KR20090059824A

KR20090059824A - 무선 네트워크에서의 비콘재전송장치, 비콘재전송방법 및초기접속신청방법

Info

Publication number: KR20090059824A
Application number: KR1020070126877A
Authority: KR
Inventors: 고광진; 송명선; 황성현; 엄중선; 김창주; 유성진
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-11
Also published as: KR101117683B1; WO2009072761A3; EP2220821B1; EP2220821A2; WO2009072761A2; US20100265871A1; EP2220821A4

Abstract

무선 네트워크에서의 비콘 재전송장치, 비콘재전송방법 및 초기접속신청방법이 개시된다. 이 재전송장치 및 방법은 다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크를 관리하는 관리장치로부터 무선 네트워크에서의 통신을 위한 비콘정보 및 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하고 에코비콘슬롯 동안 비콘정보를 재전송한다. 본 발명에 따르면, 다양한 환경에서 비콘정보를 수신할 수 있게 하고, 비콘정보를 해당 네트워크 내부뿐만 아니라 인접한 외부네트워크까지 수신할 수 있게 함으로서 네트워크 간의 주파수 자원을 공유하고 효율적으로 사용할 수 있는 기반을 마련하고, 궁극적으로 네트워크 운용의 편의성 및 효율을 극대화할 수 있다.

인지 무선 시스템 (Cognitive radio system), WPAN(Wireless Personal area network), 비콘(Beacon), EBP(Echo Beacon Protocol)

Description

무선 네트워크에서의 비콘재전송장치, 비콘재전송방법 및 초기접속신청방법{Beacon echo apparatus, beacon echo method, and initial access request method on the wireless personal area network}

본 발명은 무선 네트워크에서 에코 비콘 프로토콜(EBP)를 이용한 비콘재전송장치, 비콘재전송방법 및 초기접속신청방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비콘 재전송을 통해 네트워크 간의 주파수 자원을 공유하고 효율적으로 사용할 수 있는 기반을 마련하고, 궁극적으로 네트워크 운용의 편의성 및 효율을 극대화하는 비콘재전송장치, 비콘재전송방법 및 초기접속신청방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-002-03, 과제명: 스펙트럼 사용효율 개선을 위한 Cognitive Radio 기술 개발].

IEEE 802.15.1,3,4와 같은 기존의 무선 개인 근거리 통신망(Personal Area Network: PAN)은 특정 국가의 정부가 해당 시스템의 동작 주파수를 사전에 할당 받아 사용하기 때문에 자신이 동작하여야 할 주파수를 찾고 관리하는 절차가 중요하지 않다.

그러나, 특정 주파수 대역을 정부로부터 할당 받아 사용하는 것이 아니라 특정 대역에(예를 들면 TV대역) 정부로부터 주파수의 사용허가를 받은 시스템(Incumbent User(IU) 또는 Primary User, 이하에서는 "원래사용자"로 표기한다.)이 이미 동작하고 있는 상황에서 이들 원래사용자(IU)가 해당 주파수의 사용여부를 지속적인 탐색(Scan)을 통하여 특정 시간대에 원래사용자(IU)가 사용하고 있지 않는 주파수를 찾아서 사용하는 인지무선 기술을 기반으로 하는 PAN과 같은 경우에는 기존의 PAN과는 다르게 네트워크의 초기 설정 시 동작 주파수를 설정하거나 원래사용자(IU)에게 간섭을 주지 않기 위한 엄격한 전력제어가 요구된다. 이러한 제한은 기존의 PAN과는 다르게 네트워크의 커버리지를 결정하는 비콘 신호의 범위를 엄격하게 제한하게 되고 특정 영역에서는 이러한 비콘 신호를 수신할 수 없게 한다. 이에 따라, 네트워크 간의 주파수 사용정보 등의 인지무선 정보의 교환의 필요성, 전력 제어된 상태의 전송범위 밖에서의 네트워크 비콘(Beacon)을 획득하는 문제, 초기 송신전력을 설정하는 문제, 다수의 네트워크가 중첩된 영역에 존재하여 비콘 수신이 적절하지 못한 디바이스에 대한 문제 등과 같은 여러 가지 문제가 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무선 네트워크에서 에코 비콘 프로토콜(EBP)를 이용하여 네트워크 간의 주파수 자원을 공유하고 효율적으로 사용할 수 있는 기반을 마련하고, 궁극적으로 네트워크 운용의 편의성 및 효율을 극대화하는 비콘재전송장치, 비콘재전송방법 및 초기접속신청방법을 제공하는 데에 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 무선 네트워크의 비콘재전송장치는 다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크를 관리하는 관리장치로부터 무선 네트워크에서의 통신을 위한 비콘정보 및 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신부; 및 에코비콘슬롯 동안 비콘정보를 재전송하는 비콘재전송부를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 무선 네트워크의 비콘재전송방법은 다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크를 관리하는 관리장치로부터 무선 네트워크에서의 통신을 위한 비콘정보 및 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신단계; 및 에코비콘슬롯 동안 비콘정보를 재전송하는 비콘재전송단계를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 무선 네트워크의 초기접 속신청방법은 다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크에 속한 단말로부터 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 무선 네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period) 슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘정보를 수신하는 단계; 및 경쟁접속구간 슬롯 동안 무선 네트워크에의 초기접속을 신청하는 초기접속신청메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 무선 네트워크의 초기접속신청방법은 제1무선네트워크에 속한 단말로부터 제1무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 제1무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period) 슬롯를 가리키는 정보를 포함하는 제1비콘정보를 수신하는 단계; 제2무선네트워크의 관리장치 및 제2무선네트워크에 속한 단말 중 적어도 하나로부터 제2무선네트워크에서 사용하는 주파수 채널 및 시분할된 타임슬롯 각각에 대한 정보를 포함하는 제2비콘정보를 수신하는 단계; 제2비콘정보를 기초로 판단된 제2무선네트워크에 영향을 주지 않는 제1무선네트워크의 경쟁접속구간 슬롯 동안 제1무선네트워크에의 초기접속을 신청하는 초기접속신청메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 네트워크 간의 주파수 사용정보 등의 인지무선 정보의 교환의 필요성, 전력 제어된 상태의 전송범위 밖에서의 네트워크 비콘(Beacon)을 획득하는 문제, 초기 송신전력을 설정하는 문제, 다수의 네트워크가 중첩된 영역에 존재하여 비콘 수신이 적절하지 못한 디바이스에 대한 문제 등의 PAN에서의 비콘의 전력제어로 인해 발생하는 여러가지 문제를 해결함으로써, 다양한 환경에서 비콘 수신을 가능하게 하고 해당 네트워크 내부 뿐 아니라 인접한 외부 네트워크까지 수신 가능하게 함으로써 네트워크 간의 주파수 자원을 공유하고 효율적으로 사용할 수 있는 기반을 마련하고, 궁극적으로 네트워크 운용의 편의성 및 효율을 극대화하는 효과를 발생시킨다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어 와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 인지무선기술을 기반으로 하는 무선 네트워크에서 단말이 비콘을 수신하지 못하여 초기접속을 신청하지 못하거나 인접 네트워크에 간섭을 일으키는 등의 문제점을 발생시키는 상황을 예시한 도면이다.

기존의 통신 시스템은 허가 받은 주파수를 사용하기 때문에 네트워크를 제어하고 관할하는 관리장치는 할당된 주파수 범위 내에서 비콘프레임을 전송하고 이러한 비콘프레임을 수신하지 못하는 단말(디바이스)들은 서비스를 받지 못하거나 자신이 새로운 네트워크 관리장치의 역할을 수행하여 새로운 네트워크를 생성하였다.

그러나, 인지 무선 기술을 기반으로 하는 무선 개인 근거리 전송망(WPAN)에서는 비콘프레임을 전송하는데 몇 가지 제한 사항이 있다.

첫째는 비콘프레임을 전송하기 위한 주파수 대역의 불확실성이다. 이는 원래사용자(IU)가 사용하지 않는 특정 주파수를 탐색하여 탐색된 주파수에서 새로운 네트워크를 설정하기 때문에 설정된 네트워크에 접속되는 단말들은 네트워크가 설정된 주파수를 탐색하는 것이 종래의 시스템보다 어려운 상태이다.

둘째는 비콘프레임을 전송함에 있어 묵시적으로 네트워크 근처에 IU가 활동하고 있다고 가정하는 인지무선 시스템의 특성상 가능한 IU에게 간섭을 줄이도록 설계되어야 한다는 점이다. 따라서 간섭을 줄이기 위해 비콘프레임의 전송 자체를 전력 제어하여 그 시점에 네트워크에 접속되어 있는 단말들만 적절히 서비스할 수 있는 범위 내에서 송신전력을 제어하여야 한다. 이는 네트워크 커버리지를 줄이는 현상을 야기시키게 되고, 따라서 관리장치에서 전송한 비콘프레임을 수신하지 못하는 히든 노드(Hidden node)가 보다 많은 지역에서 생기게 된다.

셋째는 인접 네트워크 간의 주파수 사용여부에 대한 효과적인 정보 교환이 없다면 이들 네트워크가 서로 동일한 주파수를 사용하게 되는데, 이 경우 중첩되어 있는 영역에서의 새로운 단말의 출현은 두 네트워크의 신호를 동시에 받기 때문에 해당 네트워크 영역에서 출현된 단말은 비콘프레임을 적절하게 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다는 점이다.

도 1a을 참조하면, 관리장치(100)가 해당시간에 접속되어 있는 단말 1 내지 3(101 내지 103)들이 수신가능한 최소 전력 범위로 전력 제어된 상태에서 비콘프레 임을 전송한다. 이 때, 최소 전력 범위 밖에 있는 단말 4(104)가 무선 네트워크에 새로 접속하려고 하는 경우에 관리장치에서 전송되는 비콘프레임을 수신할 수 없다. 따라서, 단말 4에서는 관리장치에 초기접속을 신청할 수 없게 되는 초기접속문제(Initial Access Problem)가 발생한다.

도 1b을 참조하면, 서로 인접한 두 네트워크가 동일한 주파수를 사용하고 있다면, 두 네트워크의 중첩지역에 위치한 단말 4(114)는 동시에 두 네트워크의 관리장치(110, 120)에서 전송된 비콘프레임을 수신할 수 있어 오히려 비콘프레임을 적절하게 수신하지 못할 수 있다. 특히, 접속하고자 하는 네트워크의 비콘프레임이 전송되는 시점에 인접 네트워크의 신호가 주기적으로 전송되어 충돌이 일어난다면, 두 네트워크 중의 한 개의 네트워크에서 전송주기가 변경되기 전에는 접속하고자 하는 네트워크의 비콘프레임을 수신할 수 없는 중첩된 영역의 접속 문제(Overlap Area Problem)가 발생한다.

도 1c를 참조하면, 단말 4(124)가 인접 네트워크의 단말 5(125)의 존재를 인식하지 못하고 관리장치 1(130)에 인접 네트워크의 신호의 전송주기와 충돌을 일으키는 타임슬롯을 통해 초기접속을 신청함으로써 인접네트워크에 대한 간섭을 발생시키는 초기접속간섭문제(Initial Interference Problem)가 발생한다.

앞서 언급한 3가지의 경우에 발생하는 각각의 문제들은 그 자체로만 네트워크에 영향을 주는 것이 아니라 도 1d에 도시된 바와 같이 동시에 일어날 수도 있으며 이런 경우에는 보다 복잡한 양상의 문제로 발전된다.

도 1d를 참조하면, 관리장치 1(150)의 전송범위 밖에 위치한 단말 4(144)는 관리장치 1(150)로부터 비콘프레임을 수신하지 못하여 관리장치 1(150)에 초기접속을 신청할 수 없게 되는 초기접속문제(Initial Access Problem)가 발생하고, 또한, 인접 네트워크의 비콘정보를 알지 못하기 때문에 초기접속을 신청하는 과정에서 인접 네트워크에 대한 간섭을 발생시키는 초기접속간섭문제(Initial Interference Problem)를 발생시킬 수 있어 도 1a 및 1c에 도시된 두 가지 문제가 서로 중첩되어 나타날 수 있음을 보여준다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 비콘재전송장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에서 도시된 무선 네트워크의 비콘재전송장치에서 수행되는 비콘재전송방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 네트워크의 비콘재전송장치는 비콘프레임수신부(210) 및 비콘재전송부(220)를 포함한다.

비콘프레임수신부(210)는 다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크를 관리하는 관리장치로부터 무선 네트워크에서의 통신을 위한 비콘정보 및 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘프레임을 수신한다(S310).

본 실시예가 적용되는 무선 네트워크는 인지무선 기술을 기반으로 하는 근거리 개인 통신망(Personal Area Network: PAN) 등과 같이 관리장치(내지 코디네이터)가 전송전력제어(Transmission Power Control)를 하는 네트워크를 가리킨다. 따라서 인지무선 기술을 기반으로 하지 않더라도, AP(IEEE 802.11), PNC(IEEE 802.15) 등의 네트워크 코디네이터가 전송전력제어(Transmission Power Control)을 하는 시스템인 경우에는 본 실시예가 적용될 수 있다.

여기에서 비콘정보는 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치, 길이, 변조방식, 코딩방식 및 할당받은 단말을 가리키는 정보 등을 포함한다. 아울러, 인지무선 기능을 수행하기 위해 무선 네트워크에서 사용하는 주파수 채널 및 사용중인 주파수 채널에 문제가 생겼을 경우에 즉시 이동할 수 있는 백업채널의 정보, 그리고 사용중인 주파수 채널에서 IU의 출현을 탐색할 수 있게 하는 전송중단주기(Quiet Period: QP)에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크에서 사용하는 슈퍼프레임의 구조를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 슈퍼프레임(401)의 타임슬롯은 채널시간할당(Channel Time Allocation: CTA, 407) 슬롯, 관리채널시간할당(Management Channel Time Allocation: MCTA, 406) 슬롯, 경쟁접속구간(Contention Access Period: CAP, 405) 슬롯, 인지무선 기술에서의 원래사용자(Incumbent User: IU)의 신호를 탐색하기 위한 전송중단주기(Quiet Period: QP, 404) 슬롯, 비콘(Beacon) 슬롯(402), 및 에코비콘슬롯(EBP 슬롯, 403) 등을 포함한다.

CTA 슬롯은 다수의 단말 상호간의 통신을 위한 슬롯이고, MCAT 슬롯은 관리장치 및 단말 사이의 제어 정보의 송수신을 위한 슬롯이며, CAP 슬롯은 짧은 길이의 데이터 전송이나 초기 접속을 위한 슬롯이다.

그리고 전송중단주기(Quiet Period: QP) 슬롯은 인지무선 기능을 지원하기 위해 자신의 동작 주파수에 대한 자신의 간섭 없이 원래사용자(Incumbent User: IU)의 신호를 탐색하기 위한 슬롯이다.

또한, 비콘슬롯은 관리장치에서 각 단말에 비콘프레임을 전송하기 위한 슬롯이다.

그리고 에코비콘슬롯(이하 EBP 슬롯)은 본 실시예에서 제안하는 단말에서의 비콘 재전송을 위한 슬롯이다. 에코비콘슬롯은 두 가지 모드로 나뉘게 되는데, 첫째는 중계(Relay) 모드이며, 둘째는 공존(Coexistence) 모드이다. 중계모드의 에코비콘슬롯(이하, 중계모드비콘슬롯)은 동일한 무선네트워크에 속한 이웃단말로의 재전송을 위한 슬롯이고, 공존모드의 에코비콘슬롯(이하, 공존모드비콘슬롯)은 단말이 속한 무선 네트워크에 속하지 않는 인접한 외부단말로의 재전송을 위한 슬롯이다.

본 실시예에 따른 슈퍼 프레임의 구조에서는 EBP 슬롯이 여러개의 타임슬롯으로 분산되어 할당된다. 이는 인접 네트워크나 기타 특정 시간대에 동작되는 간섭원으로부터 EBP를 수신 가능하게 하기 위해 서로 시간 축에서 분리시켜 놓은 것이다. 아울러 단말이 관리장치로 신호를 전송하는 CAP 슬롯도 인접 네트워크로부터 받는 영향을 피하여 시간 축에서 선택할 수 있도록 여러 개의 타임슬롯으로 분산되어 할당된다.

비콘재전송부(220)는 비콘프레임수신부(210)에 수신된 비콘프레임으로부터 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 추출하여, 추출된 에코비콘슬롯 동안 비콘정보를 재전송한다(S320). 본 명세서에서는, 이처럼 단말에서 에코비콘슬롯 동안 재전송되 는 비콘정보를 관리장치에서 전송하는 비콘 프레임과 구별하기 위하여 에코비콘이라 칭하여 사용할 것이다.

이 경우 비콘프레임을 전부 재전송하는 것은 같은 정보를 재전송하는 것이 되어 불필요한 오버헤드가 발생하기 때문에, 이러한 오버헤드를 줄일 목적으로 비콘프레임에 포함된 정보 중에 일부 정보만을 재전송한다. 재전송되는 일부 정보는 중계모드(Relay mode) 및 공존모드(Coex Coexistence Mode)에 따라 달라진다.

비콘재전송부(220)는 에코비콘슬롯 중에서도 중계모드비콘슬롯 동안에는 비콘정보 중에서 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치, 길이, 변조방식, 코딩방식 및 할당받은 단말을 가리키는 정보 등을 무선 네트워크에 속한 이웃단말에 전송한다.

즉, 중계모드에서는 동일 네트워크 내에서 관리장치가 전송하는 비콘프레임을 수신하지 못하는 음영지역에 있는 단말들에게 비콘정보를 전달하여 동일 네트워크 내의 비콘 커버리지를 확장할 목적으로 비콘프레임에 저장된 비콘정보 중에서 비콘의 주기, 길이, 변조방식 및 코딩방식, 슈퍼프레임의 타임슬롯 중 CAP 슬롯의 위치 및 길이, 슈퍼프레임의 타임슬롯 중 MCTA 슬롯의 위치 및 길이, 슈퍼프레임의 타임슬롯 중 CTA 슬롯의 위치, 길이, 변조방식 및 코딩방식, 각각의 CTA 슬롯를 사용하는 단말의 식별자(ID), 그리고 인지무선에 필요한 QP 정보 등을 재전송한다. 이처럼 중계모드에서 재전송되는 비콘정보(이하 중계모드비콘정보)는 동일 네트워크에 속한 단말에서 비콘 및 데이터를 해독하고 네트워크의 동작을 지속시키는 변수들이 재조합되어 이루어진다.

비콘재전송부(220)는 에코비콘슬롯 중에서도 공존모드비콘슬롯 동안에는 비콘정보 중에서 무선 네트워크에서 사용하는 주파수 채널, 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치 및 길이 등을 무선 네트워크에 속하지 않은 외부 단말에 전송한다.

공존모드에서는 인접한 외부 네트워크로 비콘정보를 전달하여 인접 네트워크 간에 시간 축에서 간섭을 줄이고, 주파수 축에서 중복성을 제거할 목적으로 비콘프레임에 저장된 비콘정보 중에서 해당 네트워크를 사용하는 주파수 채널의 번호, 비콘의 주기 길이, CAP 슬롯의 위치, MCTA 슬롯의 위치, CTA 슬롯의 위치 및 길이, 각각의 CTA 슬롯를 사용하는 단말의 ID, 백업채널의 리스트 및 QP 정보 등을 재전송한다. 이처럼 공존모드에서 재전송되는 비콘정보(이하 공존모드비콘정보)는 전체 슈퍼프레임의 시간축에서의 위치정보, 해당 네트워크의 주파수 상황 및 트래픽 상황을 등과 파악하는 데에 도움이 되는 정보가 재조합되어 이루어진다.

이와 같은 에코비콘슬롯을 통한 비콘정보의 재전송으로 인해 데이터를 전송하는 시간이 줄어들어 네트워크의 효율을 다소 감소할 수도 있다. 그러나, 이러한 EBP 슬롯은 매 슈퍼프레임마다 할당되는 것이 아니라, 몇 개의 슈퍼프레임마다 주기적으로 관리장치의 판단에 따라 교차할당된다면, 전체적인 효율은 크게 감소하지 않게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 초기접속신청방법의 흐름을 도시한 도면이다.

먼저, 무선 네트워크에 속한 단말로부터 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 무선 네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period) 슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘정보을 수신한다(S510). 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 통해 비콘정보 즉, 에코비콘을 수신하게 된다.

S510 단계에서 수신된 비콘정보에서 추출한 경쟁접속구간 슬롯 동안 무선 네트워크에의 초기접속을 신청하는 초기접속신청메시지를 전송한다(S520). 초기접속신청메시지는 초기접속을 신청할 단말의 MAC 주소 및 전송하고 싶은 데이터량을 포함할 수 있다.

도 6은 관리장치의 전송범위 밖에 위치한 단말이 도 5에 도시된 초기접속신청방법을 통해 도 1에 도시된 초기접속문제를 해결하는 상황을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 단말1(601) 및 단말2(602)는 슈퍼프레임 상에서 각기 다른 EBP슬롯을 통하여 비콘정보를 재전송(중계모드)한다(611, 612).

단말3은 관리장치(600)의 전송범위 밖에 위치하여 관리장치로부터 전송된 비콘프레임을 수신하지는 못하나, 단말1(601) 및 단말2(602)로부터 재전송된 비콘정보즉, 에코비콘을 각기 다른 EBP 슬롯을 통해 2차례 수신(611, 612)하게 됨으로써, 관리장치의 전송범위 밖에서도 비콘정보를 수신할 수 있게 되어 비콘정보에서 초기접속을 위한 경쟁접속구간 슬롯을 추출하여 경쟁접속구간 슬롯을 통해 초기접속을 신청할 수 있게 된다. 따라서 도 1에서 제시된 초기접속문제(Initial Access Problem)를 해결할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 무선 네트워크의 초기접속신청방 법의 흐름을 도시한 도면이다.

제1무선네트워크에 속한 단말로부터 제1무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 제1무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(CAP) 슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 제1비콘정보를 수신한다(S710). 즉, 제1무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 통해 제1비콘정보(에코비콘)를 수신하게 된다. 수신된 제1비콘정보를 바탕으로 제1무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(CAP)를 파악한다.

제2무선네트워크의 관리장치 및 제2무선네트워크에 속한 단말 중 적어도 하나로부터 제2무선네트워크에서 사용하는 주파수 채널 및 시분할된 타임슬롯 각각에 대한 정보를 포함하는 제2비콘정보를 수신한다(S720). 즉, 제2무선네트워크의 관리장치로부터 오는 비콘프레임이나 제2무선네트워크에 속한 단말로부터 재전송되어오는 에코비콘을 수신하게 된다. 수신된 제2비콘정보를 바탕으로 제2무선네트워크의 시분할된 타임슬롯들을 파악한다.

S710단계에서 파악된 제1무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(CAP) 슬롯과 S720단계에서 파악된 제2무선네트워크의 타임슬롯을 비교하여 제2무선네트워크에 영향을 주지 않는 제1무선네트워크의 경쟁접속구간(CAP) 슬롯을 선택하여 제1무선네트워크에의 초기접속메시지를 전송한다(S730). 예컨데, 제1슈퍼프레임에 다수의 경쟁접속구간(CAP) 슬롯이 있는 경우에는 다수의 경쟁접속구간(CAP) 슬롯 중 제2무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯과 중복되지 않는 슬롯을 선택한다.

만약 제2무선네트워크에 영향을 주지 않는 제1무선네트워크의 경쟁접속구간(CAP) 슬롯을 찾지 못했다면, 이후에 비콘프레임 내지 에코비콘을 수신하여 다음 번의 슈퍼프레임의 경쟁접속구간 슬롯을 통한 초기접속을 시도할 수 있다.

S720 단계에서 수신된 제2비콘정보에서 추출한 경쟁접속구간 슬롯 동안 제2무선네트워크에의 초기접속을 신청하는 초기접속신청메시지를 전송한다(S730). 슈퍼프레임에 다수의 경쟁접속구간 슬롯이 있는 경우에는 다수의 경쟁접속구간슬롯 중 제2무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯과 중복되지 않는 슬롯을 선택하여 초기접속신청메시지를 전송한다.

도 8는 두 네트워크의 중첩지역에서 위치한 단말이 도 7에 도시된 초기접속신청방법을 통해 도 1b에 도시된 중첩된 영역의 접속문제(Overlap Area Problem)를 해결하는 상황을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 단말3(803) 및 단말5(805)는 비콘정보를 각각 재전송한다(811, 812).

단말 4(804)는 관리장치 1(800), 관리장치 2(820)에서 각각 전송된 비콘 프레임이나, 단말 3(803), 단말 5(805)에서 각각 재전송된 비콘정보 중 시간축에서 충돌되지 않는 비콘을 수신하여 양쪽 네트워크에 대한 정보를 파악하여, 관리장치2의 제2네트워크에 영향을 주지 않으면서 제1무선네트워크의 경쟁접속구간(CAP) 슬롯를 통해 제1무선네트워크에 초기접속을 신청(813)함으로써 도 1b에서 제시한 중첩된 영역의 접속문제(Overlap Area Problem)를 해결할 수 있다. 설령 모든 비콘이 시간축에서 충돌하는 경우가 발생하여도 EBP 슬롯이 매 슈퍼프레임마다 다른 위치 에 할당되기 때문에 모든 비콘이 충돌되는 상황이 계속되는 것을 피할 수 있다.

도 9 은 다른 네트워크에 속한 단말과 인접한 위치에 있는 단말이 도 7에 도시된 초기접속신청방법을 통해 도 1c에 제시된 초기접속간섭문제를 해결하는 상황을 도시한 도면이다.

도 9을 참조하면, 단말5(905)는 비콘정보를 재전송(공존모드)한다(911).

단말 4(904)는 인접한 제2무선네트워크의 단말 5(905)와 간섭을 일으켜 제대로 된 전송을 하지 못할 수도 있으나, 단말 5(905)로부터 재전송(공존모드)된 인접 네트워크(제2무선네트워크)의 비콘정보를 수신하여 인접한 제2무선네트워크의 단말 5(905)이 사용하는 타임슬롯과 인접한 제2무선네트워크의 채널 정보, QP의 배치 여부 등을 확인하고 인접한 제2무선네트워크와 서로 간섭을 주지 않는 제1무선네트워크의 CAP 슬롯을 통해 자신의 제1무선네트워크에 초기접속을 신청함(912)으로써 간섭을 발생시키지 않게 되어 도 1c에 제시된 초기접속간섭문제(Initial Interference Problem)를 해결할 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 인지무선기술 기반의 무선 네트워크에서 단말이 비콘프레임을 수신하지 못하여 문제점을 발생시키는 상황을 예시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 비콘재전송장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 비콘재전송방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 초기접속문제(Initial Access Problem)를 해결하는 과정을 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 무선 네트워크의 초기접속신청방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 8는 본 발명의 또다른 일실시예에 따라 중첩된 영역의 접속문제(Overlap Area Problem)를 해결하는 과정을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 또다른 일실시예에 따라 초기접속간섭문제(Initial Interference Problem)를 해결하는 과정을 도시한 도면이다.

Claims

다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치에 있어서,

상기 무선 네트워크를 관리하는 관리서버로부터 상기 무선 네트워크에서의 통신을 위한 비콘정보 및 상기 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신부; 및

상기 에코비콘슬롯 동안 상기 비콘정보를 재전송하는 비콘재전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
제1항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 인지무선 기술을 기반으로 하는 근거리 개인 통신망(Personal Area Network: PAN)인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
제1항에 있어서,

에코비콘슬롯은 상기 무선 네트워크에 속한 이웃단말로의 재전송을 위한 중계모드비콘슬롯 및 상기 무선 네트워크에 속하지 않는 외부단말로의 재전송을 위한 공존모드비콘슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장 치.
제3항에 있어서,

상기 비콘재전송부는

상기 중계모드비콘슬롯 동안 상기 비콘정보 중에서 상기 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치, 길이, 변조방식, 코딩방식 및 할당받은 단말을 가리키는 정보를 포함하는 중계모드비콘정보를 상기 무선 네트워크에 속한 이웃단말에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
제3항에 있어서,

상기 비콘재전송부는

상기 공존모드비콘슬롯 동안 상기 비콘정보 중에서 상기 무선 네트워크에서 사용하는 주파수 채널, 상기 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치 및 길이를 포함하는 공존모드비콘정보를 상기 무선 네트워크에 속하지 않은 외부 단말에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
제1항에 있어서,

상기 슈퍼프레임의 타임슬롯은 상기 다수의 단말 상호간의 통신을 위한 채널시간할당(Channel Time Allocation: CTA) 슬롯, 상기 관리서버와 단말 사이의 제어 정보의 송수신을 위한 관리채널시간할당(Management Channel Time Allocation: MCTA) 슬롯, 상기 무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period: CAP) 및 인지무선 기술에서의 원래사용자(Incumbent User: IU)의 신호를 탐색하기 위한 전송중단주기(Quiet Period: QP) 슬롯 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
제6항에 있어서,

상기 경쟁접속구간(Contention Access Period: CAP) 슬롯은 다수의 타임슬롯으로 분리되어 운용되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
제1항에 있어서,

상기 에코비콘슬롯은 상기 슈퍼프레임 하나에 다수가 포함되거나, 상기 슈퍼프레임 다수에 주기적으로 교차할당되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송장치.
다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법에 있어서,

상기 무선 네트워크를 관리하는 관리서버로부터 상기 무선 네트워크에서의 통신을 위한 비콘정보 및 상기 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신단계; 및

상기 에코비콘슬롯 동안 상기 비콘정보를 재전송하는 비콘재전송단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
제9항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 인지무선 기술을 기반으로 하는 근거리 개인 통신망(Personal Area Network: PAN)인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
제9항에 있어서,

상기 에코비콘슬롯은 상기 무선 네트워크에 속한 이웃단말로의 재전송을 위한 중계모드비콘슬롯 및 상기 무선 네트워크에 속하지 않는 외부단말로의 재전송을 위한 공존모드비콘슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
제11항에 있어서,

상기 비콘재전송단계는

상기 중계모드비콘슬롯 동안 상기 비콘정보 중에서 상기 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치, 길이, 변조방식, 코딩방식 및 할당받은 단말을 가리키는 정보를 포함하는 중계모드비콘정보를 상기 무선 네트워크에 속한 이웃단말에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방 법.
제11항에 있어서,

상기 비콘재전송단계는

상기 공존모드비콘슬롯 동안 상기 비콘정보 중에서 상기 무선 네트워크에서 사용하는 주파수 채널, 상기 시분할된 타임슬롯 각각의 슈퍼프레임 상에서의 위치 및 길이를 포함하는 공존모드비콘정보를 상기 무선 네트워크에 속하지 않은 외부 단말에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
제9항에 있어서,

상기 슈퍼프레임의 타임슬롯은 상기 다수의 단말 상호간의 통신을 위한 채널시간할당(Channel Time Allocation: CTA) 슬롯, 상기 관리서버와 단말 사이의 제어 정보의 송수신을 위한 관리채널시간할당(Management Channel Time Allocation: MCTA) 슬롯, 상기 무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period: CAP) 및 인지무선 기술에서의 원래사용자(Incumbent User: IU)의 신호를 탐색하기 위한 전송중단주기(Quiet Period: QP) 슬롯 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
제14항에 있어서,

상기 경쟁접속구간(Contention Access Period: CAP) 슬롯은 다수의 타임슬롯으로 분리되어 운용되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
제9항에 있어서,

상기 에코비콘슬롯은 상기 슈퍼프레임 하나에 다수가 포함되거나, 상기 슈퍼프레임 다수에 주기적으로 교차할당되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 비콘재전송방법.
다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법에 있어서,

상기 무선 네트워크에 속한 단말로부터 상기 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 상기 무선 네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period) 슬롯을 가리키는 정보를 포함하는 비콘정보를 수신하는 단계;

상기 경쟁접속구간 슬롯 동안 상기 무선 네트워크에의 초기접속을 신청하는 초기접속신청메시지를 전송하는 단계를 포함하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법.
제17항에 있어서,

상기 비콘정보수신단계는 상기 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 통해 상기 비콘정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법.
제17항에 있어서,

상기 초기접속신청메시지는 상기 초기접속을 신청할 단말의 MAC 주소 및 전송하고 싶은 데이터량을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법.
다수의 단말들이 시분할된 타임슬롯들로 구성된 슈퍼프레임을 통해 통신하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법에 있어서,

제1무선네트워크에 속한 단말로부터 상기 제1무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 상기 제1무선네트워크에의 초기접속을 위한 경쟁접속구간(Contention Access Period) 슬롯를 가리키는 정보를 포함하는 제1비콘정보를 수신하는 단계;

제2무선네트워크의 관리장치 및 상기 제2무선네트워크에 속한 단말 중 적어도 하나로부터 상기 제2무선네트워크에서 사용하는 주파수 채널 및 시분할된 타임슬롯 각각에 대한 정보를 포함하는 제2비콘정보를 수신하는 단계;

상기 제2비콘정보를 기초로 판단된 상기 제2무선네트워크에 영향을 주지 않는 제1무선네트워크의 경쟁접속구간 슬롯 동안 상기 제1무선네트워크에의 초기접속을 신청하는 초기접속신청메시지를 전송하는 단계를 포함하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법.
제20항에 있어서,

상기 제1비콘정보수신단계는 상기 제1무선네트워크에 속한 단말로부터 상기 제1무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 통해 상기 제1비콘정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법.
제20항에 있어서,

상기 제2비콘정보수신단계는 상기 제2무선네트워크에 속한 단말로부터 상기 제2무선네트워크의 슈퍼프레임의 타임슬롯 중에서 비콘 재전송을 위해 할당된 에코비콘슬롯을 통해 상기 제2비콘정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 초기접속신청방법.
제20항에 있어서,

상기 제1무선네트워크의 슈퍼프레임은 다수의 경쟁접속구간(Contention Access Period) 슬롯을 포함하고,

상기 초기접속신청메시지전송단계는

상기 다수의 경쟁접속구간 슬롯 중 상기 제2무선네트워크의 타임슬롯과 중복되지 않는 제1무선네트워크의 경쟁접속구간 슬롯을 선택하여 상기 초기접속신청메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 초기접속신 청방법.