KR20110068751A - 무선 통신 네트워크에서 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 네트워크에서 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 통신 네트워크에서 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 측면에 있어서, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법은, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 단계 상기 비콘을 수신한 릴레이 노드로부터 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 수신하는 단계 및 상기 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 승인하는 단계를 포함한다. 여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함한다.

Description

무선 통신 네트워크에서 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치{Method and Apparatus for supporting relay association in wireless communication network}
본 발명은 무선 통신 네트워크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신 네트워크에서 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
릴레이 접속은 무선 통신 네트워크에서 음역 지역을 해소하고 셀 영역을 증가시킨다.
무선 통신 네트워크는 크게 중앙제어형과 분산 구조로 분류할 수 있다.
분산 구조는, 중앙에서 네트워크 제어를 책임지는 제어기가 존재하지 않는다. 이때, 네트워크 제어를 위한 메시지는, 릴레이 형식으로 전달될 수 있다. 따라서, 분산 구조는 통합된 중앙제어의 형태를 가질 수 없으며, 네트워크에 대한 일체적인 제어가 어렵다. 분산 구조는, 예를 들어, ECMA-368 등의 무선 통신 표준에 제시되어 있다.
중앙제어형 구조는, 중앙제어기가 각 노드들로부터 모든 정보를 받아 네트워크 운영에 대한 최종 결정을 내리고, 네트워크 운영에 대한 정보를 각 노드들에 방송하고, 전달한다. 따라서, 중앙제어형 구조는, 분산 구조에 비하여 통합된 제어 형태를 갖는다. 중앙제어형 구조는, 예를 들어, IEEE 802.15 등의 무선 통신 표준에 제시되어 있다.
무선 통신 네트워크에서, 노드의 전송 전력은 다른 노드에 미치는 간섭을 고려하여 설정되어야 한다. 따라서, 무선 통신 환경에서 음영지역이 존재할 수 있다. 음영 지역을 해소하기 위해서, 음역지역에 고립되어 있는 단말들을 효율적으로 탐색하는 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 음역 지역에 고립된 노드들을 효과적으로 탐색할 수 있는 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 음역 지역에 고립된 노드들을 능동적으로 찾아내고, 음역 지역에 고립된 노드들을 무선 통신 네트워크에 릴레이 접속 시키는 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 무선 통신 네트워크에서 간섭 및 전송전력을 효과적으로 제어할 수 있는 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 음역 지역에 고립된 노드들을 효과적으로 탐색하고, 음역 지역에 고립된 노드들을 무선 통신 네트워크에 릴레이 접속 시키기 위한 프레임 구조를 제공하는 것이다.
일 측면에 있어서, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법은, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 단계 상기 비콘을 수신한 릴레이 노드로부터 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 수신하는 단계 및 상기 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 승인하는 단계를 포함한다. 여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법은, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임-여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함함-에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신하는 단계와, 상기 고립 노드 탐색 구간에서, 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 단계와, 상기 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신하면, 상기 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드로 고립 노드에 대한 릴레이 접속을 요청하는 단계 및 상기 마스터 노드로부터 상기 릴레이 접속 요청에 대한 응답을 수신하는 단계를 포함한다.
일 측면에 있어서, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치는, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 생성하는 비콘 생성부와, 상기 비콘을 브로드캐스트하고, 상기 비콘을 수신한 릴레이 노드로부터 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 수신하는 통신부 및 상기 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청에 대한 승인을 결정하는 제어부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치는, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임-여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함함-에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신하는 수신부 및 상기 데이터 전송 구간에서, 이웃 노드로 데이터를 전송하는 전송부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치는, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임-여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함함-에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신하는 수신부와, 상기 고립 노드 탐색 구간에서, 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 송신부 및 상기 릴레이 비콘에 대한 ACK의 수신여부에 따라서, 고립 노드의 릴레이 접속 절차를 수행하는 제어부를 포함한다.
음역 지역에 고립된 노드들을 효과적으로 탐색할 수 있다.
무선 통신 네트워크에서 음영지역 내의 고립 노드를 네트워크가 능동적으로 탐색하는데 있어서, 병렬 할당 기법에 의존함으로써 탐색에 따르는 추가 부하를 줄이는 효과가 있다.
또한, 음역 지역에 고립된 노드들을 효과적으로 탐색하고 음역 지역에 고립된 노드들을 무선 통신 네트워크에 릴레이 접속 시키는데 있어서, 탐색에 따르는 간섭 문제를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 네트워크의 예를 나타낸다.
도 2는 도 1의 무선 통신 네트워크의 프레임 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법을 나타낸다.
도 4는 MS가 비콘을 브로드캐스트하는 예를 나타내고, 도 5는 도 4에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 6은 릴레이 노드의 최대 탐색 범위 결정 예를 나타낸다.
도 7은 도 6에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 8은 릴레이 노드의 최대 탐색 범위가 결정된 이후, 초기 탐색범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 예를 나타낸다.
도 9는 도 8에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 10은 최대 탐색 범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 예를 나타낸다.
도 11은 도 10에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 12 및 도 14는 하나의 릴레이 노드가 고립 노드 탐색에 실패한 경우 릴레이 셋 내의 다른 노드가 계속하여 고립 노드를 탐색하는 예를 나타낸다.
도 13및 도 15는 각각 도 12 및 도 14에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 16은 도 4의 제2 릴레이 셋에 의한 고립 노드 탐색 예를 나타낸다.
도 17은 도 16에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 18은 도 16에서 릴레이 라우트 결정 예를 나타낸다.
도 19는 도 18에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 20 및 도 22는 릴레이 라우트로 결정된 릴레이 노드가 수행하는 릴레이 접속 절차의 예를 나타낸다.
도 21 및 도 23은 각각 도 20 및 도 22 수퍼-프레임 예를 나타낸다.
도 24는 릴레이 접속 절차가 완료된 후, MS가 릴레이 접속을 공지하는 예를 나타낸다.
도 25는 도 24에서 수퍼-프레임 예를 나타낸다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤버 노드의 구성 예를 나타낸다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 노드의 구성 예를 나타낸다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 노드의 구성 예를 나타낸다
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예들은, 음영지역에 고립된 노드들을 능동적으로 탐색하고, 탐색된 고립 노드를 네트워크에 접속시키는 MAC 계층 기술을 포함한다.
중앙제어형 구조의 무선 통신 네트워크는, 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드 및 하나 이상의 멤버 노드를 포함한다. 마스터 노드는, 마스터 스테이션(Master Station, MS)이라 표현할 수도 있다. 마스터 노드는 한 프레임의 제어 구간(control period)에서, 네트워크 정보가 포함된 비콘을 브로드캐스트(broadcast)한다. 한 프레임의 신호 구간(command period)에서, 마스터 노드와 멤버 노드간 또는 멤버 노드들 간에 명령어가 교환된다. 명령어를 교환함으로써, 멤버 노드는 마스터 노드에 의하여 관리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 네트워크의 예를 나타내고, 도 2는 도 1의 무선 통신 네트워크의 프레임 구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, MS(110)는 111단계에서 비콘을 브로드캐스트한다. 수퍼-프레임(super-frame)의 제어 구간(210)은 비콘을 브로드캐스트하는 구간(211)을 포함한다. 이때, MS(110)의 셀 커버리지(cell coverage)내에 위치한 노드들은 비콘을 수신할 수 있다. 이때, 비콘은 도 2에 도시된 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함한다. 따라서, MS(110)의 셀 커버리지(cell coverage)내에 위치한 노드들은 MS(110)가 브로드캐스트한 비콘으로부터 MS(110)에 동기화된 수퍼-프레임을 획득할 수 있다. 멤버 노드들(130, 140) 간의 트래픽 통신은 MS(110)를 통하지 않고 직접 수행된다. 트래픽 통신을 위한 채널할당은 MS(110)에 의하여 통제된다. 도 2를 참조하면, 수퍼-프레임(super-frame)의 트래픽 구간(230)은 트래픽 통신을 위한 채널 1(Ch.1)과 릴레이 비콘을 위한 채널 2(Ch.2)가 병렬로 할당된 구간(231)을 포함한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 수퍼-프레임은, 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간(231)을 포함한다. 여기서, 릴레이 비콘은 음영 지역에 고립된 노드들(150)을 네트워크에 릴레이 접속 시키기 위한 시그널링 신호를 의미한다. 이때, "네트워크에 릴레이 접속 시킨다"의 의미는, 릴레이 노드(120)를 통해 무선 통신 네트워크에 접속함을 의미한다.
본 명세서에서, "음영 지역에 고립된 노드들"은 "고립 노드 그룹(Group of the isolated nodes)"이라 칭하기로 한다. 고립 노드 그룹에 있는 노드들은 MS(110)로부터 비콘을 수신하지 못하는 음영지역에 위치한다. MS(110)는 무선 통신 네트워크의 지정학적인 정보를 미리 알고 있는 것으로 가정한다. 따라서, MS(110)는 고립 노드가 발생할 가능성이 있는 지역과, 릴레이 셋이 위치하는 지역을 추정할 수 있는 것으로 가정한다.
도 1 및 도 2는 하나의 스트림이 릴레이 비콘을 위한 채널 2(Ch.2)과 병렬로 할당된 것으로 예시하였으나, 복수의 스트림이 릴레이 비콘을 위한 채널 2(Ch.2)과 병렬로 할당될 수도 있다. 트래픽 통신을 위한 채널 1(Ch.1)과 릴레이 비콘을 위한 채널 2(Ch.2)이 병렬로 할당되기 위해서는, CCI-A(Co-Channel Interference Avoid) 병렬 채널 할당 기능이 요구된다. CCI-A 병렬 채널 할당은, 무선 통신 네트워크 내에서 간섭 범위 밖에 있는 노드들이 동일한 구간(period)에서 동시에 신호를 전송할 수 있음을 의미한다. 도 1에 도시된 예에서, 멤버 노드(130)의 전송 범위(transmission range)(133)는 릴레이 노드(120)의 릴레이 비콘 커버리지(107)와 서로 간섭 범위 밖에 있는 것으로 가정한다. 멤버 노드들(130, 140) 및 릴레이 노드(120)는 수퍼-프레임의 command 구간(220)에서 HHS(Hidden Hand-Shake)를 위한 명령어(221, 223)를 브로드캐스트함으로써, 전송 범위(transmission range)(133) 또는 릴레이 비콘 커버리지(107)를 결정할 수 있다. 따라서, command 구간(220)에서 릴레이 노드(120)는 최대 탐색 범위를 결정할 수 있다. 여기서, HHS는 노드들 간에 신호 전송을 통하여 간섭 정도를 측정하고, 노드들 간에 간섭을 발생시키지 않는 최대 전송 전력을 결정하는 절차이다. 한편, 도 1의 예에서, 릴레이 비콘 커버리지(107)는 릴레이 셋(120)내의 노드들 간의 디스커버리 범위(Discovery range)(109)보다 크게 설정될 수 있다.
무선 통신 네트워크의 릴레이 영역(103)은 적어도 하나의 릴레이 셋(105)를 포함한다. 본 명세서에서 "릴레이 셋"은 설 경계 부근의 릴레이 영역(103)에서 릴레이를 수행하는 노드들의 집합을 의미한다. 릴레이 영역(103)에서 "릴레이 셋"은 무선 통신 네트워크의 형성 초기에 관리자에 의해 설정되거나, MS(110)의 제어에 의하여 설정될 수 있다.
도 1을 참조하면, 111단계에서 릴레이 노드(120)는 MS(110)로부터 비콘을 수신한다. 121단계에서 릴레이 노드(120)는 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 릴레이 노드(120)는 수퍼-프레임의 릴레이 비콘 구간(223)에서 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 릴레이 비콘은 미리 설정된 타이머가 종료되기 전까지, 또는 임의의 고립 노드로부터 ACK신호가 수신될 때까지, 릴레이 비콘 구간(223)에서 반복적으로 브로드캐스트될 수 있다. 123단계에서 릴레이 노드(150)는 고립 노드(151)로부터 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신한다. 즉, 릴레이 비콘을 수신한 고립 노드(151)는 123단계에서 릴레이 노드(120)로 릴레이 비콘에 대한 ACK를 전송한다. 이때, 릴레이 셋(105) 내의 다른 노드들도 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신할 수 있다. 123단계는 수퍼-프레임의 ACK for relay 구간(235)에서 수행될 수 있다. 125단계에서 릴레이 노드(120)는 ACK에 대한 확인 신호를 고립 노드(151)로 전송한다. 125단계는 수퍼-프레임의 Confirm relay 구간(237)에서 수행될 수 있다. 한편, 무선 통신 네트워크의 멤버 노드(130)는 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간(231)에서 이웃 노드(140)로 데이터(131)를 전송할 수 있다. 127단계에서 릴레이 노드(120)는 MS(110)로 고립 노드(151)에 대한 릴레이 접속을 요청한다. 129단계에서 MS(110)는 릴레이 접속 요청에 대한 응답 신호를 릴레이 노드(120)로 전송한다. 여기서, MS(110)는 채널 상태, 네트워크에 존재하는 노드 개수 등을 고려하여 릴레이 접속 요청을 승인하거나 거부할 수 있다. 릴레이 접속 요청에 대한 응답 신호가 "릴레이 접속 승인"인 경우, 131단계에서 릴레이 노드(120)는 릴레이 접속이 확인 되었음을 고립 노드(151)로 알려준다. 127단계 내지 131단계는 N+1번째 수퍼-프레임의 Command 구간(220-1)에서 수행될 수 있다. 즉, N+1번째 수퍼-프레임의 Command 구간(220-1)은 릴레이 접속 요청(Request for relay association) 구간(221-1), 릴레이 접속 응답(ACK for relay association) 구간(223-1) 및 릴레이 접속 확인(Confirm relay association) 구간(223-3)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 301단계에서 MS(110)는 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 브로드캐스트한다. 릴레이 노드(120)는 301단계에서 MS(110)로부터 비콘을 수신한다. 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간(231)을 포함한다.
303단계에서 무선 통신 네트워크에 속한 노드들은 HHS 절차를 수행한다. HHS절차를 통하여, 릴레이 노드(120)는 초기 탐색 범위(Initial searching range) 및 (Maximum searching range)를 설정할 수 있다.
305단계에서 릴레이 노드(120)는 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 릴레이 노드(120)는 릴레이 비콘을 브로드캐스트 함으로써, 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간(231)에서 고립 노드를 탐색한다. 305단계에서 릴레이 노드(120)는 초기 탐색 범위에 릴레이 비콘을 브로드캐스트할 수 있다.
307단계에서 릴레이 노드(120)는 릴레이 비콘에 대한 ACK신호가 수신되는 지를 판단한다. 즉, 릴레이 비콘을 수신한 고립 노드(151)는 릴레이 비콘을 브로드캐스트한 릴레이 노드(120)로 ACK를 전송한다. 307단계에서, 릴레이 비콘에 대한 ACK가 수신되지 않으면, 309단계에서 탐색 영역이 조정되거나 릴레이 셋 내의 다른 릴레이 노드에 의하여 고립 노드 탐색이 수행될 수 있다. 309 단계의 예는 도 6 내지 도 17을 통해 설명하기로 한다.
311 단계에서 릴레이 노드(120)는 릴레이 라우트 결정 절차를 수행한다. 릴레이 라우트 결정 절차는 릴레이 셋(105) 내의 릴레이 노드들 중 릴레이 환경이 가장 좋은 릴레이 노드를 결정하는 절차이다. 릴레이 라우트 결정 절차는 릴레이 셋(105)에 속한 릴레이 노드들 간의 신호 교환을 통하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 고립 노드(151)로부터 ACK를 수신한 릴레이 노드들은 서로 ACK의 수신 강도를 비교함으로써, 릴레이 환경이 가장 좋은 릴레이 노드를 결정할 수 있다. 여기서, 릴레이 노드(120)를 릴레이 세트(105) 내에서 릴레이 환경이 가장 좋은 릴레이 노드라 가정한다. 311단계의 예는 도 16 내지 도 21을 통해 설명하기로 한다. 릴레이 환경이 가장 좋은 릴레이 노드(120)는 ACK에 대한 확인 신호를 고립 노드(151)로 전송한다.
313 단계에서 릴레이 노드(120)는 무선 통신 네트워크를 관리하는 MS(110)로 고립 노드(151)에 대한 릴레이 접속을 요청한다.
315단계에서 릴레이 노드(120)는 MS(110)로부터 릴레이 접속 요청에 대한 응답(ACK for relay association)을 수신한다. 여기서, 릴레이 접속 요청은 MS(110)에 의하여 승인되었다고 가정한다.
317단계에서, 릴레이 노드(130)는 릴레이 접속 확정을 고립 노드(151)에 알려준다.
MS(110)는 N+2번째 수퍼-프레임의 Control 구간(미 도시 함)에서, 고립 노드(151)가 릴레이 노드(120)를 통해 접속되었음을 알리는 신호를 브로드캐스트할 수 있다. 따라서, 무선 통신 네트워크에 속한 노드들은 고립 노드(151)의 존재를 알 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법은 능동 탐색 단계와 릴레이 접속 단계로 구분될 수 있다. 능동 탐색 단계는 음역 지역에 고립된 노드를 찾기 위하여 릴레이 비콘을 송출하는 단계를 포함한다. 또한, 능동 탐색 단계는 HHS절차, CCI-A 병렬 채널 할당, 릴레이 셋(set) 관리 절차를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, 능동 탐색 절차는 N번째 수퍼-프레임에서 수행되는 절차로 정의될 수 있다. 한편, 릴레이 접속 단계는 릴레이 노드가 탐색된 고립 노드의 릴레이 접속을 요청하고, 릴레이 라우트(route)를 결정하는 단계를 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 릴레이 접속 단계는 N+1번째 수퍼-프레임의 Command 구간(220-1)에서 수행되는 절차로 정의될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 25를 통하여, 능동 탐색 단계 및 릴레이 접속 단계의 구체적인 예를 설명하기로 한다.
도 4는 MS가 비콘을 브로드캐스트하는 예를 나타내고, 도 5는 도 4에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, MS(110)는 수퍼-프레임 N의 BCN구간에서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 브로드캐스트한다. 릴레이 영역(103)에 위치한 제1 릴레이 셋(401) 및 제2 릴레이 셋(403)은 수퍼-프레임N에서 고립 노드를 탐색하도록 설정된다.
도 5에서 수퍼-프레임 N, 수퍼-프레임 N+1, 수퍼-프레임 N+2는 각각 N번째, N+1번째, N+2번째 수퍼-프레임을 의미한다. 즉, N, N+1, N+2는 각각 수퍼-프레임의 순서를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 각각의 수퍼-프레임은 MS(110)가 비콘을 브로드캐스트하는 BCN, 충돌 기반 접속 구간으로써 신호 교환이 수행되는 CAP(Contention Access Period), MCTA(Management Channel Time Access)와 CTA(Channel Time Access)로 분류되는 CTAP (Channel Time Allocation Period)를 포함한다. 각각의 구간은 시간 영역에서 채널 슬롯으로 구분될 수 있다. MCTA는 시스템 관리를 위한 신호 교환을 위한 것이며 충돌 기반이 아닌 예약 (reservation) 기반이다. CTA는 시간 영역에서 예약 기반으로 노드간 트래픽 통신을 위한 것이다. 도 5를 참조하면, 데이터 전송 구간인 "CTA 1~CTA n"과 고립 노드 탐색 구간인 "CTA 1`~ CTA n`"이 병렬로 할당되어 있다.
도 6은 릴레이 노드의 최대 탐색 범위 결정 예를 나타낸다. 도 7은 도 6에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1 릴레이 셋(401)에 속한 릴레이 노드(620)의 최대 탐색 범위 및 멤버 노드(630)의 신호 전송 범위는 HHS절차에 의하여 결정될 수 있다. 릴레이 노드(620)의 최대 탐색 범위 및 멤버 노드(630)의 신호 전송 범위는 서로 간섭 범위 밖에 있다.
도 7을 참조하면, 수퍼-프레임 N의 MCTA 1에서 릴레이 노드(620)의 최대 탐색 범위 및 멤버 노드(630)의 신호 전송 범위를 결정하기 위한 신호가 교환될 수 있다. 예를 들어, MCTA 1의 첫 번째 슬롯(701)에서 릴레이 노드(620)가 기 설정된 최대 전송 전력으로 신호를 전송하고, MCTA 1의 두 번째 슬롯(703)에서 멤버 노드(630)가 기 설정된 최대 전송 전력으로 신호를 전송한다. 릴레이 노드(620)와 멤버 노드(630)는 서로 간섭 범위 밖에 위치하기 때문에, 병렬 채널 할당이 가능하다.
도 8은 릴레이 노드의 최대 탐색 범위가 결정된 이후, 초기 탐색범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 예를 나타낸다. 도 9는 도 8에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 릴레이 노드(620)는 N번째 수퍼-프레임의 CTA 1`의 첫 번째 슬롯(901)에서 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 이때, 릴레이 노드(620)는 기 설정된 초기 탐색 범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. CTA 1`과 병렬로 할당된 CTA 1(903)에서 멤버 노드(630)는 다른 멤버 노드(840)로 트래픽 스트림을 전송할 수 있다. 도 8의 예에서, 릴레이 노드(620)는 고립 노드를 발견하지 못한다.
도 10은 최대 탐색 범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 예를 나타낸다. 도 11은 도 10에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 릴레이 노드(620)는 초기 탐색 범위로 고립 노드를 발견하지 못한 경우, 릴레이 비콘의 전송 전력을 증가시켜 최대 탐색 범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 이때, 릴레이 비콘의 전송 전력은 점진적으로 증가 시킬 수 있으며, 초기 탐색 범위로 릴레이 비콘을 송출한 후, 바로 최대 탐색 범위로 릴레이 비콘을 송출할 수도 있다. 도 11을 참조하면, 릴레이 노드(620)는 CTA 1`의 두 번째 슬롯(1101)에서 전송 전력을 증가시킨 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 도 10의 예에서, 릴레이 노드(620)는 고립 노드를 발견하지 못한다. 실시 예에 따라서, 하나의 릴레이 노드가 고립 노드 탐색에 실패한 경우 릴레이 셋 내의 다른 노드가 계속하여 고립 노드를 탐색할 수 있다.
도 12 및 도 14는 하나의 릴레이 노드가 고립 노드 탐색에 실패한 경우 릴레이 셋 내의 다른 노드가 계속하여 고립 노드를 탐색하는 예를 나타낸다. 도 13및 도 15는 각각 도 12 및 도 14에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 제1 릴레이 셋(401)의 릴레이 노드(1201)는 CTA 1`의 세 번째 슬롯(1301)에서 초기 탐색을 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 또한, 릴레이 노드(1201)는 CTA 1`의 네 번째 슬롯(1501)에서 최대 탐색 범위를 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트할 수 있다. 다만, 릴레이 노드(1201)의 최대 탐색 범위(1205)내에서 고립 노드를 발견할 수 없다고 가정한다.
도 16은 도 4의 제2 릴레이 셋에 의한 고립 노드 탐색 예를 나타낸다. 도 17은 도 16에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 16을 참조하면, 제2 릴레이 셋(403)의 릴레이 노드(1610)는 수퍼-프레임 N의 CTA n`의 첫 번째 슬롯(1701)에서 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다. 이때, 릴레이 노드(1610)는 기 설정된 초기 탐색 범위로 릴레이 비콘을 브로드캐스트한 것으로 가정한다. 고립 노드(1630)은 릴레이 노드(1610)의 초기 탐색 범위 내에 위치하고 있기 때문에, 릴레이 노드(1610)로부터 릴레이 비콘을 수신할 수 있다. 따라서, 고립 노드(1630)는 CTA n`의 두 번째 슬롯(1703)에서 ACK를 브로드캐스트한다. 릴레이 노드(1610) 및 릴레이 노드(1620)는 고립 노드(1630)로부터 ACK를 수신할 수 있다.
도 18은 도 16에서 릴레이 라우트 결정 예를 나타낸다. 도 19는 도 18에서 수퍼-프레임의 예를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 릴레이 노드(1610) 및 릴레이 노드(1620)는 CTA n`의 세 번째 슬롯(1901) 및 네 번째 슬롯(1903)에서 ACK 신호의 수신 강도를 교환할 수 있다. 릴레이 라우트 결정은 ACK 신호의 수신 강도 비교 뿐만 아니라, 릴레이 노드(1610) 및 릴레이 노드(1620) 간에 기 설정된 프로토콜에 의하여 결정될 수 도 있다. 도 18의 예에서, 릴레이 노드(1620)의 릴레이 환경이 릴레이 노드(1610)의 릴레이 환경보다 더 좋은 것으로 가정한다.
도 20 및 도 22는 릴레이 라우트로 결정된 릴레이 노드가 수행하는 릴레이 접속 절차의 예를 나타낸다. 도 21 및 도 23은 각각 도 20 및 도 22 수퍼-프레임 예를 나타낸다.
릴레이 라우트로 결정된 릴레이 노드(1620)는 CTA n`의 다섯 번째 슬롯(2101)에서, 고립 노드(1630)로 ACK에 대한 확인 신호를 전송한다. 고립 노드(1630)는 ACK에 대한 확인 신호를 수신하면, CTA n`의 여섯 번째 슬롯(2103)에서 릴레이 라우트로 결정된 릴레이 노드(1620)로 다시 ACK를 전송할 수 있다.
릴레이 라우트로 결정된 릴레이 노드(1620)는 N+1번째 수퍼-프레임의 MCTA 1에서 릴레이 접속 요구 단계를 수행한다. 릴레이 접속 요구 단계는 MS(110)와 신호를 교환하는 단계이기 때문에, 다음 프레임인 수퍼-프레임 N+1에서 수행된다. 즉, 릴레이 노드(1620)는 MCTA 1의 첫 번째 슬롯(2301)에서 MS(110)로 고립 노드(1630)에 대한 릴레이 접속을 요청한다. 릴레이 노드(1620)는 MCTA 1의 두 번째 슬롯(2303)에서 MS(110)로부터 릴레이 접속 요청에 대한 응답(ACK for relay association)을 수신한다. 여기서, 릴레이 접속 요청은 MS(110)에 의하여 승인되었다고 가정한다. 릴레이 노드(1620)는 MCTA 1의 세 번째 슬롯(2303)에서 릴레이 접속 확정을 고립 노드(1630)에게 알려 준다.
도 24는 릴레이 접속 절차가 완료된 후, MS가 릴레이 접속을 공지하는 예를 나타낸다. 도 25는 도 24에서 수퍼-프레임 예를 나타낸다.
도 24를 참조하면, 릴레이 접속 절차가 완료된 후 MS(110)는 N+2번째 수퍼-프레임의 BCN(2501)에서 고립 노드(1630)가 릴레이 노드(1620)를 통해 무선 통신 네트워크에 접속되었음을 공지한다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤버 노드의 구성 예를 나타낸다.
도 26을 참조하면, 멤버 노드(130)는 수신부(2610) 및 전송부(2620)를 포함한다.
수신부(2610)는 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신한다. 이때, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함한다. 즉, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드가 제어 신호를 브로드캐스트하는 제어 구간, 무선 통신 네트워크에 속한 멤버 노드가 전송 전력을 조정하기 위한 command 구간 및 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 Traffic 구간을 포함한다.
전송부(2620)는 고립 노드 탐색 구간과 병렬로 할당된 데이터 전송 구간에서 이웃 노드로 데이터를 전송한다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 노드의 구성 예를 나타낸다.
도 27을 참조하면, 릴레이 노드(120)는 수신부(2710), 송신부(2720) 및 제어부(2730)를 포함한다.
수신부(2710)는 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신한다. 이때, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함한다. 즉, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드가 제어 신호를 브로드캐스트하는 제어 구간, 무선 통신 네트워크에 속한 멤버 노드가 전송 전력을 조정하기 위한 command 구간 및 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 Traffic 구간을 포함한다.
송신부(2720)는 고립 노드 탐색 구간에서, 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트한다.
제어부(2730)는 릴레이 비콘에 대한 ACK의 수신여부에 따라서, 고립 노드의 릴레이 접속 절차를 수행한다. 예를 들어, 제어부(2730)는 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신하지 못하면, 상기 릴레이 비콘의 전송 전력을 증가시켜 브로드캐스트하도록, 상기 송신부(2720)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(2730)는 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신하지 못하면, 다른 릴레이 노드에 의하여 고립노드가 탐색되도록 고립 노드의 릴레이 접속 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(2730)는 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신한 다른 노드의 릴레이 환경을 고려하여, 릴레이 라우트가 결정되도록 고립 노드에 대한 릴레이 접속 절차를 수행할 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 노드의 구성 예를 나타낸다.
도 28을 참조하면, 마스터 노드(110)는 비콘 생성부(2810), 제어부(2820) 및 통신부(2830)를 포함한다.
비콘 생성부(2810)는 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 생성한다. 이때, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함한다. 즉, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드가 제어 신호를 브로드캐스트하는 제어 구간, 무선 통신 네트워크에 속한 멤버 노드가 전송 전력을 조정하기 위한 command 구간 및 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 Traffic 구간을 포함한다.
제어부(2820)는 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청에 대한 승인을 결정한다. 또한, 제어부(2820)는 고립 노드가 상기 릴레이 노드를 통해 접속되었음을 알리는 신호를 브로드캐스트하도록 상기 통신부(2830)를 제어할 수 있다.
통신부(2830)는 비콘을 브로드캐스트하고, 상기 비콘을 수신한 릴레이 노드로부터 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 수신한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 브로드캐스트하는 단계;
    상기 비콘을 수신한 릴레이 노드로부터 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 승인하는 단계를 포함하고,
    상기 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고립 노드가 상기 릴레이 노드를 통해 접속되었음을 알리는 신호를 브로드캐스트하는 단계를 더 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 노드는 상기 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간에서 상기 고립 노드를 탐색하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 상기 릴레이 노드의 최대 탐색 범위를 결정하는 구간을 더 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  5. 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임-여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함함-에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신하는 단계;
    상기 고립 노드 탐색 구간에서, 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 단계;
    상기 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신하면, 상기 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드로 고립 노드에 대한 릴레이 접속을 요청하는 단계; 및
    상기 마스터 노드로부터 상기 릴레이 접속 요청에 대한 응답을 수신하는 단계를 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 단계는,
    상기 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신하지 못하면, 상기 릴레이 비콘의 전송 전력을 증가시켜 브로드캐스트하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 릴레이 접속을 요청하는 단계는,
    상기 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신한 다른 노드를 확인하는 단계; 및
    상기 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신한 다른 노드와 릴레이 환경을 비교하는 단계를 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 방법.
  8. 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임에 대한 정보를 포함하는 비콘을 생성하는 비콘 생성부;
    상기 비콘을 브로드캐스트하고, 상기 비콘을 수신한 릴레이 노드로부터 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청을 수신하는 통신부; 및
    상기 고립 노드에 대한 릴레이 접속 요청에 대한 승인을 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크의 수퍼 프레임은,
    상기 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드가 제어 신호를 브로드캐스트하는 제1 구간;
    상기 무선 통신 네트워크에 속한 멤버 노드가 전송 전력을 조정하기 위한 제2 구간; 및
    데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 제3 구간을 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
  10. 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임-여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함함-에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신하는 수신부; 및
    상기 데이터 전송 구간에서, 이웃 노드로 데이터를 전송하는 전송부를 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크의 수퍼 프레임은,
    상기 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드가 제어 신호를 브로드캐스트하는 제1 구간;
    상기 무선 통신 네트워크에 속한 멤버 노드가 전송 전력을 조정하기 위한 제2 구간; 및
    데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 제3 구간을 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
  12. 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임-여기서, 무선 통신 네트워크의 수퍼-프레임은 데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 구간을 포함함-에 대한 정보를 포함하는 비콘을 수신하는 수신부;
    상기 고립 노드 탐색 구간에서, 고립 노드를 탐색하기 위한 릴레이 비콘을 브로드캐스트하는 송신부; 및
    상기 릴레이 비콘에 대한 ACK의 수신여부에 따라서, 고립 노드의 릴레이 접속 절차를 수행하는 제어부를 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크의 수퍼 프레임은,
    상기 무선 통신 네트워크를 관리하는 마스터 노드가 제어 신호를 브로드캐스트하는 제1 구간;
    상기 무선 통신 네트워크에 속한 멤버 노드가 전송 전력을 조정하기 위한 제2 구간; 및
    데이터 전송 구간 및 고립 노드 탐색 구간이 병렬로 할당된 제3 구간을 포함하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 릴레이 비콘에 대한 ACK를 수신한 다른 노드의 릴레이 환경을 고려하여, 릴레이 라우트가 결정되도록 상기 고립 노드의 릴레이 접속 절차를 수행하는, 릴레이 접속을 지원하는 통신 장치.
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