KR20110045043A - 인체 영역 네트워크들에서 동기 및 비동기 동작 모드들 사이에서 동적으로 스위칭하기 위한 기술들 - Google Patents

인체 영역 네트워크들에서 동기 및 비동기 동작 모드들 사이에서 동적으로 스위칭하기 위한 기술들 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체 영역 네트워크들(BANs)에서 동기 및 비동기 모드 사이에서 동적으로 스위칭하기 위한 기술들에 관한 것이다. 하나의 실시예는 BAN의 매체 액세스 제어(MAC)에서 비동기 모드로부터 동기 모드로 전환하기 위한 방법(400)을 포함한다. 스위치 모드 명령어를 수신하는(S410) 디바이스는 스위치 모드 명령어에 명시된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계(S430); BAN에서 다른 디바이스들로 수신된 스위치 모드 명령어를 전달하는 단계(S440); 시간 기간의 만료 시에, 동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 튜닝하는 단계(S460); 및 동작의 동기 모드에서 마스터 디바이스 또는 슬레이브 디바이스로서 동작하도록 디바이스를 개시하는 단계(S470)를 포함하는 동작들을 실행한다. 또 다른 실시예는 인체 영역 네트워크들(BANs)의 MAC에서 동기 모드로부터 비동기 모드로 전환하기 위한 방법(300)을 포함한다.

Description

인체 영역 네트워크들에서 동기 및 비동기 동작 모드들 사이에서 동적으로 스위칭하기 위한 기술들{TECHNIQUES FOR DYNAMICALLY SWITCHING BETWEEN SYNCHRONOUS AND ASYNCHRONOUS OPERATION MODES IN BODY AREA NETWORKS}
본 발명은 8월 11일에 출원된 미국 임시 출원 제 61/087,751호의 잇점을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 인체 영역 네트워크들(BANs)에서 동작 모드들을 스위칭하기 위한 기술들에 관한 것이다.
인체 영역 네트워크(BAN)은 원래 활력 징후를 영구적으로 모니터링(monitoring)하고 로깅(logging)하기 위해 고안되었다. 도 1에서 도시된 예시적 BAN는 인체에 주입하거나 입을 수 있는 전형적인 센서들인 다중 슬레이브 디바이스(120)를 포함한다. 슬레이브 디바이스들(120)은 생체 파라미터 및 움직임을 모니터링하고 무선 매체를 통하여 서로 통신한다. 슬레이브 디바이스들(120)은 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 셀룰러 네트워크 등을 통하여 병원이나 클리닉 등으로 데이터가 실시간으로 전달될 수 있는 하나 이상의 마스터 디바이스들(130)로 인체로부터 데이터를 송신할 수 있다.
BAN을 고안할 때 중요한 요인 중 하나는 슬레이브 디바이스들(120) 및/또는 마스터 디바이스들(130)의 에너지 효율이다. 효율적인 에너지 소비는 청취 상태와 수면 상태 사이에서 수신기 디바이스(즉, 데이터를 수신하는 디바이스)를 최적으로 듀티 사이클링함으로써 성취될 수 있다. 디바이스의 라디오는 디바이스가 데이터를 송신하지 않고 데이터를 수신하지 않을 때 턴 오프(turn off)되어, 디바이스의 에너지 소비를 감소시킨다. 듀티 사이클링은 휴면 청취, 오버히어링(overhearing) 시간들, 데이터 송신들의 충돌을 최소화하고 오버헤드를 통제하는 목적을 갖고 매체 액세스 제어(medium access control; MAC) 프로토콜에 의해 실행되며, 이는 궁극적으로 전력 절약을 유도한다.
관련 기술에서, 몇몇 동기 및 비동기 MAC 듀티 사이클링 기술이 개시되어 있다. 동기 듀티 사이클링은 기간적으로 슬립 및 웨이크-업 스케줄들(sleep and wake-up schedules)을 알리고 수신기 디바이스의 어웨이크(awake) 시간을 동기화하는 것을 포함한다. 이는 클록들을 동기화하고 스케줄들을 알리는 비콘과 같은 명확한 동기화 메커니즘을 요구한다. MAC 프로토콜들 예를 들면, SMAC, TMAC 및 DSMAC 등이 활성 시간들을 동기화하기 위해 명확한 동기화 메커니즘을 채택한다. SMAC 프로토콜은 Wei Ye, John Heidemann 및 Deborah Estrin 저, IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 12, No. 3, 2004년 6월호, 493-506쪽에 실린 "Medium Access Control with Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks"에 개시되어 있다. TMAC 프로토콜은 Tijs van Dam 및 Koen Langendoen에 의해 Proceedings of ACM SenSys, Los Angeles 2003년 11월호에 실린 "An Adaptive EnergyEfficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks"에 설명되어 있다. DSMAC는 Peng Lin, Chunming Qiao 및 Xin Wang에 의해 Proceedings of the IEEE WCNC 2004년, 1534-1539 쪽에 실린 "Medium Access Control With A Dynamic Duty Cycle For Sensor Networks"에서 논의된 바 있다.
동기 듀티 사이클링 MAC 프로토콜에서, 디바이스들의 활성 시간들이 동기화되고 이에 의해 데이터의 브로드캐스팅과 멀티캐스팅이 간소화되고 효율적으로 된다. 이 기술은 또한 매체 예약(reservation), 이동성 지원 및 공존 지원에 적합하다. 따라서 동기 메커니즘들은 서비스 품질(QoS) 지원을 보장하는 데 적합하다. 그러나, 기간적 동기화가 높은 오버헤드(overhead)를 일으키고 에너지 소비를 증가시킬 수 있다. 또한, 전송기 디바이스들(즉 데이터를 송신하는 디바이스들)은 전형적으로 글로벌적으로 동기화된 활성 시간 동안 그들의 패킷들을 전송하려고 시도하여 충돌 가능성을 증가시킨다. 잠재적 전송기 디바이스가 회선 쟁탈에서 지는 경우 다음 기회는 다음 활성 시간 동안 도착한다. 게다가, 멀티 홉 통신에서 포워딩 디바이스(소스와 목적 디바이스 사이의 경로에 있는 디바이스)가 데이터 패킷을 수신한 후에 그 패킷의 송신을 시도하기 전에 다음의 활성 시간이 도래할 때까지 기다려야 한다. 그러므로, 동기 듀티 사이클링 기술의 홉 당(per hop) 레이턴시가 상대적으로 높다.
비동기 듀티 사이클링에서는, 전송기 디바이스와 청취 디바이스(즉, 매체를 청취하는 디바이스)는 독립 휴면 및 어웨이크 시간들을 가지고 이로서 명백한 동기화 메커니즘이 요구되지 않는다. 프리앰블 샘플링 기술은 대체로 WiseMAC, B-MAC 및 X-MAC와 같은 비동기 듀티 사이클링 MAC 프로토콜들에서 이용된다. WiseMAC은 El-Hoiydi 등에 의해 Proceedings of the Ninth IEEE Symposium on Computers and Communication, Alexandria, Egypt 2004년 6월 ISCC'04 244-251쪽에 실린 "WiseMAC: An Ultra Low Power MAC Protocol for the Downlink of Infrastructure Wireless Sensor Networks"에 더 기재되어 있다. B-MAC는 Polastre 등에 의해 ACM SenSys 2004년 11월호에 실린 "Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks"에 기재되어 있고, X-MAC 프로토콜은 Buettner 등에 의해 ACM SenSys 2006년호에 실린 "X-MAC: A Short Preamble MAC Protocol for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks"에 공개되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프리앰블 샘플링 기술에서 모든 디바이스는 기간적으로 짧은 시간 기간 "TL" 동안 매체를 청취하고나서(listen to) 매체가 유휴 상태인 경우 시간 기간 "TCI"에 대한 휴면 상태로 돌아간다. 시간 TCI - 두 개의 연속적인 청취 시간 TL 사이 - 은 체크 간격이다. 시간 간격 TCI과 TL 사이의 조합은 웨이크-업 시간 간격이다. 전송기 디바이스가 전달한 데이터를 가진 경우, 수신기 디바이스의 체크 시간 간격 TCl 보다 긴 웨이크-업(WUP) 메시지(210)을 송신한다. 프리앰블 샘플링 기술에서 WUP 메시지(210)는 단지 프리앰블만을 전달하고 다른 정보는 전달하지 않는다. 수신기 디바이스가 웨이크-업한 경우 매체를 인식하고 WUP 메시지(210)를 검출한다. 이는 수신기 디바이스로 하여금 데이터가 완전히 수신되고/수신되거나 매체가 다시 유휴 상태가 될 때까지 어웨이크 상태를 유지하도록 한다.
WUP 메시지(210)의 길이는 실제 데이터가 송신될 때 수신기 디바이스가 어웨이크하는 것을 확실히 하기 위하여 체크 간격 TCl보다 더 길어야 한다. 만약 수신기 디바이스의 체크 간격 TCl이 너무 길면 WUP 메시지 송신이 너무 긴 시간동안 매체를 점유할 수 있어서 다른 디바이스가 매체에 접근하지 못하게 할 수 있다.
개선된 에너지 효율에 도달할 수 있는 동기화 오버헤드가 없기 때문에 비동기 듀티 사이클링의 주요 이점은 간편성이다. 디바이스는 독립적으로 그들의 웨이크 업 스케줄들을 업데이트할 수 있다. 낮은 듀티 사이클 네트워크들에서 디바이스들의 스눕 시간 간격들은 충돌 가능성과 레이턴시를 저감시킬 수 있는 시간에 분포된다. 스눕 시간 간격은 모든 디바이스들이 웨이크 업한 후 매체를 청취해야 하는 동안의 최소 기간이다. 그러나 브로드캐스트/멀티캐스트는 비동기화 모드에서 비효율적이고 또한 매체 예약이 지원받을 수 없다. 결과적으로, 동작 모드에서 제공되고 보장될 수 있는 QoS가 제한된다.
상기 논의로부터 알 수 있듯이 비동기 및 동기 듀티 사이클링 기술들은 독립적으로 어떤 시나리오에서 최적의 실행을 달성한다. 그러므로 본 출원에 의해 적합할 것으로 보이는 이러한 상이한 기술들 사이를 동적으로 스위칭함으로써 BAN의 실행을 향상시킬 수 있는 해결책을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 어떤 실시예들은 인체 영역 네트워크들(BAN)의 매체 액세스 제어(MAC)에서 동기 모드로부터 비동기 모드로 전환하기 위한 방법을 포함한다. 이러한 방법은 각 디바이스에 의해 발생하는 스위치 모드 명령어를 수신하는 단계; 스위치 모드 명령어에 명시된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계; 시간 기간의 만료 시에에 비동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 디바이스를 튜닝하는 단계; 및 디바이스로 하여금 예약된 채널을 통해 비동기 모드에서 작동하도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 어떤 실시예들은 인체 영역 네트워크(BAN)의 매체 액세스 제어(MAC)에서 비동기 모드로부터 동기 모드로 전환하기 위한 방법을 포함한다. 이러한 방법은 각 디바이스에 의해 발생하는 스위치 모드 명령어를 수신하는 단계; 스위치 모드 명령어에 명시된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계; 수신된 스위치 모드 명령어를 BAN의 다른 디바이스로 전달하는 단계; 시간 기간의 만료 시에 동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 디바이스를 튜닝하는 단계; 및 디바이스가 동작의 동기 모드에서 마스터 디바이스 또는 슬레이브 디바이스로서 동작하는 것을 개시하는 단계를 포함한다.
본 발명으로 여겨지는 주제는 명세서의 결말에 있는 특허청구범위에 특히 잘 설명되어 있고 명백히 청구되어 있다. 본 발명의 앞서 말한 특징들과 이점들은 첨부된 도면과 연관지어 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 인체 영역 네트워크의 개략도.
도 2는 비동기 듀티 사이클링 기술의 동작을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 실시되는 동기 모드로부터 비동기 모드로 전환하기 위한 방법을 설명한 흐름도.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 실시되는 비동기 모드로부터 동기 모드로 전환하기 위한 방법을 설명한 흐름도.
본 발명에 의해 개시된 실시예는 신규한 개념의 많은 유리한 이용의 실시예들에 불과하다. 일반적으로, 본 발명의 명세서에 언급된 내용은 다양한 청구된 발명을 제한할 필요는 없다. 나아가, 몇몇 내용은 어떤 발명적 특징에는 적용되나 다른 것들에는 적용되지 않을 수도 있다. 대체로, 달리 언급되지 않은 경우, 단수의 소자는 복수일 수 있고 반대로 일반성을 잃지 않는다. 도면에서 유사한 도면 부호는 여러 각도로부터의 유사한 부분을 참조한다.
MAC 프로토콜에 의해 이용되는 비동기 및 동기 듀티 사이클링 기술은 BAN의 동작 모드들로서 또한 언급된다. 그러므로 동기 및 비동기 MAC 듀티 사이클링 기술들은 각각 동기 및 비동기 모드들로 언급될 것이다.
BAN에서 실행되는 애플리케이션은 애플리케이션의 요구 사항에 따라 각 모드의 이점으로부터 혜택을 받는 동기 및 비동기 모드 사이에서 스위칭할 수 있다. 이는 네트워크가 다양한 요구 사항들을 갖는 광범위한 애플리케이션을 지원하도록 의도된 바와 같이 BAN들에서 중요하다. 예를 들면, 디바이스들은 보장된 QoS가 애플리케이션의 요구사항이고 초저전력 동작을 위한 비동기로 다시 스위칭할 때 동기 모드로 스위칭할 수 있다. 입을 수 있는 마스터 디바이스가 이식된 슬레이브 디바이스를 조작하는 전형적 BAN 시나리오를 고려해 보자. 환자가 샤워를 하는 동안 마스터 디바이스는 이식된 슬레이브 디바이스들과 직접적인 통신 범위에 있지 않을 수 있다. 이 시나리오에서, 비동기 모드는 이식된 디바이스들 간에 기초적 통신 능력들을 제공하는 데 이용될 수 있다. 비동기 모드는 웨이크-업 또는 스타트-업 메커니즘으로서 이용될 수도 있다. 디바이스들이 어웨이크 상태이고 네트워크가 형성되면, 디바이스들은 동기 모드로 스위칭할 수 있다. 또 다른 예로는, 마스터 디바이스 배터리가 극단적으로 낮거나 마스터 디바이스가 사라지고 다른 디바이스가 마스터 역할을 하지 못하는 경우 디바이스는 비동기 모드로 스위칭할 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예들에 따라 기재된 모드 간의 동적 스위칭을 위한 기술들은 모드 전환을 스케줄링하고 보정하는 후크들을 제공하는 MAC 프로토콜에 의해 실행되고, 여기서 통신 프로토콜의 상위 계층(예를 들면, 애플리케이션 계층)에 의해 모드 스위치를 트리거하는 결정이 실행된다. 이하 설명하는 바와 같이 하나의 모드로부터 다른 모드로의 스위칭은 동기 및 비동기 모드에서 동작하는 디바이스가 동일 채널에서 공존하는 것을 방지하기 위하여 다른 채널 또는 채널들로 무선을 조정하는 것을 종종 요구한다. 이러한 목표를 갖고, 주파수 대역들 또는 채널들이 2 개의 세트들로 그룹지어진다: 동기 모드에서 동작하는 디바이스에 제한된 한 세트와 비동기 모드에서 동작하는 디바이스에 제한된 나머지 세트. 이러한 두 세트들은 서로 교류하지 않는다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 실시되는 동기 모드로부터 비동기 모드로 전환하기 위한 방법을 설명하는 일 예시적이고 비-제한적인 흐름도(300)를 도시하고 있다. BAN은 전형적으로 두 종류의 디바이스들을 포함한다: 마스터들 및 슬레이브들. 일 바람직한 실시예에서는, 마스터 디바이스들이 글로벌 비콘들을 이용하여 서로 통신할 수 있는 반면, 하나의 마스터 디바이스는 한 세트의 슬레이브 디바이스들과 로컬 비콘들을 이용하여 통신한다.
S310에서 디바이스는 상위 계층으로부터 또는 피어 디바이스로부터 스위치 모드 명령어를 수신한다. 스위치 모드 명령어는 예를 들면, 새로운 모드가 유효하게 되는 시간, 동작의 비동기 모드에 이용되어야 하는 채널(주파수 대역), 및 모드를 스위칭하는 그룹/서브그룹의 디바이스의 아이덴티티를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서는 시간 값은 모드 스위치가 실행되는 현재 시간으로부터 오프셋 시간으로 특정될 수 있다.
S320에서 명령어를 수신하는 디바이스는 스위치 모드 명령어에서 식별된 그룹에 속하는지의 여부를 확인하고, 그렇다면 실행을 S330으로 계속한다; 그렇지 않다면, 디바이스의 모드를 변경할 필요가 없으므로 실행은 종료된다. 즉, 스위치 모드 명령어에서 식별된 그룹에 속하지 않는 디바이스는 동일 채널 상에서 동작의 동기 모드를 유지한다.
S330에서 스위치 모드 명령어를 수신하고 비동기 모드로 스위칭하려고 하는 각 디바이스는 스위치 모드 명령어에서 지정된 시간 기간으로 타이머를 설정한다. 모드 스위칭을 지연하는 목적은 스위치 모드 명령어를 네트워크 전체를 통해 전달하고 모드 스위칭을 준비할 충분한 시간을 허용하기 위한 것이다. 스위치 모드 명령어에 지정된 시간의 오프셋 값을 새로운 모드가 유효하게 되는 정확한 시간을 반영하도록 명령이 전달됨에 따라 업데이트된다. 지정된 시간이 경과하면, 명령어를 수신하고 비동기 모드로 스위칭하려는 디바이스들이 동시에 동작의 비동기 모드로 스위칭하여 서비스의 중단을 최소화한다.
또는, S340에서 마스터 디바이스는 글로벌 비콘에서 스위치 모드 명령어를 브로드캐스팅하거나 멀티캐스팅하여 피어 마스터 디바이스들, 즉 피어-투-피어 접속에서 서로와 접속된 마스터 디바이스들과 동작의 모드에서의 변화를 조정한다. 피어 디바이스 또는 상위 층으로부터 스위치 모드 명령어를 수신하고 비동기 모드로 스위칭하려는 마스터 디바이스 각각은 그 로컬 비콘들에서 수신된 스위치 모드 명령어를 통하여 다가올 모드 변경에 대하여 슬레이브 디바이스들에게 알릴 수 있다.
S350에서 타이머에 의해 측정된 시간 기간가 만료되었는지의 여부를 확인하고, 그렇다면 실행은 S360으로 진행된다; 그렇지 않다면, 실행은 S350에서 대기한다. S360에서 각 디바이스는 스위치 모드 명령어에서 식별된 채널(즉, 비동기 채널 세트 내의 채널 중 하나)로 튜닝되고 이후 S370에서 디바이스들은 비동기 모드로 그들의 일상적 업무들을 실시하기 시작한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 업무는 전송기 디바이스로부터 BAN의 무선 매체가 자유인 경우 하나 이상의 목표 수신기 디바이스들로 웨이크-업(WUP) 메시지를 송신하는 단계; 전송기 디바이스의 스니프(sniff) 시간 간격 동안 적어도 하나의 타겟 수신기 디바이스가 READY 메시지로 응답하는지를 결정하는 단계; READY 메시지가 수신되지 않은 경우 전송기 디바이스에 의해 송신되는 WUP 메시지의 수가 미리 규정된 임계값을 초과하는지를 결정하는 단계; 및 WUP 메시지의 수가 미리 규정된 임계값을 초과한 경우 TURN 모드에서 전송기 디바이스가 동작하도록 설정하는 단계를 포함한다. 이러한 동작의 모드는 "Duty Cycling Techniques in Medium Access Control(MAC) Protocols for Body Area Networks"로 명칭된 공동 계류 중인 출원에 더욱 자세히 기재되어 있다. 스니프 시간 간격은 전송기 디바이스가 매체를 청취하는 동안 WUP 메시지를 송신한 후 고정된 시간 기간이다.
BAN의 동작 동안 하나 이상의 슬레이브 디바이스는 그들의 마스터(들)로부터 스위치 모드 명령어를 수신하지 않고/않거나 하나 이상의 마스터 디바이스가 조용히 사라질 수 있다. 이는 예를 들면, 마스터 디바이스의 실패 또는 채널 상에서의 간섭/충돌들 때문일 수 있다. 이러한 상황들을 처리하기 위하여 미리 규정된 시간 기간 동안 그들의 마스터 디바이스로부터 비콘을 수신하지 않은 슬레이브 디바이스는 채널을 스캐닝하여 그들이 조인할 수 있는 다른 마스터 디바이스로부터 비콘들을 검출한다. 슬레이브 디바이스가 미리 규정된 시간 기간 내에 조인할 수 있는 마스터 디바이스를 발견하지 못하면, 슬레이브 디바이스들은 마스터 디바이스가 사라졌다고 결론 내리고는 그들이 동작의 비동기 모드로 전환한다. 이 경우 모든 슬레이브 디바이스들은 모호성을 피하기 위하여 디폴트(미리배열된) 채널로 전환한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 실시되는 비동기 모드로부터 동기 모드로 전환하기 위한 방법을 설명하는 일 예시적이고 비-제한적인 흐름도(400)이다.
S410에서 디바이스는 상위 계층(예를 들면, 애플리케이션 계층)으로부터 또는 피어 디바이스로부터 스위치 모드 명령어를 수신한다. 명령어는 예를 들면, 새로운 모드가 유효하게 되는 미래 시간, 동작의 동기 모드로 식별되는 채널(동작의 동기 모드를 위해 예약된 채널 중에서), 및 스위치 모드 명령어의 의도된 디바이스의 그룹의 아이덴티티들을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서는 시간 값이 모드 스위치가 실행되어야 하는 현재 시간으로부터 시간의 오프셋으로서 지정될 수 있다.
S420에서, 명령어를 수신하는 디바이스는 스위치 모드 명령어에서 식별된 그룹에 속하는지의 여부를 확인하고, 그렇다면 실행은 S430으로 이어진다; 그렇지 않다면, 디바이스가 동작의 모드를 스위칭할 필요가 없으므로 실행은 종료한다. 즉, 스위치 모드 명령어에서 식별된 그룹에 속하지 않는 디바이스들은 동일 채널 상에서 비동기 모드로 그들의 동작을 계속한다.
S430에서 동기 모드로 스위칭하려는 각 디바이스는 수신된 스위치 모드 명령어에서 지정된 시간 기간으로 타이머를 설정한다. 스위칭 모드의 지연의 목적은 전체 네트워크를 통해 스위치 모드 명령어를 전달하고 모드 스위칭을 준비할 충분한 시간을 허용하기 위한 것이다. 실행될 스위치 모드 명령어에서 지정된 시간이 오프셋의 값은 모드 스위치가 실행되는 정확한 시간을 반영하도록 업데이트된다. 지정된 시간이 경과된 경우 그들의 모드를 스위칭하려는 디바이스들은 동시에 동작의 동기 모드로 스위칭함으로써 서비스의 중단을 최소화한다.
S440에서, 스위치 모드 명령어를 수신하는 디바이스가 스위치 모드 명령어를 브로드캐스팅하거나 멀티캐스팅하여 피어 디바이스들, 즉 피어-투-피어 접속에서 서로와 접속된 디바이스와 동작 모드에서 변화를 조정할 수 있다. S450에서, 타이머에 의해 측정되는 시간이 만료되었는지의 여부를 확인하고, 그렇다면 실행은 S460으로 진행된다; 그렇지 않다면 실행은 S450에서 대기한다.
S460에서, 모드를 스위칭할 준비가 된 각 디바이스는 스위치 모드 명령어에서 식별된 채널, 즉 동기 모드 채널 세트에 있는 채널들 중 하나로 튜닝된다. S470에서, 디바이스들은 MAC 프로토콜의 동작의 동기 모드에서 실시됨에 따라 그들의 미리 규정된 역할(예를 들면, 마스터 또는 슬레이브)을 개시한다. S480에서, 각 마스터 디바이스는 새로운 채널을 스캔하여 채널이 다른 마스터 디바이스들에 의해 점유되었는지를 결정한다. 즉, 각 전환하는 마스터 디바이스는 현재 튜닝된 채널에서 다른 글로벌 비콘들을 위해 확인한다. S490에서, 채널이 다른 마스터 디바이스들에 의해 점유되었는지의 여부를 확인하고, 그렇다면 S492에서 전환 마스터 디바이스들이 현존하는 비콘 그룹에 조인하여 그들의 글로벌 및 로컬 비콘들을 송신하기 시작한다; 그렇지 않다면, 채널은 비어있는 상태이고, S494에서 전환 마스터 디바이스는 새로운 시간 회차(round)를 시작하고 글로벌 비콘들을 송신한다. 연속적으로 전환하는 마스터 디바이스들은 점유된 채널을 찾을 것이고 S492에서 제 1 마스터 디바이스에 조인할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 매체로의 액세스는 고정되고 반복되는 기간 시간 회차들로 분할되고, 여기서 시간 회차는 각각 시간 슬롯의 고정된 수를 포함하는 미리 규정된 수의 수퍼프레임들을 포함하도록 고안된 데이터 구조이다.
슬레이브 디바이스가 모드를 스위칭하는 경우, 슬레이브 디바이스가 조인할 수 있는 마스터 디바이스들의 로컬 비콘들을 검출하기 위하여 채널을 스캔한다. 이러한 마스터 디바이스가 검출되면, 슬레이브 디바이스는 이러한 마스터 디바이스에 조인하고 로컬 비콘들을 계속해서 추적한다는 것을 염두에 두어야 한다.
전술한 바와 같이 BAN의 동작 동안 하나 이상의 디바이스들은 채널 상에서 메시지 충돌들 또는 간섭 때문에 스위치 모드 명령어를 수신하지 못할 수 있어서 이로써 이러한 디바이스들이 동기 모드로 스위칭하지 못할 것이다. 이러한 실패를 방지하기 위하여, 마스터 디바이스는 그 이웃 디바이스들 모두가 동기 모드로 스위칭하였는지의 여부를 확인한다. 하나 이상의 이웃 디바이스들이 전환하지 않았다면, 유휴 시간 동안 마스터 디바이스는 스위치 모드 명령어를 다시 브로드캐스팅하거나 다시 멀티캐스팅하기 위하여 (유휴 시간의 기간 동안) 비동기 모드로 다시 스위칭한다.
본 발명의 원리들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합물로서 실시될 수 있다. 나아가, 소프트웨어는 바람직하게는 프로그램 저장 유닛 또는 컴퓨터 판독가능한 매체에 유형으로 구현된 애플리케이션 프로그램으로서 실시된다. 애플리케이션 프로그램은 적합한 아키텍처를 포함하는 머신에 업로드되거나 이러한 머신에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게는, 머신은 하나 이상의 중앙 처리 유닛들(CPUs), 메모리 및 입력/출력 인터페이스들과 같은 하드웨어를 갖는 컴퓨터 플랫폼 상에서 실시된다. 컴퓨터 플랫폼은 동작 시스템과 마이크로명령 코드를 포함할 수도 있다. 여기서 서술된 다양한 처리들과 기능들은 마이크로명령 코드의 일부 또는 애플리케이션 프로그램의 일부 또는 이들의 조합일 수 있고, 그러한 컴퓨터 또는 프로세서가 명백하게 도시되든지 간에 이는 CPU에 의해 실행된다. 또한, 다양한 다른 주변 유닛들은 부가적 데이터 저장 유닛과 프린팅 유닛과 같은 컴퓨터 플랫폼에 접속될 수 있다.
여기서 언급된 모든 예들과 조건적 언어는 본 발명의 원리와 발명자에 의해 부여된 개념들을 독자가 이해하는 데 도움을 주기 위한 교육적 목적을 위해 의도된 것이고 이렇게 상세히 언급된 예들과 조건들에 대하여 어떠한 제한 없이 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리들, 양태들 및 실시예들을 언급하는 모든 서술들 뿐만 아니라, 그의 특정한 예들은 구조적이고 기능적 등가물을 포함할 것이다. 나아가, 이러한 등가물은 미래에 개발될 등가물 뿐만 아니라, 현재 공지된 등가물, 즉 구조에 상관없이 동일 기능을 실행하는 개발된 어떠한 소자들까지도 포함할 것이다.
120: 슬레이브 디바이스 130: 마스터 디바이스

Claims (15)

  1. 스위치 모드 명령어의 수신 시에(S310) 인체 영역 네트워크들(body area networks; BAN)의 매체 액세스 제어(medium access control; MAC)에서 동기 모드로부터 비동기 모드로 전환하기 위한 방법(300)에 있어서:
    상기 스위치 모드 명령어에 지정된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계(S330);
    상기 시간 기간의 만료 시에, 상기 비동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 디바이스를 튜닝(tuning)하는 단계(S360); 및
    상기 디바이스로 하여금 상기 예약된 채널을 통해 상기 비동기 모드에서 동작하도록 하는 단계(S370)를 포함하는, 모드 전환 방법(300).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스에서 상기 스위치 모드 명령어를 수신하는 단계(S310) 및 상기 BAN의 다른 디바이스들로 상기 수신된 스위치 모드 명령어를 전달하는 단계(S340)를 추가로 포함하는, 모드 전환 방법(300).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 모드 명령어는 적어도 모드 스위치가 실시되어야 하는 시간, 동작의 비동기 모드를 위한 상기 채널 및 상기 모드를 스위칭해야 하는 한 그룹의 디바이스들의 아이덴티티(identity)를 포함하는, 모드 전환 방법(300).
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치 모드 명령어는 피어 디바이스(peer device) 또는 애플리케이션 계층으로부터 전송되는, 모드 전환 방법(300).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디바이스가 상기 스위치 모드 명령어에서 지정된 상기 그룹의 디바이스들에 속하는지를 상기 스위치 모드 명령어를 수신하는 상기 디바이스에 의해 확인하는 단계(S320)를 추가로 포함하는, 모드 전환 방법(300).
  6. 제 1 항에 있어서,
    슬레이브 디바이스가 미리 규정된 시간 기간 동안 마스터 디바이스와 통신할 수 없는 경우, 상기 세트의 비동기 모드 채널들로부터 선택되는 미리 배열된 채널로 상기 비동기 모드에서 동작하는 상기 슬레이브 디바이스 각각을 튜닝하는 단계를 추가로 포함하는, 모드 전환 방법(300).
  7. 실행될 때 컴퓨터 또는 프로세서로 하여금 인체 영역 네트워크들(BAN)의 매체 액세스 제어(MAC)에서 동기 모드로부터 비동기 모드로 전환하는 처리를 실행하도록 하는 컴퓨터 실행가능한 코드가 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체에 있어서,
    상기 처리는:
    디바이스에서 스위치 모드 명령어의 수신 시에(S310) 상기 스위치 모드 명령어에 명시된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계(S330);
    상기 시간 기간의 만료 시에, 상기 비동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 디바이스를 튜닝하는 단계(S360); 및
    상기 디바이스로 하여금 상기 예약된 채널을 통해 상기 비동기 모드에서 동작하도록 하는 단계(S370)를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  8. 스위치 모드 명령어의 수신 시에(S410) 인체 영역 네트워크(BAN)의 매체 액세스 제어(MAC)에서 비동기 모드로부터 동기 모드로 전환하기 위한 방법(400)에 있어서:
    상기 스위치 모드 명령어에 명시된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계(S430);
    상기 BAN의 다른 디바이스들로 상기 수신된 스위치 모드 명령어를 전달하는 단계(S440);
    상기 시간 기간의 만료 시에, 상기 동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 디바이스를 튜닝하는 단계(S460); 및
    동작의 동기 모드에서 마스터 디바이스 또는 슬레이브 디바이스로서 동작하도록 디바이스를 개시하는 단계(S470)를 포함하는, 모드 전환 방법(400).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 모드 명령어는 적어도 모드 스위치가 실시되어야 하는 시간, 동작의 동기 모드를 위한 상기 채널 및 상기 모드를 스위치하는 한 그룹의 디바이스들의 아이덴티티를 포함하는, 모드 전환 방법(400).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위치 모드 명령어는 피어 디바이스 또는 애플리케이션 계층으로부터 전송되는, 모드 전환 방법(400).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디바이스가 상기 스위치 모드 명령어에서 지정된 상기 그룹의 디바이스들에 속하는지를 상기 스위치 모드 명령어를 수신하는 상기 디바이스에 의해 확인하는 단계(S420)를 추가로 포함하는, 모드 전환 방법(400).
  12. 제 8 항에 있어서,
    마스터 디바이스로서 개시된 각 디바이스는:
    상기 동기 모드를 위해 예약된 상기 채널을 스캐닝(scanning)하여 상기 적어도 하나의 다른 마스터 디바이스에 의해 송신된 적어도 글로벌 비콘들(global beacons)을 검출하는 단계(S480);
    상기 채널이 적어도 하나의 다른 마스터 디바이스에 의해 점유되는 경우, 상기 적어도 하나의 다른 마스터 디바이스의 현존하는 비콘 그룹에 조인(join)하는 단계(S492); 및
    상기 채널이 상기 적어도 하나의 다른 마스터 디바이스에 의해 점유되지 않은 경우, 상기 동기 모드에 스위칭된 상기 마스터 디바이스에 의해 상기 채널 상의 글로벌 비콘들을 송신하는 단계(S494)를 또한 실행하는, 모드 전환 방법(400).
  13. 제 8 항에 있어서,
    각 디바이스가 슬레이브 디바이스로서 개시된 경우, 상기 동기 모드를 위해 예약된 상기 채널을 스캐닝하여 적어도 하나의 마스터 디바이스에 의해 송신된 적어도 로컬 비콘들을 검출하는 단계; 및
    로컬 비콘들이 상기 채널 상에서 검출된 경우 상기 적어도 하나의 마스터 디바이스에 조인하는 단계를 포함하는, 모드 전환 방법(400).
  14. 제 13 항에 있어서,
    모든 각각의 이웃 디바이스들이 상기 동기 모드로 스위칭하였는지를 마스터 디바이스에 의해 확인하는 단계; 및
    유휴 시간 동안 상기 비동기 모드로 다시 스위칭하여 적어도 하나의 이웃 디바이스가 상기 동기 모드로 스위칭하지 않은 경우 상기 마스터 디바이스로부터 그의 각각의 이웃 디바이스로 상기 스위치 모드 명령어를 송신하는 단계를 추가로 포함하는, 모드 전환 방법(400).
  15. 실행될 때 컴퓨터 또는 프로세서로 하여금 인체 영역 네트워크(BAN)의 매체 액세스 제어(MAC)에서 비동기 모드로부터 동기 모드로 전환하는 처리를 실행하도록 하는 컴퓨터 실행가능한 코드가 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체에 있어서,
    상기 처리는:
    디바이스에서 스위치 모드 명령어의 수신 시에(S310) 상기 스위치 모드 명령어에 명시된 시간 기간으로 타이머를 설정하는 단계(S430);
    상기 BAN의 다른 디바이스로 상기 수신된 스위치 모드 명령어를 전달하는 단계(S440);
    상기 시간 기간의 만료 시에, 상기 동기 모드를 위해 예약된 한 세트의 채널들로부터 선택된 채널로 튜닝하는 단계(S460); 및
    동작의 동기 모드에서 마스터 디바이스 또는 슬레이브 디바이스로서 동작하도록 디바이스를 개시하는 단계(S470)를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
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