KR20100057661A

KR20100057661A - 무선 이더넷 어댑터

Info

Publication number: KR20100057661A
Application number: KR1020107006233A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 엘. 크리스티슨; 매튜 비. 쇼메이크
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-05-31
Also published as: US20090053999A1; CN101809884A; JP2014014086A; KR101070940B1; EP2183857A4; WO2009026573A3; JP5559403B2; US8577403B2; EP2183857A2; WO2009026573A2; JP2010537587A; CN101809884B

Abstract

UWB 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법이 개시되며, 이 방법은, 이더넷 포트를 통해 외부 네트워크에 연결되는 어댑터를 제공하는 단계, 상기 어댑터에 의해, UWB 스펙트럼에 있는 복수의 통신 채널들을 모니터링하는 단계, 우선적인 통신 채널을 통해 무선 링크를 설정하는 단계, 및 상기 무선 링크를 통해 상기 어댑터 및 UWB-인에이블된 디바이스 사이에서 데이터를 교환하는 단계를 포함한다.

Description

무선 이더넷 어댑터{WIRELESS ETHERNET ADAPTER}

본 발명은 일반적으로 송신 및 암호화 시스템들에 관한 것이다.

편리함, 이동성, 그리고 효율성을 위해 다양한 애플리케이션들에서 무선 통신 기술들을 제공하는 것이 종종 바람직하다. 몇몇 상이한 무선 기술들은 디바이스들 및/또는 네트워크들 사이에서 짧고 긴 거리의 무선 통신을 제공하도록 출현했다. 예를 들어, 블루투스® 무선 기술은 PC들, 랩톱 컴퓨터들, 개인용 휴대 단말, 및 모바일 전화와 같은 다양한 디바이스들 사이에서 짧은 거리의 무선 통신을 제공하기 위해 개발되었다. 통신의 거리는 개인 영역 네트워크(personal area network; PAN)를 포함한다. 블루투스 기술은 무선 신호들을 송신하기 위한 주파수-호핑 확산 스펙트럼(frequency-hopping spread spectrum; FHSS) 방식을 이용한다. 즉, 캐리어가 특정 시퀀스 또는 호핑 패턴에서 많은 주파수 채널들 사이에서 빠르게 스위칭된다. 통신 디바이스들은 공통 클록 및 주파수 호핑 패턴에 동기화된다. 이는 다른 디바이스들 및/또는 유사한 주파수 채널들을 이용하는 네트워크를 간섭하는 것을 회피하기 위해 시스템에서의 강건성(robustness)을 제공한다.

다른 예에서, Wi-Fi® 무선 기술은 하나 이상의 액세스 포인트들에 의해 커버되는 핫스팟(hotspot) 내에서 Wi-Fi 인에이블되는 디바이스들에게 긴 거리의 무선 인터넷 접속을 제공하기 위해 개발되었다. 통신의 거리는 로컬 영역 네트워크(local area network; LAN)를 포함한다. Wi-Fi 기술은 핫스팟 내의 모든 디바이스들에 의해 공유되는 일정한 통신 채널을 이용한다. 보안을 위해, Wi-Fi 기술은 Wi-Fi 라디오들 및 액세스 포인트들 사이에서 송신되는 데이터를 보호하기 위한 다양한 암호화 기술들을 구현한다.

이러한 무선 기술들이 그들의 의도에 일반적으로 적절할지라도, 그들은 모든 사항에서 만족하지 않는다. 일 예로서, 이러한 무선 기술들은 무선 채널을 통해 데이터를 송신하기 위해 상대적으로 작은 대역폭을 제공한다. 이렇게, 채널의 대역폭에 비례적인 잠재적인 데이터 전송 속도 및 신호-대-잡음 비의 대수(logarithm)는 상대적으로 작은 대역폭에 제한된다. 유선 인터넷 접속을 위한 기가바이트 이더넷(Ethernet) 기술의 출현에 따라, 이러한 일반적인 무선 기술들의 제한된 대역폭은 그들이 이용 가능한 매우 높은 데이터 전송 속도(예를 들어, 1 Gbps 까지)를 전부 이용(taking full advantage of)하지 않도록 한다.

초-광대역(ultra-wideband; UWB) 기술은 데이터를 송신하기 위한 RF 스펙트럼의 광대역을 사용하는 무선 통신을 위해 개발되었다. 이렇게, UWB 기술은 다른 무선 기술들을 이용하여 제한된 간섭 거리를 가지며, 통신을 위한 더욱 이용가능한 채널들을 포함한다. 추가적으로, 각각의 UWB 채널은 500㎒보다 더 넓은 대역폭을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, UWB 기술은 주어진 기간의 시간에서 더욱 많은 데이터를 송신할 수 있다. 그러나 UWB는 기가바이트 이더넷 기술과 같은 높은 대역폭을 필요로 하는 기술들 및/또는 애플리케이션들을 이용하여 사용하기 위해 현재 적절하지 않다. 따라서, 필요한 것은, 무선 로컬 영역 네트워크에서 데이터 전송 속도를 최대화하기 위한 초-광대역(UWB)을 통한 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치 및 방법이다.

방법 및 장치는 초-광대역(UWB) 통신 시스템에서 이더넷 접속을 제공하기 위해 제공된다. 방법은 이더넷 포트를 통해 외부 네트워크에 연결되는 어댑터를 제공하는 단계, 상기 어댑터에 의해, UWB 스펙트럼에 있는 복수의 통신 채널들을 모니터링하는 단계; 우선적인(preferred) 통신 채널을 통해 무선 링크를 설정하는 단계, 및 상기 무선 링크를 통해 상기 어댑터 및 UWB-인에이블된 디바이스 사이에서 데이터를 교환하는 단계를 포함한다.

장치는 UWB 링크를 통해 무선 신호들을 송신하고 수신하기 위한 RF 트랜시버, RF 트랜시버에 대한 UWB 스펙트럼에 있는 복수의 통신 채널들을 구성하기 위한 PHY 계층, 상기 PHY 계층에 대한 어드레싱 및 채널 액세스를 위한 메커니즘을 제공하기 위한 매체 액세스 제어(MAC) 계층, 및 상기 UWB 스펙트럼에 있는 상기 복수의 통신 채널들을 모니터링하고; 최소 사용량으로 통신 채널을 통해 무선 링크를 설정하고; 그리고 상기 무선 링크를 통해 UWB-인에이블된 디바이스를 이용하여 데이터를 교환하기 위한 명령들을 가지는 메모리를 포함한다.

또한, 제공되는 장치는 이더넷 포트에 접속하고, 전력 신호를 수신하고, 그리고 이더넷 접속에 접속하기 위해 적합한 플러그, 상기 이더넷 접속을 통해 데이터를 수신하고 UWB 링크를 통해 송신을 위한 상기 데이터를 프로세싱하기 위한 상기 플러그에 연결되는 프로세서, 및 상기 UWB 링크를 통해 상기 프로세싱된 데이터를 송신하기 위한 안테나를 포함한다.

본 명세서는 첨부하는 도면과 함께 읽는 경우 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다. 산업에서 표준화된 실시에 따라, 다양한 특징들이 스케일링(scale)되어 도시되지 않음을 강조한다. 사실상, 다양한 특징들의 디멘존(dimension)들은 설명의 명확함을 위해 임의대로 증가하거나 감소할 수 있다. 또한, 모든 특징들은 모든 도면들에서 간략함을 위해 도시되지 않는다.
도 1a는 본 명세서의 다양한 양상들에 따라 초-광대역(UWB) 링크를 통해 이더넷 접속을 제공하기 위한 시스템의 개요도이다.
도 1b는 도 1a의 시스템에서 구현될 수 있는 어댑터 및 이더넷 포트의 개요도이다.
도 2는 UWB 링크를 통해 이더넷 접속을 제공하기 위한 IP 전화를 이용하는 대체적인 시스템의 개요도이다.
도 3은 다양한 유선 및 무선 기술들을 지원하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 랩톱 컴퓨터의 간략화된 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 UWB 시스템에서 복수의 주파수 대역들 및 UWB 채널 상에서 송신되는 복수의 연속적인 수퍼프레임들, 각각의 개요도이다.
도 5는 도 1 및 2의 시스템들에서 구현될 수 있는 UWB 링크를 통한 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법의 순서도이다.

본 발명은 일반적으로 송신 및 암호화 시스템들에 관한 것이다. 그러나 본 발명의 다른 특징들을 구현하기 위해, 다음의 명세서는 많은 상이한 실시예들, 또는 예들을 제공한다. 컴포넌트들 및 배열들의 특정 예들은 본 명세서를 간략화하기 위해 아래서 설명된다. 물론 이들은 제한하고자 하는 것이 아닌 단순한 예시들이다.

도 1a를 참조하면, 시스템(10)은 본 명세서의 하나 이상의 실시예들로부터 이익을 얻을 수 있는 통신 네트워크의 예이다. 시스템(10)은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 및/또는 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)를 포함한다. 시스템(10)은 초 광대역 무선(UWB) 시스템으로서 구현될 수 있다. UWB 시스템은 14개의 대역들 ― 각각은 528㎒의 대역폭이며 ―로 분할되는 3.1 내지 10.6㎓ 사이의 허가되지 않은 주파수 스펙트럼을 이용한다. 따라서, UWB 시스템은 짧은 거리(예를 들어, 수 미터의)의 무선 통신들을 위한 1Gbps 내지 그 이상까지의 데이터 전송 속도를 제공할 수 있다.

UWB 시스템은 정보를 송신하기 위한 직교 주파수-분할 멀티플렉싱(OFDM) 방식을 이용할 수 있다. OFDM은 캐리어 스패이싱(spacing)이 각각의 서브-캐리어가 다른 서브-캐리어들에 직교가 되도록 선택되는, 무선 멀티-캐리어 변조의 형태이다. 이 직교성은 인접 채널 간섭을 회피하고, 복조기들로 하여금 그들 자신이 아닌 주파수들을 보는 것을 방지한다. OFDM 신호는 복수의 서브-캐리어들을 포함하고, 각각의 서브-캐리어는 종래의 변조 방식(예를 들어, 쿼드러쳐 진폭 변조)을 이용하여 변조된다. 개시된 실시예의 UWB 시스템에서, OFDM 신호는 128개의 서브-캐리어들(톤(tone)들로도 지칭되는)을 포함하고, 이들은 대역마다 사용되며, 이들 중 100개는 데이터 서브-캐리어들, 12개는 파일럿 정보에 관한 것, 10개는 가드 톤들, 및 6개는 정보를 반송하지 않는 널(null) 톤들이다.

시스템(10)은 각각이 유선 기가바이트 이더넷 포트(14a, 14b)에 직접 연결되는 하나 이상의 이더넷 어댑터(12a, 12b)를 포함한다. 이더넷 포트(14a, 14b)는 인터넷과 같은 네트워크(16)에의 접속을 제공한다. 이더넷 포트(14a, 14b)는 데이터 교환을 위한 송신 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP)을 이용한다. TCP/IP는 당해 기술 분야에서 알려져 있으며, 따라서 여기서 상세히 설명되지는 않는다. 이더넷 포트(14a, 14b)는 데이터 전송 속도를 1Gbps까지 제공하도록 구성된다. 또한, 이더넷 포트(14a, 14b)는 어댑터(12a, 12b)의 전력을 제공하기 위한 전력 공급 접속을 제공하고, 따라서 어댑터를 위한 추가적인 와이어링(wiring)이 필요하지 않다. 어댑터(12a, 12b)는 빠른 속도의 무선 인터넷 접속을 커버하기 위해 UWB 링크를 통한 이더넷 접속을 브리지(bridge)한다. 개시된 실시예가 UWB 링크를 통한 기가바이트 이더넷 접속을 제공하더라도, 어댑터는 높은 대역폭을 필요로 하는 미래의 기술들의 무선 접속을 제공하기 위해 대체적으로 사용될 수 있다.

개시된 실시예에서, 어댑터(12a, 12b)는 로컬 영역(18)(예를 들어, 수 미터) 내에 있는 랩톱 컴퓨터(20)에 무선 인터넷 접속을 제공한다. 하나의 랩톱 컴퓨터(20)가 도시되더라도, 어댑터(12a, 12b)는 로컬 영역(18) 내에 있는 하나보다 많은 랩톱 컴퓨터 및/또는 데스크탑 컴퓨터에 무선 인터넷 접속을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 어댑터(12a, 12b)는 UWB 주파수 스펙트럼에 있는 무선 채널을 통해 랩톱 컴퓨터(20)와 통신(22a, 22b)한다. 랩톱 컴퓨터(20)는 이후에 설명될 것처럼, 자신의 UWB를 통해 TCP/IP를 이용하여 인에이블된다. 어댑터(12a, 12b)는 랩톱 컴퓨터(20)와 같은 UWB 인에이블된 디바이스들로 그리고 그 디바이스들로부터 OFDM 변조된 데이터를 무선으로 송신하고 그리고/또는 수신하기 위한 UWB 트랜시버를 포함한다. UWB 트랜시버는 무선 주파수(RF) 트랜시버를 제공하는 칩으로서 구현될 수 있다. 어댑터(12a, 12b)는 1Gbps까지의 데이터 전송 속도를 가지는 기저 대역 물리(PHY) 계층을 더 포함한다. 어댑터(12a, 12b)는 PHY 계층에 대한 네트워크 타이밍, 어드레싱, 및 채널 액세스 제어 매커니즘들을 제공하기 위한 매체 액세스 제어(MAC) 계층을 더 포함한다. PHY 및 MAC 계층들은 WiMedia 또는 ECMA-368/369와 같은 표준들에 따르도록 구성될 수 있다. PHY 및 MAC 계층들은 집적 회로(IC)로 통합될 수 있다. 어댑터(12)는 MAC 계층이 TCP/IP 프로토콜 스택과 인터페이스하도록 허용하는 어댑테이션(adaptation) 계층을 더 포함할 수 있다. 이렇게, 어댑터(12a, 12b)는 기가바이트 이더넷 포트(14a, 14b)에 의해 제공되는 높은 데이터 전송 속도의 이점을 가질 수 있다. 이러한 다양한 컴포넌트들은 WiQuest Communications, Inc., 915 Enterprise Blvd., suite 200, Allen, TX, 75013에서 이용가능한 칩셋으로 제공될 수 있다.

시스템(10)은 UWB 스펙트럼에서 렙톱 컴퓨터(20)와 무선으로 통신하는, 로컬 영역(18) 내에서 다른 UWB 인에이블되는 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(30)는 UWB 링크(32)를 통해 랩톱 컴퓨터(20)와 무선으로 통신할 수 있다. 이렇게, 랩톱 컴퓨터(20)는 UWB 링크(32)를 통해 디스플레이 디바이스(30)로 비디오 신호들을 송신하도록 구성된다. 추가적으로, 로컬 영역(18)은 UWB 스펙트럼과 중첩(overlap)하는 허가된 그리고 허가되지 않은 주파수 대역들에서 동작하는 다른 타입들의 무선 기술들에 의해 지원될 수도 있다. 따라서, 어댑터(12)는 어떤 채널이 최소량의 트래픽 또는 사용량을 가지는지를 결정하기 위해 UWB 스펙트럼에서 이용가능한 채널들을 모니터링하기 위한 펌웨어를 포함한다. 어댑터(12)는 채널들을 스위칭하고, 이후에 설명될 것처럼 스루풋을 최대화하기 위해 스위치의 랩톱 컴퓨터(20)에 통지한다.

도 1b를 참조하면, 도 1a의 유선 기가바이트 이더넷 포트에 접속하기 위한 어댑터(40)의 개요도가 도시된다. 예를 들어, 사무실 빌딩과 같은 시설물은 사무실 전체에 걸쳐 위치한 많은 이더넷 포트들(14)을 포함할 수 있다. 어댑터(40)는 통신 거리 내에서 UWB-인에이블된 디바이스들로 UWB 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공한다. 이더넷 포트(14)는 벽 아웃렛(42) 상에 위치할 수 있고, 위에서 설명한 것처럼 네트워크 16(도 1a)에 접속하기 위한 암컷 잭(female jack)과 같은 커넥터(44)를 포함한다. 어댑터(40)는 수컷 플러그와 같은, 벽 아웃렛(42) 상의 커넥터(44)와 메이트(mate)(50)하도록 구성되는 커넥터(48)를 가지는 하우징(46)을 포함할 수 있다. 어댑터(40)는 제 1 포맷에서 이더넷 포트(14)로부터 데이터를 수신하고, 그 데이터를 프로세싱하여 UWB 링크를 통해 송신하기 위해 적절한 제 2 포맷으로 변환하기 위한 프로세서(52)를 포함할 수 있다. UWB 링크를 통한 데이터 송신은 암호화 또는 다른 적절한 기술들에 의해 보호될 수 있다. 또한, 프로세서(52)는 UWB 링크를 통해 UWB-인에이블된 디바이스로부터 데이터를 수신할 수 있고, 네트워크(16)(도 1a)를 통해 송신하기 위해 그 데이터를 프로세싱하고 변환할 수 있다. 프로세서(52)는 위에서 설명한 것처럼 PHY 및 MAC 계층들을 포함할 수 있다. 어댑터(40)는 UWB 링크를 통해 데이터를 송신하기 위해 안테나(56)에 연결되는 RF 라디오(54)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전력 신호는 또한 프로세서(52) 및 라디오(54)에 전력을 공급하기 위해 이더넷 포트(14)에 의해 제공된다. 이렇게, 어댑터(40)는 전력 접속들을 위한 추가적인 와이어링을 필요로 하지 않는다.

도 2를 참조하면, IP 전화(202)를 이용하는 이더넷 접속을 제공하기 위한 대체적인 시스템(200)의 개요도가 도시된다. 도 1 및 2에서 유사한 특징들이 간략함 및 명확함을 위해 동일하게 넘버링된다. IP 전화(202)는 음성 인터넷 프로토콜(Voice over Internet Protocol; VoIP) 기술을 지원하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 이용하여 구성된다. VoIP는 당해 기술 분야에서 알려져 있으며, 따라서 여기서 상세하게 설명하지 않는다. IP 전화(202)는 유선 기가바이트 이더넷 포트(14)와 같은 유선 이더넷 포트로 접속하기 위한 이더넷 커넥터를 포함한다. 유선 기가바이트 이더넷 포트는 인터넷과 같은 네트워크에 연결된다. IP 전화(202)는 도 1의 이더넷 어댑터(12)와 유사한 TCP/IP 인에이블된 UWB 브리지를 더 포함한다. 이러한 방식으로, IP 전화(202)는 1Gbps의 데이터 전송 속도까지 UWB 링크(204)를 통해 무선 인터넷 접속을 제공할 수 있다. IP 전화(202)는 테이블(206) 상에 일반적으로 배치되며, IP 전화의 UWB 라디오가 랩톱 컴퓨터(20) 근처에 있게 한다. 이렇게, IP 전화(202)는 랩톱 컴퓨터(20)에 더 신뢰성있고, 더 양호한 무선 접속을 제공한다.

도 3을 참조하면, USB, Edge, WiFi, 이더넷, 및 UWB를 포함하는 복수의 기술들을 지원하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 랩톱 컴퓨터(300)의 간략화된 개요도가 도시된다. 랩톱 컴퓨터(300)는 도 1 및 2의 시스템들에서 이용될 수 있다. 랩톱 컴퓨터(300)는 랩톱 컴퓨터의 다양한 컴포넌트들을 조정하고 제어하기 위한 운영 체계(OS)/애플리케이션(302)을 포함한다. 예를 들어, 랩톱 컴퓨터(300)는 키보드, 마우스, 프린터, 스캐너, 및 다른 USB 디바이스들과 같은, 다양한 주변 장치들에 접속되고 인터페이싱하기 위한 USB 포트(304)를 포함한다. USB 포트(304)는 USB 제어기 또는 라우터(306)에 연결될 수 있다. 개시된 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(300)는 USB 포트(304)를 통해 접속되는 프린터(미도시)를 동작하기 위한 프린터 드라이버(308)와 같은 다양한 디바이스 드라이버를 포함한다.

랩톱 컴퓨터(300)는 유선 기가바이트 이더넷 기술을 통해 인터넷과 같은 네트워크에 접속되고 인터페이싱하기 위한 이더넷 포트(310)를 더 포함한다. 이렇게, 랩톱 컴퓨터(300)는 또한 TCP/IP 표준 프로토콜에서 데이터 교환을 지원하기 위한 TCP/IP 스택(312, 314)을 포함한다. 랩톱 컴퓨터(300)는 당해 기술 분야에서 알려진 Edge 및 WiFi와 무선 통신을 지원하기 위한 Edge 서브시스템(320) 및 WiFi 서브시스템(322)을 더 포함할 수 있다. Edge 및 WiFi 서브시스템들(320, 322)은 랩톱 컴퓨터(300)에 무선 인터넷 접속을 제공하기 위해 TCP/IP 스택(312, 314)에 링크된다. 그러나 이러한 무선 기술들은 제한된 대역폭을 가지며, 따라서, 이러한 기술들의 데이터 전송 속도는 기가바이트 이더넷 기술에 의해 제공되는 이용가능한 속도보다 훨씬 느리다.

랩톱 컴퓨터(300)는 도 1의 이더넷 어댑터(12), 도 1b의 어댑터 플러그(40), 또는 도 2의 IP 전화(202)를 이용하여 무선으로 통신하기 위한 UWB 서브시스템(330)을 더 포함한다. 앞서 언급한 것처럼, 이더넷 어댑터들 및 IP 전화는 인터넷에 접속을 제공하는 유선 기가바이트 이더넷 포트에 연결될 수 있다. 이더넷 어댑터들 및 IP 전화는 UWB 스펙트럼에서 무선 채널 상에서 1Gbps 까지의 데이터 전송 속도를 제공하도록 구성된다. UWB 서브시스템(330)은 확장 포트에 삽입된 애드-인(add-in) 보드를 통해 랩톱 컴퓨터에 접속될 수 있다. UWB 서브시스템(330)은 IP 전화의 어댑터들로부터 그리고 상기 어댑터로부터 OFDM 변조된 데이터를 무선으로 수신하고 그리고/또는 송신하기 위한 RF 트랜시버를 포함한다. UWB 서브시스템(330)은 도 1a의 이더넷 어댑터를 위한 하나의 설명된 것과 유사할 수 있는 PHY 및 MAC 계층들을 더 포함한다. UWB 서브시스템(330)은 TCP/IP 스택(312, 314)에 링크되며, 그 결과 랩톱 컴퓨터(300)가 UWB 링크를 통해 무선 인터넷 접속을 할 수 있다. 이러한 방식으로, 랩톱 컴퓨터(300)는, 비디오 스트리밍 또는 높은 대역폭을 필요로 하는 다른 애플리케이션들과 같은 애플리케이션들에 대한 기가바이트 이더넷 기술의 높은 데이터 전송 속도의 장점을 충분히 취할 수 있다. 또한, UWB 서브시스템(330)은 당해 기술 분야에서 알려진 무선 USB 드라이버(332)에 링크될 수 있고, 그 결과 랩톱 컴퓨터가 UWB 링크들에 연결되거나 UWB 링크를 이용하여 인에이블되는 USB 디바이스들을 제어하고 동작할 수 있다.

도 4a 및 4b를 참조하면, UWB 인에이블된 디바이스들 사이의 통신을 위해 이용가능한 UWB 시스템에 있는 복수의 주파수 대역들의 개요도, 및 UWB 시스템 내의 무선 채널을 통해 송신되는 복수의 연속적인 수퍼프레임들이 각각 도시된다. 도 4a에서, PHY 계층은, UWB 스펙트럼(400)이 14개의 대역들(401-404) ― 각각의 대역은 약 528㎒의 대역폭을 가짐 ― 로 분할되도록 제공한다. 14개의 대역들은 5개의 대역 그룹들로 더 정의되며, 이들 중, 4개의 대역 그룹들은 각각 3개의 대역들을 포함하고, 1개의 대역 그룹은 2개의 대역들을 포함한다. 첫 번째 4개의 대역 그룹들 각각 내에서, PHY 계층은 시간 주파수 인터리빙(TFI)를 이용하여 4개의 시간 주파수 코드들(TFC), 및 고정 주파수 인터리빙(FFI)을 이용하여 3개의 TFC를 정의하고, 따라서 PHY 계층은 대역마다 7개의 채널들 까지의 지원을 제공한다. 다섯 번째 대역 그룹에서, PHY 계층은 FFI를 이용하여 2개의 TFC를 정의한다. 따라서, 30개의 채널들 전체는 PHY 계층에서 특정된다. 이렇게, UWB 시스템은 다른 무선 기술들을 이용하여 제한된 간섭 거리를 가지며, 통신을 위해 더욱 이용가능한 채널들을 포함한다. 앞서 설명한 대로, UWB 시스템은 정보를 송신하기 위한 직교 주파수-분할 멀티플렉싱(OFDM) 방식을 이용한다. OFDM 신호는 대역마다 사용되는 128개의 서브-캐리어들(톤들로도 지칭되는)을 포함하며, 이들 중, 100개는 데이터 서브-캐리어들이고, 12개는 파일럿 정보를 위한 것이고, 10개는 보호 톤들이고, 그리고 6개는 정보를 반송하지 않는 널 톤들이다.

도 4b에서, 연속적인 수퍼프레임들(예를 들어, N-1, N, N+1 등)(450)은 UWB 스펙트럼에서 채널(455) 상에서 시간 기간을 통해 송신되는 것을 도시한다. MAC 계층에 의해 제공되는 것처럼, 수퍼프레임은 UWB 시스템에 있는 디바이스들 사이에서 프레임 송신들을 조정하기 위해 사용되는 주기적 시간 인터벌이다. 각각의 수퍼프레임은 256개의 시간 슬롯들(또한 매체 액세스 슬롯(MAS)들로 지칭됨) 전부를 포함하며, 각각의 시간 슬롯은 256㎲의 지속 기간을 가진다. 각각의 수퍼프레임은 몇몇의 시간 슬롯들을 채우고 있는 비컨 기간(460)으로 시작하며, 이 시간 슬롯들 내에서 통신하는 디바이스들은 서로에 대하여 동기화한다. 즉, 피코넷(piconet) 내에서 통신하는 모든 디바이스들은 그들의 비컨 기간 시작 시간(465)을 서로 동기화해야 한다. 비컨 기간은 또한 UWB 시스템에 있는 다양한 디바이스들을 위한 시간 슬롯 예비들(예를 들어, 분산된 예비 프로토콜(distributed reservation protocol; DRP))을 생성하고, 그리고 정보 엘리먼트들(IE)을 이용하여 관리 및 제어 정보를 전달하기 위해 사용된다. 데이터 송신이 발생하는 데이터 기간(470)이 비컨 기간을 뒤따라 온다.

개시된 실시예에서, 도 1a의 이더넷 어댑터(12), 도 1b의 어댑터 플러그(40), 또는 도 2의 IP 전화(202)가 도 3의 랩톱 컴퓨터(300)와 같이 무선 거리 내에서 UWB 인에이블된 디바이스들과의 통신들을 조정하기 위해 각각의 수퍼 프레임(450)의 시작에서 비컨 기간(460)을 송신할 수 있다. 비컨 기간(460)은 관리 및 제어 정보뿐만 아니라 데이터를 랩톱 컴퓨터로 그리고 랩톱 컴퓨터로부터 송신하고 수신하기 위해 예비될 수 있는 데이터 기간이 있는 시간 슬롯들에 관한 정보를 포함한다. 추가적으로, 어댑터는 트래픽 또는 사용량을 위한 다른 채널들을 모니터링하기 위해 UWB 시스템을 스캐닝하기 위한 몇몇의 시간 슬롯들을 예비할 수 있다. 랩톱 컴퓨터는 선택된 채널에 있는 어댑터의 비컨에 자신의 비컨 기간(460)을 동기화할 수 있다. 이렇게, 어댑터 및 랩톱 컴퓨터 사이의 데이터 교환(데이터 기간(470) 동안)은 선택된 채널을 통해 시작할 수 있다.

도 5를 참조하면, 도 1a의 이더넷 어댑터(12), 도 1b의 어댑터 플러그(40), 또는 도 2의 IP 전화(202)의 UWB 브리지에 의해 구현될 수 있는, UWB 링크를 통한 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법(500)의 순서도가 도시된다. 방법(500)은 MAC 계층을 이용하여 제공되는 펌웨어와 같이 구현될 수 있다. 방법(500)은 어댑터가 UWB 링크를 통해 통신하기 위해 우선적인(preferred) 채널을, UWB 시스템에 있는 복수의 채널들로부터, 결정하는 단계(502)로 시작한다. 우선적인 채널은 다양한 인자들로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 우선권이 있는 채널은 최소 사용 량 또는 트래픽을 가지는 채널로서 선택될 수 있다. 선택적으로, 우선권이 있는 채널은 양호한 신호-대-잡음 비를 가지는 채널로서 선택될 수 있다. 또한, 우선권이 있는 채널은 인자들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 방법(500)은 어댑터가 이전의 단계(502)로부터 결정된 선호되는 채널을 통해 UWB 링크를 설정하는 단계(504)로 계속된다. 이렇게, 어댑터는 그것의 UWB 링크 및/또는 다른 UWB 인에이블된 디바이스를 통해 랩톱 컴퓨터와의 무선 접속을 설정하고, 우선권이 있는 채널을 통해 데이터(예를 들어, TCP/IP)의 교환을 시작한다.

방법(500)은 어댑터가 데이터 송신을 위해 채널들을 스위칭할지 여부를 결정하기 위해 복수의 채널들을 주기적으로 모니터링하는 단계(506)로 계속된다. 어댑터는 다른 채널이 UWB 링크에 대해 우선권이 있는지 여부를 결정하기 위해 UWB 시스템에서 모든 다른 이용가능한 채널들을 청취(listen to)하기 위해 데이터 기간에서 몇몇 시간 슬롯을 예비할 수 있다. 만약 아니라면, 방법(500)은 어댑터가 현재의 채널을 통해 데이터 송신을 계속하는 단계(508)로 계속된다.

만약 예라면, 방법(500)은 어댑터가 우선권이 있는 새로운 채널로 스위칭하고, 스위칭 매커니즘에 의해 스위치의 랩톱 컴퓨터에 통지하는 단계(510)로 계속된다. 예를 들어, 어댑터는 현재의 채널을 통해 송신되는 비컨 기간에서 채널 변경 정보 엘리먼트(IE)를 포함할 수 있다. 채널 변경 IE는 새로운 채널 번호를 포함한다. 또한, 어댑터는 자신이 새로운 채널로 스위칭하기 전에 수퍼프레임들의 나머지 번호에 채널 변경 카운트 필드를 더 포함시킬 수 있다. 이렇게, 채널 변경 카운트 필드는 후속하는 각각의 연속적인 수퍼프레임에서 1씩 감소된다. 카운트 필드가 0에 도달하면, 방법(500)은 UWB 링크를 설정하고 다음 수퍼프레임 상의 새로운 채널을 통해 데이터 송신을 시작하는 단계(504)를 반복한다.

상기에서 언급한 컴포넌트들 각각은 컴퓨터 소프트웨어, 전기 로직, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다. 또한, 컴포넌트들이 도면들에서 개별적으로 도시되더라도, 몇몇 실시예들에서 무선 링크의 어느 한 쪽에 있는 컴포넌트들 중 하나 이상은 단일 집적 회로 디바이스, 또는 일 그룹의 디바이스들로 결합될 수 있다.

본 명세서는 선호되는 실시예에 대하여 설명하였다. 본 명세서를 읽은 후 당해 기술 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 개선점들 또는 수정들은 본 출원의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 판단된다. 몇몇 수정들, 변경들 및 대체들이 앞선 내용에서 의도되며, 몇몇 예들에서 본 발명의 몇몇 특징들이 다른 특징들의 대응하는 사용 없이 이용될 것임을 이해해야 한다. 따라서, 첨부되는 청구항들은 폭 넓게 그리고 본 발명의 범위와 일치하는 방식으로 해석되는 것이 적절하다.

몇몇 상이한 장점들이 이러한 그리고 다른 실시예들로부터 존재한다. 1Gbps까지의 데이터 전송 속도에서의 무선 인터넷 접속을 제공하는 것에 부가하여, 여기서 개시된 UWB 시스템은 통신을 위해 이용가능한 더욱 많은 무선 채널들로 인해 다른 무선 기술들과 제한된 간섭 거리를 가지며, 따라서 채널들을 공유해서는 안 된다. 또한, 무선 이더넷 어댑터는 저전력 CMOS 집적 회로들을 포함하고, 그 결과 어댑터는 이더넷 포트를 통해 전력이 공급될 수 있다.

Claims

초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법으로서,
이더넷 포트를 통해 외부 네트워크에 연결되는 어댑터를 제공하는 단계;
상기 어댑터에 의해, UWB 스펙트럼에 있는 복수의 통신 채널들을 모니터링하는 단계;
우선적인(preferred) 통신 채널을 통해 무선 링크를 설정하는 단계; 및
상기 무선 링크를 통해 상기 어댑터 및 UWB-인에이블된 디바이스 사이에서 데이터를 교환하는 단계를 포함하는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 우선적인 통신 채널은 최소 사용량(least amount of usage)을 가지는 통신 채널을 포함하는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
제2항에 있어서,
새로운 통신 채널이 최소 사용량을 가지는지 여부를 결정하기 위해 상기 복수의 통신 채널들을 주기적으로 체크(check)하는 단계;
상기 새로운 통신 채널이 상기 최소 사용량을 가진다고 결정되면 상기 새로운 통신 채널로 스위칭하는 단계; 및
상기 UWB-인에이블된 디바이스에게 상기 새로운 통신 채널로의 스위칭을 통지하는 단계를 포함하는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 외부 네트워크는 인터넷을 포함하고 이더넷 포트는 기가바이트 이더넷 포트를 포함하는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 데이터를 교환하는 단계는 OFDM 신호들을 이용하는 데이터를 교환하는 단계를 포함하는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 어댑터는 1 Gbps까지의 데이터 전송 속도들을 지원하기 위한 물리(PHY) 계층을 가지도록 구성되는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 이더넷 포트의 전력 접속에 의해 상기 어댑터에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는, 초-광대역 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 방법.
초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치로서, 상기 장치는 이더넷 포트를 통해 외부 네트워크에 연결되는 어댑터를 포함하고, 상기 어댑터는,
상기 UWB 링크를 통해 무선 신호들을 송신하고 수신하기 위한 RF 트랜시버;
상기 RF 트랜시버에 대한 UWB 스펙트럼에 있는 복수의 통신 채널들을 구성하기 위한 PHY 계층;
상기 PHY 계층에 대한 어드레싱 및 채널 액세스를 위한 매커니즘을 제공하기 위한 매체 액세스 제어(MAC) 계층; 및
메모리를 포함하며, 상기 메모리는,
상기 UWB 스펙트림에 있는 상기 복수의 통신 채널들을 모니터링하고;
우선적인 통신 채널을 통해 무선 링크를 설정하며; 그리고
상기 무선 링크를 통해 UWB-인에이블된 디바이스와 상기 외부 네트워크로부터의 데이터를 교환하기 위한 명령들을 포함하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 상기 우선적인 통신 채널은 최소 사용량을 가지는 통신 채널을 포함하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제9항에 있어서, 상기 메모리는,
새로운 통신 채널이 최소 사용량을 가지는지 여부를 결정하기 위해 상기 복수의 통신 채널들을 주기적으로 체크하고;
상기 새로운 통신 채널이 상기 최소 사용량을 가진다고 결정되면 상기 새로운 통신 채널로 스위칭하며; 그리고
상기 UWB-인에이블된 디바이스에게 상기 새로운 통신 채널로의 스위칭을 통지하기 위한 명령들을 포함하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 상기 외부 네트워크는 인터넷을 포함하고 이더넷 포트는 기가바이트 이더넷 포트를 포함하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제9항에 있어서, 상기 어댑터에 동작가능하게 연결되는 IP 전화를 더 포함하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 상기 PHY 계층은 1 Gbps까지의 데이터 전송 속도들을 지원하도록 구성되는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 상기 어댑터는 상기 이더넷 포트의 전력 접속에 의해 전력이 공급되는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 상기 RF 트랜시버는 OFDM 신호들을 송신하고 수신하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
제8항에 있어서, 상기 UWB-인에이블된 디바이스는 랩톱 컴퓨터를 포함하는, 초-광대역(UWB) 링크를 통해 무선 이더넷 접속을 제공하기 위한 장치.
장치로서,
이더넷 포트에 접속하고, 전력 신호를 수신하며, 그리고 이더넷 접속을 통해 외부 네트워크에 접속하기 위해 적합한 플러그;
상기 플러그에 연결되며 상기 외부 네트워크로부터 데이터를 수신하고 UWB 링크를 통해 송신하기 위한 상기 데이터를 프로세싱하기 위한 프로세서; 및
상기 UWB 링크를 통해 상기 프로세싱된 데이터를 송신하기 위한 안테나를 포함하는, 장치.
제17항에 있어서, 상기 프로세서는 UWB 스펙트럼에 있는 복수의 통신 채널들 중에서, 상기 UWB 링크에 대한 우선적인 통신 채널을 선택하기 위한 명령들을 포함하는, 장치.
제18항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 새로운 통신 채널이 현재 통신 채널 보다 우선적이라고 결정되는 경우에, 상기 UWB 링크에 대한 새로운 통신 채널로 스위칭하기 위한 명령들을 포함하는, 장치.
제17항에 있어서, 상기 프로세싱된 데이터는 OFDM 신호들을 포함하는, 장치.