KR20110107859A - 근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 WLAN 네트워크 또는 개인 영역 네트워크와 같은 근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법에 관련되고, 여기서 데이터는 클라이언트 노드들인 다수의 제 1 노드들(A, B, C, D)과 제 1 노드들의 범위 내에 있고 제 1 노드들(A, B, C, D)에 대한 코디네이터 노드인 제 2 노드(GW) 사이의 연속적인 타임 프레임들(SF) 내의 MAC 계층 상에서 전송되고, 타임 프레임(SF)은 다수의 타임 슬롯들(TA, TB, TC, TD)을 포함한다. 본 발명의 방법에 의하면, 각각의 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)은 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)의 시작에서 제 1 간격(I1) 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하도록 독점적으로 허용되는 슬롯 오너 노드인 제 1 노드(A, B, C, D)에 할당된다. 다수의 제 1 노드들 중 하나 이상의 제 1 노드들(A, B, C, D)은 슬롯 오너 노드가 제 1 간격(I1) 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않는 경우 제 1 간격(I1)에 후속하는 제 2 간격(I2) 내에서 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 통해 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)을 사용하도록 허용된다. 제 2 노드(GW)는 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하는지 여부를 제 1 간격(1)의 끝에서 결정하고 제 2 노드(GW)가 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않는다는 것을 결정하면 근거리 네트워크에서 허가 메시지(CTS-1)를 브로드캐스팅한다. 제 1 노드(A, B, C, D)는 제 2 노드(GW)로부터 허가 메시지(CTS-1)를 수신한 후에만 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 통해 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)을 사용하도록 허용된다.

Description

근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법{A METHOD FOR DATA TRANSMISSION IN A LOCAL AREA NETWORK}
본 발명은 근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법, 및 대응하는 네트워크에 관련된다. 이하에서는, "근거리 네트워크"라는 용어는, WLAN 네트워크들 또는 개인 영역 네트워크들과 같은, 예를 들면 표준 IEEE 802.15.4에 따르는 근거리에 제한되는 임의의 타입의 네트워크를 나타낸다.
많은 애플리케이션들에 대해, 근거리 네트워크들은 네트워크에서의 데이터 전송에 대한 특정 요구들을 만족시켜야만 한다. 예를 들면, 근거리 네트워크가 센서 노드들과 센서 노드들로부터 데이터를 수집하는 기지국을 포함하는, 무선 공장 자동화 센서 시스템에서, 순환 데이터 트래픽 특성들은 낮은 대기시간과 패킷 손실 레이트에 대하여 유지되어야 한다. 이러한 요구들을 만족시키기 위해, 데이터 전송을 위한 특정 메커니즘들은 알려진 OSI 참조 모델의 L2 또는 MAC 계층(MAC=Media Access Layer)에서 제공된다. 근거리 네트워크들에서, 노드들은 종종 동시에 데이터를 전송하는 것을 원하고 이것은 데이터 충돌들을 초래할 수 있다. 따라서, 메커니즘들은 이러한 충돌들을 방지하기 위해 제공된다.
표준 IEEE 802.15.4에 따른 낮은-레이트 무선 개인 영역 네트워크들에 관련된 문서[2]에서, 소위 CSMA/CA 방법(CSMA/CA=Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)을 사용하는 컨텐션(contention) 기반 데이터 전송이 기술된다. 이러한 방법에 의해, 데이터 전송을 위한 타임 슬롯은 특정 노드에 할당되지 않지만 네트워크 내의 각각의 노드는 데이터 전송을 위한 무선 매체를 사용할 수 있다. 충돌들을 방지하기 위해, 데이터 패킷을 송신하려고 하는 소위 클리어 채널 어세스먼트(assessment)를 통해 무선 인터페이스가 자유로운지, 즉, 다른 노드가 현재 무선 인터페이스에서 전송되고 있는지 여부를 결정한다. 노드에 의해 검출되는 다른 데이터 전송들이 없는 경우, 노드는 노드의 데이터를 전송하는 것을 시작한다. 동시에 송신하려고 하는 다른 노드들과의 충돌들의 위험을 낮추기 위해, 송신 노드는 클리어 채널 어세스먼트를 시작하기 전에 랜덤 지연을 기다린다.
문서[2]에 기술된 CSMA/CA 방법에서, 소위 은닉 노드 문제가 발생할 수 있다. 이 문제는 서로 범위 밖에 있는 네트워크 내의 두 개의 노드가 동일한 수신기로 CSMA/CA 방법에 기반하여 데이터를 송신하려고 하는 상황을 나타낸다. 양쪽 노드 모두 서로 듣지 못하기 때문에, 그것들은 무선 인터페이스가 자유롭다는 것을 결정하고 데이터를 송신하는 것을 시작할 것이다. 이것은 수신기에서 데이터 충돌을 초래한다. 은닉 노드 문제의 영향을 인식하기 위해서, 문서[2]는 데이터를 전송하는 노드가 수신기로부터 긍정 확인응답을 요청하는 것에 의한 메커니즘을 기술한다. 이러한 확인응답이 은닉 노드 문제에 의해 유발되는 충돌에 의해 송신되지 않으면, 노드의 데이터 전송은 반복될 것이다.
WLAN 표준 IEEE 802.11에 관련된 문서[3]에서, 은닉 노드 문제를 방지하기 위해 소위 가상 캐리어 센스 메커니즘을 포함하는 수정된 CSMA/CA 방법이 기술된다. 이 메커니즘에 따라서, 데이터를 전송하기 원하는 노드는 소위 송신-요구(request-to-send) 패킷을 수신기에 송신하는 것에 의해 미리 결정된 시간 간격을 위한 무선 인터페이스를 예약하고, 상기 패킷은 예약된 시간 간격의 길이를 포함한다. 수신기는 다시 송신 노드로 또한 예약된 시간 길이를 포함하는 송신-가능(clear-to-send) 패킷에 의한 송신-요구 패킷으로 응답한다. 송신-요구 및 송신-가능 패킷들은 네트워크 내에서 브로드캐스팅되고 이러한 패킷들을 수신하는 모든 다른 노드들은 무선 인터페이스를 패킷들 내에 특정된 시간 길이 동안 점유되는 것으로서 간주한다. 특히 송신-가능 패킷들의 전송에 의해, 노드들은 수신기의 범위에 있지만 노드들의 범위에는 있지 않은 곧 있을 데이터 전송에 대하여 통지받는다. 문서[3]은 또한 송신 노드가 자신에게 송신-가능 패킷을 어드레스하는 소위 CTS-투-셀프(CTS-to-self) 메커니즘을 기술한다. 이 패킷을 수신하는 모든 이웃 노드들은 패킷 내에 특정된 시간 길이 내에서 데이터를 전송하는 것을 보류한다.
앞서 기술된 은닉 노드 문제는 컨텐션 기반 전송 방법들에서뿐만 아니라 TDMA 기반 전송 방법들(TDMA=Time Division Multiple Access)에서도 발생한다. TDMA 기반 방법들에서, 대응하는 타임 프레임 내의 각각의 타임 슬롯은 독점적으로 이 타임 슬롯에서 송신할 수 있는 슬롯 오너(owner) 노드인 특정 노드를 위해 예약된다. 일부 TDMA 기반 시스템들에서, 타임 슬롯은 또한 데이터 전송이 타임 슬롯 내의 특정 간격의 종료 후에 다른 노드들에 의해 검출되지 못하는 경우 슬롯 오너 노드보다는 다른 노드들에 의해 사용될 수 있다. 이러한 TDMA 기반 시스템은 공장 자동화 환경들 내에서 사용가능한 센서 네트워크에 대해 정의되는 표준 IEEE 802.15.4의 확장인 표준 IEEE 802.15.4e에 대한 제안에 관련된 문서[1]에서 기술된다. 앞서 언급된 TDMA 시스템들에서 슬롯 오너 노드의 범위 내에 있지 않은 노드가 슬롯 오너 노드와 병렬적으로 데이터 전송을 시작하는 것이 발생할 수 있다. 이러한 상황은 TDMA 시스템이 슬롯 오너 노드가 다른 노드들로부터의 어떠한 방해 없이 그 타임 슬롯 내에서 데이터를 전송할 수 있다는 것을 어느 정도 보장하기 때문에 방지될 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 컨텐션 기반 액세스와 결합된 신뢰할 수 있는 TDMA 기반 전송이 달성되는 근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 청구항 제1항에 따른 방법 및 청구항 제18항에 따른 근거리 네트워크에 의해 해결된다. 본 발명의 선호되는 실시예들은 종속항들에서 정의된다.
본 발명의 방법에 의하면, 데이터는 클라이언트 노드들인 다수의 제 1 노드들과 제 1 노드들의 범위 내에 있고 제 1 노드들에 대한 코디네이터 노드인 제 2 노드 사이의 연속적인 타임 프레임들 내에서 MAC 계층 상에서 전송된다. 각각의 타임 프레임은 다수의 타임 슬롯들을 포함하고, 각각의 타임 슬롯은 타임 슬롯의 시작에서 제 1 간격 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하도록 독점적으로 허용되는 슬롯 오너 노드인 제 1 노드에 할당된다. 이 메커니즘은 타임 슬롯의 슬롯 오너 노드에 대한 TDMA 기반 액세스를 허용한다.
또한 본 발명의 방법은 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 가능하게 한다. "컨텐션 기반 액세스"라는 용어는 넓게 해석되어야 하고 상이한 노드들이 데이터를 전송하기 위한 동일한 타임 슬롯을 사용하려고 할 수 있는 데이터 전송을 스케줄링하는 메커니즘들을 제공하는 임의의 방법을 나타낸다. 선호되는 실시예에서, 앞서 언급된 CSMA/CA 방법은 컨텐션 기반 액세스로서 사용된다.
컨텐션 기반 액세스를 구현하기 위해서, 다수의 제 1 노드들 중 하나 이상의 제 1 노드들, 예를 들면, 모든 제 1 노드들 또는 제 1 노드들의 부분 집합이 슬롯 오너 노드가 제 1 간격 내에서 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않는 경우에 제 1 간격에 후속하는 제 2 간격에서 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 통해 슬롯 오너 노드의 타임 슬롯을 사용하도록 허용된다.
제 2 노드가 제 1 간격의 끝에서 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않았다는 것을 결정하면, 근거리 네트워크에서 허가 메시지를 브로드캐스팅할 것이다. 본 발명에 의하면, 각각의 제 1 노드는 제 2 노드로부터 허가 메시지를 수신한 후에만 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 사용하도록 허용된다.
본 발명은, 모든 제 1 노드들의 범위 내에 있는, 네트워크 내의 코디네이팅 제 2 노드가 대응하는 허가 메시지를 송신하는 것에 의해 컨텐션 기반 데이터 전송을 개시하는 데 사용될 수 있다는 생각에 기초한다. 따라서, 모든 제 1 노드들은 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하지 않는다는 사실에 대하여 명시적으로 통지받는다. 그러므로, 슬롯 오너 노드의 범위 내에 있지 않은 은닉 노드가 슬롯 오너 노드의 데이터 전송과 병렬적으로 데이터를 전송하는 것을 시작하는 것이 발생할 수 없다. 그 결과, 제 2 노드에서 발생하는 데이터 충돌들이 방지되고, 이에 의해 슬롯 오너 노드에 대한 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명의 선호되는 실시예에서, 데이터는 무선 개인 영역 네트워크 내에서, 특히 각각의 제 1 노드가 센서 네트워크 내의 기지국을 나타내는 제 2 노드에 센서 데이터를 전송하는 센서를 나타내는 무선 센서 네트워크 내에서 전송된다. 이러한 네트워크의 예는 문서[4]에 기술된다. 이하에서, 센서는 데이터를 송신하는 기능을 구비한 무선 디바이스를 나타낸다. 이러한 디바이스가 또한 기지국으로부터 데이터를 수신하는 기능을 구비하면, 그것은 작동기(actuator)로도 지칭될 수 있다. 선호되는 실시예에서, 무선 개인 영역 네트워크 내의 데이터는 앞서 언급된 표준 IEEE 802.15.4에 따라, 특히 참조문헌[4]에서 반영된 공장 자동화를 위한 센서 및 작동기 네트워크들에 제공된 표준 제안 IEEE 802.15.4e에 따라 전송된다.
본 발명의 방법에서 제 2 노드에 의해 송신되는 허가 메시지는 바람직하게 적어도 허가 메시지의 메시지 타입의 식별을 포함한다. 이것은 제 1 노드로 하여금 허가 메시지로서 메시지를 식별하는 것을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 허가 메시지는 제 2 노드의 식별 및/또는 제 2 노드가 속하는 근거리 네트워크의 식별을 더 포함한다. 이것은 제 1 노드의 일부가 상이한 제 2 노드들을 갖는 다수의 근거리 네트워크들에 속하는 근거리 네트워크들을 오버래핑하는 시스템에서 상기 방법의 사용을 가능하게 한다. 네트워크의 식별 또는 대응하는 제 2 노드의 식별을 포함하는 것에 의해, 상이한 근거리 네트워크들은 구별될 수 있다.
본 발명의 다른 선호되는 실시예에서, 허가 메시지는 매우 짧게 유지된다. 이것은 허가 메시지가 앞서 기술된 WLAN 표준의 송신-가능 메시지들의 경우에서처럼 예약된 시간 길이를 포함할 필요가 없기 때문에 가능하다.
본 발명의 다른 선호되는 실시예에서, 제 2 은닉 노드 문제는 해결된다. 이 제 2 은닉 노드 문제는 컨텐션 기반 액세스를 통해 데이터를 전송하려고 하는 두 개의 노드가 서로 범위 밖에 있는 경우 제 2 시간 간격 내에서 컨텐션 기반 액세스 동안 발생할 수 있는 충돌을 나타낸다. 그렇게 하기 위해, 처음에 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 통해 타임 슬롯을 사용하려고 하는 각각의 제 1 노드는 제 2 시간 간격 내에서 근거리 네트워크에서 요청 메시지를 브로드캐스팅한다. 제 2 노드에서 요청 메시지의 첫 번째 수신 후, 요청 메시지를 야기하는 제 1 노드를 식별하는 승인 메시지는 근거리 네트워크 내의 제 2 노드에 의해 브로드캐스팅된다. 그 결과, 승인 메시지를 수신하고 승인 메시지에서 식별되지 않은 제 1 노드는 데이터 전송을 보류하고 한편 승인 메시지를 수신하고 승인 메시지에서 식별된 제 1 노드는 제 1 노드의 데이터를 전송하는 것을 시작한다. 따라서, 제 1 노드에 의해 송신되는 승인 메시지는 심지어 데이터를 전송하려고 하는 노드들이 서로의 범위 내에 있지 않은 경우에도 단지 하나의 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하는 것을 보장할 수 있다.
선호되는 실시예에서, 앞서 정의된 요청 메시지는 적어도 요청 메시지의 메시지 타입의 식별 및 요청 메시지를 송신한 제 1 노드의 식별을 포함한다. 이것은 제 2 노드로 하여금 승인 메시지에 포함된 제 1 노드의 식별을 결정하는 것을 가능하게 한다.
다수의 제 1 노드들에 의해 송신되는 요청 메시지들이 충돌하지 않는 것을 보장하기 위해, 이 메시지들은 바람직하게 컨텐션 기반 액세스를 통해, 특히 CSMA/CA 방법을 통해 송신된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 승인 메시지는 적어도 승인 메시지의 메시지 타입의 식별 및 대응하는 요청 메시지를 야기하는 제 1 노드의 식별을 포함한다. 이것을 제 1 노드로 하여금 컨텐션 기반 액세스를 통해 데이터를 전송하는 것이 허용될지 안 될지 여부를 결정하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 요청 메시지 및/또는 승인 메시지는 제 2 노드의 식별 및/또는 제 2 노드가 속하는 근거리 네트워크의 식별을 더 포함한다. 이러한 특징에 의해, 본 발명의 방법은 근거리 네트워크들을 오버래핑하는 시스템에서 사용될 수 있다.
요청 메시지 및/또는 승인 메시지는 매우 짧을 수 있다. 특히, 이 메시지들은 앞서 기술된 WLAN 표준의 송신-요구 패킷들 및 송신-가능 패킷들에 대한 경우에서처럼 예약된 시간 길이를 포함할 필요가 없다.
본 발명의 다른 실시예에서, 허가 메시지 및/또는 요청 메시지 및/또는 승인 메시지는 공통의 명령 프레임 포맷, 특히 표준 IEEE 802.15.4e에서 정의되는 명령 프레임 포맷을 갖는다. 이러한 명령 프레임 포맷의 예시는 문서[4]에 기술된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제 1 노드들로부터 제 2 노드로의 데이터 전송들은 제 2 노드에 의해 확인응답받는다. 선호되는 실시예에서, 제 2 노드는 슬롯 오너 노드로부터 데이터를 수신한 후 확인응답을 송신한다. 이 확인응답은 바람직하게 다음 타입 프레임의 시작에서 동기화 또는 비콘(beacon) 슬롯에서 송신된다. 게다가, 제 2 노드는 앞서 기술된 컨텐션 기반 액세스를 통해 데이터를 수신한 후 확인응답을 송신할 수 있다. 이 확인응답은 바람직하게 데이터가 컨텐션 기반 액세스를 통해 수신되는 타임 슬롯 내에서 송신된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 타임 슬롯은 앞서 기술된 제 1 및 제 2 시간 간격 외에 제 1 및 제 2 시간 간격 내에 어떤 데이터도 전송되지 않으면 제 2 노드에 의한 네트워크 발표들을 송신하는데 사용되는 제 2 시간 간격에 후속하는 제 3 시간 간격을 포함한다.
게다가 앞서 기술된 방법에서, 본 발명은 또한 클라이언트 노드들인 다수의 제 1 노드들과 제 1 노드들의 범위 내에 있고 제 1 노드들에 대한 코디네이터 노드인 제 2 노드를 포함하는 근거리 네트워크에 관련되고, 상기 네트워크는 본 발명의 방법에 따른 데이터 전송을 위한 방법이 수행될 수 있도록 적응된다.
본 발명의 실시예들은 이제 첨부된 도면들에 관하여 상세하게 기술될 것이고, 여기서
도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예가 구현되는 개인 영역 네트워크의 예시를 나타낸다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 전송하기 위해 사용되는 연속적인타임 프레임들의 구조를 나타낸다;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송되는 메시지들에 대한 특정 포맷들을 나타낸다;
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 전송하기 위한 상이한 시나리오들을 도시하는 다이어그램들을 나타낸다.
이하에서는, 표준 IEEE 802.15.4e에 대한 제안에 따른 데이터 전송에 기초하는 본 발명의 실시예가 기술될 것이다. 일반적으로, 표준 IEEE 802.15.4는 센서 데이터의 무선 및 저전력 전송을 위한 OSI 참조 모델에 따른 MAC 계층을 정의한다. 표준 IEEE 802.15.4e에 대한 제안은 공장 자동화에서의 센서들 및 작동기들 간의 데이터 전송을 위해 사용되는 표준 IEEE 802.15.4의 특정 개선이다. 센서는 기지국 또는 게이트웨이로 데이터를 전송하기 위해 설계된 무선 디바이스를 나타낸다. 센서의 기능을 구비하고 추가로 기지국으로부터 자신으로의 데이터 전송을 취급할 수 있는 디바이스는 작동기로 지칭된다. 따라서, 작동기는 게이트웨이로부터 작동기로의 다운링크 전송의 추가적인 기능을 구비하는 센서로서 간주될 수 있다. 이하에서 또한 사용되는 청구항 제1항의 용어로, 센서 또는 작동기는 제 1 노드에 대응하고 한편 게이트웨이 또는 기지국은 제 2 노드에 대응한다.
앞서 언급된 바와 같이, 표준 IEEE 802.15.4e는 공장 자동화를 위해 설계되고, 여기서 센서들 및 작동기들은, 예를 들면, 로봇들, 서스펜션 트랙들 및 자동차 산업에서의 휴대용 도구들에 배치되고 밀링 또는 터닝 머신과 같은 머신 도구들 상에서 데이터를 수집하며, 리볼빙 로봇들을 제어한다. 추가의 적용 영역들은 화물 또는 물류 시나리오들 또는 특수한 엔지니어링 머신들에서의 컨베이어 벨트들의 제어이다. 상이한 공장 자동화 부서들에서의 특정 요구들에 따라, 더 많은 예시들이 명명될 수 있다. 공장 자동화에서의 센서 적용들에 공통으로 낮은 대기시간 및 높은 순환 결정의 요구가 있다. 그 결과, 성능은 10 밀리세컨드(millisecond) 내에 센서들로부터 센서 데이터를 판독하는 것을 감안해야 한다. 표준 IEEE 802.15.4e는 미세 입도 TDMA 액세스(TDMA=Time Division Mutiple Access)를 사용하여 공장 자동화의 요구들을 만족시키고 여기서 슈퍼프레임 구조 내에서 결정적 액세스(deterministic access)를 위한 보장된 타임 슬롯들은 대응하는 제 1 노드들에 할당된다.
도 1은 표준 IEEE 802.15.4e의 스타 토폴로지(star topology) 내의 무선 센서 네트워크의 예시를 나타낸다. 상기 네트워크는, 무선 네트워크에 대한 게이트웨이인 제 2 노드(GW)와 통신하는 네 개의 제 1 노드들(A, B, C 및 D), 즉, 대응하는 센서들 또는 작동기들을 포함한다. 모든 데이터 전송들이 제 1 노드에서 제 2 노드로 또는 반대로 향하게 되는, 도 1에 도시된 스타 토폴로지에 기초하여, 본 발명에 따른 데이터 전송 방법의 실시예가 기술될 것이다.
본 발명의 방법에서, 데이터는 대응하는 제 1 노드들(A 내지 D)로부터 연속적인 타임 프레임들 내의 코디네이팅 제 2 노드로 전송된다. 이러한 타임 프레임들은 도 2에 도시된다. 이러한 특징은 수평 타임 축(t)을 따라 두 개의 연속적인 타임 프레임들을 나타내며, 여기서 각각의 타임 프레임은 소위 슈퍼프레임(SF)을 나타내고 시작에서 동기화 타임 슬롯(BS)과 동기화 타임 슬롯(BS)에 후속하는 데이터 전송들을 위해 사용되는 다수의 전송 슬롯들(TA, TB, TC 및 TD)을 포함한다. 동기화 타임 슬롯(BS)은 제 1 노드들(A 내지 D) 및 제 2 노드(GW) 사이의 데이터 전송을 동기화하기 위해 사용되는 비콘(B)을 포함한다. 게다가, 비콘(B)은 이전의 슈퍼프레임의 전송 프레임 내의 TDMA 기반 데이터 전송들이 성공적인지 여부를 표시하는 확인응답을 포함한다.
각각의 타임 슬롯들(TA 내지 TD)은 동일한 길이의 다수의 더 작은 타임 슬롯 단위들이 연관된 소위 공유된 그룹 타임 슬롯을 형성한다. 공유된 그룹 타임 슬롯은 청구항 제1항의 개념 내의 타임 슬롯에 대응한다. 도 2의 예시에서, 각각의 타임 슬롯들(TA 내지 TD)은 도 1의 네트워크 내의 고정된 제 1 노드(이하에서 슬롯 오너 노드로도 지칭되는)에 할당된다. 특히, 타임 슬롯(TA)은 제 1 노드(A)에 할당되고, 타임 슬롯(TB)은 제 1 노드(B)에 할당되며, 타임 슬롯(TC)은 제 1 노드(C)에 할당되고, 그리고 타임 슬롯(TD)은 제 1 노드(D)에 할당된다. 이러한 할당에 기초하여, TDMA 기반 방법은 이러한 제 1 노드에 할당되는 타임 슬롯 내의 대응하는 제 1 노드에 의해 데이터를 전송하기 위해 사용된다.
본 명세서에서 기술되는 방법은 TDMA 기반 데이터 전송과 CSMA/CA 방법을 사용하는 컨텐션 기반 데이터 전송을 결합한다. 데이터 전송을 위한 CSMA/CA 방법은 타임 슬롯이 대응하는 슬롯 오너 노드에 의해 사용되지 않는 경우 타임 슬롯에서 사용된다. 그렇게 하기 위해, 각각의 타임 슬롯(TA 내지 TD)은 추가의 서브-간격들로 나누어진다. 타임 슬롯(TB)에 대한 이러한 서브-간격들의 구조는 도 2에서 도시된다. 이러한 구조는 전송 프레임(TF) 내의 모든 다른 공유된 그룹 타임 슬롯들에 대해 동일하다. 도 2에 의하면, 공유된 그룹 타임 슬롯은 시작 시간(t0)부터 종료 시간(t3)까지 연장된다. 이러한 시간들 사이의 간격은 세 개의 고정된 시간 간격들(I1, I2 및 I3)로 나누어진다. 시간 간격(I1)은 시간(t0)에서 시간(t1)까지 연장되고, 시간 간격(I2)은 시간(t1)에서 시간(t2)까지 연장되며 시간 간격(I3)은 시간(t2)에서 시간(t3)까지 연장된다. 이하에 기술되는 실시예에 의하면, 공유된 그룹 타임 슬롯의 사용은 슬롯 오너 노드에 대해 어느 정도 보장된다. 특히, 슬롯 오너 노드는 슬롯 오너 노드의 타임 슬롯의 간격(I1) 내에 데이터 전송을 시작할 독점적인 권리를 갖는다. 슬롯 오너 노드가 이 시간 간격 내에 데이터 전송을 시작하지 않을 경우에만, CSMA/CA 방법이 공유된 그룹의 타임 슬롯의 후속하는 간격(I2) 내에 데이터 전송을 위해 사용된다. CSMA/CA 방법에 따라, 각각의 제 1 노드들(A 내지 D)은 시간 간격(I2) 내에 데이터를 송신하려고 할 수 있다. 어떤 데이터도 임의의 제 1 노드들(A 내지 D)에 의해 시간 간격(I2) 내에 전송되지 않으면, 게이트웨이(GW)는 대응하는 알림 메시지(announcement message)들에 의해 네트워크를 알리기 위해 후속하는 시간 간격(I3)을 사용한다.
지금까지 기술된 방법은 문서[1]에 기술된 전송 방법에 대응한다. 이하에 기술되는 본 발명은 문서[1]의 방법을 사용할 경우 발생할 수 있는 소위 은닉 노드 문제를 해결하는 상기 문서[1]에서 기술된 방법의 개선들을 나타낸다. 이러한 은닉 노드 문제는 도 1에 기초하여 도시될 것이다. 도 1의 네트워크 내에서, 스타 토폴로지는 게이트웨이(GW)가 각각의 제 1 노드(A, B, C 및 D)의 범위 내에 있는 것을 보장한다. 그럼에도, 각각의 제 1 노드가 네트워크 내의 모든 다른 제 1 노드들의 범위 내에 있다는 보장은 없다. 도 1에 도시된 상황에 의하면, 센서 노드들(A 및 B)이 서로 범위 내에 있고 센서 노드들(C 및 D)이 서로 범위 내에 있다. 그러나, 센서 노드들(A 및 B)은 센서 노드들(C 및 D)의 범위 내에 있지 않다. 따라서, 제 1 노드들(C 및 D)은 제 1 노드들(A 및 B)에 대한 은닉 노드들이다. 그러므로, 제 1 노드(A 또는 B)가 그 노드에 할당된 그 노드의 대응하는 타임 슬롯 내에 데이터를 전송하는 경우, 제 1 노드들(C 및 D)은 그 노드들의 데이터 전송들을 검출하지 않을 것이다. 따라서, 제 1 노드들(C 및 D) 모두는 클리어 채널을 검출할 것이기 때문에 제 1 노드들(C 및 D)이 대응하는 타임 슬롯들(A 또는 B) 내의 제 1 노드(A 또는 B)에 의한 전송과 병렬적으로 CSMA/CA 방법에 기초하여 타임 슬롯(TA 또는 TB)의 간격(I2) 내에 전송을 송신하는 것이 발생할 수 있다. 그 결과, 제 1 노드들(A 및 B)이 대응하는 타임 슬롯들(TA 및 TB) 내에 데이터를 전송할 수 있다는 어떠한 보장이 있기 때문에 허용될 수 없는 데이터 충돌이 발생할 것이다.
본 발명의 방법에 의하면, 앞서 기술된 은닉 노드 문제는 제 2 노드(GW)에 의한 소위 CTS 패킷(CTS=clear-to-send)을 브로드캐스팅하는 것에 의해 해결될 수 있다. 이 패킷은 CTS-1로서 도 3에서 지정되고 청구항들의 용어로 허가 메시지의 실시예이다. 특히, 제 2 노드(GW)가 대응하는 슬롯 오너 노드가 간격(I1)의 종료 후에 데이터 전송을 시작하지 않은 것을 검출하는 경우, 제 2 노드는 CTS 패킷을 네트워크 내의 모든 제 1 노드들에게 브로드캐스팅할 것이다. 패킷(CTS-1)의 포맷은 도 3에서 도시되고 문서[4]에서 정의되는 명령 프레임 구조에 기초한다. 도 3에 의하면, 포맷의 제 1 라인은 옥텟(octet)으로, 즉, 바이트로 패킷(CTS-1)의 대응하는 서브-단위들의 길이를 표시한다. CTS 패킷은 MAC 헤더(MHR), MAC 페이로드(MP) 및 MAC 푸터(footer)(MFR)를 포함한다. MAC 헤더는 1 바이트의 길이를 갖고 프레임 타입을 지정하는 단축된 프레임 제어 필드(SFC)를 포함한다. 이 단축된 프레임 제어 필드의 구조는 문서[4]에 기술된다. 도 3 내지 도 5의 포맷들에서, 단축된 프레임 제어 필드(SFC)는 그 프레임이 명령 프레임이라는 것을 표시한다. MAC 헤더(MHR) 다음에 1 바이트 길이의 두 개의 필드들을 포함하는 MAC 페이로드(MP)가 뒤따른다. 제 1 필드는 명령 프레임 타입(FT)이 제 1 타입의 CTS 패킷인 것을 지정한다. 제 2 필드는 CTS 메시지(CTS-1)가 전송되는 네트워크를 지정하는 네트워크 ID(NID)를 포함한다. 네트워크의 식별 대신에, 제 2 필드는 대응하는 게이트웨이(GW)의 식별, 예를 들면, 게이트웨이의 송신 어드레스를 지정할 수 있다. 네트워크 ID 또는 게이트웨이 식별의 사용은 선택적이고 단지 상이한 네트워크들에서 송신되는 메시지들을 구별하기 위해 하나보다 많은 수의 도 1에서 도시된 타입의 오버래핑 네트워크들이 있는 경우에만 적절하다. CTS 메시지(CTS-1)는 2 바이트의 길이를 갖는 최종 필드를 포함한다. 이 필드는 MAC 푸터이고 패킷을 위한 체크섬(checksum)에 대응하는 프레임 체크 시퀀스(FCS)를 포함한다. MAC 푸터의 구조는 또한 앞서 언급된 문서[4]에서 기술된다.
본 명세서에 기술되는 본 발명의 실시예에 의하면, 컨텐션 기반 데이터 전송을 허용하기 위한 트리거(trigger)는 시간 간격(I1)의 종료가 아니라 앞서 기술된 패킷(CTS-1)의 수신이다. 그 결과, CTS 패킷(CTS-1)이 제 2 노드에 의해 브로드캐스팅되는 경우 데이터가 슬롯 오너 노드에 의해 전송되지 않는 것이 보장되도록 게이트웨이(GW)는 모든 제 1 노드들의 범위 내에 있기 때문에 앞서 기술된 은닉 노드 문제가 해결된다. 도 3에 따른 패킷(CTS-1)은, WLAN 표준으로 송신되는 CTS 패킷들과 달리 시간 간격을 표시하지 않는다. 이것은 패킷(CTS-1)이 미리 정해진 시간 동안 네트워크 내에서 무선 인터페이스를 예약하는 기능을 갖지 않기 때문이다. 패킷은 오히려 노드들이 CSMA/CA 방법에 기초하여 데이터를 송신하는 것이 허용되는 것을 네트워크 내의 모든 제 1 노드들에게 통보한다. 네트워크 내의 모든 노드들이 네트워크 구성으로부터 간격(I2)의 길이를 안다. 따라서, 노드들은 어떤 프레임이 노드들이 간격(I2) 내에서 컨텐션 기반 액세스를 통해 전송할 수 있는지를 안다.
앞서 기술된 시나리오에서, 다른 제 2 은닉 노드는 시간 간격(I2) 내에서 컨텐션 기반 액세스 동안 발생할 수 있다. 이것은 시간 간격(I2) 내에 데이터 패킷들을 송신하기를 원하는 노드가 인터페이스가 자유로운지, 즉, 데이터를 송신하는 것이 가능한지 여부를 체크하기 위해 무선 인터페이스를 청취하기 때문이다. 따라서, 도 1에 도시된 네트워크 내에서, 노드들(A 및 B)이 노드들(C 및 D)의 범위에 있지 않기 때문에 제 1 노드(A 또는 B) 그리고 또한 제 1 노드(C 또는 D)가 컨텐션 기반 액세스를 통해 데이터를 송신하려고 할 경우 데이터 충돌이 발생할 것이다. 각각의 제 1 노드가 이 노드를 위해 예약된 특정 타임 슬롯을 소유하는 앞서 기술된 TDMA 기반 방식과 달리, 컨텐션 기반 액세스가 노드들이 데이터를 전송한다는 것을 보장하기 않기 때문에 이 제 2 은닉 노드 문제는 앞서 기술된 은닉 노드 문제만큼 심각하지 않다.
그러나, 이하에 기술되는 실시예에서, 제 2 은닉 노드 문제는 또한 해결된다. 그렇게 하기 위해, 모든 제 1 노드들이 제 2 노드(GW)로부터 앞서 기술된 패킷(CTS-1)을 수신한 후, 시간 간격(I2) 내에서 컨텐션 기반 액세스 상에서 데이터를 송신하기를 원하는 이 제 1 노드들은 먼저 송신-요구 패킷(RTS)을 게이트웨이(GW)로 전송한다. 이 RTS 패킷은 청구항들의 용어로 요청 메시지의 실시예이다. 패킷(RTS)의 전송은 CSMA/CA 방식으로 수행되는데, 즉, 이 패킷을 송신하기를 원하는 이 노드들은 랜덤 시간만큼 전송을 지연할 것이다. 이러한 메커니즘은 거의 항상 단지 하나의 RTS 패킷이 게이트웨이(GW)에 도달하는 것을 보장한다.
송신-요청 패킷(RTS)의 포맷은 도 4에 도시된다. 패킷(CTS-1)과 마찬가지로, 이 포맷은 문서[4]에 기술된 명령 프레임 포맷에 기초한다. 대응하는 도 3에서, 패킷(RTS) 내의 제 1 라인은 각각의 필드들의 길이를 표시하고, 여기서 숫자는 바이트로 길이를 나타낸다. 도 4의 패킷은 도 3의 패킷과 유사한 구조를 갖는다. 특히, 이 패킷은 단축된 프레임 제어 필드(SFC)를 포함하는 MAC 헤더(MHR) 및 2 바이트 길이의 프레임 체크 시퀀스(FCS)를 포함하는 MAC 푸터(FTR)를 포함한다. 패킷(RTS)의 MAC 페이로드(MP)는 각각 1 바이트 길이를 갖는 세 개의 필드들을 포함하고, 반면에 패킷(CTS-1)의 MAC 페이로드는 단지 2 바이트만을 포함한다. 패킷(RTS)의 MAC 페이로드는 프레임 타입(FT)이 RTS 패킷이라는 것을 표시하는 제 1 필드를 포함한다. 게다가, 패킷(RTS)은 이 패킷을 송신한 제 1 노드의 식별을 포함한다. 이것은 MAC 페이로드(MP)의 제 2 필드 내의 짧은 발신자 어드레스(SOA)에 의해 표시된다. 게다가, 네트워크 식별(NID)은 패킷(RTS)의 MAC 페이로드 내에 포함된다. 이 NID는 패킷을 송신하는 제 1 노드가 속하는 네트워크를 지정한다. 네트워크의 식별 대신에, 게이트웨이(GW)의 네트워크 어드레스는 MAC 페이로드의 마지막 필드 내에 포함될 수 있다. 패킷(CTS-1)과 마찬가지로, 네트워크 식별은 선택적이고 오직 다수의 오버래핑 네트워크가 존재하는 경우에만 적절하다. 시간 간격은 패킷(RTS) 내에 표시될 필요는 없다.
게이트웨이(GW)가 앞서 기술된 패킷(RTS)를 수신한 후에, 게이트웨이(GW)는, 그 구조가 도 5에 도시된 제 2 타입의 송신-가능 패킷(CTS-2)을 즉시 브로드캐스팅할 것이다. 이 CTS-2 패킷은 청구항들의 용어로 승인 메시지의 실시예이다. 패킷(CTS-2)의 포맷은 도 4에 도시된 패킷(RTS)의 포맷과 유사하다. 앞에서와 같이, 패킷(CTS-2)의 포맷은 문서[4]에서 정의된 명령 프레임 포맷에 기초한다. 도 3 및 도 4의 패킷들에 대응하여, 도 5의 패킷 포맷 내의 제 1 라인은 패킷의 대응하는 필드들의 바이트 길이를 표시한다. 패킷(CTS-2)은 단축된 프레임 제어 필드(SFC)를 포함하는 MAC 헤더(MHR), MAC 페이로드(MP) 및 프레임 체크 시퀀스(FCS)를 포함하는 MAC 푸터(FTR)를 포함한다. MAC 페이로드는 명령 프레임 타입(FT)이 CTS-2 패킷이라는 표시를 제 1 필드에서 포함한다. MAC 페이로드(MP)의 제 2 필드에서, 이전의 패킷(RTS)이 제 2 노드에 의해 수신되는 제 1 노드의 어드레스는 짧은 목적지 어드레스(SDA)로서 포함된다. 게다가, 네트워크의 식별(NID)은 MAC 페이로드의 마지막 필드에 포함된다. 이 네트워크의 식별 대신에, 게이트웨이(GW)의 식별은 이 필드에 포함될 수 있다. 앞에서와 같이, 네트워크 식별의 필드는 선택적이고 오직 다수의 오버래핑 네트워크가 존재하는 경우에만 적절하다. 시간 간격이 패킷(CTS-2) 내에 포함될 필요는 없다.
패킷(CTS-2)은 네트워크 내의 모든 제 1 노드들에 의해 수신된다. 패킷(CTS-2)에 표시되는 짧은 목적지 어드레스(SDA)로서 다른 어드레스를 갖는 이러한 제 1 노드들은 시간 간격(I2) 내에 데이터를 전송하는 것을 보류할 것이다. 이와 달리, 패킷(CTS-2)에 표시되는 짧은 목적지 어드레스를 갖는 제 1 노드는 시간 간격(I2) 내에 데이터를 전송하는 것을 시작할 것이다. 게이트웨이(GW)는 모든 제 1 노드들의 범위 내에 있다는 사실에 의해, 패킷(CTS-2)은 모든 제 1 노드들에 의해 수신될 것이다. 따라서, 패킷(CTS-2) 내에 지정되는 제 1 노드는 패킷을 수신할 것이라는 것이 보장된다. 게다가, 이 노드는 단지 데이터 전송을 위해 시간 간격(I2)을 사용하는 노드일 것이다. 결과적으로, 충돌들은 방지되고 앞서 특정된 제 2 은닉 노드 문제는 해결된다.
이하에서, 본 발명의 방법은 도 1에 도시된 네트워크 내에서의 데이터 전송을 위한 상이한 시나리오들에 기초하여 기술될 것이다. 단순화를 위해, 제 1 노드(D)는 네트워크 내에서 스위치 오프되는 것, 즉, 이 노드는 데이터 전송에 참여하지 않는 것으로 가정한다. 도 6 내지 도 8 각각은 제 1 노드(A)에 의해 소유되는 공유된 그룹 타임 슬롯(TA)을 나타낸다. 도 6 내지 도 8 각각은 게이트웨이(GW)의 행동 및 상이한 전송 시나리오들에서의 제 1 노드들(A 내지 C)의 행동을 나타낸다. 이미 도 1에 대하여 설명된 바와 같이, 제 1 노드들(A 및 B)은 서로 범위 내에 있고, 반면에 센서 노드(C)는 센서 노드들(A 및 B)에 대해 범위 밖에 있다. 도 6 내지 도 8에서, 노드가 무선 인터페이스를 청취하고 데이터를 전송하지 않는 시간 간격들은 참조 부호 LI(LI=listen)를 갖는 도트(dot) 표시된 바(bar)들로 표시된다. 이와 달리, 노드에 의해 수행되는 메시지들의 전송은 참조 부호 FT(FT=frame transmission)를 갖는 빗금표시된 바들로 표시된다. 도 6 내지 도 8의 바들의 흰 섹션들 내의 노드들의 상태(status)는 청취하거나 활동중지 중일 수 있고 이하의 기술에서는 관련되지 않는다. 따라서, 이러한 섹션들 내의 상태는 표시되지 않는다.
도 6은 제 1 노드(A)가 제 1 노드(A)에 의해 소유된 타임 슬롯(TA) 내에서 데이터를 전송하고 제 1 노드(C)가 데이터 전송을 위해 타임 슬롯(TA)을 사용하기를 원하는 시나리오를 나타낸다. 제 1 노드(A)의 데이터 전송은 시간 간격(I1) 내에 시작하고 바(FT)로 표시된다. 타임 슬롯(TA) 내에서, 게이트웨이(GW)는 무선 인터페이스를 항상 청취할 것이나 어떠한 메시지도 송신하지 않을 것이다. 게다가, 노드(A)의 프레임 전송을 청취하지 못하는 제 1 노드(C)는 또한 임의의 프레임 전송의 검출 없이 무선 인터페이스를 항상 청취할 것이다. 제 1 노드(C)는 CTS 패킷(CTS-1)을 수신하지 않기 때문에, 제 1 노드(C)는 간격(I2) 내에서 제 1 노드(C)의 데이터 전송을 시작하지 않을 것이다. 그러므로, 제 1 노드(A)에 의한 데이터 전송이 방해받지 않을 것이다.
도 7은 제 1 노드(A)가 시간 간격(I1) 내에 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않고 제 1 노드(C)가 데이터 전송을 위해 타임 슬롯(TA)을 사용하기를 원하는 시나리오를 나타낸다. 게이트웨이(GW)는 제 1 노드(A)가 시간 간격(I1) 내에 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않은 것을 검출한다. 게이트웨이(GW)는 앞서 기술된 CTS 패킷(CTS-1)을 브로드캐스팅할 것이다. 이 패킷은 패킷(CTS-1)을 수신한 후 타임 슬롯(I2) 내에 컨텐션 기반 액세스를 시작할 수 있는 모든 제 1 노드(A 내지 C)에 의해 수신된다. 도 7은 앞서 기술된 패킷들(RTS 및 CTS-2)의 전송 없이 CSMA/CA 방법을 통한 컨텐션 기반 액세스가 사용되는 실시예를 나타낸다. 따라서, 이 실시예에서, 충돌들은 서로 범위 내에 있지 않고 데이터를 송신하기를 원하는 제 1 노드들 사이에서 발생할 수 있다. 도 7의 시나리오에서, 단지 제 1 노드(C)만이 시간 간격(I2) 내에 CSMA/CA 방법에 기초하여 데이터를 송신하려고 한다. 노드(C)가 프레임 전송(FT)을 시작할 때까지 CSMA/CA 방법에서 발생하는 랜덤 지연은 도 7의 참조 부호 TD에 의해 표시된다. 이 지연 후에, 제 1 노드(A)도 제 1 노드(B)도 컨텐션 기반 방법으로 데이터를 송신하기를 원하지 않기 때문에 프레임 전송(FT)은 충돌없이 일어난다. 도 7은 게이트웨이(GW)로의 프레임의 전송 후, 대응하는 확인응답(ACK)이 게이트웨이(GW)에 의해 전송되는 확인응답 데이터 전송을 나타낸다.
도 8은 앞서 기술된 메시지들(RTS 및 CTS-2)이 전송되는 본 발명의 방법을 구현하는 시나리오를 나타낸다. 도 8에서, 제 1 노드(A)는 시간 간격(I1) 내에 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않고 제 1 노드들(B 및 C)은 데이터 전송을 위해 타임 슬롯(TA)을 사용하기를 원한다. 그 결과, 먼저 패킷(CTS-1)이 게이트웨이에 의해 브로드캐스팅된다. 패킷(CTS-1)의 수신 후, 모든 제 1 노드들(A 내지 C)은 컨텐션 기반 액세스를 위해 타임 슬롯(TA)을 사용할 수 있다. 도 8의 시나리오에서, 제 1 노드들(B 및 C) 모두 시간 간격(I2) 내에 데이터를 송신하기를 원한다. 그렇게 하기 위해, CSMA/CA 방법이 노드들(B 및 C)에 의해 패킷(RTS)을 송신하기 위해 사용된다. 도 8의 시나리오에서, 패킷(RTS)을 송신하기 위한 랜덤으로 선택된 시간은 노드(B)가 먼저 패킷(RTS)을 송신하도록 한다. 이 패킷은 제 1 노드(B)의 어드레스를 포함하는 대응하는 CTS 패킷(CTS-2)에 의해 응답하는 게이트웨이(GW)에 의해 수신된다. 제 1 노드(B 및 C) 모두 패킷(CTS-2)을 수신한다. 제 1 노드(B)는 패킷(CTS-2)이 목적지 어드레스(SDA)로서 제 1 노드(B)의 어드레스를 포함하는 것을 인식하고 그 후에 프레임 전송(FT)을 시작할 것이다. 프레임 전송까지 CSMA/CA 방법에 의해 유발되는 모든 지연은 참조 부호 TD에 의해 도 8에 표시된다. 이와 달리, 노드(C)는 노드(C) 자신의 어드레스가 패킷(CTS-2)의 목적지 어드레스와 다르다는 것을 결정한다. 그 결과, 제 1 노드(C)는 프레임 전송(FT)을 시작하지 않을 것이다. 도 7의 시나리오와 유사하게, 프레임 전송(FT)은 대응하는 확인응답(ACK)을 갖는 게이트웨이(GW)에 의해 확인응답받는다.
앞에서 기술된 본 발명의 실시예들은 은닉 노드 문제를 해결한다. 이러한 문제는 TDMA 기반 액세스 및 또한 특히 표준 IEEE 802.15.4e에 기초하는 개인 영역 네트워크 내의 컨텐션 기반 액세스를 위해 서로 범위 내에 있지 않은 제 1 노드들로부터의 데이터 전송의 충돌들을 초래한다. 은닉 노드 문제는 앞서 기술된 실시예들에서 더 이상 발생하지 않기 때문에, 네트워크 내의 데이터 전송들의 신뢰성은 개선된다.
참조 리스트:
[1] Michael Bahr, Norbert Vicari, Ludwig Winkel: 공유된 그룹 타임슬롯들
IEEE 802.15 - 문서 15-08/0827r0, 2008년 11월
[2] IEEE 802: 15.4 파트: 낮은-레이트 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)들을 위한 무선 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리적 계층(PHY) 규정들
IEEE Std 802.15.4TM - 2006년
2006년 9월
[3] IEEE 802: 11 파트: 무선 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리적 계층(PHY) 규정들
IEEE Std 802.11TM - 2007년
2007년 7월
[4] Michael Bahr, Norbert Vicari, Ludwig Winkel: 공장 자동화를 위한 제안
IEEE 802.15 - 문서 15-08/0572r0, 2008년 8월

Claims (19)

  1. 근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법으로서,
    데이터는 클라이언트 노드들인 다수의 제 1 노드들(A, B, C, D)과 상기 제 1 노드들의 범위 내에 있고 상기 제 1 노드들(A, B, C, D)에 대한 코디네이터 노드인 제 2 노드(GW) 사이의 연속적인 타임 프레임들(SF) 내에서 MAC 계층 상에서 전송되고, 타임 프레임(SF)은 다수의 타임 슬롯들(TA, TB, TC, TD)을 포함하며,
    각각의 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)은 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)의 시작에서 제 1 간격(I1) 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하도록 독점적으로 허용되는 슬롯 오너(owner) 노드인 제 1 노드(A, B, C, D)에 할당되고;
    상기 다수의 제 1 노드들 중 하나 이상의 제 1 노드들(A, B, C, D)은 상기 슬롯 오너 노드가 상기 제 1 간격(I1) 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않는 경우 상기 제 1 간격(I1)에 후속하는 제 2 간격(I2) 내에서 데이터를 전송하기 위한 컨텐션(contention) 기반 액세스를 통해 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)을 사용하도록 허용되며;
    상기 제 2 노드(GW)는 상기 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하였는지 여부를 상기 제 1 간격(1)의 끝에서 결정하고;
    상기 제 2 노드(GW)는, 상기 제 2 노드(GW)가 상기 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않았다는 것을 결정하면 상기 근거리 네트워크에서 허가 메시지(CTS-1)를 브로드캐스팅하며;
    각각의 제 1 노드(A, B, C, D)는 상기 제 2 노드(GW)로부터 상기 허가 메시지(CTS-1)를 수신한 후에만 데이터를 전송하기 위한 상기 컨텐션 기반 액세스를 통해 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)을 사용하도록 허용되는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터는 무선 개인 영역 네트워크에서, 특히 무선 센서 네트워크에서 전송되고, 각각의 제 1 노드(A, B, C, D)는 상기 센서 네트워크 내의 기지국을 나타내는 상기 제 2 노드(GW)에 센서 데이터를 전송하는 센서를 나타내는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 개인 영역 네트워크 내의 데이터는 표준 IEEE 802.15.4에 따라, 특히 표준 IEEE 802.15.4e에 따라 전송되는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨텐션 기반 액세스는 CSMA/CA 방법에 기초하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허가 메시지(CTS-1)는 적어도 허가 메시지(CTS-1)의 메시지 타입의 식별을 포함하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 허가 메시지(CTS-1)는 상기 제 2 노드(GW)의 그리고/또는 상기 제 2 노드(GW)가 속하는 상기 근거리 네트워크의 식별(NID)을 더 포함하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 허가 메시지(CTS-1)는 예약된 시간 길이를 포함하지 않는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    처음에 데이터를 전송하기 위한 상기 컨텐션 기반 액세스를 통해 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)을 사용하려고 하는 각각의 제 1 노드(A, B, C, D)는 상기 제 2 간격(I2) 내에서 상기 근거리 네트워크에서 요청 메시지(RTS)를 송신하고;
    상기 제 2 간격(I2) 내에서 상기 제 2 노드(GW)에서 요청 메시지(RTS)의 첫 번째 수신 후, 상기 요청 메시지(RTS)를 야기하는 제 1 노드(A, B, C, D)를 식별하는 승인 메시지(CTS-2)는 상기 근거리 네트워크 내의 상기 제 2 노드(GW)에 의해 브로드캐스팅되며;
    상기 승인 메시지(CTS-2)를 수신하고 상기 승인 메시지(CTS-2)에서 식별되지 않은 각각의 제 1 노드(A, B, C, D)는 데이터 전송을 보류하고;
    상기 승인 메시지(CTS-2)를 수신하고 상기 승인 메시지(CTS-2)에서 식별된 상기 제 1 노드(A, B, C, D)는 자신의 데이터를 전송하는 것을 시작하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 요청 메시지(RTS)는 적어도 상기 요청 메시지(RTS)의 메시지 타입의 식별 및 상기 요청 메시지(RTS)를 송신한 상기 제 1 노드(A, B, C, D)의 식별을 포함하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 요청 메시지(RTS)는 컨텐션 기반 액세스를 통해, 특히 CSMA/CA 방법을 통해 송신되는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 승인 메시지(CTS-2)는 적어도 상기 승인 메시지(CTS-2)의 메시지 타입의 식별 및 대응하는 요청 메시지(RTS)를 야기하는 상기 제 1 노드(A, B, C, D)의 식별을 포함하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요청 메시지(RTS) 및/또는 상기 승인 메시지(CTS-2)는 상기 제 2 노드(GW)의 그리고/또는 상기 제 2 노드(GW)가 속하는 상기 근거리 네트워크의 식별(NID)을 더 포함하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요청 메시지(RTS) 및/또는 상기 승인 메시지(CTS-2)는 예약된 시간 길이를 포함하지 않는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허가 메시지(CTS-1) 및/또는 상기 요청 메시지(RTS) 및/또는 상기 승인 메시지(CTS-2)는 공통의 명령 프레임 포맷, 특히 표준 IEEE 802.15.4e에서 정의되는 상기 명령 프레임 포맷을 갖는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 노드(GW)는 상기 슬롯 오너 노드로부터 데이터를 수신한 후 확인응답을 송신하고, 상기 확인응답은 바람직하게 다음 타임 프레임(SF)의 시작에서 동기화 슬롯(BS) 내에 송신되는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 노드(GW)는 상기 컨텐션 기반 액세스를 통해 데이터를 수신한 후 확인응답을 송신하고, 상기 확인응답은 바람직하게 상기 데이터가 상기 컨텐션 기반 액세스를 통해 수신되는 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD) 내에서 송신되는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)은 상기 제 1 및 제 2 간격(I1, I2) 내에 어떤 데이터도 전송되지 않으면, 상기 제 2 노드(GW)에 의한 네트워크 알림(announcement)들을 송신하는데 사용되는 상기 제 2 시간 간격(I2)에 후속하는 제 3 시간 간격(I3)을 포함하는,
    근거리 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 방법.
  18. 근거리 네트워크로서,
    클라이언트 노드들인 다수의 제 1 노드들(A, B, C, D)과 상기 제 1 노드들의 범위 내에 있고 상기 제 1 노드들(A, B, C, D)에 대한 코디네이터 노드인 제 2 노드(GW)를 포함하고,
    상기 네트워크는 상기 다수의 제 1 노드들(A, B, C, D)과 상기 제 2 노드(GW) 사이의 연속적인 타임 프레임들(SF) 내에서 MAC 계층 상에서의 데이터 전송을 위해 마련되고, 타임 프레임(SF)은 다수의 타임 슬롯들(TA, TB, TC, TD)을 포함하며,
    각각의 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)은 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)의 시작에서 제 1 간격(I1) 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하도록 독점적으로 허용되는 슬롯 오너 노드인 제 1 노드(A, B, C, D)에 할당되고;
    상기 다수의 제 1 노드들 중 하나 이상의 제 1 노드들(A, B, C, D)은 상기 슬롯 오너 노드가 상기 제 1 간격(I1) 내의 시간에서 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않는 경우 상기 제 1 간격(I1)에 후속하는 제 2 간격(I2) 내에서 데이터를 전송하기 위한 컨텐션 기반 액세스를 통해 상기 타임 슬롯을 사용하도록 허용되며;
    상기 제 2 노드(GW)는 상기 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하였는지 여부를 상기 제 1 간격(I1)의 끝에서 결정하고;
    상기 제 2 노드(GW)는, 상기 제 2 노드(GW)가 상기 슬롯 오너 노드가 데이터를 전송하는 것을 시작하지 않았다는 것을 결정하면 상기 근거리 네트워크에서 허가 메시지(CTS-1)를 브로드캐스팅하며;
    각각의 제 1 노드(A, B, C, D)는 상기 제 2 노드(GW)로부터 상기 허가 메시지(CTS-1)를 수신한 후에만 데이터를 전송하기 위한 상기 컨텐션 기반 액세스를 통해 상기 타임 슬롯(TA, TB, TC, TD)을 사용하도록 허용되는,
    근거리 네트워크.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 네트워크는 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 적응되는,
    근거리 네트워크.






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