KR20080013948A - Ｍｂｏａ 광대역 시스템에서 비컨 주기 병합의 자동적 해제 - Google Patents

Ｍｂｏａ 광대역 시스템에서 비컨 주기 병합의 자동적 해제 Download PDF

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Abstract

현재의 MBOA 광대역 MAC 프로토콜은 성질이 다른 디바이스를 검출하는 디바이스가 비컨에 BP 스위치 IE를 포함하도록 요구함으로 인해, 이웃하는 디바이스가 성질이 다른 디바이스의 존재를 학습하여 통합된 방식으로 비컨을 재배치시키기 위해 학습된 디바이스를 추적한다. 그러나 비컨재배치의 전송 주기 동안, 디바이스는 표준에 의하여 요구되는 바와 같이, 재배치 단계 중단을 결정하고, 이러한 결정은 또한, 다른 참여하는 디바이스에 의해 수신되어야 한다. 무선 네트워크와 디바이스를 위한 방법은 최소 실행 오버헤드를 갖춘 통합된 방식으로 비컨재배치의 중단 단계를 가능하게 한다.

Description

ＭＢＯＡ 광대역 시스템에서 비컨 주기 병합의 자동적 해제{AUTOMATIC CANCELLATION OF BP MERGER IN MULTI-BAND OFDM ALLIANCE(MBOA) ULTRA WIDE BAND(UWB) SYSTEMS}
본 발명은 2005년 5월 31일에 출원된, 미국 가특허 출원 60/685,931의 이점을 주장하며, 이의 가르침은 본 명세서에 참조로서 병합된다.
본 발명은 MBOA 광대역 시스템에서 비컨 주기 병합의 자동적 해제에 관한 것이다.
무선 통신 대역폭은 채널 변조 기술의 발전으로 상당히 증가해 와서, 무선 매체가 유선 및 광섬유 솔루션에 대한 실행 가능한 대안이 되게 한다. 이와 같이, 데이터 및 음성 통신에서 무선 연결성의 이용이 계속 증가한다. 이러한 디바이스는 무선 네트워크{예컨대, WLANS(wireless local area networks)}에서의 무선 전화기, 휴대용 컴퓨터뿐만 아니라, 무선 네트워크에서의 오디오/비쥬얼 스트리밍, 비디오/오디오 텔리포니, 스테이셔너리 컴퓨터 및 휴대용 핸드셋등을 포함한다.
각각의 무선 네트워크는 MAC(Medium Access Control) 서브-층과 PHY(Physical) 층과 같은 다수의 층과 서브-층을 포함한다. 이 MAC 층은 OSI 스택에서 데이터 링크 층의 두 서브-층 중 더 낮은 층이다. 이 MAC 층은 동일한 무선 매체로의 동시적인 비컨을 요구하는 많은 사용자들 사이에 조정(coordination)을 제공한다.
MAC 층 프로토콜은 네트워크 내의 사용자에 의해 공유되는 방송 매체로의 접근을 지배하는 많은 규칙을 포함한다. 알려진 바와 같이, 일부 상이한 다중 비컨 기술(종종 MAC 프로토콜로 기재됨)은 MAC 층을 지배하는 프로토콜 내에서 작용하는 것으로 한정되었다. 이 기술은 CSMA(Carrier Sensing Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access) 및 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 포함하되, 이에 제한되진 않는다.
음성 및 데이터 트래픽의 제어에서의 상당한 향상에 기여하는 규격과 프로토콜을 통해, 동기화하여 통신하는 다른 네트워크에 속한 디바이스에 대한 필요성이 증가해 왔다. 현재의 UWB MAC 프로토콜은, 성질이 다른 디바이스(즉, 다른 네트워크에 속한 디바이스)를 검출하여 비컨에 비컨 주기(BP) 스위치 정보 구성요소(IE)를 포함하고 이로 인해, 이웃하는 디바이스는 성질이 다른 네트워크의 존재를 학습하고 이 학습된 디바이스를 추적하여 조정 방식으로 이들의 비컨을 재배정시키는 디바이스를 필요로 한다. 이렇게 하여, 제1 네트워크에 존재하는 디바이스는 비컨 주기 개시 시간(BPSTs:Beacon Period Start Times)을 제2 네트워크의 디바이스와 동기화시키고, 각각의 디바이스는 공통의 MAC 정보를 포함하는 비컨을 들으려고 귀를 기울이고 이 비컨을 수신한다. 도 1은 두개의 alien 네트워크(1 및 2)를 각각 도시한다. 네트워크(1)에 존재하는 디바이스(A)가 네트워크(2)에 존재하는 디바이스(D)의 존재를 검출한다면, 디바이스(A)는 네트워크(1)의 비컨 주기와 네트워크(2)의 비컨 주기를 병합시키길 원한다. 디바이스(A)는 병합의 의도를 전하기 위해 비컨에 BP 스위치 IE를 포함시켜서 이를 디바이스(B 및 C)에 전송할 것이다. 예컨대, 디바이스(B 및 C)는 디바이스(A)로부터의 BP 스위치 IE에 따른 네트워크(2)에 존재하는 디바이스와 동기화하기 위해 BPST를 변경할 것이다. 그러므로 네트워크(1)에 존재하는 디바이스(A, B 및 C)는 이들의 비컨 주기와 네트워크(2)의 비컨 주기를 병합하고, 두 네트워크에 존재하는 디바이스는 병합된 비컨 주기로 비컨을 전송할 것이다.
(ECMA 규격 368로 공개된) 와이미디어 UWB MAC 1.0은, 다른 비컨 주기 개시 시간(BPSTs)을 갖는 디바이스가 클록 동기화를 유지하기 위해, 서로의 범위 내에 들어올 때, 함께 병합할 것을(즉, 동일한 BPST를 이용할 것을) 요구한다. 전원 (일치의) 병합 프로세스를 보장하기 위해, 성질이 다른 디바이스의 슈퍼프레임의 제2 절반에서 BPST를 갖는 디바이스는 성질이 다른 디바이스의 BPST를 새로운 BPST로 사용하여, 도 2에서 도시된 바와 같이 이들의 비컨을 재배정시켜야 한다. 비컨 주기의 2차원적인 표현은, 병합 단계 이전에, 슈퍼프레임 도면(20)에서, 각각의 디바이스(A, B 및 C)은 디바이스(G, D, G, E, I 및 F)의 BPST로 한정된 바와 같이, 슈퍼프레임의 중간에서 발생하는 BPST를 갖는다. 그러나 병합 단계 이후, 슈퍼프레임 도면(21)에서 도시된 바와 같이, 디바이스(A, B, C, D, E, F, G, H 및 I)는 동일한 BPST를 사용하여 이들의 비컨을 재배정함으로서, 각각의 디바이스는 동시에 비컨 주기를 시작한다. 그러나 비컨 주기 재배정의 천이 단계 동안, 디바이스는 상기 규격에 의해 요구되어지는 바와 같이 재배정 프로세스를 중단할 것을 결정할 수 있다. 이것은 타임아웃 동작, 신호 세기의 저하 또는, 두 네트워크의 동기화를 불필요한 것으로 만드는 약간의 다른 유형의 간섭에 기인될 수 있다. BPST의 재배정을 억제하는 이러한 결정은 또한, 네트워크에 존재하는 참여하는 다른 디바이스에 의해 받아들여져야만 한다. 예컨대, 도 1에 따르면, 디바이스(A)는 네트워크(2)의 BPST와 디바이스(A)의 BPST를 병합하는 것이 바람직한 것으로 인식한다; 그러나 디바이스(A)는 디바이스(D)가 더 이상 응답이 없다는 것을 검출한다. 디바이스(A)가 이미 BP 스위치 IE를 네트워크(1)에 존재하는 나머지 디바이스에 전송하였다면, 디바이스(A)는 최소 실행 부담을 지닌 조정된 방식으로 비컨 재배정을 중단하도록 참여하는 이웃 디바이스에 명시적으로 알림으로써 BPST를 변경하지 못하도록 디바이스(B 및 C)에게 어쨌든 알려야 한다.
UWB 1.0 규격으로부터 현존의 조정된 BP 병합 알고리즘을 이용하여 비컨 재배정을 중단하기 위해, 디바이스는 자신의 비컨을 가장 큰 BPST 오프셋 값을 갖는 BP 스위치 IE에 의해 지시된 성질이 다른 BP로 재배정해야만 한다. 현재의 규격에 기초한 가능한 가장 큰 BPST 오프셋 값은 32768 마이크로초(microsecond) 인, 도 2에 도시된 바와 같은 슈퍼프레임 시간의 1/2 이다.
진행 중인 비컨 재배정 프로세스를 중단시키도록 결정하는 디바이스에 있어서, 이 디바이스는 65536 마이크로초로 설정된 BPST 오프셋 값을 갖는 BP 스위치 IE를 포함할 수 있으며, 이 65536 마이크로초는 정확히, 하나의 슈퍼프레임과 동일한 시간이다. 이러한 값이 BP 스위치 IE에서 발견된 임의의 가능한 BPST 오프셋 값보다 더 크기 때문에, 65536인 BPST 오프셋 값을 갖는 BP 스위치 IE를 수신하는 다른 모든 디바이스는 BP 스위치 IE에 의해 지시된 성질이 다른 네트워크 BP에 이들의 비컨을 재배정시킬 것이다. 다행히도, 성질이 다른 네트워크 BP는 정확히, 디바이스(즉, 도 1에서의 B 및 C)가 사용하고 있는 동일한 BP이며, 이는, 상기 BPST가 독특한 하나의 슈퍼프레임이기 때문이다. 그러므로 이러한 디바이스가 여전히 "비컨을 재배정"할지라도, 이러한 재배정은 비컨 재배정 프로세스를 중단하는 것과 같다. 이러한 단계는 진행 중인 비컨 재배정을 중단하도록 행해지는 추가적인 절차의 필요성을 전혀 허용하지 않는다.
도 1은 디바이스가 통신하는 두개의 무선 네트워크를 도시하는 도면.
도 2는 BP 병합 전의 슈퍼프레임과 BP 병합 이후의 슈퍼프레임을 도시하는 도면.
도 3은 BP 병합을 해제하는 단계의 방법의 흐름도를 도시한 도면.
도 4는 비컨프레임을 도시한 도면.
도 5는 BP 스위치 IE 형식을 도시한 도면.
도 6은 여러 디바이스를 갖춘 무선 네트워크를 도시한 도면.
도 3은 BP 병합을 해제하는 단계의 방법을 도시한다. 단계 300에서, 성질이 다른 네트워크를 검출하고, 자신의 네트워크에 있는 나머지 디바이스에 BP 스위치 IE를 최초로 전송했던 디바이스는 이들을 병합시키는 것이 여전히 바람직한지에 대한 여부를 결정한다. 만일 바람직하다면, 이 디바이스는 광대역 1.0 규격에 명시된 대로 단계 306에서 병합의 절차를 밟는다. 그러나 만일, 디바이스는 BP를 병합하는 것이 더 이상 바람직하지 않음을 단계 300에서 결정하면, 이 디바이스는 단계 301로 진행할 것이다. 이러한 결정은 예컨대, 타임아웃 작동, 신호 세기의 저하(deterioration) 또는, 몇몇의 다른 유형의 간섭에 기초될 수 있으며, 이에 의해 이 디바이스는 성질이 다른 네트워크로부터 확실한 품질의 신호를 더 이상 수신하지 않는다. 이러한 것이 발생한다면, 단계 301에서, 이 디바이스는 슈퍼프레임의 길이와 동일한 BPST 오프셋을 포함하는 BP 스위치 IE를 생성한다.
BP 스위치 IE는 도 4에서 도시된 바와 같이 비컨프레임(400) 내에 존재한다. 예컨대, 비컨프레임은 MAC 헤더(401), 비컨파라미터(402), 정보 구성요소(403,404) 및 프레임 체크 시퀀스(FCS)(405)를 포함할 수 있다. MAC 헤더(401)는 매체 비컨 제어에 대한 정보를 포함한다. 비컨파라미터(402)는 비컨(즉, 주기, 주파수 및 지속시간)에 대한 정보를 포함한다. 정보 구성요소(403,404)는 비컨주기 동안 전달된 제어 또는 관리 정보를 포함한다. FCS(405)는 프레임의 훼손 여부를 검사한다. 이는 에러 검출 코드로 구성되고 비컨프레임이 적절히 수신되지 않는 시간을 검출한다.
형식 IE(403,404)의 일예는 도 5에서 도시된 바와 같은 BP 스위치 IE 형식(500)이다. BP 스위치 IE 프레임 형식(500)은 정보 구성요소의 유형을 식별하는 구성요소 ID 필드(501)를 포함한다. 길이 필드(502)는 BP 스위치 IE의 길이를 설명하고, 이 BP 스위치 IE가 얼마나 많은 정보를 포함하는지를 설명한다. BP 이동 카운트다운 필드(503)는 디바이스가 자신의 BP를 옮기는 타이밍에 대한 정보를 포함한다. 비컨슬롯 오프셋 필드(504)는, 새로운 비컨 주기에서 얼마나 많은 슬롯만큼 디바이스가 자신의 현재의 비컨 슬롯을 오프셋 시킬 수 있는지에 대한 정보를 포함한다. BPST 오프셋 필드(505)는 시간의 주기에 대한 정보를 포함하는데, 상기 시간의 주기만큼 디바이스는 BPST를 오프셋 시켜야 한다.
진행 중인(in-progress) 비컨 재배치 과정을 중단시키기 위해, 도 3의 단계 301에서 BP 스위치 IE를 생성하는 디바이스는 BP 스위치 IE(500)에서 BPST 오프셋 필드(505)를 65536으로 그리고 비컨슬롯 오프셋 필드(504)를 0으로 설정할 것이다. 이러한 결합은 비컨 슬롯에서 변형 없이 하나의 슈퍼프레임과 정확히 동등한 시간이다. 디바이스는 단계 302에서 자신의 비컨 내에 BP 스위치 IE를 전송한다. 단계 303에서, 네트워크에 존재하는 제2 디바이스는 비컨을 수신한다. 단계 304에서, 이 디바이스는 단계 303에서 단지 수신된 비컨(예컨대, 현재의 슈퍼프레임 동안 수신된 비컨과 같이)에서의 BP 스위치 IE와 자신이 수신한 이전 비컨에서의 BP 스위치 IE의 값을 비교한다. 단계 303에서 수신된 BP 스위치 IE가 자신이 수신한 이전의 비컨에서의 BP 스위치 IE보다 더 적다면, 제2 디바이스는 단계 300으로 돌아올 것이다.
비컨 재배정 프로세스가 의도적으로 제1 디바이스에 의해 정지된다면, 이 디바이스는 BP 오프셋을 이전 비컨의 BP 스위치 IE에서 발견된 임의의 가능한 BPST 오프셋 값보다 더 큰 값인 65536으로 설정할 것이다. 제2 디바이스가 65536인 BPST 오프셋을 갖는 BP 스위치 IE를 수신할 때, 이 디바이스는 단계 305에서 BP 스위치 IE에 의해 지시된 BP로 비컨을 재배정할 것이다. 다행히도, 상기 BP는, BPST가 정확히 독특한 하나의 슈퍼프레임이기 때문에 비컨 재배정이 시작되기 전에 디바이스가 사용하고 있는 것과 정확히 같은 BP이다. 그러므로 제2 디바이스가 여전히 단계 305에서 자신의 비컨을 재배정 할지라도, 이러한 재배정은 비컨 재배정 프로세스를 중단하는 것과 같은 것이다. 이것은 진행 중인 비컨 재배정을 중단하는데 필요한, 추가적인 절차의 최소량이다. 추가적으로, 이러한 방법은 슈퍼프레임의 길이에 상관없이 적용된다. 예컨대, 슈퍼프레임 길이는 1초 또는 0.2초 미만이 될 수 있다.
도 3에서 도시된 방법을 실행하기 위한 무선 네트워크는 도 6에서 나타낸다. 무선 네트워크(1)는 진행 중인 비컨 주기 병합 중단을 결정하는 디바이스(A)를 포함한다. 디바이스(A)는 카운터(600)를 포함한다. 일단 디바이스(A)가 성질이 다른 네트워크에 있는 디바이스의 존재를 검출하여 비컨 주기 병합을 요청하면, 상기 성질이 다른 네트워크가 여전히 통신에 있어서 이용 가능한지를 다시 확인할 수 있다. 카운터(600)는, 디바이스(A)가 성질이 다른 네트워크를 다시 듣는데 너무 오랜 시간이 걸리기 때문에 비컨 주기 병합이 바람직하지 않다는 사실을 결정한다. 디바이스(A)는 또한 프로세서(601)를 포함한다. 프로세서(601)는, 진행 중인 비컨 주기 병합이 카운터(600)에 기초하여 중단되어야 한다는 사실을 결정한다. 이러한 결정을 달성하기 위해, 프로세서(601)는 슈퍼프레임 길이와 동일한 BPST 오프셋을 갖는 비컨 스위치 IE를 포함하는 비컨을 생성한다. 디바이스(A)는 또한 프로세서(601)에 의해 생성된 비컨을 전송하기 위한 전송기(602)를 포함한다.
디바이스(A)는 진행 중인 비컨 주기 병합을 중단하는 것이 바람직하다는 것을 인식하는, 네트워크(1) 내의 디바이스일 수 없다. 네트워크(1)에 존재하는 다른 디바이스가 진행 중인 비컨 주기 병합에 대한 중단을 개시하는 경우, 디바이스(A)는 현재의 슈퍼프레임에서 전송된 비컨을 저장하기 위한 메모리(603)를 포함한다. 이러한 비컨은 상기 중단을 가능케 하기 위해 인입 비컨과 비교될 것이다(예컨대, 도 3의 단계 304). 디바이스(A)는 또한, 비컨을 수신하기 위한 수신기(604)와 현재의 슈퍼프레임에서 수신된 비컨에서 BP 스위치 IE를 판독하기 위한 프로세서(605)를 포함한다; 상기 프로세서는 만일 상기 비교가, 인입 BP 스위치 IE의 값이 저장된 BP 스위치 IE의 값보다 크다는 사실을 결정하는 경우, 저장된 BP 스위치 IE를 인입 BP 스위치 IE로 대체한다. 프로세서(601 및 605)는 동일한 프로세서 또는 상이한 프로세서가 될 수 있다.
이러한 명세서의 관점에 있어서, 본 명세서에서 설명된 다양한 방법과 디바이스는 효율적인 매체 액세스를 획득하기 위한 것으로 알려지고, 분배된 무선 네트워크에서 공유하는 하드웨어 및 소프트웨어로 실행될 수 있음을 유의한다. 더욱이, 이 다양한 방법과 파라미터는 어떠한 제한적인 의미에서가 아닌, 오직 예로써 포함된다. 이러한 개시 내용의 관점에 있어서, 첨부된 청구범위의 범위를 유지하면서 당업자는 그들 자신의 기술과 이러한 기술을 획득하는데 필요한 장비를 결정하는데 있어서 다양한 예의 디바이스와 방법을 실시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 MBOA 광대역 시스템에서 비컨 주기 병합의 자동적 해제에 이용가능 하다.

Claims (6)

  1. 비컨 주기 병합을 해제하는 방법으로서,
    적어도 하나의 제1 디바이스에서, 비컨 주기 병합이 바람직하지 않다고 결정하는 단계와(300);
    슈퍼프레임의 길이와 같은 BPST 오프셋을 포함하는 상기 적어도 하나의 제1 디바이스에서 제1 BP 스위치 IE를 생성시키는 단계(301)와;
    상기 적어도 하나의 제1 디바이스로부터 상기 제1 BP 스위치 IE를 포함하는 비컨을 전송하는 단계(302)와;
    적어도 하나의 제2 디바이스에서 상기 비컨을 수신하는 단계(303)와;
    상기 수신된 비컨의 상기 제1 BP 스위치 IE의 값과 현재의 슈퍼프레임에서 전송된 비컨의 제2 BP 스위치 IE의 값을 비교하는 단계(304)와;
    만일 상기 비교 단계가, 상기 제1 BP 스위치 IE의 값이 제2 BP 스위치 IE의 값보다 크다고 결정하는 경우, 상기 제2 BP 스위치 IE를 상기 제1 BP 스위치 IE로 대체하는 단계
    를 포함하는,
    비컨 주기 병합을 해제하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 슈퍼프레임의 길이는 1초 미만인,
    비컨 주기 병합을 해제하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 슈퍼프레임의 길이는 0.2초(200 milliseconds) 미만인,
    비컨 주기 병합을 해제하는 방법.
  4. 비컨 주기 병합의 해제를 통신하는 무선 네트워크(1)로서,
    비컨 주기 병합이 바람직하지 않다는 것을 인지하는 제1 트랜스시버(A)로서, 슈퍼프레임의 길이와 같은 BPST 오프셋(505)을 포함하는 BP 스위치 IE(500)를 포함한 비컨을 전송하는 상기 제1 트랜스시버(A)와;
    상기 비컨을 수신하기 위한 제2 트랜스시버(B)로서,
    상기 수신된 비컨의 수신된 BP 스위치 IE의 값과 현재의 슈퍼프레임에서 전송된 비컨의 저장된 제2 BP 스위치 IE(500)의 값을 비교하고, 만일 상기 비교가, 상기 수신된 BP 스위치 IE(500)의 값이 상기 저장된 BP 스위치 IE의 값보다 크다는 사실을 결정하는 경우, 상기 저장된 BP 스위치 IE를 상기 수신된 BP 스위치 IE(500)로 대체하는, 제2 트랜스시버(B)
    를 포함하는,
    비컨 주기 병합의 해제를 통신하는 무선 네트워크.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 비컨을 전파하기 위한 복수의 제3 트랜스시버(C)를 더 포함하는,
    비컨 주기 병합의 해제를 통신하는 무선 네트워크.
  6. 비컨 주기 병합을 해체하기 위한 디바이스(A)로서,
    비컨 주기 병합이 바람직하지 않다는 사실을 결정하는 카운터(600)와;
    슈퍼프레임 길이와 같은 BPST 오프셋을 포함하는 비컨 스위치 IE(500)을 생성하고 이를 비컨에 포함시키기 위한 프로세서(601)와;
    상기 비컨을 전송하기 위한 전송기(602)와;
    현재의 슈퍼프레임에서 전송된, 비컨을 저장하기 위한 메모리(603)와;
    비컨을 수신하기 위한 수신기(604)와;
    현재의 슈퍼프레임에서 전송된 비컨의 수신된 BP 스위치 IE(500)를 판독하고, 만일 이 판독이, 상기 수신된 BP 스위치 IE(500)의 값이 상기 저장된 BP 스위치 IE의 값보다 크다고 결정하는 경우, 상기 저장된 비컨으로부터 저장된 BP 스위치 IE를 상기 수신된 BP 스위치 IE(500)로 대체기 위한 프로세서(605)
    를 포함하는,
    비컨 주기 병합을 해체하기 위한 디바이스.
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