KR20100095647A - 주파수 호핑 확산 스펙트럼(ｆｈｓｓ) 무선 통신 네트워크에서의 고유 호핑 시퀀스의 생성 및 사용 - Google Patents

주파수 호핑 확산 스펙트럼(ｆｈｓｓ) 무선 통신 네트워크에서의 고유 호핑 시퀀스의 생성 및 사용 Download PDF

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윌리암 이. 3세 샌 필리포
스터링 휴즈
재나 밴 그로넨
라즈 바스와니
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실버 스프링 네트웍스, 인코포레이티드
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Abstract

장치의 호핑 시퀀스를 다른 장치로 전달하기 위해 추가의 네트워크 오버헤드가 요구되지 않는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 네트워크에서 주파수 호핑 시퀀스를 생성하고 사용하기 위한 방법이 개시된다. 또한, 네트워크 장치 상에서 RAM 요구사항을 증가하지 않고, 고유 호핑 시퀀스의 개수를 최대화하는 방법이 개시된다.

Description

주파수 호핑 확산 스펙트럼(ＦＨＳＳ) 무선 통신 네트워크에서의 고유 호핑 시퀀스의 생성 및 사용{CREATION AND USE OF UNIQUE HOPPING SEQUENCES IN A FREQUENCY-HOPPING SPREAD SPECTRUM (FHSS) WIRELESS COMMUNICATIONS NETWORK}
본 발명은 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 무선 통신 네트워크에서의 호핑 시퀀스의 생성에 관한 것이다.
902-928 MHz의 무면허 스펙트럼(unlicensed spectrum)에서 동작하는 FCC 규칙의 파트 15 하에서 동작하는 통신 장치는 사용되는 물리 계층(physical layer) 프로토콜에 기초하여 특정 기술 규칙을 따르도록 요구된다. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 시스템에서, 장치는 특정 최소 개수의 채널을 갖는 호핑 시퀀스를 사용해야 하고 호핑 스퀀스에서의 모든 채널을 동등하게 사용해야 한다. 예를 들어, 유틸리티 자동 검침 (Automatic Meter Reading; AMR) 네트워크 또는 유틸리티 자동 검침 인프라스트럭처(Automatic Meter Infrastructure; AMI) 네트워크에서 사용되는 것들과 같은, 902-928 MHz 대역에서 동작하는 FHSS 기반 무선 네트워크에서, 유틸리티 계량 및 센서 측(sites)에 위치하는 복수의 노드는 서로 다른 노드의 호핑 시퀀스, 패킷 라우팅 옵션, 패킷 라우팅 성공 통계 자료 및 다른 네트워크 파라미터에 관한 정보를 교환할 필요가 있다. 유틸리티 AMR/AMI 네트워크의 환경이 많은 수의 저전력 장치로 구성된다는 것을 고려하면, 네트워크 효율성 및 메모리 관리의 필요성은 매우 높다.
FHSS 통신 시스템에서, 송신 장치는 주어진 시간에 수신 장치로 데이터를 전송하기 위해 의도된 수신 장치가 그 호핑 시퀀스의 어디에 있는지를 알아야 한다. 송신 장치에 수신 장치의 호핑 시퀀스를 알리는 한 가지 접근법은 통신 네트워크에 있는 각각의 장치에 모든 인접 장치 또는 직접 연결된 장치의 호핑 시퀀스 테이블을 미리 저장하는 것이다. 그러나, 이러한 접근법은 인접 장치의 호핑 시퀀스 테이블을 저장하기 위해 각각의 장치에 할당되는 메모리를 요구하며, 이는 인접 장치의 수에 따라 현저할 수 있다. 증가된 메모리 요구 사항을 상쇄(offset)하기 위해, 네트워크에서 사용되는 호핑 시퀀스의 전체 개수를 제한할 필요가 있을 수 있으며, 이는 (예를 들어, 노드들 간의 간섭을 더 생성함으로써) 불리할 수 있다. 다른 접근법에서, 송신 장치는 데이터를 전송하기 전에 수신 장치로 수신 장치의 호핑 시퀀스 테이블에 대한 요청을 보낸다. 그러나, 이러한 접근법은 데이터 전송 전에 송신 장치와 수신 장치 간에 호핑 시퀀스 테이블을 전달하기 위한 추가의 네트워크 오버헤드를 요구하며, 또한 송신 장치에게 수신 노드의 호핑 테이블을 저장하기 위한 메모리를 할당하도록 요구한다.
일 실시예에 있어서, 방법은 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 네트워크에서 주파수 호핑 시퀀스의 생성 및 사용을 제공하므로, 장치의 호핑 시퀀스를 다른 장치로 전달하기 위한 추가의 네트워크 오버헤드가 요구되지 않는다. 또한, 일 실시예에 있어서, 방법은 네트워크 장치의 RAM의 요구사항을 증가시키지 않고 고유 호핑 시퀀스의 개수를 최대화하기 위해 제공된다.
본 발명의 전술한 특징 및 수반되는 많은 장점은 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조함으로써, 더욱 명확하게 알 수 있으며 잘 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 네트워킹된 자동 검침 데이터 통신 시스템을 생성하는, 원격 게이트웨이 노드 및 유틸리티 서비스 제공자와 인터페이스하고 있는 전기 계량기를 도시하는 도면.
도 2는 예시적인 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 호핑 시퀀스를 도시하는 도면.
도 3은 다른 예시적인 FHSS 호핑 시퀀스를 도시하는 도면.
도 4는 예시적인 슬롯 타이밍 다이어그램을 도시하는 도면.
도 5는 예시적인 글로벌 FHSS 채널 배열을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 예시적인 FHSS 호핑 시퀀스 생성 절차 흐름도를 도시하는 도면.
개요
주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)은 데이터 신호가 협대역 캐리어 신호(narrowband carrier signal)로 조절되는 기술로서, 데이터 신호는 광대역의 주파수 상에서 시간의 함수로서 주파수에서 주파수로의 임의의, 그러나 예측가능한 시퀀스에서 "호핑한다". 신호 에너지는 주파수 도메인에서 각각의 비트를 작은 조각으로 자르는(chopping) 대신, 시간 도메인에서 확산된다. 이 기술은 두 개의 송신기가 동시에 동일한 주파수에서 전송하는 경우 협대역 시스템으로부터의 신호가 확산 스펙트럼 신호에만 영향을 미칠 것이기 때문에 간섭을 감소시킨다. 적절한 동기화에 의해, 단일 논리적 채널(single logical channel)이 유지될 수 있다.
FHSS 전송 주파수는 확산 코드 또는 호핑 코드에 의해 결정될 수 있다. 송신기와 동일한 호핑 코드로 설정된 수신기는 적절하게 신호를 수신하기 위해 정확한 시간에 들어오는 신호를 듣고, 주파수를 정정할 수 있다. 현재 FCC 규정은 제조 업체가 400 ms의 최대 드웰 타임(dwell time)(예를 들어, 임의의 단일 홉 동안 특정 주파수에서 소비되는 시간)에서 전송 채널 당 약 75 개 이상의 주파수를 사용하도록 요구한다.
도 1은 본 명세서에서 기술되는 FHSS 기술이 구현될 수 있는 예시적인 유틸리티 자동 검침(AMR) 네트워크/자동 검침 인프라스트럭처(AMI) 네트워크(100)를 도시한다. 네트워크(100)는 근거리 네트워크(LAN; 110) 상에서 게이트웨이 노드(120)와 통신하도록 그리고 그 반대로 통신하도록 구성된 복수의 계량 노드(meter node; 105)(예를 들어, 가정에서의 전기 유틸리티 계량기)를 포함할 수 있다. 다음으로, 게이트웨이 노드(120)가 광대역 네트워크(WAN; 125) 상에서 상품 제공자(commodity provider; 130)(예를 들어, 유틸리티 제공자)와 통신하도록 그리고 그 반대로 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 네트워크(100)에서 발견 기간(discovery period) 동안, 복수의 계량 노드(105)는 인접 노드와 주소 정보를 교환할 수 있고, 게이트웨이 노드(120)는 복수의 계량 노드(105)로 글로벌 FHSS 파라미터 정보를 브로드캐스팅할 수 있다. 발견 후, 계량 노드(105)는 그 연관된 호핑 시퀀스에 따라 통신할 수 있다.
FHSS 기반 유틸리티 AMR/AMI 무선 네트워크 환경에서 주파수 호핑 확산 스펙트럼 물리 계층(FHSS PHY)과 함께 작동하도록 설계된 미디어 액세스 제어 및 데이터 링크 계층(MAC/DLL)을 포함할 수 있는 FHSS 시스템 및 방법의 실시예가 본 명세서에서 기술된다. 일 실시예에 있어서, FHSS PHY는 상대적으로 빠른 속도로 채널을 변경(또는 호핑)할 수 있다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자는, 비록 동일한 수신 노드로 전송하려고 시도하는 복수의 노드들 간의 간섭은 더 낮은 속도에서 더 높은 가능성이 있을 수 있으나, FHSS PHY가 더 느린 속도로 호핑할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 본 명세서에서 "슬롯 시간"이라고 지칭되는 시간 동안(amount of time), 노드는 노드의 호핑 시퀀스에 있는 각각의 채널을 방문(visit)하거나 각각의 채널에 머무른다(dwell). 일 실시예에 있어서, 슬롯 시간 동안 수신(reception)을 듣지 못하는 경우, 노드는 채널을 그 호핑 시퀀스에 있는 다음 채널로 변경한다. 슬롯 시간 동안 수신을 듣는 경우, 수신 노드는 수신을 처리하기 위해 채널 호핑을 중단한다. 유사하게, 복수의 목적지로 브로드캐스팅되거나 또는 하나의 노드로 목적되거나, 유니캐스트 목적지로 전송되는 프레임(frame)이 전송되는 경우, 송신 노드는 지정 채널 상에서 프레임을 송신하기 위해 채널 호핑을 중단한다. 양자의 경우에 있어서, 송/수신 트랜잭션이 종료된 후에, 송/수신 노드는 송/수신 트랜잭션을 하기 위해 채널 호핑을 중단하지 않은 경우에 노드가 그 호핑 시퀀스에서 존재하였을 곳에서부터 채널 호핑을 다시 시작할 수 있다.
노드의 호핑 시퀀스에 있는 모든 채널의 탐색은 본 명세서에서 "에포크(epoch)"라 지칭된다. FCC 규칙의 파트 15는 노드의 호핑 시퀀스는 임의의 주어진 채널을 다시 방문하기 전에 그 호핑 시퀀스에 있는 모든 채널을 반드시 방문해야 한다는 것을 특정한다. 본 명세서에서 개시된 일 실시예에 있어서, 주파수 호퍼(hopper)는 각각의 에포크를 반복하는 수도-랜덤(pseudo-random) 호핑 시퀀스를 사용함으로써 노드가 채널을 다시 방문하기 전에 그 호핑 시퀀스에 있는 모든 채널을 방문한다는 것을 보장하는데 사용될 수 있다. 즉, 주어진 슬롯 x 동안의 채널은 항상 동일하다. 예를 들어, 도 2는 10개의 타임 슬롯(200) 및 대응하는 채널(205)을 갖는 노드의 예시적인 FHSS 호핑 시퀀스를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 에폭시(210)의 슬롯 0 동안, 대응하는 채널은 항상 채널 2이고, 채널 2는 주어진 에폭시(210) 내에서 한번 이상 방문되지 않는다. 본 기술분야의 당업자는 다른 슬롯/채널 파링(parings)이 가능하며 도 2에 도시된 것에 한정될 필요가 없다는 것을 알 것이다.
호핑 시퀀스 결정(Hopping Sequence Determination)
본 명세서에 기술된 FHSS PHY의 일 실시예에 있어서, 장치(또는 "노드")는 "호핑 시퀀스"라 불리는 수도-임의 방식으로 채널을 탐색한다. 일 실시예에 있어서 특정 장치의 호핑 시퀀스는 주어진 장치의 MAC 주소에 의해 계산될 수 있고, 장치의 호핑 시퀀스가 알려진 경우, 호핑 시퀀스에 있는 주어진 슬롯에 대한 대응하는 채널을 결정하기 위해 "슬롯-투-채널(slot-to-channel)" 전환이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 전송을 위해 노드가 다른 노드를 목표로 하는 경우, 패킷을 전송하기 위한 채널을 결정하기 위해 송신 노드는 목표 노드의 전체 호핑 시퀀스가 아니라 목표 노드의 MAC 주소를 또한 알아야 한다. AMR/AMI 네트워크에 있는 노드의 MAC 주소 정보는, 예를 들어 인접 노드가 주소 정보를 교환하는 네트워크 발견 기간(discovery period) 동안 또는 네트워크에 있는 게이트웨이 노드가 모든 네트워크 노드로 이러한 주소 정보를 송신하는 네트워크의 발견 기간 동안 결정될 수 있다.
슬롯-투-채널 전환은 이후에 호핑 시퀀스 타이밍 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 본 명세서에서 "슬롯"이라는 용어는 장치가 그 호핑 시퀀스에 있는 다음 채널로 이동하기 전에 채널에 머무르는 시간의 양을 지칭하는데 사용된다. 슬롯은 일반적으로, 0에서 시작하여 순서대로 탐색되며, 각각의 슬롯은 대응하는 주파수 채널을 가진다. 본 명세서에서 기술된 바와 같이, FCC의 규칙에 따라, 장치는 주어진 채널을 다시 방문하기 전에 모든 채널을 탐색해야만 한다. 호핑 시퀀스에 있는 모든 슬롯의 탐색은 "에폭시"라 불림을 기억하자. 따라서, 일 실시예에 있어서, 주어진 호핑 시퀀스의 에폭시 길이는 슬롯 시간과 호핑 시퀀스에 있는 슬롯(채널)의 개수의 곱과 동일하다. 하나의 에폭시를 마친 후에, 장치는 호핑 시퀀스를 반복한다. 도 3은 호핑 시퀀스에 대한 슬롯-투-채널 전환을 도시하는 다른 예시적인 FHSS 호핑 시퀀스를 도시한다. 도 3에 도시된 호핑 시퀀스의 에폭시(300)는 101 개의 슬롯(305)과 각각의 슬롯(305)에 대응하는 주파수 채널(310)을 포함한다. 예를 들어, 슬롯 0은 대응하는 채널 65를 가지고, 슬롯 1은 대응하는 채널 3을 가지며, 슬롯 2는 대응하는 채널 88을 가지는 등이다. 본 기술분야의 당업자는 다른 슬롯/채널 파링이 가능하며 도 3에 도시된 것에 한정될 필요가 없다는 것을 알 것이다.
단편 에폭시 틱(Fractional Epoch Tick; FET)
장치는 예측가능한, 주기적 방식으로 그 각각의 호핑 시퀀스를 반복한다. 따라서, 일 실시예에 있어서, 패킷 전송을 위해 다른 노드를 목표로 하고, (1) 목표 노드가 송신 노드 대해 상대적인 자신의 에폭시/호핑 시퀀스를 시작한 시간, (2) 슬롯 시간, 및 (3) 에폭시 당 슬롯의 개수를 알고 있는 노드는 목표 노드의 현재 수신 채널(드리프트 부재(absent drift))을 계산할 수 있다. 예를 들어, 슬롯 시간 정보는 링크 정보(Link Information; LI)에서 교환될 수 있고, 링크 정보는, 이에 한정되는 것은 아니나 MAC 계층 관리 엔티티(MAC Layer Management Entity; MLME) 파라미터를 포함할 수 있으며, 에폭시 당 슬롯의 개수가 PHY에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 노드가 자신의 에폭시를 시작한 시간은 그 노드의 에폭시 틱(epoch tick)에 기초하여 계산할 수 있다. 본 명세서에서 "에폭시 틱"이란 용어는 노드가 어떤 시점에서 그 호핑 시퀀스의 어디에 있는지를 기술하는데 사용된다. 예를 들어, 노드가 인접 노드와 그 타이밍 정보를 교환하거나 또는 목표 노드가 네트워크에 있는 다른 노드로 그 타이밍 정보를 주기적으로 브로드캐스팅하는 네트워크의 발견 기간 동안, 송신 노드는 요청에 따라 목표 노드의 에폭시 틱을 수신할 수 있다.
송신 노드는 다음과 같이 목표 노드의 에폭시 시작 시간을 결정하기 위해 에폭시 틱을 사용할 수 있다. 프레임이 에폭시 틱과 함께 목표 노드에 의해 전송되는 경우, PHY는 에폭시 틱 계산을 프레임에서 알려진 시간과 동기화하기 위해 타이밍 업콜(timing upcall)을 제공할 수 있다. 이 알려진 시간은, 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나, PHY 헤더에 있는 채널 ID가 전송될 때 및 PHY가 프레임의 수신 시간을 마킹(mark)하는 때일 수 있다. 따라서, 송신 노드는 프레임에서 에폭시 틱을 수신하는 경우, 목표 노드가 자신의 에폭시를 시작했던 시간은 다음 방정식 (1)에 도시된 바와 같이 계산될 수 있다.
에폭시 시작 시간 = 패킷 수신 시간 - 에폭시 틱 (1)
Figure pct00001
일 실시예에 있어서, 단편 에폭시 틱(FET)이 에폭시 틱 대신 사용될 수 있다. FET를 사용하는 장점은 다른 것들 중에, 해상도 및 다양한 브로드캐스트와 다른 LI 프레임에서 바이트를 줄이는 것을 포함할 수 있다. 즉, 틱 당 일부 정의된 수의 마이크로 초를 사용하는 에폭시 틱을 전송하는 것 대신에, 노드가 그 에폭시에서 어디 있는지를 나타내는, 에폭시 길이로 나눈 단편(fraction)이 전송될 수 있다. 단편은 이후에 65,536으로 크기 조정될 수 있고, FET로서 전송될 수 있다. 따라서, FET는 방정식 (2)에 도시된 바와 같이 계산될 수 있다.
FET = (에폭시 틱 * 65, 536) / 에폭시 길이 (2)
Figure pct00002
에폭시 틱 또는 FET 중 하나를 사용해서 목표 노드의 에폭시 시작 시간을 결정하는 경우, 송신 노드는 방정식 (3) 및 (4)에 따라 에폭시 시작 시간, 에폭시 길이 및 에폭시 당 슬롯이 개수에 기초하여 주어진 미래 전송 시간에 대한 목표 노드의 "현재 슬롯"을 예측할 수 있으며, 여기서 "mod"는 모듈로(modulo) 동작을 나타낸다(즉, 현재 슬롯은 미래 전송 타임에서 목표 노드가 그 호핑 시퀀스의 어디에 있을 것인지를 기술한다). 그 후에, 현재 슬롯에서, 송신 노드는, 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 미래 전송 시간을 위한 목표 노드의 현재 수신 채널을 결정하기 위해 슬롯-투-채널 전환을 할 수 있다.
에폭시에 있는 현재 틱 = (전송 시간 - 에폭시 시작 시간) mod (에폭시 길이) (3)
Figure pct00003
현재 슬롯 = 에폭시에 있는 현재 틱/ 에폭시에 있는 슬롯의 개수 (4)
Figure pct00004
또한, 송신 노드는 미래 전송 시간에서 전송되는 프레임이 목표 노드에 의해 수신될 것임을 보장하기 위해, 본 명세서에서 기술되는 타겟팅 절차(targeting procedure)를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 슬롯의 현재 틱은 목표 노드가 미래 전송 시간에서 프레임의 수신을 감지하기 위한 충분한 전송 프레임을 현재 슬롯에서 수신할 것인지를 결정하기 위해 방정식 (5)에 따라 계산될 수 있으며, 여기서 "mod"는 모듈로 동작을 나타낸다. 목표 노드가 미래 전송 시간에서 프레임의 수신을 감지할 만큼 충분한 전송 프레임을 현재 슬롯에서 수신하지 못할 경우, 송신 노드는 목표 노드의 호핑에서의 다음 슬롯을, 미래 전송 시간에서 프레임을 전송하는 목표 슬롯으로 선택할 수 있다.
슬롯에 있는 현재 틱 = (에폭시에 있는 현재 틱) mod (슬롯 시간) (5)
Figure pct00005

동기화 및 타게팅
타겟 노드의 FET 및 다른 링크 정보가 수신되는 경우, 타이밍 정보를 최근 것으로 유지하고 송/수신 노드가 전체적으로 동기화되게 유지하기 위해 타이밍 업데이트가 전송될 수 있다. 타이밍 업데이트가 언제 전송되어야 하는지를 결정하기 위해, 슬롯 내의 타이밍 및 노드들 간의 클록 드리프트(drift)가 알려져야 한다. 현재 슬롯(400)을 도시하는 예시적인 슬롯 타이밍 다이어그램이 도 4에 도시된다. 슬롯 시간은 PHY에 의해 설정(예를 들어, 20 ms)될 수 있을 뿐만 아니라, 수신 시간 및 처리 시간에 의해 설정(예를 들어, 각각 1 ms 및 200μs)될 수 있다. PHY 시간은 본 명세서에서 유효 수신 윈도우(415)의 "왼쪽 윈도우 에지(405a)" 및 "오른쪽 윈도우 에지(410a)"로서 정의되고 도 4에 도시되는 것을 결정하는데 사용될 수 있다. 슬롯(400)의 유효 수신 윈도우(415)는 목표 노드가 데이터를 수신할 수 있거나 또는 프레임의 "수신을 감지"할 수 있는 동안의 시간으로서 정의될 수 있다. 따라서, 도 4의 예시에 따라 프레임을 목표 노드로 전송하는 경우, 그 프레임의 프리엠블(preamble)의 제1 비트는 왼쪽 윈도우 에지(405a)에서 시작하거나 그 다음에 시작해야 하고, 그 프레임의 목적지 주소는 오른쪽 윈도우 에지(410a) 전에 수신되어야 하거나 그렇지 않은 경우 목표 노드는 현재 슬롯(400)에서 자신의 호핑 시퀀스에서 있는 다음 슬롯으로 호핑할 것이다. 목표 노드/수신 노드는 브로드캐스트 MAC 주소 또는 자신의 MAC 주소로 목적된 프레임을 수신하지 않는 한, 그 홈 슬롯/현재 슬롯에 머무르지 않을 것이다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 송신 노드가, 목표 노드가 미래 전송 시간에서 프레임의 수신을 감지할 만큼 충분히 전송된 프레임을 현재 슬롯에서 수신하지 않을 것임을 결정하는 경우, 송신 노드는 목표 노드의 호핑 시퀀스에 있는 다음 슬롯을 미래 전송 시간에서 프레임을 전송할 목표 슬롯으로서 선택할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 왼쪽 윈도우 에지(405a) 및 오른쪽 윈도우 에지(410a)는 "드리프트(420)"가 증가함에 따라, 405b 및 410b로 지시되는 바와 같이 "닫힐" 수 있다(즉, 서로에 대해 더 가까워진다). 드리프트(420)는 송신 노드 및 수신 노드의 클록 정밀도(clock accuracy)를 알게 됨으로써 계산될 수 있다. 클록 정밀도는 일반적으로 ppm(parts per million)으로 주어지며, 시간이 지남에 따른 노드의 클럭의 최대 오류를 정의한다. 예를 들어, 클록이 +/- 10 ppm의 정밀도를 가진다고 가정하자. 이것은 매 초가 지나는 동안, 시간이 플러스 또는 마이너스 10 μs 내에서 정확하다는 것을 의미한다. 따라서, 100 초가 경과된 경우, 시간은 +/- 1 ms 내에서 정확할 것이다(즉, 클록은 최악의 경우 9.999 초 또는 10.001 초로 판독될 것이다). 일 예에서, 드리프트(420)는 가장 최근 타이밍 업데이트가 수신된 이후로 얼마만큼 시간이 경과했는지를 결정하고, 경과된 시간을 송신 노드와 수신 노드의 결합된 클록 정확도를 곱함으로써 계산할 수 있다. 예를 들어, 노드 A가 (노드 A에 대해 상대적인) 시간 0에서 노드 B로부터 타이밍 업데이트를 수신했고, 노드 A는 5 ppm의 클록 정확도를 가지고, 노드 B는 10 ppm의 클록 정확도를 가지며, 100 초가 경과되었다고 가정하면, 총 드리프트는 100 s * (10 ppm + 5 ppm) = 1.5 ms로 계산될 수 있다.
호핑 시퀀스 생성(슬롯-투-채널 전환)
(Hopping Sequence Generation (Slot-to-Channel Conversion))
일 실시예에 있어서, 네트워크에 있는 노드들 간에 교환되는 관리 정보를 감소시키기 위해서, 노드의 호핑 시퀀스는 교환되지 않으며, 노드의 전체 호핑 시퀀스도 생성되지 않는다. 대신, 상대적으로 간단한 계산이 몇몇 시점에서 노드의 수신 주파수를 결정하기 위해 행해질 수 있다. 이 계산은 본 명세서에서 "슬롯-투-채널" 전환으로 지칭된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 송신 노드는 미래 전송 시간에 프레임을 전송하기 위한 목표 슬롯으로서 미래 전송 시간에 수신 노드의 현재 슬롯을 사용할 것인지 또는 수신 노드의 호핑 시퀀스에 있는 다음 슬롯을 사용할 것인지를 결정하기 위해 타겟팅 절차를 수행할 수 있다. 타겟팅 절차가 수행되면, 송신 노드는 원하는 미래의 전송 시간에서, 의도된 목적지 노드의 목표 슬롯을 안다. 이 목표 슬롯은 이후에 방정식 (6)에 따라 목표 슬롯의 "채널 인덱스"를 계산함으로써 주파수 채널로 전환될 수 있으며, 여기서 "mod"는 모듈로 동작을 나타낸다. 일 실시예에 있어서, 채널 인덱스는 글로벌 FHSS 채널 배열의 인덱스로 사용될 수 있으며, 이는 슬롯에 대응하는 수신 채널을 제공한다. 도 5는 에폭시 당 83개의 슬롯을 갖는 호핑 시퀀스의 예시적인 글로벌 FHSS 채널 배열을 도시한다. 본 기술분야의 당업자는 채널 배열이 도 5에 도시된 구성으로 한정될 필요가 없다는 것을 알 것이다.
채널 인덱스 = ((슬롯 * 홉 시드(hop seed)) + 홉 시작) mod (에폭시 당 슬롯(SlotsPerEpoch)) (6)
Figure pct00006
방정식 (6)에 따라, 채널 인덱스는 목표 노드의 홉 시작(본 명세서에서 시퀀스 시작으로도 지칭됨) 및 홉 시드(본 명세서에서 시퀀스 시드로도 지칭됨)에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 홉 시작 및 홉 시드는 방정식 (7) 및 (8)에 따라 결정될 수 있으며, 에폭시 당 슬롯(SlotsPerEpoch)은 호핑 시퀀스에 있는 채널의 수를 정의하고, "mod"는 모듈로 동작을 나타낸다. 따라서, 일 실시예에 있어서, 홉 시작 및 홉 시드의 값은, 다른 식별자들 중에 목표 노드의 MAC 주소와 같은 목표 노드의 식별자로부터 유도될 수 있다. 이러한 시작 값 및 시드 값은 네트워크에 있는 각각의 노드에 대해 고정되어 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "MAC|X|"라는 용어는 목표 노드의 MAC 주소의 x번째 바이트를 나타내며, 이 예에서, 7번째 바이트는 주소의 마지막 바이트이다. MAC 주소의 마지막 3개의 바이트는 일반적으로 인접 노드들 간에 가장 상이하며, 따라서 상이한 홉 시작 및 홉 시드를 가질 가장 높은 확률을 제공한다. "xor"이라는 용어는 비트 단위의 배타적 OR (bit-wise exclusive OR) 연산을 나타낸다. 방정식 (7) 및 (8)은, 총 {SlotsPerEpoch * (SlotsPerEposh - 1)} 개의 상이한 호핑 시퀀스를 위해 1에서 (SlotPerEpoch -1)의 범위의 가능한 홉 시드 값 및 1에서 SlotsPerEpoch의 범위의 가능한 홉 시작 값을 산출한다.
Figure pct00007
일 실시예에 있어서, 에폭시 당 슬롯의 개수(SlotsPerEpoch) 또는, 동일하게, 호핑 시퀀스에 있는 채널의 개수는 소수(prime number)가 되도록 선택되며, 그렇지 않은 경우, 방정식 (6) 내지 (8)은 "불법" 호핑 시퀀스(즉, 주어진 채널을 다시 방문하기 전에 에폭시에 있는 모든 채널을 방문하지 않는 호핑 시퀀스)를 생성할 것이다. 다른 실시예에 있어서, 채널의 개수가 소수가 아닌 수로 선택되는 경우에도, 본 명세서에 기술된 홉 시작 및 홉 시드의 기술이 여전히 적용될 수 있다. 그러나, 유효한 홉 시드의 총 개수는 제한적일 것인데, 왜냐하면, 이 경우에 있어서, 채널의 총 개수에 대해 상대적으로 소수인 시드가 선택되어야만 하고, 결과적으로 생성될 수 있는 전체적으로 고유 호핑 시퀀스는 소수인 전체 채널이 선택되는 것보다 적게 된다. 또한, 소수가 아닌 수의 채널을 선택하는 이러한 접근법은 추가적으로 상대적 소수 계산을 수행하도록 요구하며, 시드를 결정하는데 더 큰 오버헤드를 야기한다.
홈 채널 수신 절차
본 명세서에서 지칭되는 노드의 "홈" 채널은 노드가 그 호핑 시퀀스를 탐색하는 주어진 시간에 수신해야 하는 채널을 의미한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 노드의 슬롯 시간이 aPhySlotTime이 되도록 정의된 경우, 각각의 슬롯 경계(즉, 모든 aPhySlotTime 통과 후에)에서, 노드는 자신의 호핑 시퀀스에 있는 다음 채널로 전환한다. 노드는 자신의 홈 채널 상에서 수신할 준비, 즉 aPhyRxToRxTime으로 정의되는 시간에 전송 프레임의 PHY 프리엠블의 제1 비트를 감지하거나 "들을" 준비를 해야 한다. 홈 채널 상에서 수신하는 동안, 노드는 프레임의 시작을 듣고 있다. 노드가 슬롯의 종료 전에 수신 시작을 감지하는 경우, 노드는 채널 호핑을 중단하고, MAC/DLL은 프레임 제어 필드가 수신될 때까지 대기한다. 수신 프레임이 브로드캐스트 프레임인 경우, 즉, 소스 주소가 존재함(SRC_PRESENT)을 나타내는 비트가 프레임 제어 필드에서 설정된 유일한 비트인 경우, 노드는 순환 중복 코드(Cyclic Redundancy Code; CRC)가 유효하게 될 때까지 또는 프레임 수신에서 오류가 발생할 때까지 프레임의 나머지를 수신한다.
수신 프레임이 소스 주소 및 목적지 주소가 존재함(즉, SRC_PRESENT 비트 및 DEST_PRESENT 비트가 프레임 제어 필드에서 설정됨)을 나타내는 두 개의 비트를 모두 가지는 경우, 노드는 목적지 MAC 주소를 수신하고 이를 자신의 MAC 주소와 비교한다. 주소가 일치하는 경우, 노드는 전체 프레임을 수신하고, 성공하는 경우, 통신 링크(Communication Link; CL)가 폴링 노드(polling node)와 함께 (응답(acknowledge) 절차를 시작하며) 입력된다. 목적지 MAC 주소가 수신 노드 자신의 MAC 주소와 일치하지 않는 경우, 수신 노드는 프레임을 버리고 자신의 홈 채널 상에서 수신을 다시 시작한다.
소스 주소는 존재하지 않지만(즉, SRC_PRESENT 비트가 프레임 제어 필드에서 설정되지 않은 경우) 목적지 주소는 존재(즉, DEST_PRESENT 비트는 프레임 제어 필드에서 설정된 경우)하고, 목적지 MAC 주소가 수신 노드 자신의 MAC 주소와 일치하는 경우, 노드는 프레임을 버린다. 이러한 경우는 오류의 경우를 나타내며, 네트워크에서 발생되지 않아야 하고, 오직 응답 프레임만이 유니캐스트 목적지로 전송되는 경우에 소스 주소 없이 전송되어야 한다.
주파수 호핑 시퀀스 절차의 흐름도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 예시적인 호핑 시퀀스 생성 절차 흐름도(600)를 도시한다. 본 명세서의 가르침에 기초하여 도 6에 도시된 모든 단계가 도시된 순서대로 발생되어야 하는 것이 아니며, 다른 유사한 절차 흐름도 또한 본 발명의 범위 내에서 가능할 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이다.
단계(610)에서, FHSS 네트워크의 가능한 채널 N의 총 개수가 선택된다. 이 후에, 단계(620)에서, 호핑 시퀀스에 있는 채널(NP)의 총 개수가 선택된다. 일 실시예에 있어서, NP는 (N을 초과하지 않는) N에 가장 가까운 소수이다. 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 소수인 채널을 선택함으로써, 홉 시작(시퀀스 시작) 값 및 홉 시드(시퀀스 시드) 값의 주기성(periodicity)이 방지될 수 있다. 이러한 방식으로, 매우 많은 고유 호핑 시퀀스가 생성될 수 있는데, 임의의 시드와 임의의 시작을 짝짓는 것이 고유 호핑 시퀀스(총 NP * (NP - 1) 개의 고유 호핑 시퀀스)를 산출할 것이기 때문이다. 다른 접근법에 있어서, 총 채널의 개수에 대해 상대적인 소수인 값을 갖는(즉, 공통 인수가 없는) 시드가 선택될 수 있으나, 이러한 접근법은 더 적은 수의 시드 값이 가능할 것이기 때문에 더 적은 고유 호핑 시퀀스가 생성되도록 한다.
단계(630)에서, NP 개의 채널을 포함하는 FHSS 네트워크에 대한 채널 테이블(즉, 예를 들어 도 5에 도시된 채널 테이블)이 생성된다. 이 채널 테이블은 모든 네트워크 장치에 존재할 것이다. 채널 테이블은 메모리에 내장되며 일반적으로 "방송으로(over the air)" 배포된다. 그러나, 일부 실시예에 있어서는 예외가 있을 수 있다. 예를 들어, 네트워크에 있는 게이트웨이 노드는 발견 기간 동안 네트워크에 있는 모든 장치로 채널 테이블을 전송할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 단계(631, 640)를 따라, 최적의 채널 테이블이 생성되므로, 연관된 호핑 시퀀스는 평균적으로 홉당 최대 채널 분리(the maximum channel separation per hop)를 갖는다.
단계(650)에서, 시퀀스 시작(Sequence Start; SS)이 0에서 (NP - 1)의 범위에 포함되도록 생성된다. 일 실시예에 있어서, 단계(651)에 따라, 시퀀스는, 예를 들어 네트워크 오버헤드를 줄이기 위해 방정식 (7)에 반영된 바와 같이, 네트워크 장치의 MAC 주소로부터 유도될 수 있다. 시퀀스 시작을 생성하는데 MAC 주소를 사용하는 것은 특히 편리한데, 왜냐하면 일반적으로 인접 노드 및 게이트웨이와 함께 각각의 노드의 발견 절차 후에, 네트워크에 있는 임의의 목적지 장치의 MAC 주소가 네트워크에 있는 다른 모든 장치에 알려질 수 있기 때문이다. 따라서, 인접 노드들 간에 이 정보를 전달하기 위해 추가의 메모리 또는 네트워크 대역이 요구되지 않는다. 마찬가지로, 단계(660)에서, 시퀀스 시드(SSEED)는 1에서 (NP - 1)의 범위에 포함되도록 생성된다. 단계(651)를 따라, 시퀀스 시작과 함께, 시퀀스 시드가, 예를 들어 방정식 (8)에 따라, 네트워크 장치의 MAC 주소로부터 또한 유도될 수 있다. 본 기술분야의 당업자는 다른 장치 식별자가 시퀀스 시작 및 시퀀스 시드를 생성하기 위해 단계(651)에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일 실시예에 있어서, 장치의 MAC 주소와 같은 고유한 식별자가 사용될 수 있다
단계(670)에서, 슬롯-투-채널 전환이 방정식 (9) 및 (10)을 따라 주어진 네트워크 장치의 호핑 시퀀스에 있는 채널을 식별하기 위해 수행되며, 여기서 "mod"는 모듈로 동작을 나타낸다. 즉, 채널 테이블에 채널 인덱스가 생성되고 대응하는 채널이 채널 테이블로부터 선택된다.
채널 인덱스 = ((목표 슬롯 * 홉 시드) + 홉 시작) mode (NP) (9)
채널 = 채널 테이블 [채널 인덱스] (10)
Figure pct00008
따라서, 단계(680)를 따라, 주어진 장치의 호핑 시퀀스는 슬롯-투-채널 전환을 사용하여 생성될 수 있다. 장치의 호핑 시퀀스에 있는 0부터 (NP - 1)의 모든 슬롯에 대해, 주어진 슬롯의 채널은 방정식 (9) 및 (10)에 따라 채널 인덱스를 사용하여 계산된다. 이 호핑 시퀀스는 주기적으로 그 자체(모든 NP 채널)를 반복한다.
이런 방법으로, 도 6에 도시된 예시적인 실시예는 장치에 대한 슬롯-투-채널 전환을 제공하며, 송신 장치 및 목적지 장치는 이제 네트워크 오버헤드를 낭비하지 않고 동기적으로 통신할 수 있으며, 이는 다른 FHSS 시스템에서 일반적이다.
일 실시예에 있어서, 도 6의 단계(610-640)가 전체 네트워크에 대해 전체적으로(global basis) 한번 수행될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 네트워크에 있는 하나의 장치가 네트워크에 있는 다른 장치로 전송할 데이터를 갖는 경우, 송신 장치는 주어진 시간에 데이터를 전송할, 목표 장치의 호핑 시퀀스의 채널을 식별하기 위해 도 6의 단계(650-680)를 수행할 수 있다. 또한, 네트워크에 있는 각각의 장치는 도 6의 단계(650-680)에 따라 고유 호핑 시퀀스를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 장치의 호핑 시퀀스 정보는 네트워크에 있는 모든 장치에 대해 사용 가능한데, 왜냐하면, 그들은 그들과 통신하는 인접 장치의 MAC 주소 또는 다른 장치 식별자를 인식하고, 네트워크에 있는 모든 장치는 메모리에 내장된 동일한 고정 채널 테이블을 갖기 때문이다. 즉, 예를 들어 목표 장치의 MAC 주소를 사용하여, 송신 장치는 고정된 채널 테이블에 따라 슬롯-투-채널 전환을 수행할 수 있고, 목표 노드가 주어진 전송 시간에 사용할 것인 호핑 시퀀스를 따르는 목표 노드로 패킷을 전송할 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었다. 그러나, 본 기술분야의 당업자는 본 발명이 사상을 벗어나지 않고 상기 기술된 것과 다른 특정 형태로 본 발명을 구현할 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 명세서에 기술된 다양한 실시예는 예시적인 것이며, 이는 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 간주하여서는 안 될 것이다. 본 발명의 범위는 앞의 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 주어지며, 특허청구범위 내에 포함되는 모든 변형 및 등가물이 포함될 것이다.

Claims (39)

  1. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency-hopping spread spectrum; FHSS) 네트워크에서 노드에 대한 고유 호핑 시퀀스(unique hopping sequences)를 생성하기 위한 방법으로서,
    호핑 시퀀스 채널의 총 개수를 선택하는 단계;
    상기 호핑 시퀀스 채널의 총 개수를 가지는 네트워크의 채널 테이블을 생성하는 단계;
    주어진 노드에 대해, 노드 식별자에 기초하여 시퀀스 시작(sequence start) 및 시퀀스 시드(sequence seed)를 생성하는 단계; 및
    상기 주어진 노드에 대한 상기 시퀀스 시작 및 상기 시퀀스 시드에 기초하여 상기 채널 테이블의 채널 인덱스를 생성하고 상기 채널 인덱스에 대응하는 채널 테이블로부터 채널을 검색함으로써, 상기 주어진 노드의 호핑 시퀀스에 있는 채널을 식별하기 위해 슬롯-투-채널 전환(slot-to-channel conversion)을 수행하는 단계
    를 포함하는, 고유 호핑 시퀀스 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널의 총 개수는 상기 네트워크의 가능한 채널의 총 개수에 가장 가깝지만, 상기 네트워크의 가능한 채널의 총 개수를 초과하지 않는 소수(prime number)인, 고유 호핑 시퀀스 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널 테이블을 생성하는 단계는,
    연관된 호핑 시퀀스가 평균적으로 홉당 최대 채널 분리(maximum channel separation per hop)를 갖도록 상기 채널 테이블을 생성하는 단계를 포함하는, 고유 호핑 시퀀스 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널 테이블은 노드 메모리에 내장된, 고유 호핑 시퀀스 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노드 식별자는 고유한 노드 식별자(unique node identifier)를 포함하는, 고유 호핑 시퀀스 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고유한 노드 식별자는 상기 주어진 노드의 매체 액세스 제어(Media Access Control; MAC) 주소를 포함하는, 고유 호핑 시퀀스 생성 방법.
  7. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 네트워크에서 노드의 호핑 시퀀스에 있는 채널을 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 네트워크의 에폭시(epoch) 당 슬롯의 개수에 기초하여 주어진 전송 시간에 대해 호핑 시퀀스에 있는 상기 노드의 현재 슬롯을 결정하는 단계 - 상기 에폭시 당 슬롯의 개수는 소수(a prime number)를 포함하고, 상기 에폭시에 있는 각각의 슬롯은 연관된 채널 주파수를 가짐 -;
    네트워크 채널 테이블의 채널 인덱스를 생성하기 위해 상기 노드의 식별자를 사용함으로써 상기 현재 슬롯을 연관된 채널 주파수로 전환하는 단계; 및
    상기 주어진 전송 시간에 상기 연관된 채널 주파수 상에서 상기 노드로 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는, 채널 결정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현재 슬롯을 결정하는 단계는 상기 노드로부터 상기 노드가 자신의 호핑 시퀀스의 어디에 있는지를 설정하는 에폭시 틱(epoch tick)을 수신하는 단계를 포함하는, 채널 결정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 현재 슬롯을 결정하는 단계는,
    상기 에폭시 틱에 기초한 에폭시 시작 시간 및 상기 에폭시 틱이 전송된 프레임의 수신 시간을 계산하는 단계;
    상기 주어진 전송 시간, 상기 계산된 에폭시 시작 시간, 및 에폭시 길이에 기초하여 상기 에폭시에서의 현재 틱을 계산하는 단계 - 상기 노드는 슬롯 길이 동안 자신의 호핑 시퀀스에 있는 각각의 연관된 주파수 채널 상에 머무르고, 상기 에폭시 길이는 상기 슬롯의 길이와 상기 에폭시 당 슬롯의 개수의 곱과 동일함 -; 및
    상기 에폭시에서의 상기 계산된 현재 틱에 기초하고, 상기 에폭시 당 슬롯의 개수에 기초하여 상기 현재 슬롯을 결정하는 단계
    를 포함하는, 채널 결정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 에폭시 틱은 상기 에폭시 길이의 단편(fraction)으로서 상기 에폭시 틱을 나타내는 단편 에폭시 틱(Fractional epoch tick; FET)을 포함하는, 채널 결정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 현재 슬롯을 결정하는 단계는, 상기 에폭시에서의 상기 계산된 현재 틱에 기초하고, 상기 슬롯 길이에 기초하여 상기 현재 슬롯에서의 현재 틱을 계산하는 단계를 포함하는, 채널 결정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬롯에서의 상기 계산된 현재 틱에 기초하여, 상기 노드가 상기 전송 패킷의 수신을 감지할 만큼 상기 현재 슬롯에서 상기 전송 패킷을 충분히 수신할 것인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 채널 결정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 노드가 상기 전송 패킷의 수신을 감지할 만큼 상기 현재 슬롯에서 상기 전송 패킷을 충분히 수신하지 못할 것이라고 결정되는 경우, 상기 노드의 호핑 시퀀스에서 있는 다음 슬롯이 상기 현재 슬롯으로서 선택되는, 채널 결정 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 현재 슬롯을 전환하는 단계는,
    상기 노드 식별자에 기초하여 상기 노드의 호핑 시퀀스 시작 및 호핑 시퀀스 시드를 결정하고, 상기 호핑 시퀀스 시작 및 상기 호핑 시퀀스 시드에 기초하여 상기 채널 인덱스를 생성하는 단계를 포함하는, 채널 결정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 노드 식별자는 MAC 주소를 포함하는, 채널 결정 방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 네트워크에 있는 노드들이 인접 노드들과 각각의 타이밍 정보를 교환하거나, 노드가 자신의 타이밍 정보를 주기적으로 브로드캐스팅하는 발견 기간(discovery period) 동안, 상기 에폭시 틱에 대한 요청에 응답하여 상기 에폭시 틱이 수신되는, 채널 결정 방법.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 네트워크에 있는 각각의 노드는 상기 네트워크에 있는 다른 노드들에 대해 수도-랜덤 방식(pseudo-random manner)으로 각각의 호핑 시퀀스에 있는 연관된 주파수 채널들을 탐색하는, 채널 결정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 노드는 상기 전송 패킷을 수신하는 경우, 자신의 호핑 시퀀스에 있는 연관된 주파수 채널을 탐색하는 것을 중단하는, 채널 결정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전송 패킷의 수신 후에, 상기 노드는 상기 전송 패킷을 수신할 때 자신의 호핑 시퀀스에 있는 상기 연관된 주파수 채널을 탐색하는 것을 중단하지 않았다면 상기 노드가 탐색했었을 상기 연관된 주파수 채널 상에서 자신의 호핑 시퀀스를 탐색하는 것을 다시 시작하는, 채널 결정 방법.
  20. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 네트워크로서,
    호핑 시퀀스를 갖는 제1 노드; 및
    상기 제1 노드로 전송할 패킷을 갖는 제2 노드를 포함하고,
    상기 제2 노드는 상기 제1 노드의 식별자에 기초하여 시퀀스 시작 및 시퀀스 시드를 생성하고, 상기 제1 노드의 상기 호핑 시퀀스에 있는 채널을 식별하기 위해 슬롯-투-채널 전환을 수행하며, 상기 식별된 채널 상에서 상기 제1 노드로 상기 패킷을 전송하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 노드 및 상기 제2 노드 각각은 호핑 시퀀스 채널의 총 개수를 갖는 네트워크 채널 테이블을 메모리에 내장한, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 호핑 시퀀스 채널의 총 개수는 상기 네트워크의 가능한 채널의 총 개수에 가장 가깝지만, 상기 네트워크의 가능한 채널의 총 개수를 초과하지 않는 소수(prime number)인 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 슬롯-투-채널 전환을 수행함에 있어서, 상기 제2 노드는 상기 제1 노드의 상기 시퀀스 시작 및 상기 시퀀스 시드에 기초하여 상기 채널 테이블의 채널 인덱스를 생성하고, 상기 생성된 채널 인덱스에 대응하는 상기 채널 테이블로부터 식별된 채널을 검색하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 채널 테이블에 연관된 상기 호핑 시퀀스는 평균적으로 홉당 최대 채널 분리를 가지는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 제1 노드의 상기 식별자는 고유한 노드 식별자를 포함하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 노드의 상기 고유 식별자는 상기 제1 노드의 MAC 주소를 포함하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  27. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 네트워크로서,
    에폭시 당 복수의 슬롯을 포함하는 호핑 시퀀스를 갖는 제1 노드 - 에폭시 당 슬롯의 개수는 소수를 포함하고, 상기 에폭시에 있는 각각의 슬롯은 연관된 채널 주파수를 가짐 -; 및
    주어진 전송 시간에 상기 제1 노드로 전송할 패킷을 갖는 제2 노드 - 상기 제2 노드는 상기 에폭시 당 슬롯의 개수에 기초하여 상기 주어진 전송 시간에 대해 상기 호핑 시퀀스에 있는 상기 제1 노드의 현재 슬롯을 결정하고, 네트워크 채널 테이블의 채널 인덱스를 생성하기 위해 상기 제1 노드의 식별자를 사용함으로써 상기 현재 슬롯을 연관된 채널 주파수로 전환하며, 상기 주어진 전송 시간에 상기 연관된 채널 주파수 상에서 상기 제1 노드로 상기 패킷을 전송함 -
    를 포함하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 노드는 상기 제2 노드로 상기 제1 노드가 호핑 시퀀스의 어디에 있는지를 설정하는 에폭시 틱을 전송하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제2 노드는 상기 에폭시 틱 및 상기 에폭시 틱이 전송되는 프레임의 수신 시간에 기초하여 에폭시 시작 시간을 계산하고, 상기 주어진 전송 시간, 상기 계산된 에폭시 시작 시간 및 에폭시 길이에 기초하여 상기 에폭시에서의 현재 틱을 계산하며, 상기 에폭시에서의 상기 계산된 현재 틱에 기초하고 상기 에폭시 당 슬롯의 개수에 기초하여 상기 현재 슬롯을 결정하고,
    상기 제1 노드는 슬롯 길이 동안, 호핑 시퀀스에 있는 연관된 주파수 채널의 각각에서 머무르며, 상기 에폭시 길이는 상기 슬롯 길이와 상기 에폭시 당 슬롯의 개수의 곱을 포함하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 에폭시 틱은 상기 에폭시 길이의 단편으로서 상기 에폭시 틱을 나타내는 단편 에폭시 틱(FET)을 포함하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 제2 노드는 상기 에폭시에서의 상기 계산된 현재 틱에 기초하고, 상기 슬롯 길이에 기초하여 상기 현재 슬롯에서의 현재 틱을 계산하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제2 노드는 상기 현재 슬롯에서의 상기 계산된 현재 틱에 기초하여, 상기 제1 노드가 상기 전송 패킷의 수신을 감지할 만큼 상기 현재 슬롯에서 전송 패킷을 충분히 수신할 것인지 여부를 결정하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제2 노드는 상기 제1 노드가 상기 전송 패킷의 수신을 감지할 만큼 상기 현재 슬롯에서 상기 전송 패킷을 충분히 수신하지 못할 것이라고 결정하는 경우, 상기 제1 노드의 호핑 시퀀스에서의 다음 슬롯을 상기 현재 슬롯으로 선택하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  34. 제27항에 있어서,
    상기 제2 노드는, 상기 제1 노드의 상기 식별자에 기초하여 결정되는 호핑 시퀀스 시작 및 호핑 시퀀스 시드에 기초하여 상기 채널 인덱스를 생성하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 식별자는 MAC 주소를 포함하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  36. 제28항에 있어서,
    상기 네트워크에 있는 노드들이 인접 노드들과 각각의 타이밍 정보를 교환하거나 상기 제1 노드가 자신의 타이밍 정보를 주기적으로 브로드캐스팅하는 발견 기간 동안, 상기 제2 노드는 상기 에폭시 틱의 요청에 응답하여 상기 에폭시 틱을 수신하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  37. 제27항에 있어서,
    상기 네트워크에 있는 각각의 노드는 상기 네트워크에 있는 다른 노드들에 대해 수도-랜덤 방식으로 각각의 호핑 시퀀스에 있는 연관된 주파수 채널들을 탐색하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제1 노드는 상기 주어진 전송 시간에 상기 전송 패킷을 수신하는 경우, 자신의 호핑 시퀀스에 있는 상기 연관된 주파수 채널의 탐색을 중단하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 전송 패킷의 수신 후에, 상기 제1 노드는 상기 전송 패킷을 수신할 때 자신의 호핑 시퀀스에 있는 상기 연관된 주파수 채널을 탐색하는 것을 중단하지 않았다면 상기 제1 노드가 탐색했었을 상기 연관된 주파수 채널 상에서 자신의 호핑 시퀀스를 탐색하는 것을 다시 시작하는, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 네트워크.
KR1020107016701A 2007-12-27 2008-12-10 주파수 호핑 확산 스펙트럼(ｆｈｓｓ) 무선 통신 네트워크에서의 고유 호핑 시퀀스의 생성 및 사용 KR20100095647A (ko)

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