KR20120100895A

KR20120100895A - 무선 시스템에서 밀리미터파 무선 채널 상의 애드혹 통신을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20120100895A
Application number: KR1020127007758A
Authority: KR
Inventors: 후아이롱 샤오; 쥬 노; 주란 수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-09-12
Also published as: KR101719736B1; WO2011037404A2; US8755302B2; US20110069636A1; WO2011037404A3

Abstract

네트워크에서 피어 무선 스테이션들 간의 무선 데이터 통신을 위한 방법과 시스템이 공개되어 있다. 한 쌍의 피어 무선 스테이션들은 상대 피어 무선 스테이션을 탐색하기 위해 소정의 (predefined) 무선 통신 채널 (wireless communication channel)상에서 탐색을 수행한다. 상대 피어 무선 스테이션을 성공적으로 탐색하였을 때, 데이터 통신을 위한 피어 무선 스테이션들 간의 연결을 설정 (setup)하기 위해 하나의 통신 채널이 선택된다. 일 실시예에서, 네트워크는 애드혹 (ad-hoc) 독립 기본 서비스 세트 (Independent Basic Service Set, IBSS) 피어투피어 통신 (peer-to-peer communication)을 위한 무선랜 (wireless local area network, WLAN)을 포함한다. 더불어, 피어 무선 스테이션들은 선택된 무선 데이터 통신 채널 상에서 피어 무선 스테이션들 간에 밀리미터파 (millimeter wave, mmWave) 지향성 데이터 전송 (directional data transmission)을 수행한다.

Description

무선 시스템에서 밀리미터파 무선 채널 상의 애드혹 통신을 위한 방법 및 시스템{Method and system for ad-hoc communications over millimeter wave wireless channels in wireless systems}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 무선 네트워크에서의 애드혹 통신에 관한 것이다.

WirelessHD 1.0 사양은 무선 주파수 (radio frequency, RF) 채널과 같은 무선 통신 채널 상의 인프라스트럭쳐 방식 통신 (infrastructure mode communication)을 제공한다. 두 무선 디바이스 (예를 들어, 무선 휴대디바이스) 간의 전송을 위해서는, 그 중 하나는 조정자 (coordinator)로서의 역할을 하고 주기적으로 비콘 (beacon)을 보내야 한다. 나머지 한 무선 디바이스는 실제 데이터의 전송에 앞서 모든 채널을 스캔 (scan)하고 코디네이터와 결합 (associate)을 해야 한다. 또한, IEEE 802.11 독립 기본 서비스 세트 (Independent Basic Service Set, IBSS)의 방식 (mode)에 따라, 한 무선 네트워크에 있는 무선 디바이스는 IBSS에 조인하기에 앞서 모든 채널을 스캔하고, 상기 네트워크에 있는 모든 무선 디바이스들은 랜덤 액세스 채널 이용률 (random access channel utilization)을 이용하여 비콘을 보낸다.

발명의 실시예들은 네트워크 내 피어 무선 스테이션들 (peer wireless stations)의 무선 데이터 통신을 위한 방법과 시스템을 제공한다. 한 쌍의 피어 무선 스테이션은 상대 피어 무선 스테이션 (peer wireless station)을 탐색하기 위해 소정의 (predefined) 무선 통신 채널 상에서 탐색 (discovery)을 수행한다. 피어 무선 스테이션들이 성공적으로 서로를 탐색하고 나면, 하나의 무선 통신 채널이 선택되는데, 이것은 상기 선택된 무선 통신 채널 상에서의 데이터 통신을 위해 두 피어 무선 스테이션 간에 연결 (connection)을 설정하기 위한 것이다. 상기 두 피어 무선 스테이션은 상기 선택된 무선 채널 상에서 연결 설정 (connection setup) 및 데이터 통신을 수행한다. 일 실시예에서, 상기 네트워크는 애드혹 (ad-hoc) 독립 기본 서비스 세트 (IBSS) 피어투피어 통신 (peer-to-peer communication)을 위한 무선랜 (wireless local area network, WLAN)을 포함한다. 또한, 상기의 두 피어 무선 스테이션들은 상기의 선택된 무선 데이터 통신 채널 상에서 두 피어 무선 스테이션 간에 밀리미터파 (millimeter wave, mmWave 또는 mmW) 지향성 데이터 전송 (directional data transmission)을 수행한다.

본 발명의 상기 및 기타 특징, 양상 및 이점들은 이어지는 설명, 첨부된 청구항 및 후속되는 도면을 참조하여 이해될 것이다.

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 피어투피어 애드혹 통신 (peer-to-peer ad-hoc communication)에 참여하도록 구성된 무선 스테이션들의 네트워크를 포함하는 무선 통신 시스템의 블록 다이어그램 (block diagram)을 도시하고 있다.
도 2A는 발명의 일 실시예에 따른 피어 무선 스테이션들 (peer wireless stations)간의 피어투피어 애드혹 통신 (peer-to-peer ad-hoc communication)을 위한 디바이스 탐색 프로세스 (device discovery process)의 흐름도 (flowchart)를 도시하고 있다.
도 2B는 발명의 일 실시예에 따른 피어 무선 스테이션들간의 피어투피어 애드혹 통신을 위한 연결 설정 (connection setup) 및 데이터 통신 프로세스 (data communication process)의 흐름도를 도시하고 있다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 피어투피어 애드혹 통신에 참여하도록 구성된 무선 디바이스들의 무선 네트워크의 블록 다이어그램을 도시하고 있다..

본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템 내의 피어투피어 애플리케이션들을 위한 애드혹 매개 접속 제어 (MAC) 프로토콜 (protocols) (독립 기본 서비스 세트 (IBSS) MAC)을 제공하고 있다. 보다 구체적으로, 무선랜을 위한 본 발명의 일 실시예는 무선 휴대디바이스와 같은 무선 디바이스들의 밀리미터파 상의 애드혹 방식 통신 (ad-hoc mode communication)을 유지하기 위한 디바이스 탐색 (device discovery), 무선 채널 선택, 및 무선 데이터 통신 방식을 제공한다.

두 무선 디바이스간의 무선 통신을 위한 디바이스 탐색 시간을 감소시키기 위해서, 먼저 각각의 디바이스의 모든 무선 채널을 스캐닝하는 대신, 두 디바이스가 공유하는 공통 참조 번호 (common reference number) (예를 들어, 소정의 채널 (predefined channel) 또는 디폴트 채널 (default channel)) 를 기반으로 두 무선 디바이스가 상대방을 먼저 탐색할 수 있는 하나의 무선 제어 채널 (wireless control channel)을 직접 결정한다. 일 예로써, 상기의 공통 참조 번호는 두 무선 디바이스가 독립적으로 접근을 할 수 있는 세계시간 (world time)이 될 수 있다.

소정의 무선 채널 상에서 성공적으로 서로를 탐색하고 나면, 일 실시예에서 두 무선 디바이스는 조정된 방식 (coordinated manner)으로 채널 스캐닝을 하기 위해 소정의 무선 채널을 활용하거나 또는 다른 무선 채널로 전환할 수 있다. 다른 채널 (예를 들어, 소정의 채널보다 더 바람직한 채널)이 탐지되면, 상기의 두 무선 디바이스는 탐지된 채널을 선택한다. 무선 채널을 선택하고 나면, 상기의 두 무선 채널은 선택된 채널 상에서 연결 설정 및 데이터 전송을 수행하기 위해서 선택된 채널로 전환한다. 비콘 신호는 필수적이지 않다.

발명의 일 실시예에 따른 복수의 무선 디바이스 (예를 들어, 무선 스테이션과 같은 무선 전송기 및/또는 수신기 디바이스)를 포함하는 무선 통신 시스템에서, 무선 디바이스 간에 데이터 전송을 위해 수퍼프레임 구조 (superframe structure)가 이용된다. 예를 들어, IEEE 802.11 표준을 이용하여, (비콘 프레임들 (beacon frames)로 표시된) 수퍼프레임 구조는 매개 접속 제어 (MAC) 계층 및 물리 (PHY) 계층에서 이용이 된다. 무선 전송기에서, MAC 계층은 MAC 프로토콜 데이터 유닛 (MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 구성 (construct)하기 위해, 상위 계층에서 MAC 서비스 데이터 유닛 (MAC Service Data Unit, MSDU)을 수신하고, 거기에 MAC 헤더 (header)를 첨부한다. MAC 헤더는 소스 주소 (source address, SD) 및 목적지 주소 (destination address, DA)와 같은 정보를 포함한다. MPDU는 물리 서비스 데이터 유닛 (PHY Service Data Unit, PSDU)의 일부분인데, 물리 프로토콜 데이터 유닛 (PHY Protocol Data Unit, PPDU)을 구성하기 위해 물리 헤더 (예를 들어, 물리 프리앰블 (PHY preamble))를 첨부 하도록 전송기 내 물리 계층에 전송된다. 물리 헤더는 코딩/변조 (coding/ modulation) 방식을 포함한 전송 방식을 결정하기 위한 파라미터들 (parameters)들이 포함되어 있다. 전송기에서 무선 수신기로 패킷으로써 전송되기 전, 프리앰블은 PPDU에 첨부되는데, 이 프리앰블에는 채널 추정 (channel estimation) 및 동기화 정보가 포함될 수 있다.

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 복수의 무선 디바이스들 (12) (무선 송수신기 스테이션 디바이스 A, 디바이스 B, 디바이스 C, 디바이스 D, 디바이스 E, 디바이스 F)를 포함하는 무선 시스템 (10)의 일 예를 도시하고 있다. 네트워크 (10)은 피어투피어 (P2P) 애플리케이션 (IBSS MAC)을 위한 애드혹 MAC 프로토콜 (IBSS MAC)을 제공한다. 상기의 실시예에서 모든 무선 디바이스들 (12)는 애드혹 전송 모드로, 다시 말해 각각의 전송 거리 내에 있는 무선 디바이스들을 관리하기 위한 조정자 없이 작동한다. 복수의 무선 전송기들는 간섭 (interference)을 피하기 위해 동일한 무선 채널 상에서 직접 전송 (예를 들어, 빔포밍 (beamforming))을 이용함으로써, 동일한 60 GHz 주파수 (RF) 채널을 공유할 수 있다.

무선 디바이스 A에서 무선 디바이스 B로의 직접 전송이 무선 디바이스 C에서 무선 디바이스 D로의 전송에 대해 간섭을 일으키지 않는다면, 상기 디바이스 A, B, C, D는 디바이스 A, B간의 직접 무선 통신과 디바이스 C, D간의 직접 무선 통신을 위해 동일한 무선 채널을 동시에 이용할 수 있다.

두 무선 디바이스간 무선 전송을 위해, 개시자 (initiator)는 무선 전송을 처음으로 개시하는 무선 디바이스를 나타낸다. 개시자는 전송 송신 디바이스 (transmission sender) 또는 전송 수신 디바이스가 될 수 있다. 전송 응답자 (transmission responder)는 전송 개시자에게 응답하는 무선 디바이스를 나타낸다. 유사한 방식으로, 응답자는 전송 송신 디바이스 또는 전송 수신 디바이스가 될 수 있다.

디바이스 탐색

발명의 일 실시예에 따라, 무선 네트워크 (10)에서, 두 개의 무선 디바이스들 (12)간의 무선 통신을 위한 디바이스 탐색 시간을 줄이기 위해서, 각각의 무선 디바이스에 대해 먼저 모든 무선 채널들을 스캐닝하는 대신, 상기 두 무선 디바이스들은 상기 두 디바이스가 공유하는 공통 참조 번호 (예를 들어, 세계시간)을 기초로 하여 디폴트 (default) 제어 채널을 직접 결정을 한다. 그러면, 상기 두 무선 채널들은 서로를 탐색하기 위해 디폴트 채널을 먼저 이용한다. 상기 두 무선 디바이스들이 디폴트 채널 상에서 서로를 탐색할 수 없는 경우, 상기 두 디바이스는 디바이스 탐색을 수행하기 위한 채널을 선택하기 위해 소정의 순서를 이용하여 다른 무선 채널들을 스캔하게 된다.

제1 무선 디바이스는 디폴트 무선 채널 (default wireless channel)을 먼저 스캔한다. 상기 제1 무선 디바이스가 그의 파트너 무선 디바이스 (partner wireless device)를 탐색할 수 없는 경우, 파트너 무선 디바이스의 아이덴티티가 이미 알려져 있는 경우, 또는 파트너만이 접근이 가능한 매우 짧은 거리의 무선 통신인 경우, 제1 무선 디바이스는 그의 파트너 무선 디바이스를 찾기 위해 소정의 순서대로 다른 채널들로 전환을 한다.

발명의 일 실시예에 따라, 두 무선 휴대디바이스가 짧은 거리 통신인 점을 고려할 때, 대부분의 경우에, 한 무선 디바이스는 디폴트 채널 상에서 그의 파트너를 탐색할 수 있다. 무선 디바이스가 모든 채널을 검색할 필요가 없기 때문에, 전체적인 탐색 시간은 대부분의 경우 감소된다.

발명의 일 실시예에 따라, 항상 하나의 채널을 장시간 동안 수동적으로 스캐닝하는 대신, 한 무선 디바이스는 캐리어 감지 다중 접속 (Carrier Sensing Multiple Access, CSMA)과 같은 랜덤 채널 액세스 제어 방식 (random channel access control scheme)을 이용하여 그의 파트너 무선 디바이스에게 핑 요청 (ping request)를 능동적으로 전송한다. 이와 같이, 디바이스 탐색 시간은 더 감소될 수 있다.

발명의 일 실시예에 따라, 디폴트 채널과 채널 스캐닝 순서는 다양한 방법으로 선택이 될 수 있다. 일 예에서, 두 무선 디바이스가 세계시간을 유지하고 유사한 시각에 스캐닝을 시도하는 경우, 상기 두 무선 디바이스는 선택될 채널 번호를 획득하기 위해 시간 플러스 분 형식 (Hour plus Minute format)을 밑수로 이용하고 상기 밑수를 전체 채널 개수로 나눔으로써, 스캐닝을 시작하는 데 있어서 동일한 무선 채널을 선택할 수 있다.

발명의 일 실시예에 따라, 무선 디바이스들은 하나의 채널 (예를 들어, 디폴트 채널 또는 제1 선택 채널)에 대해 상기 채널이 항상 비지 (busy) 상태가 아닌 이상 타임아웃 임계값 (timeout threshold) 때까지 지속적으로 스캐닝을 하게 되고, 이로써 한 무선 디바이스는 하나의 최대 비콘 간격 시간 (maximum beacon interval time, MaxBITime) 동안 적어도 하나의 전송 기회 (transit opportunity, TxOP)를 획득하게 된다. MaxBITime의 값은 수퍼프레임의 최대 기간 (maximum duration), 즉, 두 네이버링 비콘 (neighboring beacons) 간의 최대 시간이 된다. 스캐닝은 MaxBITime이 타임아웃 임계값인 경우, MaxBITime 동안 지속된다. 다른 실시예에서, 두 무선 디바이스는 지구상 대부분의 나라가 규제상 허용하는 채널을 디폴트 채널 (default channel)로 세팅할 수 있다.

발명의 일 실시예에서, mmW 무선 디바이스 탐색를 위해, 한 mmW 무선 디바이스는 소정의 준-전방향 (quasi-moni direction)으로 한 채널을 리슨 (listen)하고, 제어 물리 모드 (Control PHY mode) 상태에서 핑 요청 프레임 (단순화된 프로브 요청 (Simplified Probe Request))을 전송하기 위해 IEEE 802.11 분산 조정 함수 (DCF, Distributed Coordination Function)를 이용한다. mmW 무선 디바이스가 핑 요청 프레임을 수신하는 경우, mmW 무선 디바이스는 핑 요청 프레임의 전송을 중단하고, 제어 물리 모드 상태에서 핑 응답 프레임 (단순화된 프로브 응답 (Simplified Prove Response))을 전송하도록 DCF를 이용한다. 발명의 일 실시예에 따라 상기의 핑 요청 및 응답 프레임들은 mmW 무선 탐색 프로세스를 용이하게 한다.

도 2A는 발명의 일 실시예에 따라, 두 무선 디바이스 (P2P 파트너) 간의 P2P 애플리케이션 내 애드혹 MAC (IBSS MAC)에 대해, 도 1에서와 같은 시나리오에 적용이 가능한 디바이스 탐색 프로세스 (20)을 도시한 것이며, 도 2A는 다음의 프로세스 블록을 포함한다.

블록 (21): 디바이스 파워 온 (power on), 또는 웨이크업 (wake up)

블록 (22): mMaxBITime 때까지 디폴트 채널을 스캔한다.

블록 (23): 파트너로부터 핑 요청 프레임을 수신받았는지를 확인하여, 받지 않았다면 블록 (24)로, 받았다면 블록 (32)로 진행한다.

블록 (24): CSMA를 통해 파트너에게 랜덤으로 핑 요청 프레임을 전송한다.

블록 (25): 파트너로부터 핑 응답을 수신하였는지를 확인하여, 받지 않았다면 블록 (26)으로, 받았다면 블록 (30)으로 진행한다.

블록 (26): 현재 채널에서 탐색 타임아웃에 도달했는지를 확인하여, 도달하였다면 블록 (27)로, 도달하지 않았다면 블록 (23)으로 진행한다.

블록 (27): 스캔할 마지막 채널인지를 확인하여, 그렇다면 블록 (29)로, 그렇지 않다면 블록 (28)로 진행한다.

블록 (28): 다음 채널로 이동하여 mMaxBITime 때까지 해당 채널을 스캔한다.

블록 (29): 애플리케이션/이용자에게 디바이스 탐색이 실패하였음을 보고한다. 끝.

블록 (30): 핑 응답에 대해 ACK 신호를 전송한다.

블록 (31): 디바이스 탐색이 성공적으로 완료되었다. 끝.

블록 (32): 파트너에게 답신으로서 핑 응답을 전송한다.

블록 (33): 핑 응답에 대한 ACK를 수신하였는지 확인하여, 그렇다면 블록 (34)로, 그렇지 않다면 블록 (32)로 진행한다.

블록 (34): 디바이스 탐색이 성공적으로 완료되었다. 끝

발명의 일 실시예에 따라, mmW 무선 디바이스 탐색에 대해서는, 한 mmW 무선 디바이스는 소정의 준-전방향 (quasi-omni direction)으로 한 채널을 리슨 (listen)하고, 제어 물리 모드 (Control PHY mode)와 함께 핑 요청 프레임 (단순화된 프로브 (probe) 요청)을 전송하기 위해 IEEE 802.11 분산 조정 함수 (DCF, Distributed Coordination Function)를 이용한다. 상기 mmW 무선 디바이스가 핑 요청 프레임을 수신하는 경우, 상기 디바이스는 핑 요청 프레임의 전송을 중단하고, 제어 물리 모드와 함께 핑 응답 프레임 (단순화된 프로브 응답)을 전송하는 데에 DCF를 이용한다.

연결 설정 및 데이터 전송

도 2B는 일 실시예에 따라, 성공적인 디바이스 탐색이후에, 두 무선 디바이스 간의 P2P 애플리케이션 내 애드혹 MAC (IBSS MAC)을 위한 연결 설정과 데이터 전송 프로세스 (40)을 도시한 것이다. 도 2B에 대하여는, 프로세스 (40)의 프로세스 블록 (41-46)이 이제 될 것이다. 두 무선 디바이스가 성공적으로 서로를 탐색한 후, 핑 응답을 성공적으로 수신한 무선 디바이스는 개시자 (initiator)가 되고, 나머지 한 무선 디바이스 (곧, 핑 응답을 전송하는 디바이스)는 응답자 (responder)가 된다 (블록 (41)).

그 후 상기의 두 무선 디바이스는 실제적인 데이터 전송을 위한 연결을 설정할 채널을 위해 스캔을 진행한다 (블록 (42)). 예를 들어, 현재 무선 채널 (즉, 디바이스 탐색을 위해 이용된 채널)이 비지(busy)하다면, 상기 개시자는 소정의 순서대로 다른 채널들을 스캔함과 동시에, 응답자에게 스캔 요청 프레임 메시지 (scan request frame message)를 전송함으로써 응답자가 소정의 순서대로 다른 채널들을 스캔하도록 요청할 수 있다. 스캐닝은 상기 채널이 프리 (free)한 상태인지 또는 다른 디바이스가 상기 채널을 이용중이라면 상기 채널이 프리 채널 시간 (free channel time)을 가지고 있는지 여부를 감지하기 위한 것이다.

채널 스캐닝을 완료하고 응답자로부터 스캔 응답 프레임을 수신받고 나면, 개시자는 스캐닝 결과 (블록 (43))에 따라 스캔된 무선 채널을 선택하여 선택된 채널로 전환할 것인지의 여부를 결정한다. 일 예로, 채널을 선택하는 것은 상기 채널이 프리한지 여부 또는 다른 디바이스가 상기 채널을 이용하고 있다면 상기 채널이 프리 채널 시간을 가지고 있는지의 여부에 기초하게 된다.

개시자가 전환을 위해 새 무선 채널을 선택할 때, 상기 개시자는 응답자에게 채널 전환 요청 프레임 (Channel Switch Request frame)을 전송하면서 전환을 위해 선택된 채널의 아이덴티티를 제공한다 (블록 (44)).

응답자가 채널 전환 요청 프레임을 수신하고 나면, 응답자는 승인 (acknowledgement, ACK)과 함께 채널 전환 요청 프레임에 대해 응답을 한다 (블록 (45)). 개시자가 채널 전환 요청 프레임에 대한 ACK 프레임을 수신하고 나면, 개시자는 선택된 채널로 전환을 한다. 응답자 측에서는, 개시자로부터 채널 전환 요청 프레임을 수신하고 ACK를 전송하고 나면, 선택된 채널로 전환한다 (블록 (45)).

실제 데이터의 전송을 위해 채널이 선택되고 나면, 개시자와 응답자 사이에 추가적인 제어 프레임들이 교환 (exchange)될 수 있다. 예를 들어, 안테나 트레이닝 메시지 (antenna training messages)가 빔포밍 통신 (beamforming communication)을 위해 알려진 방식대로 교환될 수 있다. 안테나 트레이닝 절차 (antenna training procedure)는 두 무선 디바이스 간의 전송과 수신의 방향을 결정하게 된다. 안테나 트레이닝 절차 동안의 제어 메시지들은 안테나 트레이닝의 단계에 따라 전방향 또는 지향성으로 전송이 될 수 있다. 추가적으로, 전송 전력 제어 (Transmit Power Control, TPC) 절차가 수행될 수 있다.

발명의 일 실시예에 따라, 두 무선 디바이스 (개시자와 응답자)가 선택된 (바람직한) 채널 (예를 들어, 허용가능한 링크 품질을 가진 채널) 상에서 성공적으로 상대방을 탐색하고 연결을 설정하고 나면, 무선 디바이스들은 빔포밍 전송과 같은 지향성 전송을 통해 실제 데이터 전송을 개시할 수 있다 (블록 (46)). 전송하는 무선 디바이스는 단순하게 DCF를 이용하여 선택된 채널에 접근하여 ACK 정책과 함께 패킷을 전송할 수 있다. 수신하는 무선 디바이스는 링크 품질을 유지하기 위해 채널 상태를 주기적으로 보고할 수 있다.

발명의 일 실시예에 따라, 빔포밍 전송이 이용될 때, 채널 상태는 빔추적 절차 (Beam tracking procedure)를 통해 보고가 될 수 있다. 빔추적 정보는 환경의 동적 변화에도 불구하고 빔포밍 전송의 링크 품질을 유지할 수 있도록 개시자와 응답자 모두의 빔포밍 파라미터들을 미세조정하는 데에 이용될 수 있다. 지속적인 충돌 또는 간섭이 감지되는 경우, 개시자는 지원이 된다면 채널 전환 프로세스 (channel switching process) 또는 빔 탐색 절차 (beam searching procedure)를 시작할 수 있다. 빔 탐색은 전송 빔을 탐색하고 빔포밍 파라미터들을 조정하는 데에 이용된다. 주기적인 빔 탐색이 수행될 수도 있다.

연결 해제 ( Connection Tear Down )

발명의 일 실시예에 따라, 개시자와 응답자는 모두 연결해제 요청/응답 교환 절차 (Disconnect Request / Response exchange procedure) (예를 들어, IEEE 802.15.3 및 IEEE 802.11 교환 절차)를 통해 연결을 해제 (tear down)할 수 있다.

본원 발명의 실시예들은 P2P 무선 통신에 참여하는 두 무선 디바이스 가운데 하나가 조정자 역할을 해야 하는 것을 요구하지 않으며, 따라서 마스터-슬레이브 (master-slave) 요건은 필요하지 않다. 본원 발명의 실시예들은 모든 무선 디바이스들에 대해 비콘 기능 (beacon capability)을 요구하지 않으며, 즉 비콘이 전혀 없거나, 아무 피어 (peer)에도 애드혹 비콘이 없어도 무방하다 (비콘은 매우 짧다).

더불어, 본원 발명의 실시예들에 따라, 디바이스 탐색을 위한 채널 스캔 모드는 활성 채널 스캐닝 (active channel scanning)이 소정의 채널(들) (predefined channels)에 대해서만 이루어진다. 데이터 통신을 위한 채널 선택은 디바이스 탐색 이후에 이루어진다. P2P 통신 토폴로지 (topology) 내 연결 설정은 피어들 (peers) (예를 들어, 개시자와 응답자) 간의 지향성 전송을 통해 직접 이루어진다. 데이터 통신은 DCF를 기초로 한다.

본 발명의 실시예들은 목표된 애플리케이션에 대한 애드혹 MAC 프로토콜을 위하여 다음을 포함한 세가지 구체적인 기술적 요건을 만족시킨다: MAC 제어 오버해드 (overhead)의 감소, 통신 전원 소비의 감소, 및 효율적인 디바이스 탐색과 연결 설정. 일 실시예는 무선 휴대디바이스와 같은 두 무선 전자디바이스 (electronic devices)간의 싱크-앤드-고 (Sync-and-Go)로도 알려진 싱크앤고 (Sync 'n' Go) 파일 전송을 용이하게 한다.

도 3은 본원 발명의 일 실시예를 구현한 무선 통신 시스템 (200)의 블록 다이어그램을 도시한다. 시스템 (200)은 데이터, 오디오/비디오 정보의 전송과 같은 데이터 전송을 위하여, 무선 송신 스테이션 (202) 및 무선 수신 스테이션 (204)과 같은 무선 스테이션 또는 무선 디바이스를 포함한다. 디바이스 (202) 및 디바이스 (204)는 무선 채널 (201) 상에서 P2P 애드혹 통신에 참여한다. 도1 의 네트워크 (10)내의 디바이스들 (12)은 도 3의 시스템 (200) 내의 무선 스테이션 (202, 204)의 예들이다.

전송기 (202)는 물리 계층 (206), MAC 계층 (208), 및 애플리케이션 계층 (210)을 포함한다. 물리 계층 (206)은 기저대역 프로세스 모듈 (baseband process module)의 제어하에서 신호를 전송/수신하는 무선 주파수 (radio frequency, RF) 통신 모듈 (207)을 포함한다. 기저대역 모듈 (203)은 제어 정보 및 비디오 정보를 통신할 수 있게 한다.

애플리케이션 계층 (210)은 비디오 스트림 (video stream)의 패킷화 (packetizing)를 위한 오디오/비디오 (A/V) 전처리 (preprocessing) 모듈 (211)을 포함하고, 패킷화된 비디오 스트림은 MAC 계층 (208)에 의해 MAC 패킷으로 변환된다. 애플리케이션 계층 (210)은 패킷의 전송을 위한 채널 시간 블록 (channel time block)을 확보 (reserve)하기 위해 제어 명령과 스트림 전송 요청을 보내는 AV/C 제어 모듈 (212)를 더 포함한다.

수신기 (204)는 물리 계층 (214), MAC 계층 (216), 및 애플리케이션 계층 (218)을 포함한다. 물리 계층 (214)는 기저대역 프로세스 모듈 (217)의 제어하에서 신호를 전송/수신하는 RF 통신 모듈 (213)을 포함한다. 애플리케이션 계층 218은 MAC 계층 (216)이 수신한 MAC 패킷내의 비디오 정보를 스트림으로 역패킷화(de-packetizing)하기 위한 A/V 후처리 모듈 (219)을 포함한다. 역패킷화는 패킷화의 반대과정 (reverse)이다. 애플리케이션 계층 (218)은 스트림 제어 및 채널 액세스를 처리하는 AV/C 제어 모듈 (220)을 더 포함한다. 빔포밍 전송은 복수의 채널 상에서 수행될 수 있다. MAC 계층과 물리 계층은 안테나 트레이닝 및 빔 전환 제어 (beam switching control)를 수행할 수 있다.

도 3의 시스템 (200)의 응용예는 60 GHz 주파수 대역 무선 네트워크와 같은 밀리미터파 무선 네트워크를 위한 것이다. 스테이션 (202, 204)에 대해, 본원 발명은 각각의 MAC 계층에 구현이 될 수 있다. 예를 들어, 전송기 (202)의 MAC 계층 (208)은 상술한 디바이스 탐색을 위해 구성된 탐색 모듈 (208A), 상술한 연결 설정과 연결 해제를 위해 구성된 연결 모듈 (208B), 및 상술한 빔포밍을 통한 데이터 통신을 위해 구성된 통신 모듈 (208C)를 포함한다. 더불어, 전송기 (204)의 MAC 계층 (216)은 상술한 디바이스 탐색을 위해 구성된 탐색 모듈 (216A), 상술한 연결 설정과 연결 해지를 위해 구성된 연결 모듈 (216B), 및 상술한 빔포밍을 통한 데이터 통신을 위해 구성된 통신 모듈 (216C)를 포함한다.

해당 분야의 통상의 기술자들에게 알려진 것과 같이, 본원 발명에 따른 상술한 구조 예시는 무선 디바이스, 무선 전송기/수신기, 무선 네트워크 등에 대해 프로세스에 의해 수행되는 프로그램 명령 (program instruction), 소프트웨어 모듈, 마이크로코드 (microcode), 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 (computer readable media) 상의 컴퓨터 프로그램 제품, 논리 회로 (logic circuit), 주문형 반도체 (application specific integrated circuits), 펌웨어 (firmware), 소비자 전자 디바이스 (consumer electronic devices) 등의 여러 가지 방식으로 구현될 수 있다. 더불어, 본원 발명의 실시예들은 전적인 하드웨어로의 실시, 전적인 소프트웨어로의 실시, 또는 하드웨어와 소프트웨어 모두를 포함한 실시의 형태를 가질 수 있다.

“컴퓨터 프로그램 매체”, “컴퓨터가 이용할 수 있는 매체”, “컴퓨터로 읽을 수 있는 매체”, 및 “컴퓨터 프로그램 제품”의 용어들은 일반적으로 주 기억장치(main memory), 보조 기억장치 (secondary memory), 이동식 저장 드라이브 (removable storage drive), 하드 디스크 드라이브에 설치된 하드 디스크, 및 신호 (signals)를 지칭하는 데에 이용된다. 이러한 컴퓨터 프로그램 제품들은 컴퓨터 시스템에 소프트웨어를 제공하기 위한 수단이다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 컴퓨터 시스템으로 하여금 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체로부터 데이터, 명령 (instructions), 메시지 또는 메시지 패킷, 및 기타 컴퓨터로 읽을 수 있는 정보를 읽을 수 있게 한다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 플로피 디스크, ROM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 메모리, 기타 영구 저장 매체 와 같은 비휘발성 메모리 (non-volatile memory)를 포함할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 데이터 및 컴퓨터 명령과 같은 정보를 컴퓨터 간에 전송하는 데에 유용하다. 더불어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터가 그러한 정보를 읽을 수 있게 하는 유선 네트워크나 무선 네트워크를 포함하여 네트워크 링크 및/또는 네트워크 인터페이스와 같은 일시적 상태의 매체 (transitory state medium)에 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 (컴퓨터 제어 로직으로도 불린다) 주 기억장치 및/또는 보조 기억장치에 저장된다. 컴퓨터 프로그램은 또한 통신 인터페이스를 통해 수신이 될 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램들은 실행시에 컴퓨터 시스템으로 하여금 위에서 설명한 본원 발명의 특징들을 수행할 수 있게 한다. 보다 구체적으로, 컴퓨터 프로그램은 실행시에 프로세서 및 멀티 코어 (multi-core) 프로세서로 하여금 컴퓨터 시스템의 특징들을 수행할 수 있게 한다. 따라서, 그러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 시스템의 컨트롤러 (controller)를 나타낸다.

본원 발명은 특정 버전 (version)을 참조하여 설명되었으나, 다른 버전 또한 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 사상과 범위는 여기에 포함된 선호되는 버전의 설명으로 제한되어서는 안 된다.

Claims

무선 통신 시스템에서 데이터 통신의 방법에 있어서,
한 쌍의 피어 무선 스테이션들이 상대 피어 무선 스테이션 (peer wireless station)을 탐색하기 위해 소정의 무선 통신 채널 상에서 탐색을 수행하는 단계; 및
상기 피어 무선 스테이션들이 상기 상대 피어 무선 스테이션을 성공적으로 탐색하였을 때, 데이터 통신을 위한 상기 피어 무선스테이션들 간의 연결을 설정 (setup)하기 위해 무선 통신 채널을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 피어 무선 스테이션들에 의해 공유되는 공통 참조 번호 (common reference number)에 기초하여 무선 스테이션의 탐색을 위한 소정의 무선 통신 채널을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 2항에 있어서,
상기 공통 참조 번호는
상기 피어 무선 스테이션들이 접근할 수 있는 세계시간 (world time)에 기초하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 소정의 무선 채널 상에서 탐색을 수행하는 단계는
상기 각각의 피어 무선 스테이션이 상대 피어 무선 스테이션을 탐색하기 위해 타임아웃 구간 (timeout period) 동안 상기 소정의 무선 통신 채널을 스캐닝 (scanning)하는 단계; 및
상기 타임아웃 구간이 종료되고 상기 피어 무선 스테이션들이 상기 소정의 무선 통신 채널 상에서 상기 상대 피어 무선 스테이션을 탐색하지 못한 경우, 상기 피어 무선 스테이션들이 디바이스 탐색을 수행하기 위해 무선 통신 채널을 선택하기 위한 소정의 순서를 이용하여 다른 무선 통신 채널들을 스캐닝하는 단계를 더 포함하고,
상기 피어 무선 스테이션들은 상기 각각의 통신 채널들을 상기 타임아웃 구간 동안 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 연결을 설정하기 위한 무선 통신 채널을 선택하는 단계는
데이터 통신을 위한 연결을 설정할 무선 통신 채널을 선택하기 위해 상기 피어 무선 스테이션들이 채널 스캐닝 (channel scanning)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 5항에 있어서,
상기 채널 스캐닝을 수행하는 단계는
상기 소정의 무선 통신 채널이 어느 시간 구간 동안 비지 상태 (busy)인 것이 탐지 (detect)되었을 때, 상기 피어 무선 스테이션들 가운데 하나가 개시자 스테이션 (initiator station)으로서 응답자 스테이션 (responder station)인 다른 하나의 피어 무선 스테이션에게 메시지 (message)를 전송함으로써 소정의 순서대로 다른 무선 통신 채널들을 스캔하도록 요청하는 단계를 더 포함하고,
상기 개시자 스테이션은 동일한 시간에 상기 소정의 순서와 동일한 순서대로 상기 다른 무선 통신 채널들을 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법
제 6항에 있어서,
상기 개시자 스테이션은 상기 스캐닝된 무선 통신 채널들 중 하나의 무선 통신 채널을 선택하고 상기 응답자 스테이션에게 통지하는 단계 및;
상기 개시자 스테이션 및 상기 응답자 스테이션이 상기 선택된 무선 통신 채널 상에서의 상호간 데이터 통신을 위한 연결을 설정하기 위해 선택된 무선 통신 채널로 전환 (switch)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 7항에 있어서,
상기 무선 통신 시스템은
애드혹 (ad-hoc) 독립 기본 서비스 세트 (Independent Basic Service Set, IBSS) 피어투피어 통신을 위한 무선랜을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
제 8항에 있어서,
상기 선택된 무선 데이터 통신 채널 상에서 상기 피어 무선 스테이션들 간에 밀리미터파 (millimeter wave, mmWave) 지향성 데이터 전송 (directional data transmission)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
무선 통신 시스템에 있어서,
한 쌍의 피어 무선 스테이션들을 포함하고,
상기 각각의 피어 무선 스테이션은
상기 상대 피어 무선 스테이션을 탐색하기 위해 소정의 무선 통신 채널 상에서 탐색을 수행하도록 구성된 탐색 모듈; 및
성공적으로 탐색을 하였을 때, 데이터 통신을 위한 피어 무선 스테이션들 간의 연결을 설정하기 위해 무선 통신 채널을 선택하도록 구성된 연결 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 소정의 무선 통신 채널은
상기 피어 무선 스테이션들에 의해 공유되는 공통 참조 번호에 기초하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 11항에 있어서,
상기 공통 참조 번호는 상기 피어 무선 스테이션들이 접근할 수 있는 세계시간에 기초하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 각각의 탐색 모듈은
상대 피어 무선 스테이션을 탐색하기 위해 타임아웃 구간 동안 상기 소정의 무선 통신 채널을 스캐닝하고;
상기 타임아웃 구간이 종료되고 상기 피어 무선 스테이션들이 상기 소정의 무선 통신 채널 상에서 상대 피어 무선 스테이션을 탐색하지 못한 경우, 디바이스 탐색을 수행하기 위해 무선 통신 채널을 선택하는 소정의 순서를 이용하여 다른 무선 통신 채널들을 스캐닝하도록 더 구성되고,
상기 피어 무선 스테이션들은 상기 각각의 통신 채널들을 상기 타임아웃 구간 동안 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 각각의 연결 모듈은
데이터 통신을 위한 연결을 설정할 무선 통신 채널을 선택하기 위해 채널 스캐닝을 수행함으로써, 연결을 설정할 무선 통신 채널을 선택하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 14항에 있어서,
상기 각각의 연결 모듈은
상기 소정의 무선 통신 채널이 어느 시간 구간 동안 비지 상태인 것이 탐지되었을 때, 상기 피어 무선 스테이션들 가운데 하나는 개시자 스테이션으로서 응답자 스테이션인 다른 하나의 피어 무선 스테이션에게 메시지를 전송함으로써 소정의 순서대로 다른 무선 통신 채널들을 스캔하도록 요청하도록 더 구성되고,
상기 개시자 스테이션은 동시에 상기의 동일한 소정의 순서대로 상기 다른 무선 통신 채널들을 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 15항에 있어서,
상기 개시자 스테이션은 상기 스캐닝된 무선 통신 채널들 중 하나의 무선 통신 채널을 선택하여 상기 응답자 스테이션에게 통지하고;
상기 개시자 스테이션 및 상기 응답자 스테이션이 상기 선택된 무선 통신 채널 상에서의 상호간 데이터 통신을 위한 연결을 설정하기 위해 선택된 무선 통신 채널로 전환 (switch)하도록 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 16항에 있어서,
애드혹 독립 기본 서비스 세트 피어투피어 통신을 위한 무선랜을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 17항에 있어서,
각각의 피어 무선 스테이션은
60 GHz 무선 주파수 채널을 포함한 상기 선택된 무선 데이터 통신 채널 상에서 상기 피어 무선 스테이션들 간에 밀리미터파 지향성 데이터 전송을 수행하도록 구성된 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
피어 무선 스테이션과의 통신을 위한 무선 스테이션에 있어서,
상기 피어 무선 스테이션을 탐색하기 위해 소정의 무선 통신 채널상에서 탐색을 수행하도록 구성된 탐색 모듈; 및
성공적으로 탐색하였을 때, 데이터 통신을 위한 상기 피어 무선 스테이션과의 연결을 설정하기 위해 무선 통신 채널을 선택하도록 구성된 연결 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 스테이션.
제 19항에 있어서,
상기 소정의 무선 통신 채널은
상기 피어 무선 스테이션들에 의해 공유되는 공통 참조 번호에 기초하는 것을 특징으로 하는 무선 스테이션.
제 20항에 있어서,
상기 공통 참조 번호는 상기 무선 피어 무선 스테이션들이 접근할 수 있는 세계시간에 기초하는 것을 특징으로 하는 무선 스테이션.
제 19항에 있어서,
상기 탐색 모듈은
상대 피어 무선 스테이션을 탐색하기 위해 타임아웃 구간 동안 상기 소정의 무선 통신 채널을 스캐닝하고,
상기 타임아웃 구간이 종료되고 상기 피어 무선 스테이션들이 상기 소정의 무선 통신 채널 상에서 상대 피어 무선 스테이션을 탐색하지 못한 경우, 디바이스 탐색을 수행하기 위해 무선 통신 채널을 선택하는 소정의 순서를 이용하여 다른 무선 통신 채널들을 스캐닝하도록 더 구성되고,
상기 피어 무선 스테이션들은 상기 각각의 통신 채널들을 상기 타임아웃 구간 동안 스캐닝하는 것을 더 특징으로 하는 무선 스테이션.
제 19항에 있어서,
상기 연결 모듈은
데이터 통신을 위한 연결을 설정할 무선 통신 채널을 선택하기 위해 채널 스캐닝을 수행함으로써, 연결을 설정할 무선 통신 채널을 선택하도록 더 구성되는 것을 특징으로 무선 스테이션.
제 23항에 있어서,
상기 연결 모듈은
상기 소정의 무선 통신 채널이 어느 시간 구간 동안 비지 상태인 것이 탐지되었을 때, 상기 피어 무선 스테이션은 개시자 스테이션으로서 응답자 스테이션인 피어 무선 스테이션에게 메시지를 전송함으로써 소정의 순서대로 다른 무선 통신 채널들을 스캔하도록 요청하도록 더 구성되고,
상기 개시자 스테이션은 동시에 상기의 동일한 소정의 순서대로 상기 다른 무선 통신 채널들을 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 무선 스테이션.
제 24항에 있어서,
상기 개시자 스테이션은 상기 스캐닝된 무선 통신 채널들 중 하나의 무선 통신 채널을 선택하여 상기 응답자 스테이션에게 통지하고;
상기 개시자 스테이션 및 상기 응답자 스테이션이 상기 선택된 무선 통신 채널 상에서의 상호간 데이터 통신을 위한 연결을 설정하기 위해 선택된 무선 통신 채널로 전환 (switch)하도록 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 25항에 있어서,
애드혹 독립 기본 서비스 세트 피어투피어 통신을 통하여 무선랜에서의 상기 피어 무선 스테이션과 통신하도록 구성되어 있고,
60 GHz 무선 주파수 채널을 포함한 상기 선택된 무선 데이터 통신 채널 상에서 상기 피어 무선 스테이션과 밀리미터파 지향성 데이터 전송을 수행하도록 구성된 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 스테이션.