KR20070006873A - 분산 네트워크에서의 적응적 비컨 구간 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 네트워크는 1 이상의 무선 통신 장치 및 무선 전송 매체를 포함한다. 상기 1 이상의 무선 통신 장치는 수퍼프레임 내의 비컨 구간 동안 상기 무선 전송 매체를 통해 비컨 메시지들을 전송한다. 상기 비컨 구간은 동적으로 조정되는 수의 비컨 슬롯을 지닌다.

Description

분산 네트워크에서의 적응적 비컨 구간{Adaptive beacon period in a distributed network}
본 발명은 무선 통신에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 무선 통신 네트워크들에서의 자원 할당에 관한 것이다.
본 출원은, 발명의 명칭이 "분산 네트워크에서의 적응적 비컨 구간(Adaptive beacon period in a distributed network)"인, 2004. 5. 5일자 미국 출원 제10/838,217호에 대한 우선권을 주장하는 것이며, 상기 미국 출원의 전체 명세서는 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.
전형적으로 근거리 무선 근접 네트워크(short-range wireless proximity network)들은 백 미터 이하의 통신 거리를 가지는 장치들을 포함한다. 장거리 통신을 제공하기 위해, 상기 근접 네트워크들은 종종 다른 네트워크들과 상호 작용한다. 예컨대, 근거리 네트워크들은 셀룰러 네트워크들, 유선 원격통신 네트워크들, 및 인터넷과 상호 작용할 수 있다.
IEEE 802.15.3 표준에는 복수의 장치들이 서로 통신할 수 있는 (피코넷(piconet)으로 지칭되는)애드혹 무선 근거리 네트워크(ad hoc wireless short-range network)가 정의되어 있다. 피코넷들의 타이밍은 네트워크 장치들에 통신 자 원이 할당될 수 있도록 하는 "수퍼프레임(superframe)들"의 반복적 패턴을 기반으로 한다. 현재, MBOA(MultiBand OFDM Alliance)는 IEEE 802.15.3. 표준과 관련하여 초광대역(Ultra Wide Band;UWB) 라디오들을 위한 매체 접근 제어(media access control; MAC) 계층을 정의하고 있다. 멀티밴드 OFDM에 관한 더 많은 정보는 http://www.multibandofdm.orj/에서 찾아볼 수 있다.
MAC의 최초 버전은 수퍼프레임의 지속시간을 65536㎲로 규정하고 있다. 상기 수퍼프레임은 동일 간격의 매체 접근 슬롯(Media Access Slot; MAS) 256개를 포함한다. 각각의 MAS는 데이터 통신용으로 사용될 수 있다. 따라서, 각각의 MAS의 길이는 256㎲이다.
상기 최초의 MAC 버전에 따르면, 수퍼프레임의 처음 8개의 MAS들은 항상 비컨(beacon)들의 전송을 위해 예비 할당(reserve)된다. 상기 8개의 슬롯에 걸친 시간 구간(time period)을 비컨 구간(Beacon Period)이라 한다. 비컨 구간 동안, 각각의 MAS는 3개의 비컨 슬롯(beacon slot)들을 포함한다. 따라서, 수퍼프레임당 이용가능한 비컨 슬롯의 전체 개수는 24개이다. 한 비컨 슬롯 동안에는 오직 단일 비컨만 전송될 수 있다.
유감스럽게도, 상기 최초 MAC는 비컨 슬롯의 수가 비유동적이기 때문에, 어떤 주어진 상황에서 이용가능한 비컨 슬롯이 너무 많거나 또는 너무 적을 수 있다. 예컨대, 상기 최초 MAC 버전에 의해 규정된 최대 24개의 비컨 슬롯들은 2홉(hop) 범위 내에 위치하는 장치들을 위한 것이다. UWB 물리 계층(PHY)에 의해 제공되는 동작 범위는 좁기 때문에 상기 비컨 슬롯의 수가 충분한 것일 수 있다. 그러나 종 종 더 많은 수의 비컨 슬롯들이 필요할 수 있다. 이는 예컨대, 러시아워의 전철들 또는 버스들과 관련된 시나리오들에 있어서의 경우일 수 있다.
반대로, 너무 많은 비컨 슬롯들이 존재하는 상황이 발생할 수 있다. 예컨대, 네트워크에 단지 하나의 장치만 포함될 때에는, BP 동안 단지 2개의 비컨 슬롯이 필요할 뿐이다. 상기 슬롯들 중 하나는 비커닝(beaconing)을 위한 것이고, 다른 하나는 다른 장치가 상기 네트워크에 조인할 때 상기 다른 장치의 비컨을 위한 것이다. 유사하게, 네트워크에 두 장치가 존재한다면, 그때는 BP 동안 단지 2개의 슬롯만 사용된다. 추가적으로 하나의 슬롯이 새로운 장치를 위해 예비 할당되어야 한다.
최초 MAC 버전은 활성화 모드(active mode)에서 동작하는 모든 장치로 하여금 BP 내의 모든 비컨 슬롯을 들어야만 하도록 규정하고 있다. 따라서, 두 장치와 관련된 상기 상황에서, 상기 최초 MAC 버전은 상기 두 장치들로 하여금 22개의 비어있는 비컨 슬롯을 모니터하도록(또는 "듣도록") 요구하고 있다. 이는 결과적으로 상기 두 장치들에게 불필요한 전력 소비를 초래할 것이다.
따라서, 비컨 슬롯의 수에 관한 종래의 비유동성(inflexibility)은 장치 전력 소비의 증가 및/또는 이용가능한 통신 용량의 감소라는 유감스러운 결과를 낳을 수 있다. 상황들이 급변하는 애드혹 네트워크들의 일반적인 특징 때문에 이러한 결과들이 주어지기 매우 쉽다.
본 발명은 무선 통신 네트워크를 제공한다. 상기 네트워크는 1 이상의 무선 통신 장치들 및 무선 전송 매체를 포함한다. 상기 1 이상의 무선 통신 장치들은 수퍼프레임(superframe) 내에 존재하는 비컨 구간(beacon period) 동안 무선 전송 매체를 통해 비컨 메시지들을 전송한다. 비컨 구간은 동적으로 조정되는 개수의 비컨 슬롯을 가진다. 상기 조정은 예컨대, 네트워크 내의 무선 통신 장치들의 수를 기반으로 할 수 있다.
본 발명은 또한 수신기, 송신기 및 제어기를 지니는 무선 통신 장치를 제공한다. 상기 수신기는 무선 전송 매체를 통해 비컨 메시지들을 수신한다. 상기 수신된 비컨 메시지들을 기반으로, 상기 제어기는 (무선 통신 장치를 포함하는 그룹으로서)1 이상의 장치로 이루어진 그룹에 대한 비컨 슬롯의 수를 결정한다. 상기 결정된 수의 비컨 슬롯들을 상기 그룹에 할당하기 위해, 상기 송신기는 생성 비컨 메시지(generated beacon message)를 송신한다.
상기 결정된 수의 비컨 슬롯들은 수퍼프레임의 비컨 구간 내에 존재할 수 있다. 그러나 상기 수신된 비컨 메시지들은 2 이상의 비컨 구간 내에 존재할 수 있다. 본 발명의 태양들에 있어서, 상기 수신된 각각의 비컨 메시지들은 동일한 비커닝 그룹(beaconing group) 내의 1 이상의 장치 및 상기 1 이상의 장치에 의해 채용되는 비컨 슬롯들을 식별시킨다.
상기 생성 비컨 메시지는 상기 장치가 볼 수 있는 사용 비컨 슬롯(used beacon slot)들의 수를 표시할 수 있다. 또한, 상기 생성된 비컨 메시지는 상기 장치가 인식할 수 있는 비컨 슬롯들에 대한 상대적 사용량(relative usage)을 표시한다.
또한, 본 발명은 복수의 메시지들이 무선 전송 매체를 통해 수신되고; 상기 수신된 비컨 메시지들을 기반으로 1 이상의 장치들로 이루어진 그룹에 대한 비컨 슬롯의 수가 결정되고; 그리고 상기 결정된 수의 비컨 슬롯들을 상기 그룹에 할당하기 위해 비컨 메시지가 송신되는 방법을 제공한다.
본 발명은 통신 자원의 효율적 활용을 허용하며 통신 장치들에서의 전력 소비를 감소시킨다. 본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명, 청구의 범위, 및 첨부도면들에 의해 명확해 질 것이다.
첨부도면에서, 전체적으로 동일한 참조번호들은 동일한, 기능적으로 유사한, 그리고/또는 구조적으로 유사한 요소들을 표시한다. 요소가 처음으로 나타나는 도면은 참조번호의 가장 왼쪽 숫자로 표시된다. 이하에서, 첨부도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 대표적인 동작환경에 관한 다이어그램이다.
도 2a 및 도 2b는 대표적인 수퍼프레임들에 관한 다이어그램들이다.
도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 무선 통신 장치의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치들에 의해 전송될 수 있는 필드에 관한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치에 관한 다이어그램이다.
Ⅰ. 동작 환경( Operational Environment )
본 발명을 상세히 설명하기 전에, 먼저 본 발명이 사용될 수 있는 환경을 설명하는 것이 도움이 된다. 따라서, 도 1에는 본 발명이 채용될 수 있는 대표적인 동작환경에 관한 다이어그램이 도시되어 있다. 상기 환경에서, 복수의 무선 통신 장치들(wireless communications devices; DEV들; 102)은 무선 사설망(wireless personal area network; WPAN; 100)을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 상기 정보교환은 DEV들(102) 간에 존재하는 여러 통신 경로들 또는 "홉(hop)들"(104)을 통해 발생할 수 있다.
네트워크(100)는 복수의 비커닝 그룹(beaconing group; 106)을 포함한다. 각각의 비커닝 그룹(106)은 비커닝 구간(beaconing period) 동안 서로의 전파 거리(radio range) 내에 있는 DEV(102) 세트를 포함한다. 예컨대, 비커닝 그룹(106a)은 DEV들(102a, 102b, 102c)을 포함한다. 또한, 비커닝 그룹(106b)은 DEV들(102a, 102d, 102e, 102f)을 포함한다. 따라서, DEV(102a)는 양쪽 비커닝 그룹(106a, 106b)에 속한다.
도 1의 환경에는 특정 DEV(102; 즉, DEV(102a))의 전파 거리 내에 있는 장치 세트(102)를 포함하는 클러스터(cluster; 108)가 도시되어 있다. 따라서, 클러스터(108)는 비커닝 그룹들의 DEV들(102a 내지 102f)을 포함한다.
Ⅱ. 수퍼프레임( Superframe )
MBOA MAC 버전에 따른 전송들은 수퍼프레임으로 불리는 반복적 패턴을 기반으로 한다. 도 2에는 수퍼프레임 포맷을 보여주는 다이어그램이 도시되어 있다. 특 히, 도 2에는 대표적인 수퍼프레임들(200a, 200b)이 연속적으로 도시되어 있다.
수퍼프레임(200a)은 복수의 매체 접근 슬롯들(media access slots; MAS들; 202a 내지 202n)을 포함한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 각각의 수퍼프레임(200) 내의 다수 MAS들(202)은 비커닝 구간들(beaconing periods; BP들; 204)로 그룹지어 진다. 예컨대, 도 2a에는 수퍼프레임(200a)은 BP(204a)를 지니고 있으며, 수퍼프레임(200b)은 BP(204b)를 지니고 있음이 나타나 있다. 상기 논한 바와 같이, 최초 MBOA MAC 버전은 24개의 비컨 슬롯을 지니는 비커닝 구간을 제공한다. 상기 슬롯들은 8개의 인접 MAS들에 걸쳐 있다. 따라서, 상기 버전에 따라 구현될 때, BP(204) 내의 각각의 MAS(202)는 3개의 비컨 슬롯을 포함한다.
최초 MBOA MAC 버전에 따르면, BP들(204) 동안에는 오직 비컨 프레임들만이 비컨 구간 프로토콜(beacon period protocol)에 따라 전송될 수 있다. 그러나 수퍼프레임들(200)의 다른 부분들 동안에는, 특정 접근 방법들에 따른 사용을 위해 장치들이 RF 채널의 부분들을 예비 할당(reserve)하는 것("예약"하는 것)이 허용된다. 그러한 두 가지 방법은 CFP(contention free period) 접근 방법과 CAP(contention access period) 접근 방법이다.
CFP 접근 방법에 의하면, 예비 할당(reservation)은 전송기 및 모든 목표 수신기(intended reciever)들 간의 채널을 클리어(clear)하도록 조정된다. 이는 접근 구간 동안 다른 전송기들과의 충돌(collision)들을 방지한다. 그러나 CAP 접근 방법에 의하면, 예비 할당은 서로의 전파 거리 내에 있도록 식별되는 그룹 내의 모든 장치들 주위의 채널을 클리어하도록 조정된다. 이는 상기 그룹의 장치들로 하여금 상기 채널을 독점적으로 경쟁하도록 허용하고 또한, 상기 그룹 내에 있지 않은 장치들과도 충돌이 일어나지 않도록 허용한다.
추가적으로, MBOA MAC 버전은 EDCA(enhanced distributed channel access)로 불리는 선택적 접근 방법을 제공한다.
BP들(204)은 특정 비커닝 그룹들에 대응한다. 예를 들면, 도 2a에서, BP들(204a, 204b)은 비커닝 그룹 내의 장치들(예컨대, DEV들(102))에 할당된다. 그러나 수퍼프레임들(200)은 다수의 비커닝 그룹을 지원하도록 적시에 오버레이(overlay)될 수 있다. 이에 대한 일례가 도 2b에 도시되어 있다.
도 2b에는 대표적인 수퍼프레임들(200c, 200d)을 보여주는 다이어그램이 도시되어 있다. 상기 수퍼프레임들은 수퍼프레임들(200a, 200b)과 동일한 MAS들(202)을 공유한다. 그러나 수퍼프레임(200c) 및 수퍼프레임(200d)은 각각 BP(204c) 및 BP(204d)를 포함한다. 따라서, 도 2b의 MAS들(202)은 두 비커닝 그룹을 지원한다. 상기 비커닝 그룹들 중 하나는 BP들(204a, 204b)에서 비컨 프레임들을 전송할 수 있는 반면, 다른 비커닝 그룹은 BP들(204c, 204d)에서 비컨 프레임들을 전송할 수 있다.
Ⅲ. 비컨들( Beacons )
통신 장치들 간의 조정(coordination)을 유지하기 위해, 최초 MBOA MAC 버전은 장치들(이를테면, DEV들(102))이 비컨 메시지를 전송하도록 규정하고 있다.
클러스터(cluster) 또는 개별 클러스터들에서 비컨들의 전송은 장치의 빠른 발견을 허용하며 이동성에 대한 효율적 지원을 제공한다. 또한, 비컨들은 네트워크 에 기본 타이밍을 제공하며 등시적 예약(isochronous reservations)에 관한 정보를 전송할 수 있다. 비컨들의 사용은 모든 노드(node)들을 통해 기능들을 분배함으로써 네트워크 기반 구조에 대한 필요성을 경감시킨다. 따라서, 최초 MBOA MAC 버전은 WPAN 네트워크용 액세스 포인트 또는 중앙 코디네이터(central coordinator)를 필요로 하지 않는다.
최초 MBOA MAC 버전에 따르면, 다른 장치들과의 통신에 참여하려는 장치들(예컨대, DEV들(102))은 비커닝 구간들(예컨대, BP들(204)) 동안 비컨들을 송신한다. 또한, 상기 장치들은 비커닝 구간 동안 다른 장치들에 의해 전송되는 비컨들을 스캔한다. 그러나 어떤 장치들은 "하이버네이션(hibernation)" 상태로 들어갈 수 있다. 상기 상태에서 동작할 때, 장치는 비컨들을 전송하는 것을 멈춘다. 그러나 상기 장치는 자기의 특정 비컨 슬롯을 버리지 않는다.
요컨대, 각각의 장치는 비컨 메시지들을 통해 자기의 MAC 어드레스 및 비컨 장소를 제공한다. 예를 들면, 그룹 내의 3대의 활성 장치(active device)들은(본 발명의 유동적 할당 기술에 따라) 그들이 6개의 이용가능한 비컨 슬롯 중 비컨 슬롯 1번,3번 및 4번을 사용한다는 것을 알릴 수 있다. 일반적으로, 2번, 5번 및 6번 슬롯은 이용할 수 있다. 그러나 부가적으로 하이버네이션 상태의 장치가 동일 그룹에 속할 때, 활성 장치들 중 적어도 1대는 상기 슬롯들 중 하나의 슬롯(예컨대, 6번 슬롯)이 상기 하이버네이션 상태의 장치를 위해 예비 할당된다는 것을 알리며, 그 결과 네트워크에 새롭게 조인하는 장치는 2번 및 5번 슬롯을 사용할 수 있게 된다.
비컨들은 DEV들 및/또는 네트워크에 관련된 정보를 지니는 1 이상의 정보 요소(information element; IE)들을 포함할 수 있다. 최초 MBOA MAC 버전에 의해 규정되는 그러한 한 IE는 BPOIE(Beacon Period Occupancy IE)라고 한다. BPOIE는 동일 비커닝 그룹의 장치들 및 상기 장치들이 비커닝 구간 동안 사용하는 비컨 슬롯들의 리스트를 제공하기 위해 사용된다. 상기 정보는 비컨 충돌들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 최초 MBOA 버전은 장치들로 하여금 그들이 전송하는 모든 비컨 내에 BPOIE를 포함하도록 규정하고 있다.
BPOIE는 여러 가지 정보를 포함한다. 상기 정보는 비커닝 그룹(이를테면, 비컨닝 그룹들(106) 중 한 그룹) 내의 각각의 장치를 위한 비컨 슬롯 정보("Beacon slot info") 필드를 포함한다. 상기 필드들은 제각기 비컨 슬롯 번호 및 대응하는 장치 식별자(device identifier; "DEVID")를 포함한다.
비컨 프레임 수신시, 장치는 송신자의 DEVID 및 비컨이 수신된 슬롯 번호를 저장한다. 상기 정보는 다음 수퍼프레임에서 송신되는 BPOIE에 포함된다. 수퍼프레임 기간 동안 수신되는 비컨들의 정보만이 다음 수퍼프레임에서 송신되는 BPOIE에 포함된다.
장치들은 유휴 비컨 슬롯(idle beacon slot)들 중에서 그들의 비컨 슬롯들을 선택한다. 또한, 후속 수퍼프레임들에서, 충돌이 검출되지 않는 한 장치들은 그들의 비컨들을 상기 동일한 비컨 슬롯으로 송신한다. 소정 개수의 연속적 수퍼프레임들 동안 이웃 비컨(neighboring beacon)의 BPOIE에서 특정한 장치 식별자(DEVID)가 손실되어 있으면, 이웃 비컨을 수신한 장치(들)은 최초 MBOA MAC 버전에 의해 다음 수퍼프레임에서 상기 비컨 슬롯을 유휴 슬롯으로 표시하도록 지시된다.
Ⅳ. 비컨 구간 유동성( Beacon Period Flexibility )
본 발명의 실시예들에 있어서, 비컨 구간 동안의 슬롯들의 수는 유동적이게 된다. 상기 유동성은 예컨대, 네트워크 내의 장치들의 수를 기반으로 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 태양들에 있어서, 네트워크 내의 장치들의 수와 비컨 구간의 길이(즉, BP 내의 MAS들의 수) 간에 매핑(mapping)이 제공될 수 있다. 아래의 테이블 1은 그러한 매핑의 일례를 제공한다. 상기 매핑은 유동적 개수의 MAS들을 가지도록 변형되어 있는 최초 MBOA 버전 수퍼프레임 포맷의 콘텍스트에 있다.
장치들의 수 현재 BP 내의 MAS들의 수 이용가능한 비컨 슬롯들
1 1 3
2 2 6
3 2 6
4 2 6
5 3 9
6 3 9
테이블 1
테이블 1의 예에서, BP 동안 정상적으로 2 이상의 자유 비컨 슬롯들이 존재한다. 그러나 새로운 장치(들)이 네트워크에 조인함에 따라, 자유 비컨 슬롯의 수가 소정의 수로(예컨대, 자유 비컨 슬롯이 하나로) 감소할 때마다 비컨 슬롯의 수는 증가하게 된다. 예를 들면, 테이블 1에는 네트워크 내의 장치들의 수를 기반으로(예컨대, 3에서 6으로, 6에서 9로, 9에서 12로, 등등) 증가하는 비컨 슬롯들의 전체 수가 나타나 있다.
동작 환경들에 있어서, 2홉 범위 내의 장치들의 정확한 수는 각각의 장치에 의해 알려지지 않을 수 있다. 그러나 본 명세서에서 설명되겠지만, 장치들의 수에 관한 표시를 제공하는 정보가 전달될 수 있다. 따라서, 사용되는 MAS들의 수에 있어서의 유동성은 여러 방법으로 제공될 수 있다.
그러한 한 방법은 증분 단계(incremental step)들에 있으며, 상기 단계들에서 매핑 테이블(이를테면, 테이블 1)의 인접 행들이 증분(increment)으로 나타난다. 따라서, 사용되는 MAS 수에 관한 조정들은 단일한 증분들로 이루어질 수 있다. 그러나 특정 상황들(이를테면, 다수 네트워크가 병합되는 상황)에서는, 사용되는 MAS들의 수에 관한 단일 조정이 다수 증분들로 확장될 수 있다.
테이블 1은 일례로서 제공된다. 따라서, 본 발명의 범위 내에서 상기 테이블의 변형예들이 존재한다. 예컨대, 자유 슬롯들의 수는 테이블 1에서보다 다소 높게 유지될 수 있다. 그러한 매핑들은 효율성과 함께 트레이드 오프(trade-off)들을 제공한다.
Ⅴ. 동작( Operation )
사용되는 비컨 슬롯의 수를 조정(즉, 증가 또는 감소)하기 위해 여러 가지 메커니즘들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예들은 특정 BP 길이(BP length)를 표시하는 IE를 사용한다. 상기 IE는 여러 방법으로 구현될 수 있다. 예컨대, 실시예들에 있어서, BP 길이는 장치가 전송하는 각각의 비컨에 포함된다. 따라서, 상기 IE는 최초 버전의 BPOIE와 달리 BP 길이 필드(BP length field)를 포함하는 변형된 BPOIE에 의해 제공될 수 있다. 상기 필드는 특정 장치에 의한 표시(또는, "공고(announcement)")로서 상기 장치가 볼 수 있는(즉, 상기 장치가 수신할 수 있는) 사용 비컨 슬롯들의 수에 대한 표시(또는, 공고)일 수 있다. 따라서, 상 기 필드는 다수 비커닝 그룹들로부터 사용되는 비컨 슬롯들의 수를 반영한다.
피코넷이 존재하지 않을 때, 네트워크 내의 제 1 장치는 비컨 구간 시작 타임(beacon period start time; BPST)을 결정한다. 상기 시작 타임에서, 상기 제 1 장치는 BPOIE를 포함하고 있는 자신의 비컨을 송신한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 BPOIE는 BP 길이 필드를 포함할 수 있다. 시간이 지나면서, 추가적 장치(들)이 상기 네트워크에 조인할 수 있다. (예컨대, 비컨 메시지들 내의)정보 교환을 통해, 비컨 구간 길이들이 네트워크 특성들을 기반으로 결정되고 그리고 동적으로 조정된다.
도 3에는 본 발명의 일 태양에 따른 무선 통신 장치, 이를테면 DEV들(102) 중 한 DEV의 동작을 보여주는 흐름도가 예시되어 있다. 상기 동작은 상기 장치가 1 이상의 비컨 메시지를 수신하는 단계(302)를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 메시지(들)은 단일 수퍼프레임 기간 동안 수신된다.
단계(304)에서, 상기 장치는 1 이상의 비컨 메시지를 처리한다. 상기 단계는 각각의 비컨 전송에서 여러 필드들로부터 정보를 검색하는 단계 및 상기 필드들을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 단계(304)는 장치의 뷰(view) 범위 내에 있는 장치(들)의 수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 장치들의 상기 수는 다수의 비컨 그룹들로부터 나온 것일 수 있다.
단계(308)에서, 비컨 슬롯 조정 결정이 내려진다. 상기 단계에서, 상기 장치는 그 비컨닝 그룹(들)에 의해 사용되는 비컨 슬롯의 수가 증가해야할지 또는 감소해야할지를 결정한다. 상기 단계의 수행은 단계(304)에서 검색되는 그리고/또는 결 정되는 정보를 기반으로 할 수 있다.
단계(310)에서, 상기 장치는 비컨 메시지를 생성한다. 상기 비컨 메시지는 단계(302)에서 수신되는 비컨 메시지(들)을 기반으로 한다. 예컨대, 특정 비커닝 그룹을 위해, 상기 생성 비컨 메시지(generated beacon message)는 상기 그룹 내의 각각의 장치에 대한 장치 식별자 및 비컨 슬롯 식별자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지는 할당된 비컨 슬롯의 수를 표시하는 정보를 포함한다. 따라서, 상기 정보는 단계(308)에서 수행된 임의의 비컨 슬롯 조정 결정을 기반으로 할 수 있다. 예컨대, 상기 정보는 BP 길이 필드 형태일 수 있다.
단계(312)에서는, 단계(310)에서 생성된 비컨 메시지가 전송된다. 실시예들에 있어서, 상기 정보는 선행 수퍼프레임으로서 상기 선행 수퍼프레임 동안 단계(302)에서 상기 비컨 메시지(들)이 수신된 선행 수퍼프레임의 바로 다음 수퍼프레임에서 전송된다. 상기 전송은 상기 장치의 비커닝 그룹(들)로(예컨대, 상기 비커닝 그룹(들)에 대응하는 BP(들)에서) 송신된다. 이번에는, 상기 그룹 내의 각각의 장치가 상기 전송의 수신 및 그 밖의 다른 수신된 비컨 메시지들을 기반으로 도 3의 단계들을 마찬가지로 수행할 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 장치로 하여금 상기 장치가 볼 수 있는 사용 비컨 슬롯의 수를 표시하도록 또는 공고하도록 허용하는 BP 길이 필드(BP length field)를 지니는 IE를 사용한다. 상기 필드는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 데이터 필드는 3비트 코드, 이를테면 아래의 테이블 2에 나타나있는 코드일 수 있다. 테이블 2의 코드는 비컨의 코드를 생성하고 그리 고 전송하는 장치가 볼 수 있는 사용 비컨 슬롯(used beacon slot)들의 수를 기반으로 한다.
코드값( Code value ) 가시 사용 비컨 슬롯의 수( Number of Visible Beacon Slots Used )
000 3개의 비컨 슬롯을 사용(1대의 장치, 최소값)
011 9개의 비컨 슬롯을 사용(5대 미만의 장치)
111 24개의 비컨 슬롯을 사용(최대값)
테이블 2
따라서, 단계(308)에서, 가시 장치(visible device)들에 의해 지시되는 사용 슬롯들의 수를 기반으로 비커닝 그룹의 사용 슬롯들의 수와 비교하여 비컨 슬롯 조정 결정이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 동일 비커닝 그룹 내의 장치들 중 어느 한 장치가(예컨대, 테이블 2의 코드를 통해) 상기 비커닝 그룹에서 현재 사용되는 슬롯보다 가시 사용 비컨 슬롯(visible used beacon slot)들이 더 많음을 공고한다면, 그때 상기 비커닝 그룹의 모든 장치들은 상기 비커닝 그룹에 할당되는 비컨 슬롯들의 수를 증가시킴으로써 적응한다. 상기 할당은 다음 수퍼프레임에서 수행될 수 있다.
BP 길이 필드에 관한 다른 대표적인 구현예가 아래의 테이블 3에 도시되어 있다. 상기 구현예는 가시 비컨 슬롯들(즉, 장치들에 의해 사용되는 할당된 가시 비컨 슬롯들의 일부)에 대한 상대적 사용량(relative usage)을 지시하는 2비트 코드를 사용한다.
코드값( Code value ) 가시 비컨 슬롯의 수( Number of Visible Beacon Slots )
00 가시 비컨 슬롯들에 대한 낮은 사용(예컨대, 4대의 장치 및 12개의 이용가능 슬롯)
01 가시 비컨 슬롯들에 대한 정상 사용(예컨대, 10대의 장치 및 15개의 슬롯)
10 가시 비컨 슬롯들에 대한 높은 사용(예컨대, 14대의 장치 및 15개의 슬롯)
11 피코넷들의 병합 - 최대값까지 증가(예컨대, 24개의 슬롯)
테이블 3
가시 장치들의 비컨들로부터 수신되는 그러한 상대적 사용량들을 기반으로 하여, 장치는 단계(308)의 비컨 슬롯 조정 결정을 내릴 수 있다. 도 3의 흐름도와 관련하여 상기 설명한 바와 같이, 비컨 슬롯 조정 결정은 결과적으로 비커닝 그룹을 대한 비컨 슬롯들의 할당량을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
예컨대, 수신된 코드값들 중 어느 한 값이 가시 비컨 슬롯들에 대한 높은 사용을 지시한다면(즉, 가시 장치들 중 어느 한 장치가 코드값 "10"을 공고한다면), 그때 비커닝 그룹 내의 모든 장치들은 상기 비커닝 그룹의 할당 비컨 슬롯(allocated beacon slot)의 수를 증가시킴으로써 적응한다. 그러한 증가는 소정 증분(increment)에 의할 수 있다. 예컨대, 테이블 1을 참조하면, 이는 6개의 할당 비컨 슬롯에서 9개의 할당 비컨 슬롯으로 증가한다.
다른 일례에 따르면, 수신된 코드값들 중 어느 한 값이 네트워크들 또는 피코넷들의 병합을 지시한다면(즉, 가시 장치들 중 어느 한 장치가 코드값 "11"을 공고한다면), 그때 비커닝 그룹 내의 모든 장치들은 상기 비커닝 그룹의 할당 비컨 슬롯의 수를 최대수(이를 테면, 24)로 증가시킴으로써 적응한다.
비컨 구간 내의 비컨 슬롯의 수를 증가시킬 것인지를 결정하는 상기 기술에 더하여, 비컨 구간 내의 비컨 슬롯의 수를 감소시켜야 하는지를 결정하기 위해 여러 가지 기술들이 사용될 수 있다.
예를 들면, 2-홉 네트워크(이를 테면, 클러스터(108)) 범위 내의 모든 장치들이 가시 비컨 슬롯들에 대한 낮은 사용을 공고한다면, 그때 단계(308)에서 장치 는 비컨 슬롯의 수의 감소가 발생해야 한다는 것을 결정한다. 일례로서, 테이블 3을 참조하면, 네트워크 내의 모든 장치가 그들의 비컨 전송들을 통해 코드값 "00"을 공고한다면, 그때 상기 장치들은 비컨 슬롯의 수를 감소시킴으로써 적응한다. 이는 다음 수퍼프레임에서 하나의 단계를 통하여 증분에 의해 슬롯의 수를(예컨대, 12에서 9로) 감소시킴으로써 수행될 수 있다.
따라서, 그러한 기술들은 네트워크 내의 다른 모든 장치들로부터 비컨 전송들을 수신하기 위한(다른 모든 장치들을 "듣기(hear)"위한) 장치를 적어도 하나 이상 필요로 한다. 상기 장치가 비컨 구간 슬롯들의 수를 감소시켜야 한다는 결정을 한다면, 그때 상기 장치는 비컨 구간 슬롯의 수를 감소시키려는 자신의 요구(desire)를 자신의 다음 전송 비컨에서 시그널링할 수 있다. 상기 시그널링은 상기 장치가 그 비컨 구간의 사이즈를 줄이도록 요구한다는 것을(BP 길이 필드와 함께) 표시하는 한 비트(즉, 변경요청 비트(request to change bit))를 설정함으로써 구현될 수 있다.
상기 요청이 승인될지를 결정하기 위해. 승인거부 비트(not accepted bit)가 또한 비컨들의 전송에 제공된다. 차후에 비커닝 그룹 내의 다른 장치들 중 어떠한 장치도 상기 비트가 설정된 비컨들을 전송한바 없다면, 그때는 BP 길이가 줄어들게 된다. 그러나 1 이상의 장치가 상기 비트를 그들의 비컨들에 설정한다면, 그때는 기존의 BP 길이가 유지된다.
실시예들에 있어서, 변경요청 비트는 다수 홉에 걸쳐 전파(즉, 릴레이(relay))될 수 있다. 다수 홉 범위 내의 몇몇 장치가 상기 비트를(예컨대, 승인 거부 비트를 설정함으로써) 거절한다면, 그때는 상기 비트를 릴레이시켰던 장치들이 또한 상기 비트를 거절한다. 결과적으로, 멀티홉 네트워크 내의 모든 장치들이 감소 제안을 승인하지 않는다면, 본래 BP 길이가 유지된다.
상기 감소 기술에 대한 대안에 따르면, 단독 장치(lone device)는 비커닝용으로 소정 수의 BP 슬롯들(이를테면, 3개의 비컨 슬롯)을 사용한다. 그러나 다른 장치(들)이 상기 단독 장치의 네트워크에 조인할 때에는, 비컨 슬롯의 수가 소정 값(이를테면, 24)으로 증가한다. 그 결과, 상기 단독 장치는 그 네트워크에 다른 장치들이 조인할 때까지 전력을 절약하게 된다.
따라서, 장치들은 또한 그들의 비커닝 그룹(들) 내의 다른 장치들로부터 수신된 BP 길이 필드(들)을 기반으로 비컨 슬롯 조정 결정을 할 수 있다. 상기 결정은 또한 단계(308)에서 내려질 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 그러한 조정들은 그룹을 위한 비컨 슬롯들의 수의 감소 또는 증가를 포함할 수 있다. 실시예들에 있어서, 그러한 증가들은 최대 슬롯 양, 이를테면 24개로 제한될 수 있다. 그러나 24개보다 많은 비컨 슬롯을 지니는 비컨 구간들이 본 발명의 범위에 속한다.
또한, 실시예들에 있어서, 비커닝 그룹 내의 장치들은 항상 비컨 구간 시작 타임(BPST)의 시작에서부터 기산하여 가능한 최소 자유 비컨 슬롯들을 사용한다. 이는 비컨 구간의 지속시간을 효과적으로 최소화하여 통신 자원의 효율적 활용을 제공하도록 한다.
Ⅵ. 비컨 구간 필드( Beacon Period Field )
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표적인 BP 길이 필드(BP length field; 400)를 보여주는 다이어그램이 도시되어 있다. 상기 설명한 바와 같이, 상기 필드는 IE, 이를테면 최초 MBOA MAC 버전으로부터 변형된 BPOIE에 포함될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 필드(400)는 옥텟(즉, 8비트)에 의해 표현된다. 비트들(402a 내지 402e)은 BP 필드 길이 인코딩을 위해 예비 할당된다. 따라서, 상기 비트들은 테이블 2 및 테이블 3의 코드들을 표현하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 필드(400)는 변경요청 비트(request to change bit; 404) 및 승인거부 비트(not accepted bit; 406)를 포함한다. 상기 논한 바와 같이, 상기 비트들은 BP 슬롯의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
Ⅶ. 무선 통신 장치( Wireless Communications Device )
상기 설명한 바와 같이, 무선 통신 장치들, 이를테면 DEV들(102)은 본 발명의 기술들을 사용할 수 있다. 따라서, 그러한 장치들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 도 5에는 그러한 한 구현예가 도시되어 있다. 상기 구현예는 처리기(510), 메모리(512), 및 사용자 인터페이스(514)를 포함한다. 또한, 도 5의 구현예는 UWB 트랜시버(524) 및 안테나(526)를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, UWB 트랜시버(UWB transceiver; 524)는 안테나에 연결된다. UWB 트랜시버(524)는 전자장치를 포함하며, 상기 전자장치는(안테나(526)와 관련하여) 무선 통신 장치로 하여금 원격 장치들, 이를테면 다른 DEV들(102)과 무선 UWB 신호들을 교환하도록 허용한다. 따라서, 트랜시버(524)는 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다. UWB 신호들의 전송을 위해, 상기 전자장치는 변조 컴포넌트들(예컨대, OFDM 변조기들) 및/또는 특정 타입의 임펄스 UWB 전송들을 위한 펄스 생성기(pulse generator)를 포함할 수 있다. UWB 신호들의 수신을 위해, 상기 전자장치는 복조 컴포넌트들(예컨대, OFDM 복조기들), 타이밍 회로, 및 필터들을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 처리기(510)는 트랜시버(524)에 연결된다. 처리기(510)는 장치 동작을 제어한다. 처리기(510)는 메모리(512)에 저장되는 소프트웨어 명령어들을 제각기 실행할 능력이 있는 1 이상의 마이크로프로세서에 의해 구현될 수 있다.
메모리(512)는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 및/또는 플래시 메모리를 포함하며, 데이터 형태의 정보 및 (본 명세서에서 또한 모듈들로 지칭되는)소프트웨어 컴포넌트들을 저장한다. 상기 소프트웨어 컴포넌트들은 처리기(510)기에 의해 실행될 수 있는 명령어들을 포함한다. 여러 타입의 소프트웨어 컴포넌트들이 메모리(512)에 저장될 수 있다. 예를 들면, 메모리(512)는 트랜시버(524)의 동작들을 제어하는 소프트웨어 컴포넌트들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(512)는 매체 접근 제어기(media access controller; MAC)의 기능을 제공하는 소프트웨어 컴포넌트들을 저장할 수 있다. 상기 제어기는 여러 가지 특징들, 이를테면 도 3을 참조하여 설명한 단계들을 수행할 수 있다. MAC이 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있음을 주목하는 것은 중요하다.
또한, 메모리(512)는 사용자 인터페이스(514)를 통한 정보 교환을 제어하는 소프트웨어 컴포넌트들을 저장할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자 인터페이스(514)는 또한 처리기(510)에 연결된다. 사용자 인터페이스(514)는 사용자와의 정보 교환을 용이하게 한다. 도 5에는 사용자 인터페이스(514)가 사용자 입력부(516) 및 사용자 출력부(518)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 사용자 입력부(516)는 사용자로 하여금 정보를 입력하도록 허용하는 장치를 하나 이상 포함할 수 있다. 그러한 장치들의 예들에는 키패드들, 터치 스크린들, 및 마이크로폰들이 포함된다. 사용자 출력부(518)는 사용자로 하여금 무선 통신 장치로부터 정보를 수신하도록 허용한다. 따라서, 사용자 출력부(518)는 여러 가지 장치들, 이를테면 디스플레이, 및 1 이상의 오디오 스피커들을 포함할 수 있다. 대표적인 디스플레이들에는 LCD(liquid crystal display)들, 및 비디오 디스플레이들이 포함된다.
도 5에 도시된 요소들은 여러 기술에 따라 연결될 수 있다. 그러한 한 기술은 1 이상의 버스 인터페이스(bus interface)를 통해 트랜시버들(520, 524), 처리기(510), 메모리(512), 및 사용자 인터페이스(514)를 연결하는 것을 포함한다. 또한, 상기 컴포넌트들은 각각 전원, 이를테면 충전가능한 그리고/또는 분리가능한 배터리 팩(battery pack; 미도시)에 연결된다.
Ⅷ. 결론( Conclusion )
지금까지 본 발명의 여러 실시예들이 설명되었지만, 이들은 단지 예로서 제시된 것이고, 제한을 위해 제시된 것이 아님은 당연하다. 따라서, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항에 있어서 여러 가지 변경들이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위(breadth and scope) 는 상기 설명된 예시적 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 오직 다음의 청구의 범위 및 그들의 균등물들에 따라서만 정의되어야 한다.
예를 들면, 본 명세서에 포함되어 있는 테이블들은 예로서 제공된다. 따라서, 다른 테이블 값들, 매핑들, 코드 타입들이 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 발명은 MBOA MAC를 기반으로 한 통신 콘텍스트들 이외의 다른 통신 콘텍스트들에 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 무선 전송 매체를 통해 복수의 비컨 메시지(beacon message)들을 수신하도록 구성되는 수신기;
    상기 수신된 비컨 메시지들을 기반으로 1 이상의 장치로 이루어진 그룹에 대한 비컨 슬롯의 수를 결정하도록 구성되는 제어기로서, 상기 그룹이 무선 통신 장치를 포함하는 제어기; 및
    상기 결정된 수의 비컨 슬롯을 상기 그룹에 할당하기 위해 생성 비컨 메시지(generated beacon message)를 송신하도록 구성되는 송신기를 포함하는 무선 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 수의 비컨 슬롯이 수퍼프레임의 비컨 구간(beacon period) 내에 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 비컨 메시지들은 2 이상의 비컨 구간들 내에 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 비컨 메시지들은 제각기,
    동일 비커닝 그룹 내의 1 이상의 장치; 및
    상기 1 이상의 장치에 의해 사용되는 비컨 슬롯들을 식별하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생성 비컨 메시지는 상기 장치가 볼 수 있는 사용 비컨 슬롯(used beacon slot)의 수를 지시하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생성 비컨 메시지는 상기 장치가 볼 수 있는 비컨 슬롯들에 대한 상대적 사용량(relative usage)을 지시하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신기는 초광대역(ultra wideband; UWB) 신호들을 수신하도록 구성되고, 그리고 상기 송신기는 UWB 신호들을 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  8. (a) 무선 전송 매체를 통해 복수의 비컨 메시지들을 수신하는 단계;
    (b) 상기 수신된 비컨 메시지들을 기반으로 1 이상의 장치로 이루어진 그룹 에 대한 비컨 슬롯의 수를 결정하는 단계로서, 상기 그룹이 무선 통신 장치를 포함하는 결정 단계; 및
    상기 결정된 수의 비컨 슬롯들을 상기 그룹에 할당하기 위해 비컨 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결정된 수의 비컨 슬롯이 수퍼프레임의 비컨 구간 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 비컨 메시지들은 2 이상의 비컨 구간들 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 비컨 메시지들은 제각기,
    동일 비커닝 그룹 내의 1 이상의 장치; 및
    상기 1 이상의 장치에 의해 사용되는 비컨 슬롯들을 식별하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 단계(c)에서 송신되는 비컨 메시지는 상기 장치가 볼 수 있는 사용 비컨 슬롯(used beacon slot)의 수를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 단계(c)에서 송신되는 송신 비컨 메시지(sent beacon message)는 상기 장치가 볼 수 있는 비컨 슬롯들에 대한 상대적 사용(relative usage)을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. (a) 무선 전송 매체를 통해 1 이상의 비컨 메시지를 수신하는 단계로서, 상기 1 이상의 비컨 메시지가 제각기 1 이상의 대응 비컨 구간들 내에서 수신되는 수신 단계;
    (b) 상기 1 이상의 수신된 비컨 메시지를 기반으로 1 이상의 비컨 구간 중 한 비컨 구간에 대한 비컨 슬롯의 수를 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 결정된 수의 비컨 슬롯들을 상기 한 비컨 구간에 할당하는 비컨 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 1 이상의 무선 통신 장치; 및
    무선 전송 매체를 포함하는 무선 통신 네트워크에 있어서,
    상기 1 이상의 무선 통신 장치가 비컨 구간(beacon period) 동안 상기 무선 전송 매체를 통해 비컨 메시지들을 전송하고, 상기 비컨 구간이 수퍼프레임 내에 있고 그리고 상기 1 이상의 무선 통신 장치의 수를 기반으로 하여 동적으로 조정되는 수의 비컨 슬롯을 지니는 것을 특징으로 하는 무선 통신 네트워크.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전송된 비컨 메시지들은 1 이상의 초광대역(ultra wideband; UWB) 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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