KR20100066339A

KR20100066339A - 무선 네트워크에서의 무선 주파수 전력 전송을 위한 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20100066339A
Application number: KR1020090090231A
Authority: KR
Inventors: 주춘휘; 쥬 노
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-06-17
Also published as: WO2010067964A3; KR101710620B1; US8194583B2; US20100142423A1; EP2356733A2; EP2356733A4; US20120214534A1; EP2356733B1; JP5712136B2; US9064404B2; WO2010067964A2; CN102246389A; JP2012511298A

Abstract

복수개의 무선 스테이션들 중에서의 무선(RF) 전력 전송을 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 수신 스테이션을 전력 수신모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하기 위한 제어 신호들이 생성된다. 제어 신호들은 스위칭할 모드가 어떤 모드인지에 대한 정보와 스위칭할 타이밍에 대한 스위칭 정보를 제공한다. 데이터 수신 모드에서 수신 스테이션은 송신 스테이션으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 처리한다. 전력 수신 모드에서 수신 스테이션은 RF 전송을 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 처리한다. 전력 모드 스위칭을 위한 한 종류의 제어 신호는 수신 스테이션의 MAC 계층에서 생성되고 전력 모드 스위칭을 위하여 그 스테이션의 PHY 계층으로 전송된다. 다른 종류의 RTS/CTS 제어 신호는 송신 스테이션과 수신 스테이션간에 교환된다.

Description

무선 네트워크에서의 무선 주파수 전력 전송을 위한 방법 및 그 장치{Method and system of radio frequency(RF) power transmission in a wireless network}

본 발명은 일반적으로 전력 전송과 관련되고, 보다 구체적으로는 무선 주파수 방사(RF radiation)를 통하여 동일한 디바이스에게 전력과 데이터를 전송하는 것과 관련된다.

휴대용 전자 기기들의 보급에 따라, 많은 무선 디바이스들이 필수적으로 배터리에 의하여 전력을 공급받는다. 예컨대, 무선랜(WLAN) 또는 무선 사설망(WPAN) 메쉬 망(mesh network)들은 배터리에 의하여 전력을 공급받는다. 그와 같은 네트워크들에서 노드들의 개수는 매우 많을 수 있다. 무선 메쉬 네트워크들을 지탱하기 위한 기술적인 도전들 중 하나는 네트워크에서 수백 개의, 또는 수천 개의, 노드들의 배터리를 유지하는 것이다. 현재 배터리 기술은 몇 일 또는 기껏해야 몇 달마다 무선 센서 노드(wireless sensor node)의 배터리가 변경될 것을 요구한다. 이것은 무선 메쉬 네트워크들의 폭 넓은 채택에 있어 장애물이 된다.

본 발명은 무선 네트워크에서의 무선(RF) 전력 전송을 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 일 실시예는 제어 신호들이 스위칭할 모드가 어떤 모드인지에 대한 정보와 스위칭할 타이밍에 대한 정보를 포함하는 스위칭 정보를 제공할 때, 무선 수신 스테이션(receiving wireless station)을 전력 수신 모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하도록 하기위한 상기 제어 신호들을 생성하는 단계; 및 상기 제어 신호들에 기초하여 상기 무선 스테이션을 전력 수신모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 무선 송신 스테이션(sending wireless station)으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 처리하고, 상기 전력 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 처리한다. 2개의 종류의 제어 신호들이 전력 모드 스위칭을 위하여 이용될 수 있다. 첫 번째 종류는 수신 스테이션의 MAC 계층에서 생성되고 전력 모드 스위칭을 위하여 그 스테이션의 PHY 계층으로 전송된다. 두 번째 종류는 RTS/CTS 제어 신호이고 MAC 계층에서 송신 스테이션과 수신 스테이션간에 교환된다. 이 유형의 신호 또한 데이터 수신 모드와 전력 수신 모드간의 스위칭을 제어하기 위하여 PHY 계층으로 전송될 필요가 있다.

본원 발명의 이와 같은 특징들, 측면들 및 장점들과 이와 다른 특징들, 측면들 및 장점들은 이하의 설명, 첨부된 청구항들 및 첨부된 도면들을 참조하여 이해될 것이다.

본 발명은 무선 주파수 방사를 이용하여 전하(electrical charge)를 디바이스의 전하 저장부에 전송하고 그 동일한 디바이스에게 정보 배달(information delivery)을 하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명의 일실시예는 RF 무선 네트워크에서 RF 전력 전송에 대한 크로스 레이어(cross-layer) 제어를 위한 프로세스를 제공한다. 그 제어 프로세스는 단일한 공통 안테나를 이용하여 무선 통신과 전력 전송을 허용한다. 본 발명은 통합된 무선 전력 및 데이터 전송 모듈에 대한 제어 신호들을 제공한다. 그 제어 신호들은 그 통합된 무선 전력 및 데이터 전송 모듈이 스타 또는 메쉬(예컨대 피어 투 피어) 토폴로지를 가진 네트워크와 같은 무선 네트워크에서 동작할 수 있게 해준다.

그 제어 신호들은 그 통합된 무선 전력 및 데이터 전송 모듈을 포함하는 디바이스들(예컨대 무선 스테이션들 또는 노드들)이 전력 수신 모드와 데이터 통신 모드(예컨대 전력 모드 스위칭) 중에서 스위칭할 수 있게 해주는 제어 정보를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스타 통신 네트워크에서, 조정자 스테이션(또는 마스터 디바이스)은 그 통신 네트워크에서 중앙 제어기일 뿐만 아니라 전력 전송기이다. 그 조정자에 의하여 전송되는 비콘 프레임들은 그 네트워크에서 전력 수신 모드와 데이터 통신 모드간의 스위칭 타이밍을 제어하기 위하여 수신 디바이스들에 의하여 사용된다. 메쉬 네트워크에서는 조정자/마스터 디바이스가 존재하지 않기 때문에, 그 네트워크의 디바이스들은 그들의 이웃들 및/또는 그 네트워크에 산재하는 다른 디바이스들에서 발생하는 데이터 전송에 의하여 충전(charge)된다. 상기 제어 신호들은 네트워크의 그 수신 디바이스들이 (전력 수신 모드와 데이터 통신 모드 중에서) 모드들을 스위칭 할 시기와 어떤 모드로 스위칭 할 것인지를 결정할 수 있게 해준다. 이것은 수신 디바이스들이 에너지 수신과 데이터 통신간의 충돌을 피할 수 있게 해주고, 따라서 다른 디바이스들로부터 수신되는 데이터 메시지들을 잃는 것을 피할 수 있게 해준다.

일 실시예로서, 이것은 스타 토폴로지 네트워크 또는 메쉬 토폴로지 네트워크에서 무선 노드들의 재충전 가능한 배터리들(rechargeable batteries)을 충전할 수 있게 해준다. 노드는 스타 네트워크에서 조정자 또는 마스터 디바이스로부터의 전력 전송을 수신하거나, 메쉬 네트워크에서 다른 노드들간의 데이터 전송을 엿듣(수신하)고 그와 같이 수신된 데이터 전송들을 전력 전송으로서 이용하거나, 메쉬 네트워크에서 주전력을 공급받는(mains powered) 이웃 디바이스들(예컨대, AC 아웃렛(AC outlet)으로부터의 전기적인 전력에 의하여 전력을 공급받는 디바이스들, 이때 AC 아웃렛으로부터의 전기적인 전력은 먼저 DC 전력으로 변환될 수 있다.)로부터의 전력 전송들을 수신함으로써 자신의 배터리들을 재충전할 수 있다. 전술한바와 같이, 스타 네트워크에서 조정자로부터의 비콘 프레임들은 네트워크의 각각의 노드에서 데이터 통신 모드와 전력 전송 모드간의 스위칭 타이밍을 제어하기 위하여 이용된다. 메쉬 네트워크에서 RTS/CTS(Request to Send/Clear To Send) 프로토콜이 상기 두 개의 모드들간의 스위칭을 위한 타이밍을 결정하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 주전력을 공급받는 디바이스들이 메쉬 네트워크에서의 배터리에 의하여 전력을 공급받는 디바이스들을 충전하도록 하기 위하여 인터-프레임 가드 타 임(Inter-Frame Guard Time)이 파워 인터-프레임 스페이스(Power Inter-Frame Space:PIFS)로서 구현된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 전력 수신 회로(12), 데이터 수신 회로(13) 및 인터페이스(14)를 포함하는 무선 노드(11)를 포함하는 예시적인 통신 시스템(10)을 도시한다. 여기서, 인터페이스(14)는 (무선(RF) 프론트 엔드 회로를 포함하고) 스테이션의 제어기(15)에 의하여 생성된 제어 신호에 기초하여 전력 수신 회로와 데이터 수신 회로 사이의 모드들을 스위칭한다. 그 인터페이스(14)는 데이터 통신에 부정적인 영향을 주지 않고도 언제든지 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 도 1에 도시된 예시에서, 인터페이스(14)는 데이터 수신 모드에 있는 스위칭 모듈(16)을 포함한다. 이때, 수신된 모든 RF 전력은 데이터 수신 회로에 공급된다. 제어기(15)는 데이터 통신과 에너지(전력)의 수신 사이에서의 스위칭 할 시기를 결정한다.

일 실시예에서, 제어기(15)로서 기능하는 무선 스테이션의 MAC 계층은 상기 제어 신호들을 생성하고, 그 무선 스테이션의 PHY 계층은 RF 통신을 위한 통신 모듈처럼 기능한다. 그 제어 신호는 무선 스테이션의 MAC 계층에서 생성되고, 그 무선 스테이션의 MAC 계층으로부터 PHY 계층에게 전송(즉, 크로스-레이어 제어)된다. 이는 전력 모드 스위칭을 수행하기 위한 것이다.

일 구현예에서, 근처의 무선 스테이션들(노드들)에서의 MAC 계층들은 주어진 시간 구간(time period)에서 어떤 노드 쌍들이 공유된 통신 미디어(예컨대 통신 채널)를 사용할 수 있는지를 결정한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 어느 시간 구 간 동안 노드가 데이터를 전송하거나 수신하는 것이 금지되면, 그 노드는 데이터 전송에 영향을 주지 않고 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따라서 스타 토폴로지 및 메쉬 토폴로지(피어 투 피어)에서의 노드들에 대하여 모드를 스위칭하는 예시들이 기술된다.

스타 네트워크 토폴로지

도 2A를 참조하면, 스타 네트워크 토폴로지(20)는 (조정자 기능을 구현하는) 중앙 제어기(22) 및 적어도 하나의 무선 디바이스들(노드들)(11)을 포함한다. 스타 토폴로지의 예시적인 구현들은 WLAN 액세스 포인트(또는 무선 라우터)와 WLAN 디바이스들, WPAN 네트워크의 피코넷 조정자와 디바이스들, 블루투스 마스터 디바이스들과 슬래이브 디바이스들을 포함한다. 이하에서는, "조정자" 또는 "마스터 디바이스"가 중앙 제어기(22)를 가리키기 위하여 사용되고, "슬래이브 디바이스" 또는 "심플리 디바이스(simply device)"가 중앙 제어기가 아닌 스타 네트워크의 디바이스들(11)을 지시할 때 사용된다.

제어기(22)는 주어진 시간 구간에서 적어도 하나의 무선 통신 채널들을 통하여 데이터를 전송하거나 수신하기 위하여 디바이스들(11)이 이용하는 통신 스케쥴(수퍼프레임 구조)을 제공한다.

모든 디바이스(11)는 제어기(15)의 기능을 포함한다. 스타 토폴로지 조정자(또는 마스터)는 조정자가 전력 전송기이고 RF 전력을 필요로 하지 않기 때문에 그와 같은 기능이 불필요하다. 조정자는 일반적으로 주전력을 공급받고, 전력 수신 회로를 필요로하지 않는다. 메쉬 토폴로지에서 조정자는 주전력을 공급받을 수 없 기 때문에 RF 전력을 수신할 수 있어야만 한다. 조정자는 공유된 채널에 접근하기 위한 수퍼프레임 구조를 결정한다. 일단, 디바이스(11)(무선 스테이션)가 (비콘을 청취함으로써) 수퍼 프레임 구조에 대하여 통지받으면 그 디바이스는 그에 따라 데이터 수신 모드와 전력 수신 모드 중에서 스위칭을 할 수 있다. 각각의 디바이스(11)는 조정자로부터 수신한 비콘들로부터 얻어진 정보에 기초하여 스위칭하여야 할 시기를 결정한다.

각각의 디바이스(11)의 인터페이스(14)는 MAC 계층에서 결정한 통신 스케쥴에 따라 스위치들(16)을 제어함으로써, 그 인터페이스(14)는 제어 신호들에 의하여 결정된 시간(과 지속 시간(duration))에 그 제어 신호에 의하여 결정된 두개의 모드들 중 하나로 디바이스(11)를 스위칭한다. 스위치들(16)을 제어하는 기능은 각각의 디바이스(11)의 MAC 계층에서 구현될 수 있다.

대부분의 경우에, 두개의 디바이스들(11)간의 통신들은 그 두개의 디바이스들(11)이 상호간에 통신할 수 있는 거리에 존재하더라도 조정자(22)에 의하여 중계되는 것이 필요할 수 있다(간접 통신이라고 불린다). 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크(20)에 무선 전력 전송을 적용할 때, 조정자(22)는 주전력을 공급받고, 그 조정자(22)가 데이터를 전송할 때가 아니면 전력을 디바이스들(11)에게 전송할 수 있다고 가정한다. 게다가, 조정자(22)가 선택된 디바이스(11)에게 데이터를 전송할 때, 적어도 하나의 선택되지 않은 디바이스들(11)은 전력 수신 모드로 스위칭 될 수 있고, 그 적어도 하나의 선택되지 않은 디바이스들(11)은 조정자(22)로부터 선택된 디바이스에게로의 데이터 전송을 전력 소스로서 취급할 수 있다. 그러므로, 예컨대 동일한 데이터 전송에 대하여 선택된 디바이스는 조정자로부터 데이터를 전송받고, 선택되지 않은 디바이스들은 에너지를 전송받을 수 있다.

통신 스케쥴링을 위한 수퍼프레임 구조

일 실시예에서, IEEE 802.15.4 (LR-WPAN) 통신 표준은 스타 네트워크(20)를 위하여 이용된다. LR-WPAN 표준은 완전한 언어레인지드 모드(totally unarrnaged mode)(경쟁 기반이면서 슬롯 기반인 CSMA/CA) 또는 선택적으로 수퍼 프레임 구조 하에서 동작할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 무선 전력 전송을 위하여 도 3에 도시된 것과 같은 수퍼프레임 구조(30)가 이용된다. 수퍼프레임(30)의 포맷은 이 실시예에서 전력 전송기이기도한 조정자(22)에 의하여 정의된다. 각각의 수퍼프레임(30)은 비콘(31)에서 시작된다. 이때, 그 비콘들은 조정자(21)에 의하여 전송된다. 이와 같이 예시적인 수퍼프레임(30)은 16개의 균등한 크기의 시간 슬롯들(32)로 분할된다. 비콘(31)은 각각의 수퍼프레임의 첫 번째 슬롯에서 전송된다.

개인 영역 네트워크(PAN)를 위하여, 비콘들(31)은 디바이스들(11)을 동기화하고, 스케쥴된 PAN 디바이스들(11)을 식별하고, 수퍼프레임들의 구조를 기술하기 위하여 이용된다. 두 개의 비콘들(31) 사이의 경쟁 접근 구간(CAP) 동안 통신을 희망하는 어떤 디바이스(11)라도 슬롯 기반의 CSMA-CA 메커니즘을 이용하여 다른 디바이스들(11)과 경쟁한다. 현재의 수퍼프레임 동안 스케쥴된 모든 전송들은 다음 네트워크 비콘 시간까지 완료되어야 할 필요가 있다. 낮은 지연(low-latency)을 가진 어플리케이션들 또는 특정한 데이터 대역폭을 필요로하는 어플리케이션들을 위하여, PAN 조정자(22)는 활성 수퍼프레임(Active superframe)(30) 중 특정한 슬롯 들을 그와 같은 어플리케이션들에게 제공할 수 있다. 그와 같은 슬롯들(32g)은 보장된 시간 슬롯들(Guaranteed time slots:GTSs)로 명명된다. 그와 같은 GTS들은 비경쟁 구간(CFP)을 형성하고, 그 비경쟁 구간은 항상 CAP 바로 다음에 이어지는 슬롯 경계에서부터 시작하여 활성 수퍼프레임의 끝부분에까지 나타난다. 그 PAN 조정자는 7개의 GTS들까지 할당할 수 있고, 하나의 GTS는 하나 이상의 슬롯 구간(slot period)을 차지할 수 있다. GTS가 이용될 때, 모든 경쟁 기반의 처리들(transactions)은 CFP가 시작되기 전에 완료되어야할 필요가 있다. 또한, GTS에서 전송하는 각각의 디바이스(11)는 다음 GTS 시간 또는 CFP의 종료 전까지 자신의 처리가 완료되도록 보장할 필요가 있다.

수퍼프레임(30)은 활성 구간(Active period)과 비활성 구간(inactive period)을 포함할 수 있다. 현재의 시스템들에서, 조정자(22)와 PAN 디바이스들(11)은 비활성 구간동안 저-전력 모드에 들어갈 수 있다. 조정자가 무선 전력 전송을 위해 사용될 때, 그 조정자는 비활성 구간 동안 PAN 디바이스들에게 전력을 전송한다. 왜냐하면, 그와 같은 구간동안 디바이스들(11)은 어떤 데이터도 전송하거나 수신할 수 없기 때문이다.

스타 토폴로지를 가진 네트워크에서 2 종류의 데이터 처리들이 있다. 하나는 디바이스가 데이터를 조정자에게 전송할 때의 데이터 전송이고, 다른 하나는 디바이스가 조정자로부터 데이터를 수신할때의 데이터 전송이다. 두 개의 디바이스들간의 직접적인 데이터 교환은 LR-WPAN의 스타 토폴로지에서 허용되지 않는다.

비콘 가능 네트워크(beacon-enabled network)에서 디바이스가 조정자에게 데 이터를 전송하기를 원할 때, 그 디바이스는 먼저 네트워크 비콘을 검출한다. 비콘이 검출될 때, 그 디바이스는 수퍼프레임 구조와 동기화한다. 적절한 시점에서, 그 디바이스는 슬롯 기반의 CSMA-CA를 이용하여 조정자에게 데이터 프레임을 전송한다. 조정자는 선택적인 승인 프레임을 전송함으로써 데이터 프레임의 성공적인 수신을 승인한다. 이로써 처리가 완료된다.

조정자가 비콘 가능 네트워크에서 디바이스에게 전송하기를 원한다면, 그 조정자는 비콘에서 데이터 메시지가 대기 중(pending)임을 표시한다. 그 디바이스는 네트워크 비콘을 주기적으로 청취하고, 만일 메시지가 대기 중이라면, 그 디바이스는 슬롯 기반의 CSMA-CA를 이용하여 데이터를 요청하는 MAC 커맨드를 전송한다. 그 조정자는 선택적인 승인 프레임을 전송함으로써 데이터 요청의 성공적인 수신을 승인한다. 다음으로, 대기 중인 데이터 프레임은 CSMA-CA를 이용하여 조정자에서 디바이스에게 전송된다. 그 디바이스는 승인 프레임을 전송함으로써 그 데이터의 성공적인 수신을 승인한다. 이로써 처리가 완료된다. 승인을 수신하자마자, 그 메시지는 그 비콘에서 대기 중인 메시지들의 리스트들로부터 제거된다.

전력 전송이 가능한 데이터 전송 모델

조정자

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수퍼 프레임에서 GTS가 사용되지 않으면 디바이스들(11)에게 전송할 데이터가 없을 때조차도, CAP가 종료하기 전에는 조정자(22)가 순수한 전력(어떠한 정보도 전송하지 않는 RF 파형)을 전송하지 않는다. 이것은 디바이스들(11)이 조정자(22)에게 전송할 데이터를 가질 수 있기 때문이고, 따라서 조정자(22)는 데이터 통신 모드를 유지한다. 만일 GTS가 사용되면, 조정자(22)는 GTS 슬롯들에서의 통신이 종료되기 전까지 그 데이터 통신 모드에서 머무르는 것을 연장한다. 그 조정자(22)가 전력을 전송하는 중이 아니라도, 적어도 하나의 디바이스들(11)은 그 적어도 하나의 디바이스들이 전력 수신 모드에 있는 한 조정자(22)와 다른 디바이스들(11)간의 데이터 통신들로부터 전력을 수신할 수 있다.

디바이스들

디바이스들(11)은 데이터 통신 모드에서 그 비콘들을 청취한다. 비콘을 검출하여 디바이스(11)가 그 비콘이 (비콘 페이로드 필드에 의하여 전송되는) 조정자로부터 대기하고 있는 메시지를 가졌다고 판단하면, 그 디바이스는 그 검출된 비콘에서부터 시작하는 수퍼프레임 구간동안 조정자로부터의 데이터를 검색하기 위한 일반적인 기준(standard)을 따른다. 그 데이터를 수신한 후에, 그 수퍼프레임 구간 동안 조정자에게 전송할 데이터가 없다면 디바이스(11)는 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 만일 전송할 데이터가 있다면, 본 발명에 따라 그 디바이스(11)는 먼저 조정자(22)에게 데이터를 전송하고, 다음으로 전력 수신 모드로 스위칭한다. 일단 전력 수신 모드로 스위칭되면, 그 디바이스(11)는 다음 비콘 시간 전까지 그 모드에서 머무른다. 디바이스(11)가 조정자로부터 대기되는 메시지가 없다는 것을 감지하고, 그 디바이스(11)가 그 수퍼 프레임 구간동안 조정자에게 전송할 데이터가 없다면 그 디바이스(11)는 전력 수신 모드로 즉시 스위칭할 수 있다. 만일 조정자에게 전송할 데이터가 있다면, 그 디바이스는 먼저 데이터를 조정자에 전송하고 전 력 수신 모드로 스위칭할 수도 있다. 일단, 전력 수신 모드로 스위칭되면, 디바이스(11)는 다음 비콘 시간(beacon time) 직전까지 그 모드에서 대기한다. 수퍼프레임에서 GTS 슬롯들이 디바이스(11)에게 할당되면, 그 디바이스는 GTS 슬롯들을 통하여 데이터 통신이 끝날 때까지, 그 데이터 통신 모드에서 머무른다. 다음으로, 그 디바이스(11)는 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 GTS 슬롯들을 사용하지 않고 데이터와 전력 전송을 하기 위한 예시적인 수퍼프레임(40)을 도시한다. GTS 슬롯들이 사용되지 않을 때, 조정자(22)는 CAP가 종료하기 전까지 통신 모드에 머무른다. CAP 이후에, 조정자(22)는 비활성 구간이 종료할 때까지 순수 전력의 전송을 시작할 수 있다.

디바이스들(11) 중 디바이스 1은 조정자(22)에게 전송할 데이터를 가지고 전송을 위하여 수퍼프레임(40)의 슬롯 1이 사용되면, 그 슬롯 1이 종료된 후에 디바이스 11-1이 전력 수신 모드로 스위칭될 수 있다. 디바이스들(11) 중 디바이스 2가 조정자(22)로부터의 데이터 메시지를 가지고 슬롯 4가 조정자(22)로부터 데이터를 검색하기 위하여 이용되면, 그 슬롯 4가 종료된 후에 디바이스 11-2가 전력 수신 모드로 스위칭될 수 있다. 디바이스들(11) 중 디바이스 3이 조정자(21)에게 전송할 데이터 메시지가 없고 또한 그 조정자로부터 수신할 데이터가 없으면, 디바이스 11-3에 의하여 비콘 메시지가 수신되고 체크된 후 즉시 디바이스 11-3은 그 자신의 수신회로를 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다.

슬롯 0 내지 슬롯 10 사이에서, 조정자(22)는 데이터 통신 모드에 머무른다. 그러나, 디바이스들(11)은 상호간의 전송으로부터 전력을 수신할 수 있다. 예컨대, 슬롯 1에서 디바이스 11-1이 전송중일 때, 디바이스 11-3이 데이터 메시지 전송을 수신할 수 있다. 동일한 시간 구간에서 디바이스 11-3이 전력 수신 모드에 있기 때문에 디바이스 11-3은 수신된 RF 신호를 전력 수신으로 취급하고, 그 RF 신호를 이용하여 자신의 에너지 저장 디바이스를 충전한다. 다른 예로서, 슬롯 4에서 조정자(22)가 디바이스 11-2에 전송하는 중일 때, 디바이스 11-1과 디바이스11-3은 전력 수신 모드에 있고, 그에 따라 디바이스 11-1과 디바이스 11-3은 그 전송에서의 에너지를 수신하고 저장할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라서 GTS 슬롯들 32g들이 사용될 때의 데이터와 전력 전송을 위한 예시적인 수퍼 프레임(50)을 도시한 것이다. 적어도 하나의 디바이스들이 GTS 슬롯들 32g들을 사용할 때, 조정자(22)는 GTS 슬롯들에서의 통신이 끝날 때까지 통신 모드에 머무른다. 그 후에, 그 조정자(22)는 비활성 구간이 종료될 때까지 순수 전력의 전송을 시작할 수 있다.

디바이스 11-1이 CAP 동안 조정자(22)에게 전송할 데이터가 있다면, 수퍼 프레임(50)의 슬롯 1이 그와 같은 전송을 위하여 사용될 수 있고, 그 후에 슬롯 1이 종료될 때 디바이스 1은 (도 4의 수퍼프레임 40에서와 같이) 전력 수신 모드로 스위칭될 수 있다. 디바이스 11-2가 조정자로부터의 데이터 메시지를 가진다면, 조정자로부터의 그 메시지를 검색하기 위하여 GTS 슬롯(예컨대 슬롯 12)이 할당된다. 슬롯 12가 종료된 때에만, 디바이스2가 전력 수신 모드로 스위칭될 수 있다. 디바이스 11-3은 도 4의 수퍼프레임(40)에서와 같은 방식으로 동작한다.

선택적으로, 그 CAP 동안 조정자(22)에게 전송할 데이터를 가지지 않는다면 수퍼프레임(50)에서 디바이스 2가 그 CAP 동안 전력 수신 모드로 스위칭될 수 있고, 슬롯 12 이전에 통신 모드로 다시 스위칭될 수 있다. 그러나, 조정자가 그 CAP 동안에 전력을 전송 중이 아니기 때문에, 디바이스 2는 다른 디바이스들(11) 또는 조정자가 데이터를 전송할 때 그 다른 디바이스들(11) 또는 조정자로부터 전력을 수신하는 것만이 가능할 것이다.

디바이스 11-2는 CAP 동안 전력 수신 모드로 스위칭하여야만 하는지 여부를 결정하기 위하여 특정한 정보를 이용할 수 있다. 예컨대, 디바이스 11-2는 조정자와 통신이 필요한 디바이스들의 개수를 결정하기 위하여 현재 대기 중인 주소 리스트(pending address list)를 위하여 비콘 페이로드를 체크할 수 있다. 그 개수가 0이 아니라면, 디바이스 2는 조정자와 다른 디바이스들간의 적어도 몇 개의 전송들에 대한 RF 에너지를 이용하기 위하여 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다.

메쉬 네트워크 토폴로지

도 2B에서의 네트워크(25)와 같은 예시적인 메쉬 네트워크(P2P 네트워크)에서, 그 네트워크의 모든 디바이스들(11)은 배터리로 전력을 공급받는 반면, 다른 예에서 그 네트워크(25)의 적어도 하나의 디바이스들은 주전력을 공급받는다.

전술한바와 같이, 메쉬 네트워크에서 조정자 기능은 이용되지 않는다. 그 네트워크의 모든 디바이스들은 데이터 통신에 관한한 동일하다. 데이터는 조정자 없이도 그 네트워크에서 어떤 2개의 디바이스간에 교환될 수 있다.

디바이스들(11)은 어느 디바이스(들)(11)가 적어도 하나의 무선 통신 채널들을 통하여 주어진 시간에서 데이터를 전송하거나 수신할 수 있는지를 결정하는 통 신 프로토콜을 이용함으로써 전술한 제어기(15)(도 1)의 기능을 구현한다. 각각의 디바이스(11)의 인터페이스는 통신 스케쥴에 따라서 스위치들(16)을 제어한다. 스위치들(16)을 제어하는 기능은 각각의 디바이스(11)의 MAC 계층에서 구현될 수 있다.

GTS 메커니즘은 이용되지 않고, 오히려 수퍼프레임 구조를 가진 비콘 가능 프로토콜(beacon-enabled protocol) 또는 수퍼 프레임을 가지지 않은 비콘 불가능 프로토콜(non-beacon-enabled protocol)이 이용될 수 있다. 비콘 가능 메쉬 네트워크에서, 본 발명의 일실시예에 따라서 스타 네트워크에 대하여 이전에 기술된 접근들이 적용될 수 있도록 데이터 통신이 스케쥴된다.

비콘 불가능 메쉬 네트워크에서, 모든 디바이스는 자신의 무선 영향 범위(radio sphere of influence)에서 모든 다른 디바이스와 통신할 수 있다. 효율적인 통신을 위하여, 동기 무선 메쉬 네트워크(synchronous wireless mesh network)에서 디바이스들은 상호간에 (비콘들을 사용하는 것을 포함해서) 동기화하거나 비동기 무선 메쉬 네트워크에서 디바이스들은 데이터가 전송될 때마다 그 데이터를 수신할 수 있다. 전자의 경우에, 동기화가 필요하고, 일실시예로서 전술한 것과 유사한 방식으로 데이터 통신과 전력 전송을 위한 디바이스들의 스케쥴을 디바이스들이 관리한다. 후자의 경우(즉, 비동기 무선 메쉬 네트워크)에서, 디바이스들은 슬롯 기반이 아닌 CSMA-CA를 이용하여 단순히 데이터를 전송할 수 있지만, 그들의 데이터 통신 회로들(송수신기들)의 전원은 On을 유지한다.

비동기 무선 메쉬 네트워크에서, 네트워크의 모든 디바이스들이 배터리로 전 력을 공급받을 때, 유일한 전력 소스들은 이웃 디바이스들로부터의 RF 데이터 전송들이다. 이와 같은 네트워크에서, 데이터 통신들은 임의로 일어날 수 있고, 따라서 순수 전력의 전송은 스케쥴링되어야 한다. 또한, 다른 네트워크들에 의한 사용에 있어서 인접하는 영역들은 충돌을 일으킬 수 있기 때문에, 인접하는 영역(bands)에서의 순수 전력 전송은 유리하지 않다. 그러나, 디바이스가 선택적으로 데이터 통신모드와 전력 수신 모드간을 스위칭한다면, 그 디바이스는 이웃하는 디바이스들이 전송 중일 때, 그 이웃하는 디바이스들로부터 RF 전력을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, RTS(request to send)/CTS(clear to send) 프로토콜은 네트워크에서 전력 수신 모드로의 스위칭을 구현하기 위하여 이용된다. RTS/CTS는 IEEE 802.11 무선 통신에서와 같은 숨겨진 터미널 문제와 노출된 디바이스 문제에 의하여 초래되는 프레임 충돌들을 줄여준다. RTS 및 CTS를 위한 IEEE 802.11에서 정의된 예시적인 프레임 포맷들이 도 6 및 도 7에 각각 도시된다.

도 6에 도시된 RTS 프레임에서, 지속 시간 값(Duration value)은 대기 중인 데이터 또는 관리 프레임, 하나의 CTS 프레임, 하나의 ACK 프레임, 및 세 개의 쇼트 인터-프레임 스페이스(short inter-frame space)의 인터벌들(intervals)을 전송하기 위하여 필요한 (마이크로초 단위의) 시간 구간이다. RTS 프레임의 RA(수신기 주소)는 대기 중인 지시된 데이터(directed data) 또는 관리 프레임에 대한 수신자측의 디바이스의 주소이다. TA(송신기 주소)는 RTS 프레임을 전송하는 디바이스의 주소이다.

도 7에 도시된 CTS 프레임(70)에서, 지속 시간 값은 바로 이전의 RTS 프레임 의 지속시간 필드에서 CTS 프레임과 그 자신의 SIFS 인터벌을 전송하기 위하여 필요한 시간 구간을 감산하여 얻어진 값이다. CTS 프레임의 RA는 CTS가 응답인 바로 이전의 RTS 프레임의 TA 필드로부터 복사된다.

목적지(타겟) 수신자 디바이스(receiver device)에게 데이터를 전송하기를 희망하는 전송자 디바이스(sender device)는 RTS 프레임을 전송함으로써 프로세스를 시작한다. 목적지 디바이스는 CTS 프레임을 가지고 응답한다. CTS 프레임을 수신하는 어떠한 다른 디바이스도 주어진 시간 구간 동안 데이터의 전송이 제한된다(이는, 숨겨진 디바이스 문제를 말한다). 통신 매체(예컨대 무선 RF 채널)에 접근을 시도하기 전에 디바이스가 대기하여야만 하는 시간이 RTS 및 CTS 프레임(즉, 지속시간 필드들)에 포함되어 있다. CTS 프레임이 아닌 RTS 프레임을 수신하는 다른 어떤 디바이스는 다른 이웃하는 디바이스들에게 전송하는 것이 허용된다(이는, 노출된 노드 문제를 말한다) .

RTS 및 CTS 프레임들은 하기의 정보들을 잔여 디바이스들(즉, 데이터 전송자 및 수신자 디바이스들이 아닌 다른 디바이스들)에게 제공한다.

오직 특정한 디바이스(즉, 전송자 디바이스)가 예약된 채널 시간 구간동안 전송할 것이다.

한 디바이스가 그 채널을 예약했기 때문에 다른 디바이스들은 전송할 수 없다.

그 예약된 구간동안 그 다른 디바이스들은 상기 전송(예컨대, 데이터 패킷)을 위한 목적지가 되지 않는다.

그 예약된 전송 시간의 길이.

그 예약된 전송 시간 동안, 그 다른 디바이스들은 다른 노드들로부터 그 디바이스들에게 향하는 어떠한 데이터 프레임들도 수신하지 않을 것이다.

그러므로, 상기 잔여 디바이스들은 데이터 전송자에 의한 전송으로부터 전력을 수신하기 위하여 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 오직 RTS 프레임을 수신했던 디바이스들만이 그 전송자 디바이스에 의하여 전송된 전력을 수신할 수 있다.

그와 같이 본 발명에 따라서, 두 종류의 제어 신호들이 전력 모드 스위칭을 위하여 이용될 수 있다. 첫 번째 유형은 수신 스테이션의 MAC 계층에서 생성되고, 전력 모드 스위칭을 위하여 그 스테이션의 PHY 계층으로 전송된다. 두 번째 유형은 RTS/CTS이고, 하기에서 기술되는 바와 같이 그 RTS/CTS는 전송 스테이션과 수신 스테이션간에 교환된다.

도 8은 RTS/CTS 프레임들과 네트워크 할당 벡터(networ allocation vector:NAV) 표시기를 이용한 예시적인 프로토콜(80)을 제공한다. 각각의 디바이스에서 보유되는 NAV 표시기는, 통신 매체(예컨대 무선 매체(Wireless Medium:WM))에 대한 전송이 디바이스에 의하여 시작되지 않을 때의 시간 구간들을 표시하고, 디바이스의 채널 통신 여부 평가(clear channel assessment, CCA) 기능이 무선 매체가 비지(busy) 상태인지를 감지하는지 여부를 표시한다. 본 발명의 일실시예에 따라서, 메쉬 네트워크에서 전력 수신을 위한 도 9에 도시된 예시적인 프로세스(90)에서 그와 같은 프로토콜(80)이 이용된다. 특히, 도 9는 디바이스들이 전송자 디바이스(소스)의 데이터 전송으로부터 전력을 수신할 수 있는 적절한 시간 구간을 도시 한다. 그 디바이스들은 NAV에 존재할 때 전송하지 않기 때문에, RTS 프레임을 수신한 모든 디바이스들은 즉시 NAV 구간에 진입한다. RTS 프레임의 전송자 소스를 제외하고는 NAV 동안 전송하는 어떤 디바이스도 존재할 수 없다. 그러므로, RTS를 수신하는 모든 디바이스들은 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있고, 어떠한 데이터 통신의 손실에 대하여 걱정할 필요가 없다. NAV 구간동안 전력 수신 모드로 스위칭함으로써 디바이스들은 다른 디바이스들의 데이터 전송으로부터 충전될 수 있다.

비동기 무선 메쉬 네트워크에서, 그 네트워크의 적어도 하나의 디바이스가 배터리에 의하여 전력을 공급 받을때, 적어도 하나의 다른 디바이스들은 주전력을 공급받고(즉, 혼합 전력 네트워크), 이웃하는 디바이스들에서 데이터를 전송하는 중인 디바이스들이 없을 때 주전력을 공급받는 디바이스들은 배터리에 의하여 전력을 공급받는 디바이스들에게 전력을 전송한다. 예시적인 혼합 전력을 공급받는 메쉬 네트워크에서, 적어도 하나의 디바이스들은 주전력을 공급받고, 나머지들은 배터리에 의하여 전력을 공급받는다.

전력 전송 동안 배터리에 의하여 전력을 공급받는 디바이스들이 데이터 패킷들을 전송하지 못하게 하기 위하여, 전력 전송에 대한 데이터 통신의 우선순위는 유지하면서 통신 매체는 전력 전송을 위하여 예약된다. 이때, 파워 인터-프레임 스페이스(PIFS)가 이용되는데, PIFS의 인터벌이 디스트리뷰티드 인터-프레임 스페이스(Distributed inter-frame space:DIFS)의 인터벌보다 작아서 이웃에서 이전 데이터 통신 이후에 데이터 전송을 위한 RTS 프레임이 수신되지 않을 때에는 항상 전력 전송을 위한 RTS 프레임이 전송된다.

도 10의 예시적인 프로토콜(95)을 참조하면, 본 발명의 일실시에에 따라서, 전력 전송기(소스)는 그 전송기가 전력 전송을 위한 RTS 프레임을 전송하기 전에 DIFS 인터벌보다 조금 긴 시간 구간 동안 대기할 수 있다. 상기 프로토콜(95)은 전력 전송에만 적용되고, 다른 배터리에 의하여 전력을 공급받는 디바이스들에게는 적용되지 않는다.

RTS 프레임의 포맷은 일반적인 데이터 전송들에서의 RTS 프레임과 자신이 다르다는 사실을 반영하기 위하여 변경된다. 일 구현예에서, RTS 프레임의 RA 필드를 위한 방송 주소 0xffff가 이용된다. 다른 디바이스들이 RA를 방송 주소로서 가진 RTS 프레임을 수신하면, 수신 디바이스들은 RTS 프레임을 전력 전송을 위한 예약으로서 인식한다. 그러므로 수신 디바이스들은 CTS 프레임에 응답하지 않고, 이와 같은 경우에 (주전력을 공급받는 디바이스인) 전송자 디바이스는 RTS 프레임에 대하여 CTS 프레임을 수신하는 것을 기대하지 않는다.

NAV 지속 시간(즉, 전력 전송 지속 시간)이 종료될 때, 모든 디바이스들은 캐리어 감지 프로세스(carrier sensing process)를 다시 시작한다. 이전의 NAV 구간 동안에 적어도 하나의 디바이스들이 데이터를 전송하기를 희망했다면, 그와 같은 디바이스들은 NAV가 종료할 때 통신 매체를 위하여 경쟁할 수 있다. 다른 어떤 디바이스들로부터의 데이터도 존재하지 않는다면, 주전력을 공급받는 디바이스는 PIFS 인터벌을 기다린 후에 전력을 전송할 수 있다.

데이터 전송과 전력 전송이 동시에 수행될 수 없기 때문에, 전송된 에너지의양과 데이터 패킷들의 대기 시간(latency)의 균형을 맞추는 것이 중요하다. 긴 전 력 전송 구간은 데이터 전송을 지연시킬 수 있다. 짧은 전력 전송 구간은 디바이스들이 자신들의 배터리들을 충전하기 위하여 데이터 전송모드와 전력 전송 모드를 수시로 스위칭하게 함으로써, 스위칭에서의 과부하와 보다 많은 전력 소모를 초래할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 전력 전송의 인터벌과 지속 시간을 결정하기 위한 하나의 접근은 이웃에서의 트래픽 패턴(traffic pattern)을 결정하는 것이다. (예컨대, 디바이스들이 정보를 주기적으로 업데이트 할 때 센서 네트워크에서) 트래픽 패턴이 매우 규칙적이면, 주전력을 공급받는 디바이스는 데이터 전송의 가능성이 매우 낮을 때의 시간 구간을 추정할 수 있고, 그 구간을 전력을 전송하기 위하여 이용한다. 불규칙적인 트래픽 패턴을 가진 이웃에서, 주전력을 공급받는 디바이스는 평균적인 데이터 전송 시간과 데이터 전송들간의 최소/최대 인터벌을 분석하여, 전력 전송의 지속 시간에 대하여 정보에 근거한 선택을 달성할 수 있다. 본 발명은 다양한 네트워크들에서 적용될수 있고, WPAN, WLAN 및 여기서 언급된 다른 표준들에 한정되지 않는다. 당업자에게 알려져 있듯이, 본 발명에 따라 전술한 예시적인 구조들은 프로세서에 의하여 실행되기 위한 프로그램 명령들, 소프트웨어 모듈들, 마이크로코드, 컴퓨터 판독 매체에 대한 컴퓨터 프로그램 프로덕트 논리 회로들, 주문형 반도체들, 펌웨어 등과 같이 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 구현예들은 완전히 하드웨어적으로 구현되거나, 완전히 소프트웨어적으로 구현되거나, 하드웨어 또는 소프트웨어적인 구성요소들을 모두 포함하도록 수성될 수 있다. 본 발명이 특정한 버전들에 대하여 기술되었지만, 다른 버전 들도 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 사상 및 권리 범위는 여기에 포함된 바람직한 버전들의 설명들로 한정되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 무선(RF) 방사를 이용하여 전기적인 전하를 무선 디바이스의 전하 저장부에 전송하고, 동일한 디바이스에 대한 정보 배달을 구현하는 무선 디바이스의 기능적인 블록도를 도시한다.

도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 스타 토폴로지 무선 네트워크를 도시한다.

도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬(피어 투 피어) 무선 네트워크를 도시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 무선(RF) 방사를 이용한 전기적인 전하의 무선 디바이스의 전하 저장부에 대한 전송과 동일한 디바이스에 대한 정보 배달을 위한 무선 통신 매체에 접근하기 위한 수퍼프레임 스케쥴링 포맷을 도시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 공유된 무선 통신 매체에 접근하기 위한 보장된 시간 슬롯(GTS)를 이용하지 않고 데이터와 전력을 전송하기 위한 수퍼프레임 스케쥴링 포맷을 도시한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 무선 통신 매체에 접근하기 위한 적어도 하나의 GTS들을 이용하여 데이터와 전력을 전송하기 위한 수퍼프레임 스케쥴링 포맷을 도시한다.

도 6은 무선 통신 매체에 접근하기 위한 전송 요청(RTS) 스케쥴링 프레임 구조를 도시한다.

도 7은 무선 통신 매체에 접근하기 위한 전송 클리어(CTS) 스케쥴링 프레임 구조를 도시한다.

도 8은 RTS/CTS 프레임들과 무선 통신 매체에 접근하기 위한 네트워크 할당 벡터(NAV) 표시기를 이용한 예시적인 통신 프로토콜을 도시한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 RTS/CTS 프레임들과 메쉬 네트워크에서의 전력 수신을 위한 NAV 표시기를 이용한 통신 프로토콜을 도시한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 RTS/CTS 프레임들과 메쉬 네트워크에서의 전력 수신을 위한 NAV 표시기를 이용한 통신 프로토콜을 도시한다.

Claims

복수개의 무선 스테이션들을 포함하는 무선 네트워크에서 무선 주파수(radio frequency) 전력 전송을 위한 방법에 있어서,

제어 신호들이 스위칭할 모드가 어떤 모드인지에 대한 정보와 스위칭할 타이밍에 대한 정보를 포함하는 스위칭 정보를 제공할 때, 무선 수신 스테이션(receiving wireless station)을 전력 수신 모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하도록 하기위한 상기 제어 신호들을 생성하는 단계; 및

상기 제어 신호들에 기초하여 상기 무선 스테이션을 전력 수신모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하는 단계를 포함하고,

상기 데이터 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 무선 송신 스테이션(sending wireless station)으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 처리하고, 상기 전력 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사(radiation)로서 처리하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 제어 신호들에 기초하여 상기 수신 스테이션이 데이터 수신 모드와 전력 수신 모드 중에서 스위칭하는 단계;

상기 데이터 수신 모드에서, 상기 수신 스테이션이 상기 무선 송신 스테이션 으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 이용하는 단계; 및

상기 전력 수신 모드에서, 상기 수신 스테이션이 상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계는

상기 수신 스테이션이 조정자 스테이션 또는 피어 스테이션(peer station)으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 스타 네트워크를 포함하고, 상기 무선 송신 스테이션은 조정자 스테이션으로서 기능하고,

상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계는 상기 수신 스테이션이 상기 조정자 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제4항에 있어서,

상기 조정자 스테이션은 채널 접근을 위한 스케쥴링 정보를 제공하는 비콘 프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 메쉬 네트워크를 포함하고, 상기 무선 송신 스테이션은 피어 스테이션으로서 기능하고,

상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계는 상기 수신 스테이션이 상기 피어 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제6항에 있어서,

전력 전송 목적을 위한 RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send) 프로토콜을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제7항에 있어서,

상기 메쉬 네트워크는 비동기 메쉬 네트워크(asynchronous mesh network)를 포함하고,

상기 방법은 송신 스테이션으로부터 목적지 수신 스테이션에게 전송 요 청(RTS) 프레임을 전송하는 단계; 및

상기 목적지 수신 스테이션으로부터 상기 송신 스테이션에게 전송 클리어(CTS) 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하고,

상기 RTS 프레임과 CTS 프레임이 상기 전송 스테이션과 상기 목적지 수신 스테이션간의 통신 구간 동안에 잔여 디바이스를 전력 수신 모드로 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 상기 잔여 네트워크 스테이션들에게 제공할 때, 상기 통신 구간동안 상기 송신 스테이션으로부터의 RF 전송은 상기 잔여 스테이션들에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
제7항에 있어서,

주전력을 공급받는(mains powered) 무선 스테이션이 배터리 전력을 공급받는 무선 스테이션들에게 전력을 공급하기 위하여 RF 전송을 생성하는 것을 허용하기 위한 파워 인터-프레임 스페이스의 인터벌(power inter-frame space interval)을 제공하는 단계를 더 포함하고,

그에 따라 상기 전력 전송들 동안에 상기 배터리 전력을 공급받는 무선 스테이션들의 데이터 전송은 금지되고,

상기 네트워크 이웃에서의 이전 데이터 통신 이후에 데이터 전송을 위한 RTS 프레임이 수신되지 않을 때에는 항상 상기 전력 전송을 위한 RTS 프레임이 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
복수개의 무선 스테이션들을 포함하는 무선 네트워크에서 무선 주파수(radio frequency) 전력 전송을 위한 장치에 있어서,

무선 스테이션에서, 제어 신호들이 스위칭할 모드가 어떤 모드인지에 대한 정보와 스위칭할 타이밍에 대한 정보를 포함하는 스위칭 정보를 제공할 때, 상기 무선 수신 스테이션을 전력 수신 모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하도록 하기위한 상기 제어 신호들을 생성하는 동작을 위하여 구성된 제어기를 포함하고,

상기 데이터 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 무선 송신 스테이션으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 처리하고, 상기 전력 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 처리하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제10항에 있어서,

상기 수신 스테이션은

조정자 또는 피어 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제10항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 스타 네트워크를 포함하고, 상기 무선 송신 스테이션은 조정자 스테이션으로서 기능하도록 구성되고,

상기 수신 스테이션은 상기 조정자 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제12항에 있어서,

상기 조정자 스테이션은 채널 접근에 대한 스케쥴링 정보를 제공하는 비콘 프레임을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제10항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 메쉬 네트워크를 포함하고, 상기 무선 송신 스테이션은 피어 스테이션으로서 기능하고,

상기 수신 스테이션은 상기 피어 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제10항에 있어서,

상기 메쉬 네트워크는 비동기 메쉬 네트워크(asynchronous mesh network)를 포함하고,

상기 제어기는 송신 스테이션으로부터 목적지 수신 스테이션에게 전송 요청(RTS)을 전송하고 상기 목적지 수신 스테이션으로부터 상기 송신 스테이션에게 전송 클리어(CTS)를 전송하기 위한 물리(PHY) 계층을 시그널링(Signaling)하도록 구성된 미디어 접근 제어(MAC) 계층을 포함하고,

상기 RTS 프레임과 CTS 프레임은 상기 송신 스테이션과 상기 목적지 수신 스테이션간의 통신 구간 동안 상기 잔여 디바이스를 전력 수신 모드로 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 상기 잔여 네트워크 스테이션들에게 제공하고, 상기 통신 구간동안 상기 송신 스테이션으로부터의 RF 전송은 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제15항에 있어서,

상기 MAC 계층은 주전력을 공급받는(mains powered) 무선 스테이션이 배터리 전력을 공급받는 무선 스테이션들에게 전력을 공급하기 위하여 RF 전송을 생성하는 것을 허용하기 위한 파워 인터-프레임 스페이스의 인터벌(power inter-frame space interval)을 제공하도록 더 구성되고,

그에 따라 상기 전력 전송들 동안에 상기 배터리 전력을 공급받는 무선 스테이션들의 데이터 전송은 금지되고,

상기 네트워크 이웃에서의 이전 데이터 통신 이후에 데이터 전송을 위한 RTS 프레임이 수신되지 않을 때에는 항상 상기 전력 전송을 위한 RTS 프레임이 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법.
무선 주파수(RF) 전력 전송을 위한 무선 통신 시스템에 있어서,

무선 네트워크를 형성하도록 구성된 복수개의 무선 스테이션들; 및

RF 전력을 전송하도록 구성된 무선 수신 스테이션에서의 제어 모듈을 포함하고,

상기 제어 모듈은 제어 신호들이 스위칭할 모드가 어떤 모드인지에 대한 정보와 스위칭할 타이밍에 대한 정보를 포함하는 스위칭 정보를 제공할 때, 무선 수신 스테이션(receiving wireless station)을 전력 수신 모드와 데이터 수신 모드 중에서 스위칭하도록 하기위한 상기 제어 신호들을 생성하도록 구성된 제어기 기능을 포함하고,

상기 데이터 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 무선 송신 스테이션으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 처리하고, 상기 전력 수신 모드에서 상기 무선 수신 스테이션은 상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사(radiation)로서 처리하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제17항에 있어서,

상기 수신 스테이션은

상기 수신된 제어 신호들에 기초하여 데이터 수신 모드와 전력 수신 모드 중에서 스위칭하고, 상기 데이터 수신 모드에서 상기 무선 송신 스테이션으로부터의 RF 전송을 데이터 통신으로서 이용하고, 상기 전력 수신 모드에서 상기 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제18항에 있어서,

상기 수신 스테이션은

조정자 스테이션 또는 피어 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제18항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 스타 네트워크를 포함하고,

상기 수신 스테이션은 송신 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제20항에 있어서,

상기 조정자는

채널 접근을 위한 스케쥴링 정보를 제공하는 비콘 프레임을 생성하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제18항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 메쉬 네트워크를 포함하고, 상기 무선 송신 스테이션은 피어 스테이션으로서 기능하고,

상기 수신 스테이션은 상기 피어 스테이션으로부터의 RF 전송을 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제18항에 있어서,

상기 메쉬 네트워크는 비동기 메쉬 네트워크를 포함하고,

상기 제어기는 송신 스테이션으로부터 목적지 수신 스테이션에게 전송 요청(RTS)을 전송하고 상기 목적지 수신 스테이션으로부터 상기 송신 스테이션에게 전송 클리어(CTS)를 전송하기 위한 물리(PHY) 계층을 시그널링(Signaling)하도록 구성된 미디어 접근 제어(MAC) 계층을 포함하고,

상기 RTS 프레임과 CTS 프레임은 상기 송신 스테이션과 상기 목적지 수신 스테이션간의 통신 구간 동안 상기 잔여 디바이스를 전력 수신 모드로 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 상기 잔여 네트워크 스테이션들에게 제공하고, 상기 통신 구간동안 상기 송신 스테이션으로부터의 RF 전송은 상기 무선 수신 스테이션에게 전력을 공급하기 위한 에너지 방사로서 이용되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제23항에 있어서,

상기 MAC 계층은 주전력을 공급받는(mains powered) 무선 스테이션이 배터리 전력을 공급받는 무선 스테이션들에게 전력을 공급하기 위하여 RF 전송을 생성하는 것을 허용하기 위한 파워 인터-프레임 스페이스의 인터벌(power inter-frame space interval)을 제공하도록 더 구성되고,

그에 따라 상기 전력 전송들 동안에 상기 배터리 전력을 공급받는 무선 스테이션들의 데이터 전송은 금지되고,

상기 네트워크 이웃에서의 이전 데이터 통신 이후에 데이터 전송을 위한 RTS 프레임이 수신되지 않을 때에는 항상 상기 전력 전송을 위한 RTS 프레임이 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.
제17항에 있어서,

상기 제어기 모듈은

이웃에서의 트래픽 패턴(traffic pattern)을 결정함으로써 전력 전송의 지속 시간(duration)과 데이터 전송에서의 대기 시간(latency)의 균형을 맞추도록 더 구성되고,

상기 통신 트래픽 패턴이 매우 규칙적이면, 데이터 전송 가능성이 가장 낮을때의 시간 구간을 추정하고, 그와 같은 시간 구간을 수신 스테이션에게 전력을 전송하기 위한 시간 구간으로 선택하고,

상기 통신 트래픽 패턴이 불규칙적이면, 평균적인 데이터 전송 시간과 데이터 전송들간의 최소/최대 인터벌(interval)을 결정하고, 그것들로부터 전력 전송의 지속 시간에 대한 시간 인터벌을 선택하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치.