KR20070021096A - 미니 슬롯 통신 프로토콜 - Google Patents

Abstract

메쉬 통신은 다수의 시간 슬롯에 기초하는데, 모든 시간 슬롯은 한 쌍의 노드들 사이의 통신과 관련하며, 적어도 하나의 시간 슬롯은 제1 노드와 제2 노드 사이의 통신과 관련하며, 적어도 제2 시간 슬롯은 제1 노드와 제3 노드 사이의 통신과 관련한다. 제1 노드 및 제2 노드는 적어도 하나의 시간 슬롯 동안 통신하며, 제3 노드는 제2 시간 슬롯 동안 제1 노드와의 통신을 대기한다. 만일 제1 노드가 제2 시간 슬롯 동안 제2 노드와 계속하여 통신하면, 제1 노드는 제3 노드와 통신하지 않는다.

Description

미니 슬롯 통신 프로토콜{MINI-SLOT COMMUNICATION PROTOCOL}

본 발명은 통상적으로 데이터 네트워크 통신 네트워크 및 이들의 통신 프로토콜에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 메쉬 네트워크, 및 마스터 노드와 슬레이브 노드 사이에서 통신을 시작하기 위해 미리 할당된 미니 슬롯을 사용하는 통신 프로토콜에 관한 것이다.

정보에 대한 욕구는 인터넷의 성장을 지속적으로 도모하고 있다. 이러한 성장으로 인해, 새로운 정보가 끊임없이 부가되고, 이는 더욱더 성장을 촉진시킨다. 이러한 성장은 다양한 범위에서 대역폭 문제를 야기한다. 실로, 어제의 제한된 대역폭 전화 다이얼업 서비스는 디지털 가입자 라인(DSL) 및 케이블 모뎀과 같은 광대역 시스템으로 신속하게 대체되고 있다. 불행히도, 이러한 시스템은 인구 대부분에 유용하지 않다. 더욱이, 이러한 시스템과 관련한 취득 및 설치 비용은 일부 사용자 및 일부 서비스 제공자에게 매력이 없다.

유선 통신 시스템의 대안은 무선 통신이다. 무선 통신 시스템은 매우 신속하게 확산되며 유선 시스템에 비해 저렴하다. 예를 들어, 셀룰러 폰 기술을 사용하는 무선 데이터 통신 시스템은, 근본적으로 이들이 모바일 인터넷 접속을 제공하기 때문에 진부해져 간다. 불행히도, 대부분의 셀룰러 전화 데이터 시스템은 상당 히 대역 제한적인 경향이 있다.

DSL 및 케이블 모뎀 기술과 비교할 수 있는 대역폭을 제공할 수 있지만, 덜 복잡하고 설치 비용이 적은 무선 통신 시스템은 무선 메쉬 네트워크이다. 이러한 메쉬 네트워크는 넓은 영역에 걸쳐 정보 트래픽을 통신하는 다수의 무선 연결된 노드를 포함한다. 메쉬 네트워크의 개별 노드는 메쉬 노드들 사이에서 정보를 전달하기 위해 무선 또는 마이크로파 신호를 사용하여 통신한다. 메쉬 네트워크는 통상적으로 데이터를 전파시키기 위해 시분할 다중(TDM) 시그널링의 형태를 사용한다. 각각의 노드는 이웃 노드와 데이터를 송수신하는 시간 슬롯에 할당된다. 시간 슬롯이 이용가능한 때 만일 노드가 데이터를 전송 또는 수신하지 않으면, 슬롯은 사용하지 않게 된다. 이 때문에, TDM 기술은 대역 비효율적일 수 있다. 부가적으로, 만일 노드가 많은 양의 데이터를 통신해야 하면, 데이터는 많은 시간 슬롯에 분포되며, 이는 전체 데이터 세트의 전송 속도를 느리게 한다.

따라서, 노드들 사이에서 데이터 트래픽을 용이하게 조절하는 메쉬 네트워크 통신 프로토콜이 필요하다.

본 발명은 다수의 시간 슬롯들에 기초한 메쉬 네트워크 및 메쉬 네트워크 통신 프로토콜을 제공한다. 각각의 시간 슬롯은 한 쌍의 노드들 사이의 통신에 관련되며, 적어도 하나의 시간 슬롯은 제1 노드와 제2 노드 사이의 통신과 관련되며, 적어도 제2 시간 슬롯은 제1 노드와 제3 노드 사이의 통신에 관련된다. 제1 노드 및 제2 노드는 적어도 하나의 시간 슬롯 동안 통신하는 반면, 제3 노드는 제2 시간 슬롯 동안 제1 노드와의 통신을 대기한다. 만일 제1 노드가 제2 시간 슬롯 동안 여전히 제2 노드와 통신하면, 제1 노드는 제3 노드와 통신하지 않는다.

본 발명의 전술한 특징이 상세히 이해될 수 있도록, 간략히 전술된 본 발명의 특징이 실시예를 참조로 설명되고, 일부는 청구항에서 설명된다. 그러나 첨부한 도면은 단지 본 발명의 통상적인 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 사상을 한정하지는 않으며, 다른 동등한 효과를 갖는 실시예를 포함할 수도 있다.

도1은 본 발명에 따른 메쉬 네트워크를 나타낸 네트워크 도면이다.

도2는 메쉬 네트워크의 노드의 일부를 형성하는 고객 구내 장치(CPE)를 갖는 고객 위치(집)의 도면이다.

도3은 노드의 예를 나타낸 개략적인 블록도이다.

도4는 간략화된 메쉬 네트워크 구조를 나타낸 개략도이다.

도5는 마스터 노드 및 슬레이브 노드의 동작 흐름 시퀀스를 나타낸 도면이다.

도6은 메쉬 통신 프로토콜의 흐름도를 나타낸 도면이다.

본 발명은 메쉬 네트워크의 인접한 노드들 사이에서 데이터 공유를 가능하게 하는 통신 프로토콜을 구현하는 메쉬 네트워크를 제공하는 것이다. 이웃한 노드들의 그룹내에서, 하나의 노드는 다른 노드들(슬레이브 노드들)과의 통신 흐름을 제어하는 마스터 노드이다. 하나의 그룹의 슬레이브 노드는 다른 그룹내의 마스터 노드일 수도 있다. 마스터 노드의 슬레이브 노드들은 마스터 노드와 직접 통신하는 메쉬 노드들이다. 마스터 노드는 데이터를 수신하기 위해, 개별 슬레이브 노드로 전송하거나, 자신의 개별 슬레이브 노드들로 폴링하며, 폴링은 선택된 슬레이브 노드로 할당되며, 본 명세서에서 미니 슬롯으로 불리는 짧은 시간 주기 동안 선택된 슬레이브 노드를 시그널링함으로써 시작된다.

특히, 미니 슬롯들은 통신 시간 프레임을 다수의 짧은 시간 주기로 분할함으로써 형성되며, 이들 중 적어도 일부는 특정 슬레이브 노드들에 할당된다. 마스터 노드와 슬레이브 노드 사이에 전달된 정보에 기초하여, 데이터는 마스터로부터 슬레이브로, 및/또는 폴링이 시작된 후, 슬레이브로부터 마스터로 즉시 전달된다. 마스터 노드와 슬레이브 노드 사이의 통신은 다수의 미니 슬롯을 통해 발생할 수도 있다. 이러한 주기 동안, 다른 슬레이브 노드는 폴링되지 않을 것이다.

본 발명의 원칙이 무선 메쉬 네트워크에서 매우 유용하지만, 이 원칙은 또한 유선 메쉬 네트워크, 또는 마스트 슬레이브 관계에서 통신하는 노드를 갖는 네트워크의 형태에도 유용하다는 것을 명확하게 이해해야 한다.

도1은 본 발명의 원칙과 부합하는 메쉬 네트워크(100)를 도시한다. 유사한 네트워크는 2002년 4월 15일 출원된 미국 특허 출원 번호 10/122,886(대리인 도켓 번호 SKY/004-1) 및 2002년 4월 15일 출원된 미국 특허 출원 번호 10/122,762(대리인 도켓 번호 SKY/005-1)에 설명된다. 메쉬 네트워크(100)는 하나 이상의 메쉬 게이트웨이(103), 다수의 네트워크 액세스 포인트(NAP)(101), 및 다수의 네트워크 노드(102)를 포함한다. 네트워크 노드(102)로부터의 인터넷 트래픽은 NAP(101)로 라 우팅되거나, 이러한 트래픽이 의도한 목적지로 라우팅될 때까지 하나의 네트워크 노드(102)로부터 다른 노드로 라우팅된다. 메쉬 게이트웨이(103), NAP(101), 및 다른 네트워크 노드(102)는 메쉬 네트워크(100)를 형성하기 위해 서로 통신한다.

도1 및 도4를 참조하면, 메쉬 게이트(103)는 (도4의 노드(202A) 및 202(B)로 도시된 바와 같이) 마스터 노드로도 일컬어질 것이며, 반면에, 다양한 네트워크 액세스 포인트(101) 및 네트워크 노드(102)는 (도4에서 슬레이브 노드(204A 내지 204K)로 도시된 바와 같이) 마스터 노드로 또한 일컬어질 것이다. 이렇게 하는 목적은 메쉬 네트워크(100)의 전체 설명에서 모든 메쉬 노드를 포함시키는 것이지만, 실질적으로 이들의 내부 노드 통신 프로토콜을 명확하게 설명하기 위해 선택된 노드를 격리시킨다. 이러한 이중성은 메쉬 네트워크의 실제 특성에 부합하는데: 물리적 메쉬 네트워크 그 자체, 및 통신 프로토콜은 메쉬 네트워크에, 메쉬 네트워크로, 그리고 메쉬 네트워크로부터의 통신을 구축하는데 사용된다. 물론 물리적 메쉬 네트워크 및 그 통신 프로토콜은 서로에 독립적이지 않다. 또한 메쉬 네트워크(100)가 통신 프로토콜의 다중층 패밀리를 구현하는 것이 이해되어야 한다. 이는 프로토콜의 IEEE 802.11에서 행해진 것과 유사하다. 특히, 메쉬 네트워크(100)는 메쉬 네트워크(100) 그 자체를 설정하고, 네트워크 노드를 부가, 제거, 및 식별하고, 동일한 슬레이브 노드와 통신하는 메쉬 게이트웨이/마스터 노드들 사이의 충돌과 같은 문제를 조절하고, 시간 프레임을 구축하고, 신호 라우팅 기능을 조절하고, 시스템 결점을 처리하고, CPE 노드 및 인터넷과 인터페이스 하도록 프로토콜을 구현한다. 따라서 본 발명은 구축된 본래의 기능 메쉬 네트워크(100)에서 마스터 노 드와 슬레이브 노드 사이의 데이터 통신과 관련되는 것을 이해해야 한다.

다시 도1을 참조하면, 메쉬 게이트(103)는 연산 센터(104)와 결합될 수도 있는 네트워크(106)에 결합된 하나 이상의 백홀(105)에 결합된다. 네트워크(106)는 인터넷 또는 사설 네트워크의 일부를 포함할 수도 있다.

NAP(101)는 메쉬 게이트웨이(103), 백홀 통신 링크(107)를 통한 네트워크(106) 및/또는 인접한 네트워크 노드(102)와 통신할 수 있다. 백홀이 유선이거나 무선일 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 실시예에서, 메쉬 게이트웨이(103)와 NAP(101) 사이의 무선 점 대 점 통신은 비인가 국제 정보 기반 구조(UNII) 대역을 통해서 행해진다. 그러나 다른 대역이 사용될 수도 있다. 유선 접속이 이용 가능한 위치에서, 유선 접속이 사용될 수도 있다. 특히, 본 발명은 무선 점 대 점 시스템에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 실로, 본 발명의 원리는 무선 시스템만큼 유선 시스템에도 적절하다. 그러나 간략화를 위해 그리고 일반성의 손상 없이, 본 발명은 무선 통신 시스템을 참조하여 설명될 것이다.

각각의 네트워크(102)는 적어도 하나의 NAP(101) 또는 다른 네트워크 노드(102)를 갖는 무선 통신에 있다. 따라서 네트워크 노드(102)는 적어도 부분적으로, 무선 인터링크(108)를 사용하여 무선 광역 네트워크(WAN)를 구성한다.

도2를 참조하면, 네트워크 노드(102)는 물리적으로 건물(200) 지붕에, 창문에, 애틱에, 전신주 등에 위치될 수도 있다. 건물(200)은 컴퓨터, 프린터, 셋톱 박스, PDA 등의 장치와 같은 소정의 다양한 네트워킹된 CPE 장치를 가질 수도 있다. 설명을 위해, 컴퓨터(202), 노트북 컴퓨터, PDA(204)가 무선 로컬 영역 네트 워크(WLAN)와 같은 무선 접속을 사용하여 네트워크 노드(102)로 전기적으로 접속된 것으로 도시된다.

도3을 참조하면, 예로든 노드(300)의 개략적인 블록도가 도시된다. 노드(300)는 메쉬 게이트(103), NAP(101), 또는 네트워크 노드(102)일 수도 있다. 각각의 노드(300)는 섹터(301-0 내지 301-7)를 갖는 다수의 섹터를 갖는 안테나(301)을 포함한다. 비록 8개의 섹터를 갖는 안테나(301)가 설명되었지만, 안테나(301)는 8보다 더 적거나 더 많은 섹터를 포함할 수도 있다. 비록 섹터를 갖는 안테나(301)가 설명되었지만, 무지향성 안테나, 개별 지향된 방향성 안테나의 수집, 섹터를 갖는 안테나와 무지향성 안테나의 조합, 또는 유선 링크를 포함하는 다른 안테나 구성이 사용될 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 소정의 경우, 노드(300)는 메쉬 네트워크(100)의 일부이다. 그러나 도3에서 안테나(301)는 섹터(301-0) 내지 섹터(301-7)의 섹터를 선택적으로 액세싱하기 위해 다경로 스위치(302)에 결합된다. 섹터(301-0) 내지 섹터(301-7)는 은행들에 정렬될 수 있으며, 그 결과 다경로 스위치(302)는 은행을 선택하는데 사용될 수 있다.

다경로 스위치(302)는 수신기(320) 및 송신기(322)를 포함하는 무선(304) 송수신기에 연결된다. 일 실시예에서, 무선(304)은 5.8 GHz UNII 대역 무선을 사용하여 구현될 수 있다. 그러나 다른 주파수를 갖는 다른 무선이 사용될 수도 있다. 무선(304)은 무선(304)를 제어하는 제어기에 연결된다. 제어기(305)는 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이, 마이크로 제어기, 마이크로프로세서 등일 수 있다. 제어기(305) 그 자체는 노드(300)의 전체 동작을 제어하는 단일 보드 컴퓨터(SBC) 에 연결된다. SBC(306)는 연산 명령의 세트 및/또는 메쉬 네트워크(100)를 따라 전송될 통신 데이터를 포함할 수 있는 데이터(312)를 저장하는 메모리(307)를 포함한다. SBC(306)는 라우팅 트래픽에 대해 설계되며, 이러한 콘택스트에서 라우터가 고려될 수 있다.

SBC(306)는 WLAN 카드, 이더넷 카드 등일 수 있는 인터페이스(309)에 접속된다. 만일 노드(300)가 메쉬 게이트이면, 백홀 통신 장치(308)는 인터페이스(309)를 통해 SBC(306)에 접속된다. 사용된 특정 백홀 통신 장치(308)는 백홀의 타입에 의존한다.

노드(300)는 정확하게 시간을 유지하기 위한 장치 또는 장치들을 포함한다. 예를 들어, 위성 위치 확인 시스템(GPS) 카드(310) 및 안테나(311)는 시간 유지를 위해 사용될 수도 있다. GPS 안테나(311)는 GPS 카드(310)에 연결되며, 이는 차례로 제어기(305) 및 SBC(306)에 연결된다. GPS 시스템은 모든 노드들(300) 및 시스템의 다른 노드들이 시간상으로 고도로 정확하게 동기화되기 때문에, 시간 유지에 매우 유용하다. 택일적인 시간 유지 시스템이 공지되어 있으며 사용 가능하다. 소정의 경우, 노드들(300)의 정확한 시간 동기화가 설명된 실시예의 메쉬 통신 프로토콜에 중요하다.

메쉬 네트워크(100)의 두드러진 몇몇 특징이 유용할 수도 있다. 우선, 노드(300)는 특정 시간 분할 중복(TDD) 기술을 사용하여 통신한다. 대부분의 TDD 시스템에서, 각각의 메쉬 노드(300)에는 데이터를 전송하기 위한 특정 시간 및 데이터를 수신하기 위한 특정 시간이 제공된다. 그러나 메쉬 네트워크(100)는 예를 들 어, 1초와 같은 기본 시간 단위인 시간 프레임이 많은 작은 시간 단위(미니 슬롯으로 일컬어 짐)로 분할되는 TDD 기술을 사용한다. 예를 들어, 미니 슬롯은 기간 동안 10 마이크로초일 수도 있다. 더욱이 이하에서 더욱 상세하게 설명되듯이, 데이터가 마스터 노드에 의해 슬레이브 노드로 전송될 수 있거나, 폴링이 마스터 노드와 특정 미니 슬롯과 관련된 특정 슬레이브 노드 사이에서 시작될 수 있는 것은 오직 특정 미니슬롯 동안이다. 이를 위해, 마스터 노드는 특정 슬레이브 노드의 관련된 하나의 미니 슬롯 동안 폴링 신호를 특정 슬레이브 노드로 전송한다. 더욱이, 폴링 신호는 특정 슬레이브 노드를 식별하는 식별 정보를 포함해야 한다. 따라서 정확한 시간 및 폴링 신호는 구성은 폴링을 시작하기 위해 필요하다.

도4는 본 발명과 부합하는 메쉬 통신 기술을 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 구조는 마스터 노드(202A 및 202B)를 포함한다. 마스터 노드(202A)는 슬레이브 노드(204A, 204C 및 204E)를 가지며, 마스터 노드(202B)는 슬레이브 노드(204E, 204F, 204H, 204J 및 204I)를 갖는다. 따라서 마스터 노드와 직접 통신하는 모든 노드는 마스터 노드의 슬레이브 노드이다. 마스터 노드들 및 이드의 슬레이브 노드들은 가능하면 구성 프로토콜 또는 고정된 설계에 의해 예정되어 있다. 더욱이, 일부 슬레이브 노드는 그들 자신의 슬레이브 노드를 갖는다. 특히 슬레이브 노드는 특정 스레이브 노드가 다른 슬레이브 노드를 통해 마스트 노드와 통신하는 경우, 다른 슬레이브 노드의 슬레이브가 된다. 예를 들어, 슬레이브 노드(204C)는 슬레이브 노드들(204B, 204D 및/또는 204G)을 가질 수도 있다.

각각의 슬레이브 노드로부터 적어도 하나의 마스터 노드로의 통신 경로가 구 성 프로토콜 또는 고정된 설계에 의해 가능하게 예정된 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 슬레이브 노드(204G)는 슬레이브 노드(204C) 또는 슬레이브 노드(204F-204E)를 포함하는 다양한 경로를 통해 마스터 노드(202A)와 통신할 수도 있다. 택일적으로 슬레이브 노드(204G)는 슬레이브 노드(204F)를 통해 마스터 노드(202B)와 통신할 수도 있다. 그러나, 슬레이브 노드(204B 및 204D)가 슬레이브(204C)의 슬레이브이며, 슬레이브 노드(204G)가 슬레이브 노드(204C)를 통해 통신하지 않는다는 것(그 결과 스레이브 노드(204G)는 슬레이브 노드(204C)의 슬레이브가 아님)이 가정될 것이다.

도5는 마스터 노드(202A) 및 슬레이브 노드(204C)의 통신 프로토콜 타이밍을 개략적으로 설명한다. 앞서 이해한 바와 같이, 각각의 노드(300)는 1초일 수 있는 시간 프레임을 미니 슬롯으로 일컬어지는 더 작은 다수의 시간으로 분할하는 시간 유지 기능을 구현한다. 각각의 노드(300)에서 미니 슬롯은 다른 노드와의 통신 이벤트와 관련된다. 이러한 통신 시간 및 이벤트는 각각의 노드(300)에 저장된다. 각각의 노드(300)가 특정한 통신 이벤트의 세트를 가질 것이며, 각각의 다른 노드와 통신하는 노드(300)는 부합된 미니 슬롯 및 통신을 가능하게 하는 통신 이벤트를 가진 것이다. 예를 들어, 도5의 상부 절반은 마스터 노드(202A)에 대한 미니 슬롯 및 관련 통신 이벤트를 도시하며, 하부 절반은 슬레이브 노드(204C)에 대한 미니 슬롯 및 관련 통신 이벤트를 도시한다. 개별 미니 슬롯은 편의상 연속적으로 번호가 매겨졌다.

미니 슬롯 번호(1)에서, 마스터 노드(202A)는 슬레이브 노드(204A)를 폴링( 도4)하지만 필요한 것은 아니다. 도5에 도시된 바와 같이, 마스터 노드(202A)는 슬레이브 노드(204A)를 폴링하거나 데이터를 전송하지 않는데, 이는 어쩌면 마스터 노드(202A)가 전송할 것이 없고 슬레이브 노드(204A)로부터 어떤 것도 수신하기를 원치 않기 때문이다. 그러나 미니 슬롯 번호(1) 동안 슬레이브 노드(204C)는 스레이브 노드(204D)를 폴링할 수 있고 폴링한다. 그러나 슬레이브 노드(204C)는 슬레이브 노드(204D)에 모든 데이터 전송이 종료되어야 하거나, 마스터 노드(202A)와 슬레이브 노드(204C) 사이의 통신을 위해 유지된 미니 슬롯인 미니 슬롯(4)에 의해 중지되어야 함을 알린다. 따라서, 본 발명의 통신 프로토콜의 기본적인 원칙은 슬레이브 노드가 자신의 마스터 노드로부터의 전송을 위해 스케줄링된 시간을 따라야 한다는 것이다.

미시 슬롯(2 및 3) 동안, 마스터 노드(202A)는 스케줄링된 통신 이벤트를 갖지 않으며, 슬레이브 노드(202C)는 슬레이브 노드(204B 및 204D)로부터 정보를 폴링한다.

마스터 노드(202A)에서 슬레이브 노드(204C)와 관련있고, 슬레이브 노드(202C)에서 마스터 노드(202A)와 관련된 미니 슬롯(4) 동안, 마스터 노드(202A)는 데이터 패킷을 전송한다. 슬레이브 노드(204C)는 미니 슬롯(4) 동안 패킷 정보를 수신하고 데이터 패킷을 디코딩하여 이것이 의도된 수신자임을 보증한다. 이어 미니 슬롯(4 내지 8) 동안, 마스터 노드(202A)는 데이터를 슬레이브 노드(204C)로 전송한다.

도5에 도시된 바와 같이, 마스터 노드(202A)는 미니 슬롯(7)을 슬레이브 노 드(204E)와 관련시킨다. 그러나 마스터 노드(202A)는 단순히 미니 슬롯(7) 동안 슬레이브 노드(204C)로 계속하여 정보를 전송한다. 슬레이브 노드(204E)는 미니 슬롯(7) 동안 슬레이브 노드(204C)에 따르지만, 이를 의미하는 식별 정보를 검색하지는 않는데; 슬레이브 노드(204E)는 자신의 슬레이브 노드들을 다루기위해 복귀하거나, 단순히 자신의 폴링 기간(미니 슬롯(19))과 관련한 다음의 미니 슬롯을 대기한다. 따라서 본 발명의 통신 프로토콜의 다른 기본 원칙은 마스터 노드가 자신의 슬레이브 노드 중 하나로 전송하지 않는 것을 선택할 수도 있다는 것이다. 따라서 각각의 슬레이브 노드는 마스터 노드와 관련한 미니 슬롯 동안 자신의 마스터 노드를 따라야 하지만, 마스터 노드는 상기 관련된 미니 슬롯 동안 슬레이브 노드와 통신할 필요는 없다. 더욱이, 마스터 노드는, 마스터 노드가 상기 미니 슬롯 동안 식별 정보를 전송하지 않기 때문에 다른 슬레이브 노드들과 관련된 미니 슬롯 동안 슬레이브 노드와 계속하여 통신할 수 있다.

미니 슬롯(4-8)을 계속하여 참조하면, 슬레이브 노드(204C)는 내부적으로 상기 미니 슬롯을 자신 고유의 슬레이브 노드(204B 및 204D)와 관련시킨다. 그러나 슬레이브 노드(204C)가 자신의 마스터 노드(202A)로부터 정보를 수신하기 때문에, 슬레이브 노드(204C)는 자신의 슬레이브 노드를 무시한다. 따라서 본 발명의 통신 프로토콜의 다른 기본 원칙은 슬레이브 노드가 자신의 마스터 노드를 무시하지 않지만 자신의 슬레이브 노드는 무시할 수도 있다는 것이다.

미니 슬롯(9-12) 동안, 슬레이브 노드(204C)는 자신의 슬레이브 노드(204B 및 204D)와 함께 데이터를 폴링하며, 마스터 노드는 아무것도 하지 않는다. 그러 나, 미니 슬롯(13)에서, 마스터 노드(202A)는 폴에 응답하고 마스터 노드(202A)에 슬레이브 노드(204C)가 데이터를 전송하기를 원한다고 신호하는 슬레이브 노드(204C)를 폴링한다. 응답으로, 마스터 노드(202A)는 자신이 데이터를 수신할 것을 신호로 보내고 이어 미니 슬롯(13-15) 동안 데이터를 수신한다.

전술한 프로세스는 미니 슬롯(16-30) 동안 반복한다. 구체적으로 도시되지 않았지만, 마스터 노드(202A)가 관련된 미니 슬롯에서 자신의 다른 슬레이브(슬레이브 노드(204A 및 204E))를 폴링할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

메쉬 통신 프로토콜의 흐름도가 도6에 도시된다. 마스터 노드는 자신의 할당된 미니 슬롯을 식별함으로써 단계(600)에서 시작한다. 마찬가지로, 슬레이브 노드는 자신의 할당된 미니 슬롯을 식별함으로써 단계(700)에서 시작한다. 단계(602)에서 마스터 노드는 폴링될 슬레이브 노드를 선택하고 선택된 노드와 관련한 미니 슬롯을 대기한다. 이어, 단계(604)에서, 마스터는 자신의 안테나를 선택된 슬레이브 노드를 향해 지향시키며, 단계(606)에서, 선택된 슬레이브 노드와 관련된 미니 슬롯 동안 마스터 노드는 폴링 정보를 선택된 슬레이브 노드로 전송한다.

한편, 단계(702)에서 선택된 슬레이브 노드는 마스터 노드와 관련된 할당된 미니 슬롯 동안 자신의 안테나를 마스터 노드를 향해 지향시키며, 단계(704) 동안 선택된 슬레이브 노드는 마스터 노드로부터 폴링 정보를 수신하기 시작한다. 만일 선택된 슬레이브 노드가 자신의 식별 정보 또는 폴링 신호를 찾지 못하면, 단계(706)에서 선택된 스레이브 노드는 마스터 노드를 갖는 자신의 다음에 관련된 미니 슬롯을 대기한다. 대기하는 동안, 선택된 슬레이브 노드는 자신 고유의 슬레이브 노드와 통신하는 것처럼 다른 업무를 수행할 수 있다.

그러나 만일 단계(704)에서 선택된 슬레이브 노드가 자신의 식별 정보 또는 폴링 신호를 찾는다면, 단계(708)에서 슬레이브 노드는 통신이 필요한지를 결정한다. 그렇지 않다면, 선택된 슬레이브 노드는 단계(706)에서 마스터 노드를 갖는 자신의 관련된 다음 미니 슬롯을 대기한다. 그러나, 만일 슬레이브 노드가 통신이 필요하다고 판단하면, 단계(710)에서 슬레이브 노드는 마스터 노드와의 통신을 요구한다.

선택된 슬레이브 노드의 요청에 응답하여, 단계(608)에서 마스터 노드는 선택된 슬레이브 노드의 요청을 수신하며, 단계(610)에서 마스터 노드와 단계(712)에서 슬레이브 노드는 데이터 전송을 절충한다. 이어 단계(612)에서, 마스터 노드, 및 단계(714)에서 슬레이브 노드는 절충된 데이터 전송을 수행한다. 이어 마스터 노드는 통신할 다른 슬레이브 노드를 선택하기 위해 단계(602)로 돌아간다. 더욱이, 선택된 슬레이브 노드는 단계(706)로 진행하며, 여기서 선택된 슬레이브 노드는 마스터 노드를 갖는 관련된 다음의 미니 슬롯을 대기한다.

미니 슬롯 타이밍 및 통신 이벤트가 서로 통신하는 노드들 사이에서 공유된다는 것을 이해해야 한다. 메쉬 통신 프로토콜은, 만일 어떠한 데이터도 전송되거나 노드에 의해 수신되지 않을 때 특정 노드에 대해 유지된 미니 슬롯이 발생하거나, 만일 정보가 다른 노드로 여전히 전송되면, 미니 슬롯 통신 이벤트는 무시된다. 이어 데이터는 관련된 다음 미니 슬롯이 발생할 때까지 저장된다. 더욱이, 데이터 전송은 가능한 한 좁게 미니 슬롯을 만듦으로써 어느 정도 개선된다. 이는 프로토콜의 입도를 개선시키며, 다른 통신 이벤트가 최소 지연으로 발생하게 한다.

메쉬 네트워크(100)에서, 만일 마스터 노드를 갖는 데이터 전송 시간이 미니 슬롯 시간을 초과하면, 데이터 전송은 데이터 전송이 완료되거나, 승인된 양의 데이터가 전송되기까지 연속할 것이다. 이어 마스터 노드는 슬레이브 노드의 다음 관련된 미니 슬롯에서 다른 슬레이브 노드를 폴링하며, 결국 전송되지 않은 소정의 데이터의 잔여분을 입수하게 된다. 그러나 만일 슬레이브 노드를 사용한 데이터 전송 시간이 마스터 노드에 할당된 미니 슬롯 시간을 초과한다면, 슬레이브 노드는 데이터 전송을 중지하고 마스터 노드를 따라야 한다.

마스터 노드가 슬레이브 노드가 폴링된 것을 알리기 위해 슬레이브 노드로 식별 정보를 전송하는 데는 많은 방법이 있다. 사전 문제로서, 무선 메쉬 네트워크에서 마스터 안테나는 슬레이브 노드를 지향할 필요가 있다. 이어 슬레이브 노드는 자신의 안테나를 마스터로 지향시키고 슬레이브 노드를 식별하는 헤더 데이터를 갖는 정보 패킷의 출발점을 찾는다. 만일 헤더 데이터가 발견되지 않으면, 슬레이브 노드는 전송된 소정의 데이터가 없다고 결정할 수 있다. 택일적으로, 슬레이브 노드는 자신의 관련된 미니 슬롯 동안 메시지의 출발점을 간단히 찾을 수 있다. 메시지의 출발점은 에너지가 없음에서 에너지로 점프하는 수신된 신호에 의해 검출될 수 있다. 만일 메시지의 출발점이 발견되지 않으면, 슬레이브 노드는 소정의 진행중인 메시지가 없음을 알 것이다.

전술한 설명은 본 발명의 실시에에 관한 것으로, 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 변경될 수 있으며, 본 발명의 사상은 청구항에 의해 한정된다.

Claims (19)

1. 노드들 사이의 통신 방법으로서,

   시간 프레임에 다수의 시간 슬롯을 구축하는 단계;

   모든 시간 슬롯을 한 쌍의 노드들 사이의 통신들과 관련시키는 단계를 포함하는데, 적어도 하나의 시간 슬롯은 제1 노드와 제2 노드 사이의 통신에 관련되며, 적어도 제2 시간 슬롯은 제1 노드와 제3 노드 사이의 통신과 관련되며;

   적어도 하나의 시간 슬롯 동안 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 통신하게 하는 단계; 및

   상기 제3 노드가 상기 제2 시간 슬롯에서 상기 제1 노드와의 통신을 대기하게 하는 단계를 포함하며, 상기 제1 노드가 상기 제2 노드와 계속하여 통신하고 있는 경우, 상기 제1 노드는 상기 제2 시간 슬롯에서 상기 제3 노드와 통신하지 않는, 노드들 사이의 통신 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 노드가 상기 제2 노드와의 통신을 완료한 경우, 상기 제1 노드는 상기 제2 시간 슬롯에서 상기 제3 노드와 통신하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 통신하게 하는 단계는 상기 제1 노드가 상기 적어도 하나의 시간 슬롯 동안 폴링 정보를 전송하게 하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 통신하게 하는 단계는 상기 제1 노드가 식별 신호를 전송하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 노드를 제3 시간 슬롯 동안 상기 인터넷과 통신하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제3 노드가 상기 제1 노드와의 통신을 대기하는 동안, 상기 제3 노드는 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 제3 노드가 상기 제1 노드와의 통신을 대기하는 동안, 상기 제3 노드는 안테나를 상기 제1 노드로 지향시키는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시간 슬롯 동안 상기 제1 모드는 데이터를 상기 제2 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시간 슬롯 동안 상기 제1 노드는 상기 제2 노드로부터 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
10. 제1항에 있어서, 시간 프레임에서 다수의 시간 슬롯을 구축하는 단계는 상기 시간을 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 상기 적어도 하나의 시간 슬롯 동안 통신하게 하는 단계는 무선 통신을 구축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드들 사이의 통신 방법.
12. 메쉬 통신 프로토콜로서,

    슬레이브 식별 신호를 제1 슬레이브 노드로 전송함으로써 다수의 제1 시간 슬롯들의 제1 시간 슬롯 동안 마스터 노드가 상기 제1 슬레이브 노드를 폴링하게 하는 단계;

    상기 제1 슬레이브 노드가 상기 다수의 제1 시간 슬롯들의 각각의 시간 슬롯 동안 상기 마스터 노드를 따르게 하는 단계;

    자신의 슬레이브 식별 신호를 식별한 후 상기 제1 슬레이브 노드가 응답하게 하는 단계;

    다수의 제2 시간 슬롯의 각각의 시간 슬롯 동안 제2 슬레이브 노드가 상기 마스터 노드를 따르게 하는 단계;

    상기 제2 슬레이브 노드가 상기 제2 슬레이브 노드를 의미하는 슬레이브 식 별 신호를 식별하면, 상기 제2 슬레이브 노드가 상기 마스터 노드에 응답하지 않게 하는 단계; 및

    상기 제1 슬레이브 노드 및 상기 마스터 노드가 폴링 동안 정보를 교환하게 하는 단계를 포함하는, 메쉬 통신 프로토콜.
13. 제12항에 있어서, 상기 제2 슬레이브 노드가 제1 시간 슬롯 동안 자신 고유의 슬레이브 노드와 통신하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메쉬 통신 프로토콜.
14. 노드들을 갖는 메쉬 네트워크 내에서의 통신 방법으로서,

    시간 플레임들의 시퀀스의 각각의 시간 프레임에서 다수의 제1 시간 슬롯 및 다수의 제2 시간 슬롯을 구축하는 단계;

    다수의 제1 시간 슬롯의 제1 시간 슬롯 동안 제1 슬레이브 식별 신호를 포함하는 폴링 명령을 전송함으로써 노드가 마스터 노드로서 작용하게 하는 단계;

    상기 제1 시간 슬롯 동안 상기 제1 폴링 정보를 수신함으로써 다른 노드가 제1 슬레이브 노드로서 작용하게 하는 단계를 포함하는데, 상기 제1 슬레이브 노드는 상기 제1 슬레이브 식별 신호를 식별한 후 상기 제1 폴링 정보에 응답하며; 및

    상기 다수의 제2 시간 슬롯 동안 수신함으로써 또다른 노드가 제2 슬레이브 노드로서 작용하게 하는 단계를 포함하며, 상기 제2 슬레이브는 제2 슬레이브 식별 신호가 식별되지 않은 경우 상기 마스터 노드에 응답하지 않는, 노드들을 갖는 메 쉬 네트워크 내에서의 통신 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 제2 슬레이브 노드는 상기 제1 시간 슬롯 동안 여전히 또다른 노드와 통신하는 것을 특징으로 하는 노드들을 갖는 메쉬 네트워크 내에서의 통신 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 마스터 노드 및 상기 제1 슬레이브 노드는 상기 제1 시간 슬롯 동안 데이터의 전송을 절충하는 것을 특징으로 하는 노드들을 갖는 메쉬 네트워크 내에서의 통신 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 마스터 노드 및 상기 제1 슬레이브 노드는 데이터의 절충된 전송을 실행하는 것을 특징으로 하는 노드들을 갖는 메쉬 네트워크 내에서의 통신 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 마스터 노드는 상기 제1 시간 슬롯 동안 안테나를 상기 제1 슬레이브 노드로 지향시키는 것을 특징으로 하는 노드들을 갖는 메쉬 네트워크 내에서의 통신 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 마스터 노드는 다수의 제2 미니 슬롯의 적어도 제1 미니 슬롯 동안 상기 제1 슬레이브 노드로부터 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 노드들을 갖는 메쉬 네트워크 내에서의 통신 방법.

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