mesh with up to 8 connections, with each node connected to up to 8 neighbor nodes. Each node is Every two seconds a handshake with one of his neighbors is made and the entire handshake cycle is 8 It assumes that it takes seconds. In order to satisfy the isochronous requirement, .

노드Node 스케쥴된 이웃Scheduled Neighbors 00 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 00 1One 55 66 1One 00 55 66 77 22 22 66 77 88 33 1One 33 77 88 44 22 99 44 99 33 88 55 1111 1One 00 1010 66 66 22 1010 77 1One 1111 00 55 1212 77 33 22 66 1111 1One 88 1212 1313 88 1313 33 99 22 1212 77 44 1414 99 44 88 1313 1414 33 1010 66 1111 55 1515 1616 1111 55 1212 1010 77 66 1717 1616 1515 1212 1717 1111 1313 1616 88 1818 77 66 1313 88 1414 1212 99 1717 1919 1818 77 1414 1818 1313 1919 99 88 1515 1616 2020 2121 1010 1111 1616 2121 1515 1717 1212 2222 2020 1111 1010 1717 1212 1818 1616 2121 1313 1111 2222 2323 1818 1414 1717 1919 2222 2323 1212 1313 2424 1919 2424 1818 1414 1313 2323 2020 1515 1616 2121 2121 1616 2222 1717 1515 2020 2222 2323 2121 1818 1616 1717 2323 2222 2424 1818 1919 1717 2424 1919 2323 1818

표 4는 도 6에 나타난 망사를 위한 가능한 핸드세이킹 스케쥴을 기술한다. 스케쥴링 알고리즘은 노드가 너무 장시간 동안 이웃을 놓치는 것을 방지 한다.Table 4 describes possible handshaking schedules for the mesh shown in FIG. The scheduling algorithm prevents the node from missing a neighbor for too long.

고 레벨 노드 스케쥴링 유한 상태 머신(FSM)A high-level node scheduling finite state machine (FSM)

도 7에 유한 상태 머신도가 도시되어 있다. 각 상태와 변화는 아래에 기술된다:The finite state machine diagram is shown in Fig. Each state and change is described below:

상태 A0 유휴 상태. 이것은 MRMAC 디폴트 상태이다. MRMAC는 다른 상태 중 하나로 변화를 트리거하기 위해 이 상태에 머물러서 소정의 외부 사건 또는 타이머 종료를 기다린 후 다른 상태로 변화된다. IdleAction()는 유휴(Idle) 상태로 진입할 때 실행되는 절차이고 타이머 초기화, 테이블 초기화 등과 같은 하우스 키핑 작업을 수행한다. State A0 Idle state . This is the MRMAC default state. The MRMAC stays in this state to trigger a change to one of the other states and then changes to another state after waiting for some external event or timer expiration. IdleAction () is a procedure to be executed when entering the idle state, and performs housekeeping operations such as timer initialization, table initialization, and the like.

A0 => A2. 이웃 지정 스케쥴 타이머가 이 변화를 트리거한다. 이 변화는 이웃 노드로부터 패킷을 수신하기 위해 이전에 스케쥴되었던 이웃 지정을 위해 발생할 것이다.A0 = > A2. The Neighbor Designation Timer triggers this change. This change will occur for neighboring assignments that were previously scheduled to receive packets from the neighboring node.

A0 => A3. 이웃 지정 스케쥴 타이머가 이 변화를 트리거한다. 이 변화는 이웃 노드로 패킷을 송신하기 위해 이전에 스케쥴되었던 이웃 지정을 위해 발생할 것이다.A0 = > A3. The Neighbor Designation Timer triggers this change. This change will occur for neighboring assignments that were previously scheduled to send packets to the neighboring node.

A0 => A0a. MRLLC는 패킷의 송신을 요청하기 위해 Mac.Tx() 절차를 사용함으로써 이 변화를 트리거한다. QueuePkt() 절차는 요구된 우선 순위에 따라서 패킷의 큐잉을 수행한다. 이 때 양호한 라우트는 라디오 망사로부터 얻어진 라우팅과 상태 정보를 기초로 하는 패킷과 연관된다. 이 라우트는 이웃 노드에 있는 로드 요인을 기초하는 가장 좋은 라우트가 될 것으로 가정된다. 이웃과의 라디오 링크 품질 및 패킷의 우선순위는 양호한 라우트 선택시 고려되어진다. 요청된 전송의 특성 즉,등시인지 비동기인지는 스케쥴링 우선순위를 결정한다.A0 = > A0a. The MRLLC triggers this change by using the Mac.Tx () procedure to request the transmission of the packet. The QueuePkt () procedure performs queuing of packets according to the requested priority. The good route is then associated with a packet based on routing and state information obtained from the radio network. This route is assumed to be the best route based on the load factor at the neighbor node. The quality of the radio link with the neighbor and the priority of the packet are taken into account when selecting a good route. The nature of the requested transmission, i.e. whether it is isochronous or asynchronous, determines the scheduling priority.

A0 => A1. 이웃 지정 스케쥴 타이머가 이 변화를 트리거한다. 이 변화는 이웃 노드와의 상태 교환을 위해 이전에 스케쥴되었던 이웃 지정을 위해 발생할 수 있다.A0 = > A1. The Neighbor Designation Timer triggers this change. This change may occur for neighboring assignments that were previously scheduled for state exchange with neighboring nodes.

상태 A1 핸드세이크 상태. 이 상태에서, 노드는 이웃 노드와의 상태 교환에 관여한다. 교환은 패킷 큐, 라우트 이용가능성 및 미래 스케쥴을 포함하여 다른 상태에 있는 2개의 노드들의 관점을 업데이트한다. HandShakeActions() 절차는 이 상태로 진입할 때 수행되어 관련된 모든 하우스 키핑 작업을 수행한다.Status A1 Handshake status. In this state, the node is involved in state exchange with the neighboring node. The exchange updates the viewpoints of the two nodes in different states, including packet queues, route availability, and future schedules. The HandShakeActions () procedure is performed when entering this state and performs all related housekeeping operations.

A1 => A0a. 이 변화는 핸드세이크 처리에서 실패 발생에 의해 트리거 된다. UpdateNeighborTables() 절차는 시작되어 이런 실패를 기록하고 미래의 핸드세이크 지정을 스케쥴할 수 있게 한다.A1 => A0a. This change is triggered by a failure occurrence in the handshake process. The UpdateNeighborTables () procedure is initiated to record these failures and to schedule future handshake assignments.

A1 => A0b 및 A1 => A0c. 이 변화는 성공적인 핸드세이크 교환에 의해 트리거된다. 절차 ScheduleRx()와 Schedule Tx()는 시작되어 패킷의 송신 또는 수신을 위해 미래의 지정을 스케쥴할 것이다. UpdateNeighborTables()는 시작되어 업데이트된 이웃 상태 정보를 기록한다.A1 => A0b and A1 => A0c. This change is triggered by a successful handshake exchange. Procedures ScheduleRx () and Schedule Tx () will start and schedule future assignments for sending or receiving packets. UpdateNeighborTables () starts and records the updated neighbor state information.

상태 A2 수신 상태. 노드는 이전에 스케쥴된 패킷 송신을 수신할 준비가 되었을 때 이 상태에 진입한다. 절차 ReceiveAction()는 시작되어 버퍼 할당 및 타이머 유지와 같은 필요한 하우스 키핑 기능을 수행한다.Status A2 Receive status. The node enters this state when it is ready to receive a previously scheduled packet transmission. Procedures ReceiveAction () is started and performs necessary housekeeping functions such as buffer allocation and timer maintenance.

A2 => A1. 이 변화는 상태 업데이트를 포함하는 스케쥴 패킷의 성공적 수신에 의해 트리거된다. Link.Ind() 절차는 시작되어 패킷이 도착되었음을 MRLLC에나타낸다.A2 => A1. This change is triggered by the successful reception of a schedule packet containing a status update. The Link.Ind () procedure starts and indicates to the MRLLC that the packet has arrived.

A2 => A0a. 이 변화는 스케쥴된 패킷을 수신하는데 실패한 것에 의해 트리거된다. UpdateNeighborTables() 절차는 시작되어 이것을 기록하고 이웃과의 또 다른 지정을 스케쥴할 수 있게 한다.A2 => A0a. This change is triggered by the failure to receive the scheduled packet. The UpdateNeighborTables () procedure starts and records this and allows you to schedule another assignment with the neighbor.

A2 => A0b. 이 변화는 상태 업데이트를 포함하지 않는 스케쥴 패킷의 성공적 수신에 의해 트리거 된다. Link.Ind() 절차는 시작되어 패킷이 도착되었음을 MRLLC에 나타낸다.A2 => A0b. This change is triggered by the successful reception of a schedule packet that does not include a status update. The Link.Ind () procedure starts and indicates to the MRLLC that the packet has arrived.

A3 송신 상태. 노드는 이웃으로 패킷을 송신하기 위해 스케쥴 지정이 도착하였을 때 이 상태에 진입한다. TransmitAction()절차는 시작되어 버퍼 및 타이머 관리와 같은 필요한 하우스 키핑 기능을 수행한다.A3 Transmission status. The node enters this state when the scheduling has arrived to send the packet to the neighbor. The TransmitAction () procedure is started and performs necessary housekeeping functions such as buffer and timer management.

A3 => A1. 이 변화는 성공적 송신에 의해 트리거 되고, 업데이트된 상태 정보의 교환이 포함된다.A3 => A1. This change is triggered by a successful transmission and involves the exchange of updated status information.

A3 => A0a. 이 변화는 패킷 송신의 실패에 의해 트리거된다. UpdatedNeighbortables() 절차는 시작되어 실패를 기록하고 패킷을 송신하기 위한 미래의 시도를 스케쥴할 수 있게 한다.A3 => A0a. This change is triggered by the failure of packet transmission. The UpdatedNeighbortables () procedure is initiated to record the failure and schedule future attempts to send the packet.

A3 => A0b. 이 변화는 성공적인 송신에 의해 트리거 되고, 업데이트된 상태 정보의 교환을 포함하지 않는다.A3 => A0b. This change is triggered by a successful transmission and does not involve the exchange of updated state information.

승인처리Approval Processing

망사형 라디오 네트워크는 분산된 승인 프로토콜을 통합한다. 승인 프로토콜의 목적은 라디오 노드가 네트워크에 결합될 수 있게 하고, 현재 진행중인 패킷 전송의 간섭없이 망사-라디오-패킷-전송에 효과적으로 관여되게 하는 것이다.Meshed radio networks incorporate distributed authorization protocols. The purpose of the authorization protocol is to allow the radio node to be coupled to the network and effectively participate in the mesh-radio-packet-transmission without interfering with the ongoing packet transmission.

승인 처리의 개관Overview of Approval Processing

라디오 노드가 파워업되고 이것이 라디오 망사와 관계가 없다는 것이 발견될 때, 이것은 승인 미결정 상태(Admission-Pending state)로 변할 것이다. 라디오 노드는 비휘발성인 RAM에 저장되어 있는 자신의 배치 데이터 베이스와 상의하여 자신의 망사형 라디오 가입을 결정한다. 승인 미결정 상태에서, 라디오 노드는 잠재 이웃으로부터의 승인 안내 신호를 경청할 것이다. 일단 라디오가 안내 신호를 수신하면, 라디오는 이것의 첫번째 이웃과 상태 정보를 교환하기 시작하고 이것을 통해, 직접 이웃의 스케쥴에 관해 학습하고 따라서 추가적인 이웃과 상태 정보를 교환하기 시작할 것이다. 일단 라디오 노드가 자신의 이웃과 교환을 통해 충분한 라우팅과 스케쥴 지식을 축적하면, 이것은 정규 패킷 전송을 위해 준비되고, 따라서 정규 스케쥴링 상태로 변할 것이다.When the radio node is powered up and found to be unrelated to the radio mesh, it will change to an Admission-Pending state. The radio node negotiates with its deployment database stored in non-volatile RAM to determine its mesh radio subscription. In the pending acknowledgment state, the radio node will listen to an acknowledgment signal from a potential neighbor. Once the radio receives the guidance signal, the radio will begin to exchange state information with its first neighbor, through which it will directly learn about the neighbor's schedule and thus begin to exchange state information with additional neighbors. Once the radio node accumulates sufficient routing and scheduling knowledge through its exchange with its neighbors, it will be prepared for regular packet transmission and will therefore transition to the normal scheduling state.

도 8은 관련 없는 노드가 파워업되고 네트워크에의 연결을 시도할 때 야기되는 순서를 도시한다. 이하에서는 순서를 정하는 승인 유한 상태 머신을 포함하는 상태와 변화를 기술한다. 라디오 노드는 승인 안내 신호를 위해 이웃을 스캔함으로써 시작된다. 그 후에 이웃과의 연결이 시도되고 자신의 최초 연결을 통해 상태 교환 스케쥴을 설정함으로써 이웃에 대한 학습을 계속한다.Figure 8 shows the order in which unrelated nodes are powered up and caused to attempt to connect to the network. The following describes states and changes involving an ordering finite state machine. The radio node begins by scanning the neighbor for an acknowledgment signal. Thereafter, a connection with the neighbor is attempted and continues learning on the neighbor by establishing a state exchange schedule through its initial connection.

I0 경청. 이것은 승인 FSM에서의 초기 상태이고, 관련되지 않은 라디오 노드는 파워업 처리로부터 이 상태에 진입한다. ListenActions() 절차는 테이블 초기화 및 주파수와 공간 도메인에서의 스캔 처리 셋팅과 같은 하우스 키핑 기능을 수행한다.I0 Listening. This is the initial state in the acknowledgment FSM, and unrelated radio nodes enter this state from the power-up process. The ListenActions () procedure performs housekeeping functions such as table initialization and scan processing settings in frequency and spatial domains.

I0 => I1. 스캔 타이머가 이 변화를 트리거 한다. 라디오 노드는 충분한 길이의 시간동안 주어진 주파수에서 공간 방위의 안내 신호를 경청한다. 안내 신호가 수신되지 않았다면, 라디오 노드는 다음 주파수와 방위를 스캔 해야한다.I0 = > I1. The scan timer triggers this change. The radio node listens to guidance signals of spatial orientation at a given frequency for a sufficient length of time. If no guidance signal is received, the radio node must scan for the next frequency and orientation.

I0 => I2. 안내 신호의 수신이 이 변화를 트리거 한다. 라디오 노드는 안내 라디오 노드와의 최초 교환용 스케쥴을 포함하는 안내를 수신한다.I0 = > I2. Reception of the guidance signal triggers this change. The radio node receives the guidance including the schedule for the first exchange with the guide radio node.

I1 스캔 - 라디오 노드는 자신의 스캔 타이머가 종료할 때 이 상태에 진입한다. 그 후에 자신의 다음 경청 주파수와 공간 방위를 셋업시킨다.I1 Scan - The radio node enters this state when its scan timer expires. And then sets up his next listening frequency and spatial bearing.

I1 => I0. 라디오 노드가 자신의 다음 경청 파라미터를 설정할 때, 이것은 경청 상태로 다시 변한다.I1 = > I0. When the radio node sets its next listening parameter, it changes back to the listening state.

I2 접속. 라디오 노드는 자신의 최초 이웃으로부터 안내 신호를 수신할 때 이 상태에 진입한다. 최초 이웃으로부터 신규 노드로 데이터의 교환이 발생한다.I2 connection. The radio node enters this state when it receives an announcement signal from its first neighbor. Data exchange from the first neighbor to the new node occurs.

I2 => I2a. 교환 타이머의 종료는 이 변화를 트리거 한다. 이 타이머는 안내 신호의 일부로써 수신된 초기 스케쥴을 기초로 하여 ConnectActions()에 의해 설정된다. 라디오 노드는 자신의 이웃과의 상태 정보 및 라우트 정보의 교환을 시도한다.I2 = > I2a. The end of the exchange timer triggers this change. This timer is set by ConnectActions () based on the initial schedule received as part of the announcement signal. The radio node attempts to exchange state information and route information with its neighbors.

I2 => I0. 초기 교환의 실패가 이 변화를 트리거 한다. 라디오 노드는 경청 상태로 복귀한다.I2 = > I0. Failure of the initial exchange triggers this change. The radio node returns to the listening state.

I2 => I3. 성공적인 최초 교환이 이 변화를 트리거 한다. 라디오 노드는 상기 최초 교환 및 변화에서 얻어지는 정보를 기초로 하여 자신의 아웃과 라우트 테이블을 학습 상태로 업데이트 시킨다.I2 = > I3. A successful initial exchange triggers this change. The radio node updates its out and route tables to the learning state based on the information obtained from the initial exchange and change.

I3 학습. 라디오 노드는 이웃과의 최초 교환의 성공적 완료후에 이 상태에 진입한다. LearnActions() 절차는 최초 교환에서 얻어진 라우트, 상태 및 스케쥴 정보를 이용하여 이웃에서의 다른 라디오 노드와의 후속 교환을 스케쥴한다.I3 learning. The radio node enters this state after successful completion of the first exchange with the neighbor. The LearnActions () procedure schedules subsequent exchanges with other radio nodes in the neighborhood using route, status, and schedule information obtained from the first exchange.

I3 => I3a. 교환 타이머가 이 변화를 트리거 한다. 라디오 노드는 스케쥴이 이미 설정된 소정의 다른 이웃을 통해 잠재적 신규 이웃과의 초기 교환을 수행한다. 신규 이웃과의 성공적인 최초 교환이 이루어졌을 때 라디오 노드는 이웃 상태, 라우팅 및 스케쥴링 정보를 반영하기 위해 자신의 테이블을 업데이트 시킨다.I3 = > I3a. The exchange timer triggers this change. The radio node performs an initial exchange with a potential new neighbor via some other neighbor whose schedule is already established. When a successful first exchange with a new neighbor is made, the radio node updates its table to reflect neighbor state, routing and scheduling information.

I3 => A0. 학습 처리의 종결은 도 7의 노드 스케쥴링 FSM으로 이 변화를 트리거 한다. 라디오 노드는 승인 순서를 마치면 이제 라디오 망사의 일부로 되고, 규정된 패킷 전송을 시작할 준비를 갖춘다.I3 => A0. The termination of the learning process triggers this change with the node scheduling FSM of FIG. The radio node is now part of the radio mesh upon completion of the authorization sequence and is ready to begin the prescribed packet transmission.

라디오 노드에서 로컬 인터페이스 포트를 가진 가상 라우터로서의 무선 라디오 망사(도 9 참조) A radio radio network as a virtual router with a local interface port at the radio node (see Figure 9)

도 9는 각 라디오 노드에서 인터페이스를 가진 가상 라우터로서 라디오 망사를 기술한다. 라디오 망사는 라우터의 외관을 나타내고 라디오 노드 사이에서의 패킷 전송의 상세는 망사 라디오 내부 토폴로지에 의해 관리된다. 라디오 노드의 각각은 로컬 포트를 구비한 시정선(LOS)을 갖는 이웃에게 협 빔 송신을 할 수 있다. 이것은 노드간의 라인에 의해 도시된다. 상기에서 서술된 빔 조정 위상 배열 안테나 또는 스위치된 안테나 선택 방식은 이것을 완성한다. 부채(fan) 형태는 라디오 노드 커버리지를 나타내고, 부채 내부의 방사상의 라인은 방사상 라인간에 존재하는 방향성 안테나 빔 실현성을 나타낸다.Figure 9 describes a radio mesh as a virtual router with an interface at each radio node. The radio mesh represents the appearance of the router and the details of packet transmission between the radio nodes are managed by the network topology inside the mesh radio. Each of the radio nodes may be capable of narrow beam transmission to a neighbor with a timeline (LOS) having a local port. This is illustrated by the line between the nodes. The above-described beam-modulated phased array antenna or switched antenna selection scheme accomplishes this. The fan shape represents the radio node coverage, and the radial line inside the fan represents the directional antenna beam feasibility that exists between the radial lines.

기능성Functional

라디오 망사(이것은 "가상 라우터" 라고도 함)의 외부 작용은 IETF RFC-1812(IP 버전 4 라우터의 필요 조건)를 충족한다. 가상 라우터는 망사형 라디오 매체 액세스 제어(MRMAC) 프로토콜 및 망사형 라디오 링크층 제어(MRLLC) 프로토콜을 이용하여 자신의 인터페이스간에 IP 패킷을 전송한다.The external operation of the radio mesh (this is also referred to as a "virtual router") meets IETF RFC-1812 (IP Version 4 router requirements). The virtual router transmits IP packets between its interfaces using a mesh-like radio medium access control (MRMAC) protocol and a mesh-like radio link layer control (MRLLC) protocol.

인터넷 구조는 RFC-1812에서와 동일하다.The Internet architecture is the same as in RFC-1812.

링크 레이어는 RFC-1812에서와 동일하다.The link layer is the same as in RFC-1812.

인터넷 레이어-프로토콜은 RFC-1812에서와 동일하다.The Internet layer-protocol is the same as in RFC-1812.

인터넷 레이어-전송은 RFC-1812에서와 동일하다.Internet layer-transmission is the same as in RFC-1812.

수송 레이어는 RFC-1812에서와 동일하다.The transport layer is the same as in RFC-1812.

응용 레이어-라우팅 프로토콜은 RFC-1812에서와 동일하다.The application layer-routing protocol is the same as in RFC-1812.

부하 조정Load adjustment

1. 망사 내부 부하 조정. MRMAC는 이웃 노드 부하 상태와 IP 타입의 서비스및 우선순위에 따라 패킷 전송을 스케쥴하기 위한 강력 메카니즘을 통합시킨다.1. Internal mesh load adjustment. MRMAC incorporates a robust mechanism for scheduling packet transmissions based on neighbor node load status and IP type services and priorities.

2. 외부 인터페이스 부하 조정. 가상 라디오 망사 라우터(VRMR)는 BGP-4(IETF RFC-1771)과 같은 표준 라우팅 프로토콜을 사용하여 상이한 인터페이스를 통해 다중 라우터가 이용가능시 인터페이스간의 부하 조정을 포함하는 정책 기초 라우팅(policy based routing)을 완수한다.2. External interface load adjustment. The Virtual Radio Network Router (VRMR) is a policy based routing that includes load balancing between interfaces when multiple routers are available over different interfaces using standard routing protocols such as BGP-4 (IETF RFC-1771) .

라우트 다양성과 자기치유Route diversity and self-healing

1. 망사 내부 라우트 다양성. MRMAC는 라디오 링크의 이용 가능성과 IP 타입의 서비스 및 우선순위 패킷 전송을 스케쥴하기 위한 강력 메카니즘을 통합시킨다.1. Mesh Inside Route Diversity. MRMAC integrates the availability of radio links with robust mechanisms for scheduling IP type services and priority packet transmissions.

2. 외부 인터페이스 라우트 다양성. 가상 라디오 망사 라우터(VRMR)는 BGP-4(IETF RFC-1771)과 같은 표준 라우팅 프로토콜을 사용하여 자신의 동료들(peers)로부터 대체 라우트의 이용 가능성을 학습한다.2. External interface route diversity. The Virtual Radio Network Router (VRMR) learns the availability of alternate routes from its peers using standard routing protocols such as BGP-4 (IETF RFC-1771).

결론적으로, 본 발명의 무선 망사형 토폴로지 네트워크는 다음의 독특한 이점을 가진다:In conclusion, the wireless mesh topology network of the present invention has the following unique advantages:

시정선(LOS)은 다중 홉을 통해 데이터 패킷을 라우팅함으로써, 인접 이웃 라디오를 통해 얻어질 수 있다. 따라서, 커버리지 영역은 점 대 다중점 셀 토폴로지에서 보다 현저하게 높아질 수 있다. 무선 망사형 네트워크 비트율 용량 및 이용 가능성은 가입자 밀도의 증가시 증가한다.The timeline (LOS) can be obtained via neighboring neighbor radios by routing data packets over multiple hops. Thus, the coverage area can be significantly higher than in a point-to-multipoint cell topology. Wireless mesh network bit rate capacity and availability increase with increasing subscriber density.

각 접속은 라디오간의 거리가 짧아짐으로 인하여 더 많은 량의 데이터를 전달할 수 있다. 라디오로 수신된 신호 대 잡음비는 개선되고 향상된 변조 기술은 더 높은 비트율 전송을 하기 위해 사용될 수 있다.Each connection can carry a larger amount of data because of the shorter distance between the radios. The signal-to-noise ratio received by the radio is improved and the enhanced modulation technique can be used to achieve higher bit-rate transmission.

다중 중계. 망사 네트워크로의 WAN 액세스. SR 네트워크 노드는 자신의 로컬 인터페이스 포트, 예를 들면 100 Base T를 통해 WAN 액세스 포인트로 동작할 수 있다. 이 접속성은 WAN 액세스 포인트를 통한 망사 안밖으로 데이터 동시 송신에 의해 총 네트워크 용량을 증가시킨다. (도 2 참조. - SR 14에서의 WAN 액세스 포인트 1과 SR 10에서의 WAN 액세스 포인트 2). 액세스 포인트는 100 base T 인터페이스를 통해 라디오 네트워크 노드에 연결된 최소한 하나의 포트와 ATM의 OC-3 또는 OC-48 IP를 통해 WAN 영역에 연결된 다른 노드들을 가지고 있는 표준 인터넷 라우터를 포함할 것이다.Multiple relay. WAN access to the mesh network. The SR network node can act as a WAN access point through its local interface port, for example, 100 Base T. This connectivity increases the total network capacity by simultaneously sending data out of the network through the WAN access point. (See Figure 2. - WAN access point 1 at SR 14 and WAN access point 2 at SR 10). The access point will include at least one port connected to the radio network node via a 100 base T interface and a standard Internet router having other nodes connected to the WAN domain via OC-3 or OC-48 IP of ATM.

라우터 다양성은 네트워크내에서 이용 가능한 라우트를 기초로 하여 라디오 사이에서 패킷들을 라우트할 수 있는 MAC 층의 사용을 통해 이루어질 수 있다.Router diversity may be achieved through the use of a MAC layer capable of routing packets between radios based on available routes within the network.

Claims (49)

무선 통신 네트워크에 있어서,In a wireless communication network, 대응하는 서브셋 노드들과 시정선(LOS)의 관계를 각각 유지하는 복수의 통신 노드를 포함하고, 상기 각각의 통신 노드는And a plurality of communication nodes each maintaining a relationship of a corresponding subset node and a timeline (LOS), each communication node 다른 노드로 데이터 스트림 송신을 송신하기 위한 라디오 주파수 송신 회로와;A radio frequency transmit circuit for transmitting a data stream transmission to another node; 다른 노드로부터 데이터 스트림 송신을 수신하기 위한 라디오 주파수 수신 회로와;A radio frequency receiving circuit for receiving a data stream transmission from another node; 사용자가 제공한 데이터 시스템에의 연결을 위한 로컬 포트와;A local port for connection to a data system provided by the user; 상기 송신 회로와 수신 회로 및 상기 로컬 포트에 결합되는 데이터 처리 유닛과;A data processing unit coupled to the transmitting circuit and the receiving circuit and to the local port; 상기 송신 회로에 결합되고 상기 노드의 서브셋에서 오직 선택된 노드에만 데이터 스트림을 송신하기 위한 공간 흐름 결정 수단을 포함하며;And spatial flow determining means coupled to the transmitting circuit and for transmitting a data stream only to selected nodes in a subset of the nodes; 상기 공간 흐름 결정 수단은 상기 수신 회로에도 결합되어 상기 노드의 대응 하는 서브셋에서 오직 선택된 노드로부터만 데이터 스트림 송신을 수신하고;The spatial flow determining means is also coupled to the receiving circuit to receive a data stream transmission only from selected nodes in a corresponding subset of the nodes; 상기 데이터 처리 유닛은 제2의 데이터 스트림을 생성하기 위해 수신 데이터 스트림으로부터 선택된 데이터를 추출하고 상기 로컬 포트로 상기 선택된 데이터를 제공하는 추출 수단을 구비하고;The data processing unit comprises extracting means for extracting selected data from a received data stream to generate a second data stream and providing the selected data to the local port; 상기 데이터 처리 유닛은 제3의 데이터 스트림을 생성하기 위해 상기 로컬포트에서 수신된 데이터를 상기 제2의 데이터 스트림에 삽입하고 상기 제3의 데이터 스트림을 송신을 위해 상기 송신 회로에 제공하는 삽입 수단을 구비하는 것인 무선 통신 네트워크.Wherein the data processing unit further comprises an insertion means for inserting data received at the local port into the second data stream to generate a third data stream and providing the third data stream to the transmission circuit for transmission And the wireless communication network. 제1항에 있어서, 상기 노드의 적어도 일부는 다른 노드의 상태 정보와 스케쥴링 정보를 포함하고, 상기 공간 흐름 결정 수단은 상기 상태 정보와 스케쥴링 정보에 기초하여 데이터 스트림의 송신 및 수신을 위해 상기 노드의 대응하는 서브셋으로부터 노드를 선택하여 상기 노드들 사이의 통신이 충돌없이 행하여지게 하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The method of claim 1, wherein at least a portion of the node comprises status information and scheduling information of another node, and the spatial flow determining means determines the spatial flow of the node based on the status information and the scheduling information, And to select nodes from the corresponding subset to cause communications between the nodes to occur without conflict. 제2항에 있어서, 상기 노드의 적어도 일부는 상태 정보 및 스케쥴링 정보를 계속적으로 업데이트 하기 위해 로컬 노드 정보를 서로간에 주기적으로 송신하기 위한 수단을 더 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.3. The wireless communications network of claim 2, wherein at least some of the nodes further comprise means for periodically transmitting local node information to each other to continuously update status information and scheduling information. 제1항에 있어서, 상기 노드의 일부에 대하여 상기 데이터 처리 유닛은, 제1 노드로부터 수신된 데이터 스트림 송신의 특성을 평가하는 수단과; 상기 특성과 관련된 상기 제1 노드 정보와 통신하기 위한 수단과; 상기 제1 노드로부터 상기 정보 수신에 응답하여 상기 데이터 스트림 송신의 특성 변화를 야기하기 위해 상기 송신 및 수신 회로의 동작 파라미터를 조정하는 수단을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The apparatus of claim 1, wherein the data processing unit for a portion of the node comprises: means for evaluating characteristics of a data stream transmission received from a first node; Means for communicating with the first node information associated with the characteristic; And means for adjusting operating parameters of the transmitting and receiving circuit to cause a change in characteristics of the data stream transmission in response to receiving the information from the first node. 제4항에 있어서, 상기 송신 및 수신 회로의 상기 동작 파라미터는 주파수 채널 할당, 공간 방향, 심볼 레이트, 변조 레벨, 변조율, 파워 레벨, 빔 폭, 순방향 오류 교정(FEC) 방식, 암호화 및 복호 방식을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.5. The method of claim 4, wherein the operating parameters of the transmit and receive circuitry comprise at least one of frequency channel allocation, spatial direction, symbol rate, modulation level, modulation rate, power level, beam width, forward error correction (FEC) And a wireless communication network. 제1항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 데이터 패킷으로써 구성되고, 상기 노드의 적어도 일부는 제1 및 제2 노드의 사이에서 무접속 방식, 접속 지향성 방식, 또는 상기 데이터 패킷의 일부는 무접속 방식으로 송신하고 나머지의 데이터 패킷은 접속 지향성 방식으로 송신하는 방식들 중에서 어느 하나의 방식으로 상기 데이터 패킷을 송신하기 위한 송신 모드 수단을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The method of claim 1, wherein the data stream is comprised of a data packet, wherein at least a portion of the node is connected between the first and second nodes in a connectionless, connection-oriented manner, And transmitting mode data for transmitting the data packet in any one of the following modes: transmitting data packets in a connection-oriented manner, and transmitting the remaining data packets in an access-oriented manner. 제1항에 있어서, 상기 노드의 일부는 패킷 스위칭 모드, 회로 스위칭 모드, 또는 데이터 스트림 송신의 두가지 모드를 가능하게 하는 매체 액세스 제어(MAC)층을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The wireless communications network of claim 1, wherein the portion of the node comprises a medium access control (MAC) layer enabling two modes of packet switching mode, circuit switching mode, or data stream transmission. 제7항에 있어서, 상기 MAC 층은 비동기 패킷 및 등시 패킷 송신이 더 가능한 것인 무선 통신 네트워크.8. The wireless communications network of claim 7, wherein the MAC layer is further capable of asynchronous packet and isochronous packet transmission. 제1항에 있어서, 상기 노드의 적어도 일부는 등시 송신 모드, 비동기 송신모드, 또는 등시 및 비동기 송신 모드의 양자를 사용하여 통신하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The wireless communications network of claim 1, wherein at least some of the nodes communicate using both an isochronous transmission mode, an asynchronous transmission mode, or an isochronous and asynchronous transmission mode. 제9항에 있어서, 상기 노드들은 인터넷 프로토콜 서비스의 품질(QoS)에 대한 맵핑으로 등시 전송을 할 수 있는 MAC층을 사용하여 정보를 전송하는 것인 무선 통신 네트워크.10. The wireless communications network of claim 9, wherein the nodes transmit information using a MAC layer capable of isochronous transmission to a mapping of quality of service (QoS) of Internet Protocol services. 제1항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 하나 또는 그 이상의 데이터 패킷을 포함하고, 상기 노드의 적어도 일부의 데이터 패킷은 등시 송신 방식 또는 비동기 송신 방식을 기초로 하여 선택적으로 송신될 수 있는 것인 무선 통신 네트워크.2. The method of claim 1, wherein the data stream comprises one or more data packets, and wherein at least some data packets of the node may be selectively transmitted based on an isochronous transmission scheme or an asynchronous transmission scheme. Communication network. 제1항에 있어서, 상기 노드의 적어도 일부의 상기 데이터 스트림 송신은 시분할 듀플렉스 방식을 기초로 하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The wireless communications network of claim 1, wherein the data stream transmission of at least a portion of the node is based on a time division duplex scheme. 제1항에 있어서, 상기 노드의 적어도 일부의 상기 데이터 스트림 송신은 코드 분할 다중 액세스 방식을 기초로 하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The wireless communications network of claim 1, wherein the data stream transmission of at least a portion of the nodes is based on a code division multiple access approach. 제1항에 있어서, 노드의 제1 서브셋 내에 있는 각 노드에 대하여 상기 송신 회로는 제1 주파수에서 동작하고 상기 수신 회로는 제2 주파수에서 동작하며; 노드의 제2 서브셋 내에 있는 각 노드에 대하여 상기 송신 회로는 상기 제2 주파수에서동작하고 상기 수신 회로는 상기 제1 주파수에서 동작하며; 상기 제1 서브셋 내의 노드와 상기 제2 서브셋 내의 노드간의 상기 데이터 스트림 송신은 주파수 분할 듀플렉스 방식에 기초하는 것인 무선 통신 네트워크.2. The method of claim 1, wherein for each node in a first subset of nodes the transmitting circuit operates at a first frequency and the receiving circuit operates at a second frequency; For each node in a second subset of nodes, the transmitting circuit operates at the second frequency and the receiving circuit operates at the first frequency; Wherein the data stream transmission between a node in the first subset and a node in the second subset is based on a frequency division duplex scheme. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로컬 포트 중의 하나는 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 멀티 미디어 버스, 또는 사용자 제공의 컴퓨터 시스템과 연결되는 것인 무선 통신 네트워크.7. The method of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein one of the local ports is a local area network (LAN), a wide area network (WAN), a multimedia bus, And the wireless communication network. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로컬 포트 중의 하나는 ATM 스위치, IP 라우터, IP 스위치 또는 이더넷 허브와 연결되는 것인 무선 통신 네트워크.7. The wireless communication network of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein one of the local ports is coupled to an ATM switch, an IP router, an IP switch, or an Ethernet hub. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신 회로와 상기 수신 회로는 0.5 GHz와 1000 GHz 사이의 주파수에서 동작하는 것인 무선 통신 네트워크.7. The wireless communications network of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the transmitting circuit and the receiving circuit operate at a frequency between 0.5 GHz and 1000 GHz. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드 중 적어도 하나는 상기 노드의 서브셋과 관련된 상태 정보를 기초로 하여 자신의 데이터 스트림 송신의 비트율을 조정하는 수단을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.The method of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein at least one of the nodes adjusts the bit rate of its data stream transmission based on state information associated with the subset of nodes And means for communicating with the wireless communication network. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신 회로와 상기 수신 회로는 실시간으로 동작 주파수 스펙트럼을 조정하여 간섭을 감소시키고 주파수 재사용을 증가시키는 회로를 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.7. The method of claim 1, 2, 4, or 6, wherein the transmitting circuit and the receiving circuit include a circuit that adjusts the operating frequency spectrum in real time to reduce interference and increase frequency reuse Lt; / RTI > 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 복수의 데이터 패킷으로 구성되고 상기 공간 흐름 결정 수단은 노드들이 실시간으로 선택될 수 있도록 상기 데이터 패킷에 포함된 정보를 기초로 하여 상기 노드의 상기 대응하는 서브셋으로부터 노드를 선택하는 것인 무선 통신 네트워크.7. The method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the data stream is comprised of a plurality of data packets, Selects a node from the corresponding subset of nodes based on information contained in the node. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로컬 포트는 10/100 Base-T 인터페이스 또는 IEEE 1394 인터페이스를 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.7. The wireless communications network of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the local port comprises a 10/100 Base-T interface or an IEEE 1394 interface. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드중 하나는 별도의 케이블, 상기 케이블 내부의 별도의 와이어를 통하여, 또는 상기 로컬 포트에 연결된 케이블을 통하여 전력을 수신할 수 있는 것인 무선 통신 네트워크.7. A method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein one of the nodes is connected to a separate cable, through a separate wire inside the cable, Wherein the wireless communication network is capable of receiving power. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 라우팅 정보를 포함하고, 상기 공간 흐름 결정 수단은 상기 라우팅 정보를 기초로 하여 상기 노드의 상기 대응하는 서브셋으로부터 노드를 선택하며, 그에 따라상기 네트워크가 가상 무선 라우터로 작동하는 것인 무선 통신 네트워크.7. A method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the data stream includes routing information, and wherein the spatial flow determining means determines, based on the routing information, Wherein the network operates as a virtual wireless router. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 흐름 결정 수단은 상기 노드의 다른 것으로부터 송신되거나 상기 로컬 포트로부터 제공된 외부 정보를 기초로 하여 상기 노드의 대응하는 서브셋으로부터 노드를 선택하는 것인 무선 통신 네트워크.7. A method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the spatial flow determining means determines the spatial flow of the node based on external information transmitted from another of the nodes or provided from the local port. And selects a node from the corresponding subset. 제24항에 있어서, 상기 로컬 포트는 네트워크 관리 시스템과 연결되어 시스템 파라미터를 정의하고 최적화하는 것인 무선 통신 네트워크.25. The wireless communications network of claim 24, wherein the local port is coupled to a network management system to define and optimize system parameters. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 흐름 결정 수단은 빔 조정 위상 배열 안테나 및 다중 섹터 안테나 배열과 연결되는 것인 무선 통신 네트워크.The wireless communication network according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the spatial flow determining means is connected to a beam-coordinated phased array antenna and a multi-sector antenna array. 제26항에 있어서, 상기 빔 조정 위상 배열 안테나는 단일 평면으로 빔 조정을 한정하기 위해 1차원 안테나 배열을 포함하고 상기 다중 섹터 안테나 배열은 단일 평면으로 빔 조정을 한정하기 위해 1차원 안테나 배열을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.27. The system of claim 26, wherein the beam-modulated phased array antenna comprises a one-dimensional antenna array to define beam steering in a single plane and the multi-sector antenna array includes a one-dimensional antenna array to define beam steering in a single plane Lt; / RTI > 제26항에 있어서, 상기 빔 조정 위상 배열 안테나는 자신의 조정 방향을 바꾸기 위해 상기 배열 안테나를 포함하는 요소의 위상 계수를 빠르게 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.27. The wireless communications network of claim 26, wherein the beam steering phased array antenna comprises means for rapidly changing the phase coefficient of the element comprising the array antenna to change its steering direction. 제26항에 있어서, 생성된 빔의 평면은 최소한 하나의 저궤도 인공 위성의 궤도를 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.27. The wireless communications network of claim 26, wherein the plane of the generated beam includes at least one low orbit satellite orbit. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 흐름 결정 수단은 제1 각을 가지고 제1 평면에서 전파하는 제1 빔 및 상기 제1 각보다 적은 각을 가지고 상기 제1 평면과 상이한 평면에서 전파하는 제2 빔을 발생하는 빔 회로를 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.7. The apparatus according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the spatial flow determining means comprises a first beam having a first angle and propagating in a first plane, And a beam circuit for generating a second beam that propagates in a plane different from said first plane. 제30항에 있어서, 상기 제1 빔과 제2 빔 중 하나의 평면은 최소한 하나의 저궤도 인공위성의 궤도를 포함하는 것인 무선 통신 네트워크31. The wireless communications network of claim 30, wherein the plane of one of the first beam and the second beam includes at least one orbital of low- 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드의 최소한 하나의 상기 송신 회로는 데이터 스트림 송신의 극성을 선택하기 위한 회로를 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.7. A wireless communication system according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein at least one of the transmitting circuits of the node comprises circuitry for selecting a polarity of a data stream transmission. . 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드의 일부는 상기 네트워크를 통해 라우팅 정보를 기록하는 수단을 포함하고, 상기 공간 흐름결정 수단은 상기 라우팅 정보에 응답하여 상기 노드의 대응하는 서브셋으로부터 노드를 선택함으로써, 부하 조정 및 자기 치유를 포함하는 라우팅 작업을 완성할 수 있는 것인 무선 통신 네트워크.7. A method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein a portion of the node comprises means for recording routing information over the network, And selecting a node from a corresponding subset of the node in response to the request to complete the routing operation including load balancing and self healing. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 인터넷 프로토콜 데이터 형식의 데이터 패킷을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.The wireless communications network of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the data stream comprises a data packet in an Internet Protocol data format. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 스트림은 인터넷 프로토콜 데이터 형식의 데이터 패킷을 포함하고 상기 노드의 적어도 일부는 상기 노드중에서 상기 IP 데이터의 송신을 조정하는 무선 MAC 층을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.The method of any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the data stream comprises a data packet of an Internet Protocol data format and at least a portion of the node is a transmission of the IP data And a wireless MAC layer for coordinating the wireless network. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 처리 유닛은 상기 데이터 스트림을 암호화하는 수단과 해독하는 수단을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.The wireless communication network according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the data processing unit includes means for encrypting the data stream and means for decrypting the data stream. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드 일부는 상기 로컬 포트로 전달된 상기 선택 데이터를 해독하는 수단 및 상기 로컬 포트로부터 수신된 상기 데이터를 암호화하는 수단을 더 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.7. The method of claim 1, 2, 4, or 6, wherein the portion of the node comprises means for decrypting the selection data passed to the local port and means for encrypting the data received from the local port Wherein the wireless communication network further comprises means for communicating with the wireless network. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드의 적어도 하나는 신규 노드와의 통신을 설정하는 수단 및 상기 신규 노드와 정보를 교환하는 수단을 포함하고, 그에 따라 상기 신규 노드는 상기 적어도 하나의 노드로부터 얻어진 정보를 기초로 하여 상기 네트워크에 대해 학습하는 것인 무선 통신 네트워크.7. A method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein at least one of the nodes comprises means for establishing communication with a new node and means for exchanging information with the new node , Whereby the new node learns about the network based on information obtained from the at least one node. 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노드의 서브셋의 상기 데이터 처리 유닛은 상기 노드의 서브셋을 구성하기 위해 외부적으로 제공된 정보를 수신하는 수단을 포함하는 것인 무선 통신 네트워크.7. A method according to any one of claims 1, 2, 4, and 6, wherein the data processing unit of the subset of nodes comprises means for receiving externally provided information to construct a subset of the nodes The wireless communication network. 망사형 무선 네트워크에 있어서:WHAT IS CLAIMED IS: 송신기, 수신기, 교차 접속된 데이터 스위치 및 라우터, 모두 상호 접속되고 모든 종류를 취급하는 데이터 패킷을 각각 구비하는 복수개의 서로 이격 배치된 무선 라디오 노드를 포함하고, 상기 각각의 무선 라디오 노드는Wherein each wireless radio node comprises a plurality of spaced-apart wireless radio nodes, each of which comprises a transmitter, a receiver, a cross-connected data switch and a router, a) 로컬 사용자와 연관된 제1 포트 및 원격 라디오 노드와 통신하는 제2 및 제3 포트로 이루어진 적어도 제1 포트, 제2 포트 및 제3 포트와;a) at least a first port, a second port and a third port comprising a first port associated with a local user and a second and a third port communicating with the remote radio node; b) 제1 포트와 연결되고 제2 및 제3 포트로의 통신 링크를 갖는 사용자 제공의 데이터 시스템과;b) a user-provided data system coupled to the first port and having a communication link to the second and third ports; c) 제2 포트와 연결되고 제1 원격 라디오 포트에서 시정선 관계를 갖도록 지향되어, 그들 사이에서 데이터 패킷을 통신하는 제1 방향성 안테나 소자와;c) a first directional antenna element coupled to the second port and oriented to have a timeline relationship at the first remote radio port, for communicating data packets therebetween; d) 제3 포트와 연결되고 제2 원격 라디오 노드에서 시정선 관계를 갖도록 지향되어, 상기 제1 포트와 제2 포트로부터 통신된 데이터 패킷을 송신하는 제2 방향성 안테나 소자와;d) a second directional antenna element coupled to the third port and directed to have a timeline relation at the second remote radio node, for transmitting a data packet communicated from the first port and the second port; e) 노드들 사이에서 교환되는 데이터 패킷에 존재한 다른 노드와 조화되는 동기 정보 및 어드레스를 포함하고 각 라우터와 연관되는 데이터 패킷을 판독하고, 상기 패킷 내의 연관 데이터가 추출되어 제1 포트로 발신되는지 또는 상기 제2 포트 또는 제3 포트를 통하여 원격 라디오 노드로 송출되는지를 결정하는 수단과;e) reading the data packet associated with each router, including synchronous information and addresses coordinated with other nodes in the data packet exchanged between the nodes, and if the associated data in the packet is extracted and sent to the first port Or to the remote radio node via the second port or the third port; f) 어드레스 및 동기 정보를 포함하고 각 라우터와 연관된 데이터 패킷을 형성하고, 상기 제2 포트와 제3 포트 중 하나를 통하여 원격 노드로 라우트 되도록 상기 제1 포트로부터의 데이터를 삽입하며, 상기 제1 포트로 또는 상기 제2 포트와 제3 포트를 통하여 통신하는 라디오 노드로 라우트 되도록 상기 제2 포트와 제3 포트를 통하여 통신하는 라디오 노드로부터 데이터를 수신하는 수단과;f) insert data from the first port to include address and synchronization information and form a data packet associated with each router, to be routed through one of the second and third ports to a remote node, Means for receiving data from a radio node communicating with the second port and the third port to be routed to a port communicating with the second port and / or the third port; g) 데이터 패킷의 충돌을 방지하기 위해 동기 정보를 사용하는 교차 접속 데이터 스위치에 방향성 및 동기성을 제공함으로써 상기 데이터 스위치가 상기 제2 포트 또는 제3 포트로부터 입력되는 데이터 패킷의 어드레스를 한편으로는 제1 포트에, 또는 다른 한편으로는 제2 포트 또는 제3 포트에 결합하게 하고, 또한 상기 3개의 포트 중의 하나로부터 출력되는 데이터 패킷의 어드레스를 상기 3개의 포트 중 적당한 다른 것에 결합하게 하는 처리 수단을 포함하고,g) providing a directional and synchronizability to the cross-connect data switch using synchronization information to prevent collision of data packets so that the data switch is capable of providing an address of a data packet input from the second port or the third port, To couple the address of a data packet output from one of the three ports to another suitable one of the three ports, to couple to a first port, or to a second port or to a third port on the other hand, / RTI > 이로써, 각 노드는 시정선 관계에 있는 다른 노드와 통신을 행하여 그 노드에서 로컬 사용자를 위한 데이터 패킷의 교환 또는 다른 노드로/로부터 패킷을 중계하는 것인 망사형 무선 네트워크.Whereby each node communicates with another node in a timeline relationship to exchange data packets for the local user at that node or relay packets to / from another node. 제40항에 있어서, 상기 안테나 소자는 넓은 각에 걸쳐있는 좁은 각 민감 패턴을 가진 복수의 안테나 소자의 안테나 배열 또는 다중 섹터 안테나의 일부분으로 된 것인 망사형 무선 네트워크.41. The wireless mesh network of claim 40, wherein the antenna element is part of an antenna arrangement or a multi-sector antenna of a plurality of antenna elements having a narrow angular sensitivity pattern spanning a wide angle. 제41항에 있어서, 상기 교차 접속 데이터 스위치 어셈블러는 라디오 노드의 송신기 및 수신기부와 연결되는 m개의 입력과 n개의 출력을 가지며 상기 복수의 안테나 소자중 n개의 안테나 소자에 접속된 복수개의 작은 스위치들을 포함하는 것인 망사형 무선 네트워크.42. The apparatus of claim 41, wherein the cross-connect data switch assembler has m inputs and n outputs coupled to a transmitter and a receiver of a radio node and includes a plurality of small switches connected to n antenna elements of the plurality of antenna elements, Wherein the wireless network is a wireless network. 제40항에 있어서, 선택된 노드의 제1 및 제2 방향성 안테나 소자는 하나의 섹터에서 그룹되어 있으며, 상기 하나의 섹터 내의 상기 노드들은 라디오 통신에 결합되는 제2 포트와 제3 포트를 갖는 것인 망사형 무선 네트워크.41. The method of claim 40, wherein the first and second directional antenna elements of the selected node are grouped in one sector, and wherein the nodes in the one sector have a second port and a third port coupled to radio communication Meshed wireless networks. 제43항에 있어서, 상기 하나의 섹터에 그룹된 상기 노드들은 시분할 듀플렉스 통신 배열로 그룹되는 것인 망사형 무선 네트워크.44. The network of claim 43, wherein the nodes grouped in the one sector are grouped into a time division duplex communication array. 제44항에 있어서, 상기 하나의 섹터에 그룹된 상기 노드들은 주파수 분할 듀플렉스 배열로 그룹되는 것인 망사형 무선 네트워크.45. The wireless mesh network of claim 44, wherein the nodes grouped in the one sector are grouped into a frequency division duplex array. 무선 패킷 라디오 통신 방법에 있어서:A wireless packet radio communication method comprising: 복수의 이격된 무선 패킷 라디오 노드를 망사형 배열로 제공하는 단계와;Providing a plurality of spaced apart wireless packet radio nodes in a mesh array; 트래픽 흐름률 및 상이한 방향으로 향하는 흐름의 차이를 수용하도록 하나의 패킷씩 각 노드들 사이에서 패킷을 라우팅하여 패킷들을 드롭, 수신 및 전송하기 위해 여러 노드들 사이에서 순간 접속이 이루어지게 하는 단계를 포함하는 무선 패킷 라디오 통신 방법.Routing the packets between each node by one packet to accommodate the traffic flow rate and the difference in flow towards different directions to allow instant connection between the various nodes to drop, receive and transmit packets / RTI > 제46항에 있어서, 로컬 사용자와 연관된 제1 포트 및 시정선 통신 관계로서 다른 노드에서 지향된 방향성 안테나 소자와 연관된 제2 및 제3 포트를 포함하는 3개의 포트를 각 노드에 제공하는 단계를 더 포함하는 무선 패킷 라디오 통신 방법.47. The method of claim 46, further comprising providing each node with three ports including a first port associated with a local user and a second and a third port associated with a directional antenna element directed at another node as a timeline communication relationship / RTI > 제47항에 있어서, 상기 복수 노드는 공간 섹터에 걸쳐 라디오 커버리지를 제공하는 방향성 안테나 소자를 갖는 것인 무선 패킷 라디오 통신 방법.48. The method of claim 47, wherein the plurality of nodes have directional antenna elements that provide radio coverage over spatial sectors. 제47항에 있어서, 어드레스 및 스케쥴 정보에 기초하여, 제1, 제2 및 제3 포트로부터 다른 포트로 도달하는 데이터 패킷을 라우팅하는 단계를 더 포함하는 무선 패킷 라디오 통신 방법.50. The method of claim 47, further comprising routing data packets arriving from the first, second and third ports to the other port based on the address and schedule information.
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