KR20100138690A - ＢＡＮ（Ｂｏｄｙ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）에서의 긴급 데이터 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따르면 BAN(Body Area Network)에서 긴급 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 긴급 상황이 발생한 경우, 긴급 데이터의 전송을 위한 최대 전송 파워 정보를 CP로부터 수신하는 단계 및 상기 최대 전송 파워 정보에 따라 설정한 최대 전송 파워로 상기 긴급 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 긴급 데이터 전송 방법이 제공된다. 긴급 데이터를 빠르고 신뢰성있게 전송할 수 있다.

생체 신호, 어플리케이션, 긴급 상황

Description

ＢＡＮ（Ｂｏｄｙ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）에서의 긴급 데이터 전송 방법{METHOD OF TRANSMITTING EMERGENCY DATA IN BAN(Body Area Network)}

본 발명의 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체통신망(Body Area Network)에서의 긴급 데이터를 우선 전송하는 방법에 관련된다.

전세계적으로 정보 통신 기술을 의료 서비스 등에 접목하는 것에 대한 관심도가 높아지고 있다. 이러한 기술에는 개인의 생체 신호 및 의료 정보의 측정 및 전송, 분석 및 피드백의 과정이 필수적으로 포함되는데, 전세계적으로 이에 대한 연구가 활발히 시작되고 있고, IEEE 802.15 WPAN 표준화 위원회에서는 메디컬 무선 BAN(Medical Wireless BAN (Body Area Network))이라는 명칭의 스터디 그룹(Study Group)을 구성하고, 지난해 IEEE 802.15 산하에 TG(Task group) 6를 신설하여 BAN의 표준화를 진행 중에 있다.

또한 전세계적으로 402~405MHz의 주파수가 의료(Medical) 용으로 사용되고 있으며, ISM (Industrial, Scientific and Medical) 대역 및 UWB (Ultra Wide-Band) 대역 역시 생체신호의 전송에 사용할 수 있으므로 연구가 활발히 진행 되고 있다.

BAN(Body Area Network: 인체통신망)은 주로 사람의 몸과 가까운 곳에서 일어나는 통신망을 말한다. 더 구체적으로는 몸 속(in-body), 몸 위(on-body), 몸 주위(off-body)에 있는 기기들 사이의 통신 및 통신망을 가리킨다. 주로 의료 분야 응용을 생각할 수 있겠으나 게임 등 보다 더 다양한 응용이 가능하다. BAN과 관련하여 개발된 기술이 사람 몸에 그치지 않고 동물 또는 그밖의 사람과 유사한 전파 환경을 갖는 유기체 등에 응용될 가능성도 배제할 수 없는 바, 그 응용분야는 점점 더 다양해질 수 있다.

사람의 몸은 PAN(Personal Area Network)과는 다소 상이한 면을 가진 전파 통신 환경이다. PAN은 몸 위(on-body)에 있는 기기와 10여 미터 떨어져 있는 다른 기기와의 통신 문제를 해결하는 것이기 때문에 정작 몸을 통한 전송은 주요 목표 전송 환경이 아닐뿐더러, 몸으로 인한 전파 전송 환경 방해 요인도 크게 문제되지 않는다.

이에 비해 BAN은 몸 자체를 전파 전송 주요 환경으로 삼는다는 점에서 차이점을 가진다. 또한 BAN의 통신에는 여러 가지 모드가 있을 수 있다. 곧, 몸 속에 있는 기기들 사이, 몸 속의 기기와 몸 위의 기기 사이, 몸 위에 있는 기기들 사이, 몸 위에 있는 기기와 몸 근처에 있는 기기들 사이 등 여러 형태의 통신 모드가 존재한다.

이러한 특수한 전파 환경과 다양한 통신 모드를 생각할 때에 기존에 PAN으로 개발된 블루투스(Bluetooth)나 지그비(ZigBee)의 기술이 BAN으로 그대로 활용되기 에는 미흡한 면이 있을 수 있어, 신호 전송 기술이 개발되어야 할 필요성을 인식되고 있다.

현재까지 논의되고 있는 BAN 기술을 분류하면, 먼저 응용분야별로는 의료용 BAN(Medical BAN)과 비의료용 BAN(Non-medical BAN) 기술로 분류할 수 있으며, 채널(Channel) 별로는 인체표면에서 코디네이터까지의 통신, 인체 표면간 통신, 인체 내와 인체 표면간의 통신, 인체내의 통신으로 분류할 수 있다. 또한 사용하는 매체(Media) 별로는 무선을 사용하는 방식과 유선을 사용하는 방식 및 인체 자체를 매질로 사용하는 방식 등으로 분류될 수 있다. 전원을 내장하여 데이터만 교환되는지 외부에서 전력을 공급하거나, 혹은 자체 내에서 전원을 생성하는지에 따라서 분류될 수도 있다. 의료용 BAN 의 경우 크게 몸에 부착된 노드 간의 네트워크인 웨어러블 BAN(Wearable BAN)과 인체 내에 이식되는 이식형 노드 간의 네트워크인 임플란트 BAN(Implant BAN)으로 분류될 수 있다.

BAN은 인체 내부/외부, 인체 표면에서 적은 비용(low cost), 낮은 복잡도(low complexity), 초저전력(ultra-low power), 신뢰성 높은 무선 통신(highly reliable wireless communication)을 지원한다. 또한 BAN은 의료용 어플리케이션 및 비의료용 어플리케이션 등을 을 지원한다.

여기서 의료/건강관리 어플리케이션(Medical/healthcare application)의 경우, 10Kbps 이하의 저데이터율(low data rate) 및 초저전력(ultra-low power)을 사용한다는 특징을 가진다.

또한 비의료 어플리케이션(Non-medical application)의 경우, 10Mbps 이상의 고데이터율(high data rate) 및 저전력(low power)을 사용한다는 특징을 가진다.

이 때 다양한 어플리케이션에서 발생할 수 있는 긴급 데이터 또는 응급 데이터에 대해 데이터 간에 우선 순위를 두어 유연하게 전송할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명의 실시예에 따르면 긴급 데이터의 우선 전송을 방법을 제시함으로써 BAN에 특화된 서비스를 제공할 수 있도록 하고자 한다. 또한 긴급 데이터와 비긴급 데이터의 충돌 발생 시 데이터 성격이나 중요도에 따라 충돌을 해결하고자 한다.

긴급 데이터의 무조건적인 우선 전송 시 비긴급 데이터의 전송에 일어날 수 있는 지연 문제를 고려, 우선 전송의 기준이나 정도를 제어하며, 특히 각 긴급 데이터의 특성, 지연 민감도 등을 데이터 전송 스케줄링에 반영하여, 최적화된 BAN 무선 통신을 수행하고자 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면 BAN(Body Area Network)에서 긴급 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 긴급 상황이 발생한 경우, 긴급 데이터의 전송을 위한 최대 전송 파워 정보를 CP로부터 수신하는 단계 및 상기 최대 전송 파워 정보에 따라 설정한 최대 전송 파워로 상기 긴급 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 긴급 데이터 전송 방법이 제공된다.

또한 본 발명의 다른 양태에 따르면 BAN(Body Area Network)에서 긴급 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 상기 긴급 데이터를 비긴급 데이터보다 우선적으로 전송하기 위한 우선 전송 정보를 CP로부터 수신하는 단계 및 상기 우선 전송 정보에 따른 우선 전송 허용 시간 내에 상기 우선 전송 정보에 따라 설정된 전송 파워로 상기 긴급 데이터를 상기 CP로 전송하는 단계를 포함하는 긴급 데이터 전송 방 법이 제공된다.

또한 본 발명의 또다른 양태에 따르면 BAN에서 긴급 데이터를 전송하는 무선통신 장치에 있어서, 긴급 데이터를 생성하는 프로세서 및 CP로부터 상기 긴급 데이터의 전송을 위한 긴급 전송 파워 고지를 수신하는 RF 부를 포함하되, 상기 긴급 전송 파워 고지는 긴급 전송 파워 정보와 우선 전송 정보 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면 긴급 상황 발생 시 중요도가 더 높은 데이터를 보다 신뢰성있게 전송할 수 있다. 또한 긴급 데이터와 그렇지 않은 데이터를 구분함으로써 긴급 데이터의 안정적인 전송을 도모할 수 있다. 긴급 데이터의 경우 신속한 전송이 관건인만큼, 데이터 전송 건 간의 유동성을 최대화하여 데이터 특성에 맞는 전송 서비스를 제공할 수 있다. 동시에, 긴급 데이터만의 우선적인 전송으로 인해 다른 데이터의 무제한적인 전송 지연이나 피해를 막기 위해, 긴급 데이터의 우선 전송에 대하여 적절한 제한을 가하여 서비스 간 균형을 유지할 수 있다.

도 1은 BAN의 시스템 구성도를 나타낸 도면이다.

BAN 시스템은 CP(Cental Point)(100)의 역할을 하는 기기와 나머지 단말(들)을 포함할 수 있다. BAN 시스템에서 CP를 제외한 단말은 간단히 DEV(body area network device)(110, 120)로 표시될 수 있으며, 생체 신호를 측정하거나 입력받아 CP(100)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 휴대용 단말, 이동 통신 단말, PDA(personal digital assistant) 등이 CP(100)의 역할을 할 수 있으며, 생체 신호 수집 장치, 생체 신호 측정 장치 생체 신호 모니터링 장치 등이 DEV(110, 120)의 역할을 할 수 있다.

CP(100)는 DEV(110, 120)로부터 BAN 시스템 내에서 코디네이터(Coordinator)의 역할을 하며, BAN을 통해 전송되는 여러가지 신호를 수신하여 신호 처리한 후, 이를 저장하고, 이에 대한 신호 처리의 결과를 출력할 수 있다. 또한 여러 DEV(110, 120)들의 데이터 전송 주기나 자원 할당 등을 제어할 수 있다.

도 2는 IEEE 802.15.3 표준에 따른 프레임 구조도(frame structure)를 도시한 도면이다. IEEE 802.15.3은 고속 WPAN (high rate wireless personal area network (WPAN))을 위한 프로토콜(protocol)이다.

전체 시간은 여러 수퍼 프레임을 포함할 수 있는데 이 중 임의의 수퍼 프레임인 m번째 수퍼 프레임(Superframe #m)(200)을 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 수퍼 프레임은 비콘(Beacon)(210), 경쟁 접근 주기(Contention Access Period, CAP)(220), 비경쟁 주기(Contention Free Period, CFP)로 구성되며, 데이터 전송은 주로 CFP 구간에 발생한다. CFP 구간은 채널 시간 할당 주기(channel time allocation period, CTAP)(230)라고 표시되어 있다. IEEE 802.15.3에 따른 고속 WPAN에서는 저전력(Low power)에 대한 요구(requirement)가 없기 때문에, 비활동 주기(inactivity period)가 따로 정의되지 않는다.

비콘(Beacon) 프레임(210)은 DEV 들에게 제어 정보를 전송하고, 현재 수퍼 프레임(수퍼 프레임 #m, 200)에서의 무선자원을 할당하며 시간 동기를 맞추기 위해 사용된다.

CAP(Contention access period)(220)는 인증, 연결 요청, 연결 응답, 데이터 스트림 파라미터 협상(negotiation) 등에 사용된다. CAP(220)는 매체 접근(medium access)을 위해 CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance) 메커니즘을 사용한다.

CTAP(Channel time allocation period)(230)는 하나 이상의 CTA(channel time allocations, CTAs)(231, 232, … 239)로 구성된다. 관리 CTA(management CTA)를 포함할 수 있다. CTA(231, 232, … 239)는 명령 스트림, 동시성 스트림 및 비동시성 또는 비동기 데이터 연결(connections)을 위해 사용된다. CTAP(230)는 DEV 들이 특정된 시간 윈도우를 가지고 있을 때, TDMA(Time division multiple access) 프로토콜을 사용할 수 있다.

도 3은 IEEE 802.15.4 표준에 따른 프레임 구조도(frame structure)를 나타낸 도면이다. IEEE 802.15.4는 저속 WPAN(low rate wireless personal area network, WPAN)을 위한 프로토콜(protocol)이다. IEEE 802.15.4 에서는 DEV 별로 GTS(Guaranteed Time Slot)(321)이 할당된다.

수퍼 프레임은 CP에 의해 전송되는 비콘(305)에 의해 한정되며, 16개의 동일한 사이즈를 가지는 슬롯으로 나뉘어질 수 있다. 경쟁 접근 주기(CAP)(310) 동안에 통신을 하고자 하는 어떤 DEV라도, CSMA/CA 메커니즘을 사용하여 다른 DEV와 경쟁 을 하게 된다.

수퍼프레임은 일정 비율의 활동 주기와 비활동 주기(330)로 나뉜다. 활동 주기는 경쟁 접근 주기(CAP, 310)와 비경쟁 주기(CFP, 320)를 포함한다. IEEE 802.15.4의 저속 WPAN 에서는 활동 주기(active period), 비활동주기(inactive period)(330)가 일정 비율로 나뉘어진다. 활동 주기와 비활동 주기(330)의 비율은 듀티 사이클(duty cycle) 이라고 지칭된다. CP가 비활동 주기에 있는 동안, CP는 저전력 모드에 들어간다.

즉 활동 주기는 비콘(305), CAP(310), CFP(320)을 포함하며, 데이터 전송은 주로 CFP(320) 구간에 일어난다. 전송 지연이 문제가 되는 어플리케이션 또는 특정 데이터 대역폭을 필요로 하는 어플리케이션의 경우, CP 는 그 어플리케이션을 위해 수퍼 프레임 중 활동 주기의 비율을 조절할 수 있다. GTS(guaranteed time slot)(321)는 이런 식으로 할당되는 활동 주기를 의미한다. GTS(321)는 비경쟁 주기(CFP, 320)를 구성한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴급 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

CP는 DEV들에게 최대 전송 파워 정보를 전송한다(S410). 000 메시지는 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 방식으로 전송될 수 있다.

본 발명에서는, 전송 파워 제어(Transmit Power Control, TPC)를 통해 긴급 데이터(emergency data) 전송 시 높은 신뢰도(high reliability)와 낮은 전송 지연(low delay)을 달성하고자 한다. 이를 위해, CP는 멀티 레벨 파워 제어(Multi-level Power Control)를 수행한다. CP 는 WBAN BSS (Basic Service Set) 안에서, 데이터 전송 시 사용되는 최대 전송 파워를 높은 전송 파워(High Transmit Power), 중간 전송 파워(Middle Transmit Power) 및 낮은 전송 파워(Low Transmit Power)의 3 단계의 레벨로 관리한다.

CP 는 자신이 관리하는 WBAN BSS 에 접속한 DEV 들에게 최대 전송 파워(Maximum Transmit Power) 정보를 전송함으로써 DEV들로 하여금 데이터의 종류 또는 데이터가 긴급 데이터인지 여부에 따라 최대 전송 파워를 설정하게 한다(S410). 여기서 CP는 최대 전송 파워 정보를 비콘 프레임(Beacon frame)에 포함시켜 전송할 수 있다.

최대 전송 파워 정보(Max Transmit Power information)는 긴급 전송 파워(Emergency Transmit Power) 정보 및 비긴급 전송 파워(Non-emergency Transmit Power) 정보를 포함한다. 긴급 전송 파워 (Emergency Transmit Power) 정보는 DEV 가 긴급 데이터(emergency data)를 전송할 때 사용할 수 있는 최대 전송 파워를 나타낸다. 이를 긴급 최대 전송 파워 또는 긴급 전송 파워라 지칭할 수 있다.

비긴급 전송 파워(Non-emergency Transmit Power field) 정보는 DEV가 비긴급 데이터(non-emergency data)를 전송할 때 사용 가능한 최대 전송 파워를 나타낸다. 이를 비긴급 최대 전송 파워 또는 비긴급 전송 파워라 지칭할 수 있다. 최대 전송 파워 정보에 관해서는 이후 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

DEV가 최대 전송 파워 정보를 수신하면, DEV 는 최대 전송 파워 정보에 의해 설정된 전송 파워로 긴급 데이터와 비긴급 데이터를 각각 전송하게 된다(S420). 최대 전송 파워 정보를 정상적으로 수신한 모든 DEV들이 이와 같이 동작한다. 참고로 최대 전송 파워는 데이터를 전송할 때 사용할 수 있는 전송 파워의 최대치를 의미하며, 따라서 최대 전송 파워가 높게 설정된 데이터일수록 높은 전송 파워로 전송될 가능성이 크지만 반드시 설정된 전송 파워로만 데이터가 전송되어야 하는 것은 아니다.

따라서 최대 전송 파워 정보에 의해 긴급 데이터의 최대 전송 파워가 비긴급 데이터의 최대 전송 파워보다 높게 설정되면, 긴급 데이터가 비긴급 데이터에 비해 큰 전송 파워로 전송될 가능성이 커진다. 또한 전송 파워의 차이로 인해 긴급 데이터와 비긴급 데이터 간에 캡쳐 이펙트가 발생할 수 있으며, 이 경우 긴급 데이터가 성공적으로 CP에 전송될 확률이 더 크다.

일반적인 상황 즉 긴급한(emergency) 상황이 아닌 경우, CP 는 긴급 전송 파워(Emergency Transmit Power)와 비긴급 전송 파워(Non-emergency Transmit Power)를 중간 전송 파워(Middle Transmit Power)로 설정할 수 있다. 예컨대 CP가 긴급 상황임을 인지하지 않은 평상시에는 긴급 데이터나 비긴급 데이터는 모두 최대 전송 파워가 중간 전송 파워로 같게 설정된다.

그러나 CP 가 긴급 상황을 인지했을 경우, 긴급 데이터와 비긴급 데이터의 최대 전송 파워는 차등적으로 설정된다. CP 는 최대 전소 파워 정보를 통해 긴급 전송 파워를 비긴급 전송 파워보다 높게 설정한다. 예를 들어, 긴급 전송 파워를 높은 전송 파워(High Transmit Power)로, 비긴급 전송 파워를 낮은 전송 파워(Low Transmit Power)로 변경 설정할 수 있다.

각 상황별로 최대 전송 파워가 위와 같이 설정되는 경우, 긴급 데이터(emergency data)는 비긴급 데이터(non-emergency data)에 비해 보다 높은 전송 파워를 사용하게 된다. 그 결과, 긴급 데이터의 전송에 대한 신뢰성(reliability)이 높아질 수 있다. 그리고 CP는 다른 단말에 의해 전송되는 비긴급 데이터가 있더라도, DEV가 더 높은 파워로 전송한 긴급 데이터를 우선적으로 수신하게 된다. 긴급 상황이 해제된 경우, CP 는 다시 긴급 전송 파워와 비긴급 전송파워를 중간 레벨로 같게 변경할 수 있다.

또한 CP는 DEV 들의 최대 전송 파워를 DEV 들이 전송하는 데이터 유형을 긴급 유형(emergency type)과 비긴급 유형(non-emergency type)에 따라 다른 값을 설정 할 수 있게 함으로써 긴급 데이터를 높은 high reliability, low delay로 전송할 수 있게 만든다. 이에 대해서는 이후 도 7 및 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

여기서 긴급 상황의 인지 및/또는 해제의 주체는 CP 또는 DEV일 수 있다. 즉 긴급 상황이 발생하였음을 CP가 인지하고 이에 따라 긴급 데이터를 전송하기 위한 전송 파워 제어 정보를 DEV로 전송할 수 있다. 또는 DEV가 긴급 상황을 인지하고 긴급 상황이 발생하였음을 CP로 알리거나, 긴급 데이터를 전송하게 될 것임을 CP로 미리 알릴 수 있다. 또는 DEV가 긴급 데이터를 전송하기 위한 전송 파워 제어 정보를 긴급 상황 발생 이전에 수신한 후에, 긴급 상황의 발생 여부에 따라 긴급 데이 터 또는 비긴급 데이터 전송 시에 이를 적용할 수도 있다.

앞에서 설명한 실시예에서, 비긴급 상황에는 CP가 비긴급 데이터와 긴급 데이터의 최대 전송 파워를 동일하게 설정하고, 긴급 상황 발생 시 두 데이터의 최대 전송 파워를 차등적으로 설정하는 것은 CP가 긴급 상황을 인지하는 경우의 실시예에 해당될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전송 파워 제어 정보의 일예를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 최대 전송 파워 제어 정보는 최대 전송 파워 제어 요소 포맷을 사용할 수 있다. 최대 전송 파워 제어 요소 포맷은 요소 아이디 필드(510), 길이 필드(520), 긴급 전송 파워(Emergency Transmit Power) 필드(530), 비긴급 전송 파워(Non-emergency Transmit Power) 필드(540)를 포함한다.

요소 아이디 필드(510)는 해당 요소가 최대 전송 파워 제어 정보에 관한 것임을 식별 가능하게 하기 위한 식별자를 포함하며, 길이 필드(520)는 해당 요소의 길이 정보를 포함하는 필드이다.

긴급 전송 파워 필드(530)는 DEV 가 긴급 데이터를 전송할 때 사용할 수 있는 최대 전송 파워를 의미한다. 그리고 비긴급 전송 파워 필드(540)는 DEV가 비긴급 데이터(non-emergency data)를 전송할 때 사용할 수 있는 최대 전송 파워를 의미한다.

앞서도 설명하였지만, 긴급 상황이 인지되지 않은 평상시에서는 CP는 긴급 전송 파워 필드(530)의 긴급 전송 파워와 비긴급 전송 파워 필드(540)의 비긴급 전송 파워를 동일하게 중간 정도의 레벨로 설정할 수 있다. 반면 긴급 상황이 발생한 경우, CP 는 긴급 전송 파워 필드(530) 및 비긴급 전송 파워 필드(540)의 필드값을 서로 다르게 설정하여 전송할 수 있다. 즉 최대 전송 파워 제어 정보를 통해 DEV가 긴급 데이터의 전송 파워를 비긴급 데이터의 전송 파워보다 높은 전송 파워로 전송하도록 할 수 있다.

긴급 상황 시에 긴급 전송 파워 필드(530)는 비긴급 전송 파워 필드(540)보다 전송 파워가 높게 설정된다. 예를 들어, 긴급 전송 파워는 높은 전송 파워(High Transmit Power)로, 비긴급 전송 파워는 낮은 전송 파워(Low Transmit Power)로 변경 설정될 수 있다. 따라서 긴급 데이터(emergency data)는 비긴급 데이터(non-emergency data)에 비해 보다 높은 전송 파워로 전송되고, 따라서 긴급 데이터는 비긴급 데이터에 비해 전송 신뢰성 (reliability)이 높아질 수 있다.

긴급 상황이 해제된 경우, 긴급 전송 파워와 비긴급 전송 파워는 CP에 의해 중간 전송 파워 레벨로 조정될 수 있다. 즉 긴급 전송 파워와 비긴급 전송 파워가 모두 중간 전송 파워(Middle Transmit Power) 레벨로 변경 될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 긴급 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에서는 도 6에 도시된 실시예에 따르면, 긴급 데이터 전송을 위한 우선 전송 정보가 전송된다(S610). 그리고 CP와 DEV는 우선 전송 정보와 함께 캡쳐 임계치(Capture Threshold)를 이용함으로써 긴급 데이터를 우선적으로 전송할 수 있다. 즉 CP가 우선 전송 정보를 DEV로 전송하면 DEV는 긴급 데이터가 있는 경우, 제한된 시간 내에서는 다른 DEV들의 데이터 전송을 중단시키고, 긴급 데이터를 우선적으로 전송할 수 있게 된다.

CP는 높은 전송 파워(High Transmit Power)와 낮은 전송 파워(Low Transmit Power) 간의 차이를 캡쳐 임계치 (예를 들어, IEEE 802.11 에서는 10dB) 보다 크거나 같게 설정 할 수 있다. 캡쳐 임계치 이상으로 차이가 나는 파워로 전송되는 두 신호가 있을 때, 캡쳐 이펙트에 의해 그 중 전송 파워가 큰 신호만이 정상적으로 수신된다.

그런데 캡쳐 임계치 이상으로 전송 파워가 높게 설정된 긴급 데이터가 계속해서 전송되는 경우, 긴급 데이터(emergency data)의 계속적인 우선 전송으로 인해 비긴급 데이터(non-emergency data)의 전송이 과도하게 방해(interrupt)받을 수 있다. 송신 중에 있는 신호에 대한 수신 파워와 새로 송신하기 시작하는 신호에 대한 수신 파워 비율이 캡쳐 임계치(Capture Threshold)보다 클 경우, CP는 먼저 송신된 신호 수신을 중단하고 그 대신 나중에 송신되기 시작한 신호 세기가 큰 신호를 수신하게 된다.

이러한 문제점을 보완하기 위해, CP는 데이터 전송이 수행되기 전에DEV에게 우선 전송 정보를 DEV에 제공할 때, 우선 전송을 시기적으로 제한할 수 있다. 이를 위해 우선 전송 정보에 우선 전송 타임아웃 필드가 포함된다. 따라서 우선 전송 타임아웃 필드에는 긴급 데이터의 우선 전송이 허용되는 제한 시간인 우선 전송 허용 시간을 나타내는 정보가 포함된다. 이와 같이 긴급 데이터의 우선 전송을 시간적으 로 제한하면, 필드값에 의해 제한된 시간 내에서만 우선 전송이 허용될 수 있다. 따라서 비긴급 데이터의 전송이 무기한 지연되는 것을 방지할 수 있다.

우선 전송 정보는 비콘 프레임(Beacon frame)을 통해 전송될 수 있다. 우선 전송 정보가 DEV에게 전송되면 우선 전송 서비스가 개시(enable)된다. 또는 CP는 비콘 프레임을 통하지 않고 임의의 시점에 TPC를 적용할수 있다. 이 경우 CP는 전송 파워 제어를 DEV에게 미리 고지할 수 있다. 이를 위해 CP는 DEV에게 전송 파워 제어 고지 관리 프레임(Transmit Power Control announcement management frame)을 전송할 수 있으며, 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송할 수 있다. 여기서, 전송 파워 제어 고지 관리 프레임에는 최대 전송 파워 정보 및/또는 우선 전송 정보가 포함될 수 있다.

전송 파워 제어 고지 관리 프레임 또는 우선 전송 정보 및/또는 최대 전송 파워 정보를 수신한 DEV는 CP에 의해 설정된 전송 파워로 긴급 데이터 또는 비긴급 데이터를 전송할 수 있다(S620).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 우선 전송 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 우선 전송 정보는 우선 전송 요소의 포맷을 사용할 수 있다. 우선 전송 요소는 요소 아이디 필드(710), 길이 필드(720), 우선 전송 필드(730), 우선 전송 타임아웃 필드(740) 등을 포함한다.

앞서 도 6을 참조하여 설명한 우선 전송 정보는 도 7에 도시된 우선 전송 요 소(Preemptive Emergency element)의 포맷을 가질 수 있는데, 우선 전송 요소는 우선 전송 유형 필드(Preemptive Transmission Type field)(730)와 우선 전송 타임아웃 필드(Preemptive Transmission Timeout field)(740)를 포함한다.

요소 아이디 필드(710)는 해당 정보가 우선 전송 정보에 관한 것임을나타내는 필드이며, 길이 필드는 해당 우선 전송 정보의 길이를 나타내는 필드이다. 요소 아이디 필드(710) 및 길이 필드(720)의 내용과 기능은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

우선 전송 유형 필드(730)는 해당 필드에 상응하는 데이터가 우선 전송의 대상이 될 것인지 여부를 나타낼 수 있다. 따라서 이 경우 우선 전송 유형 필드는 두 가지의 값을 가질 수 있다. 예컨대 우선 전송의 허용 여부를 나타내는 “Allow” 또는 “Disallow”에 상응하는 값을 가질 수 있다. 즉, 우선 전송 유형 필드(730)의 필드값은 해당 데이터가 긴급 데이터인지 여부를 나타내거나, 또는 우선 전송을 할 것인지의 여부를 결정하는 것과 관련된 정보를 나타낸다.

우선 전송 타임아웃 필드(Preemptive Transmission Timeout field)(740)는 우선 전송 이벤트의 발생을 시간적인 측면에서 제한하는 필드이다. 앞서 설명한대로 우선 전송 허용 시간 정보가 이 필드에 포함된다. 비긴급 데이터가 전송되던 것이 중간에 중단되고 긴급 데이터가 우선 전송되면, 그 후 일정 시간 동안에는 이와 같은 우선 전송 이벤트가 발생하는 것이 우선 전송 타임아웃 필드에 의해 방지될 수 있다.

우선 전송 타임아웃 필드(740)의 필드값 설정을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 만약 우선 전송 타임아웃 필드(740)의 필드값이 0으로 설정되는 경우, 우선 전송 이벤트는 언제든 허용된다. 또한 우선 전송 타임아웃 필드(740)의 필드값이 예컨대 10ms을 나타내는 경우, 우선 전송 이벤트가 발생한 후 10ms 동안은 다음의 우선 전송 이벤트가 발생할 수 없음을 의미할 수 있다. 이로써 과도한 우선 전송 이벤트의 발생을 방지하고, 긴급 데이터의 계속적인 우선 전송으로 인해 비긴급 데이터가 지연 및 적체되는 현상을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 긴급 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

비콘 프레임이 전송되고 일정 시간 간격이 경과한 후에 CP는 전송 파워 제어 고지 프레임을 전송한다(S810). 본 실시예는 CP가 긴급 상황을 인지하고 각 DEV들에게 전송 파워 제어를 고지한 것일 수 있다. 전송 파워 제어 고지 프레임은 DEV들이 전송할 데이터들의 종류에 따라 각 DEV들이 어떤 전송 파워로 데이터를 전송할 것인지를 결정해주는 정보를 포함한다. 일종의 제어 신호라고 할 수 있다. 도면에 도시된대로, 전송 파워 제어 고지 프레임은 중간 전송 파워로 전송되며, 브로드캐스팅될 수 있다. 이는 일 예에 불과하며, 전송 파워 제어 고지 프레임의 전송 파워 레벨은 변경될 수 있다.

먼저 DEV 2가 비긴급 데이터를 전송한다(S820). DEV 2는 CP의 전송 파워 제어에 따라 비긴급 데이터를 낮은 파워로 전송한다. 그리고 DEV 1이 비긴급 데이터를 전송하고(S830), 이와 거의 동시에 DEV 2가 긴급 데이터를 전송한다(S840). CP 의 전송 파워 고지 제어에 따라, DEV 1은 비긴급 데이터를 낮은 파워로 전송하고, DEV 2는 긴급 데이터를 높은 파워로 전송한 상태이다.

따라서 DEV 1로부터의 비긴급 데이터와 DEV 2로부터의 긴급 데이터 간에는 충돌이 발생하게 된다. DEV 1의 비긴급 데이터는 낮은 파워로 전송되고 DEV 2의 긴급 데이터는 높은 파워로 전송되므로 DEV 2의 긴급 데이터 전송의 신뢰도가 더 높다. 그런데 두 데이터의 전송 파워가 캡쳐 임계치(예컨대 10dB) 이상 차이가 나는 경우, 캡쳐 이펙트(capture effect)에 의해 CP는 전송 파워가 큰 신호만을 수신하게 된다.

또한 긴급 데이터가 도 6 및 도 7에서 설명한 실시예에 따라 우선 전송 이벤트의 대상이 되는 경우 CP는 DEV 2의 긴급 데이터를 우선적으로 수신한다. 따라서 긴급 데이터의 전송 지연이 방지되고, 전송 신뢰도가 높아질 수 있다. 대신 비긴급 데이터의 전송은 다소 지연될 수 있다.

또는 CP는 미리 설정된 파워 제어 정보를 알고 있으므로, 전송 파워 레벨이 서로 다른 두 데이터가 동시에 또는 연속적으로 수신되는 경우, 긴급 데이터에 해당되는 전송 파워로 전송되는 데이터를 우선적으로 수신 및 처리하도록 설정될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 BAN에서의 주기 설정 방법을 수행할 수 있는 무선통신 장치를 나타낸 블록 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 BAN은 여러 종류의 어플리케이션을 지원하고자 한 다. 따라서 의료, 비의료 등의 여러 어플리케이션이 BAN에 적용될 수 있다. 따라서 각 어플리케이션 별로 긴급 데이터와 비긴급 데이터가 분류될 수 있다. 또한 무선통신 장치는 이러한 BAN에서 CP(Coordinator Point)로부터 전송 파워 제어 정보를 수신하고, 그에 따라 긴급 데이터 및/또는 비긴급 데이터를 전송하는 역할을 수행한다. 단말들은 생체 측정 장치, 생체 신호 수신 장치 등, 앞에서 설명한 DEV(Device)에 해당된다.

BAN 무선통신 장치는 프로세서(processor)(910)와 RF 부(radio frequency unit)(920)를 포함한다. RF 부(920)는 무선신호를 송수신 하는 기능을 하며, 프로세서(910)는 본 발명의 실시예에 따른 무선 신호를 생성하거나 제어 정보를 생성하는 등의 기능을 한다.

메모리(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(930)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 이 밖에도 무선통신 장치는 디스플레이부나 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있으나 도면상에 도시하지 않으며, 상세한 설명 또한 생략하도록 한다.

프로세서(910)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(910)는 다른 단말들로 전송할 데이터나 제어 신호를 생성한다.

RF 부(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)에서 생성된 무선 신 호들을 전송하고, 다른 무선통신 장치가 보낸 무선 신호를 수신한다. RF 부(920)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. BAN 무선통신 장치는 RF부(920)를 통해 CP로부터 전송 파워 제어 정보 또는 우선 전송 정보를 수신한다. 전송 파워 제어 정보 또는 우선 전송 정보는 전송 파워 제어 고지에 포함될 수 있으므로 이하에서는 편의상 전송 파워 제어 고지로 통일하여 지칭하도록 하며, 이에 관해서는 이미 설명하였으므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.

프로세서(910)는 RF부(920)가 수신한 전송 파워 제어 고지에 따라 긴급 데이터와 비긴급 데이터의 전송 파워를 제어하여 전송한다. 물론 프로세서(910)는 CP로 전송할 데이터를 생성하고 그 데이터가 긴급 데이터인지 비긴급 데이터인지를 구분하는 역할도 할 수 있다.

그러면 RF부(920)는 프로세서(910)가 전송 파워 제어 고지에 따라 설정한 전송 파워 레벨로 긴급 데이터 또는 비긴급 데이터를 송출한다. 우선 전송이 허용된 경우, 다른 단말에 의해 비긴급 데이터가 전송되는 중간이라도

상술한 모든 방법은 상기 방법을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서 또는 도 3에 도시된 단말의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 BAN의 시스템 구성도를 나타낸 도면.

도 2는 IEEE 802.15.3 표준에 따른 프레임 구조도(frame structure)를 도시한 도면.

도 3은 IEEE 802.15.4 표준에 따른 프레임 구조도(frame structure)를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴급 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전송 파워 제어 정보의 일예를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 긴급 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 우선 전송 정보의 일 예를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 긴급 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 BAN에서의 주기 설정 방법을 수행할 수 있는 무선통신 장치를 나타낸 블록 구성도.

Claims (13)

1. BAN(Body Area Network)에서 긴급 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

   긴급 상황이 발생한 경우, 긴급 데이터의 전송을 위한 최대 전송 파워 정보를 CP(Coordinator Point)로부터 수신하는 단계;

   상기 최대 전송 파워 정보에 따라 설정한 최대 전송 파워로 상기 긴급 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 긴급 데이터 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 최대 전송 파워 정보는 상기 긴급 데이터의 전송을 위한 긴급 전송 파워 및 비긴급 데이터의 전송을 위한 비긴급 전송 파워에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 긴급 전송 파워는 상기 비긴급 전송 파워보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 긴급 전송 파워와 상기 비긴급 전송 파워는 캡쳐 이펙트를 일으키는 캡쳐 임계치 이상으로 차이가 나는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 방법.
5. BAN(Body Area Network)에서 긴급 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

   상기 긴급 데이터를 비긴급 데이터보다 우선적으로 전송하기 위한 우선 전송 정보를 CP로부터 수신하는 단계; 및

   상기 우선 전송 정보에 따른 우선 전송 허용 시간 내에 상기 우선 전송 정보에 따라 설정된 전송 파워로 상기 긴급 데이터를 상기 CP로 전송하는 단계를 포함하는 긴급 데이터 전송 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 우선 전송 정보는 전송될 데이터가 우선 전송의 대상이 되는 데이터인지 여부를 나타내는 우선 전송 유형 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 우선 전송 정보는 상기 긴급 데이터와 상기 비긴급 데이터를 위한 긴급 전송 파워 정보 및 비긴급 전송 파워 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 긴급 전송 파워 정보에 따른 긴급 전송 파워와 상기 비긴급 전송 파워 정보에 따른 비긴급 전송 파워는 캡쳐 이펙트를 일으키는 캡쳐 임계치 이상으로 차이가 나는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 방법.
9. BAN에서 긴급 데이터를 전송하는 무선통신 장치에 있어서,

   긴급 데이터를 생성하는 프로세서; 및

   CP로부터 상기 긴급 데이터의 전송을 위한 긴급 전송 파워 고지를 수신하는 RF 부를 포함하되, 상기 긴급 전송 파워 고지는 긴급 전송 파워 정보와 우선 전송 정보 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 전송 파워 제어 정보는 긴급 데이터를 전송하기 위한 전송 파워인 긴급 전송 파워 및 비긴급 데이터를 전송하기 위한 전송 파워인 비긴급 전송 파워 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 긴급 전송 파워 정보에 따른 긴급 데이터의 전송 파워와 상기 비긴급 전송 파워 정보에 따른 비긴급 데이터의 전송 파워는 캡쳐 이펙트를 일으키는 캡쳐 임계치 이상의 차이가 나는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 우선 전송 정보는 다른 데이터의 전송을 중단시키고 상기 긴급 데이터를 우선적으로 전송하는 것이 허용된다는 것을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 우선 전송 정보는 우선 전송이 허용되는 시간에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급 데이터 전송 장치.

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