KR20140021691A - 공간 재활용 기법을 사용하는 네트워크 및 상기 네트워크의 운용 방법 - Google Patents
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Abstract
공간 재활용 기법을 위한 네트워크 조정기의 동작 방법은 지향성 안테나를 사용하는 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계; 데이터 통신을 위한 비경쟁 접속(contention free access) 구간인 채널 시간 할당 구간에서 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간을 검색하는 단계; 및 상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간과 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간이 겹치도록 상기 채널 시간 할당 구간에서 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계를 포함한다.
Description
아래의 실시예들은 근거리 통신을 위한 피코 네트워크('피코넷')에 관한 것으로, 특히 피코넷의 통신 장치들이 지향성 안테나를 사용하는 경우, 무선 자원의 사용 효율을 높이기 위한 기술에 관한 것이다.
최근 근거리 통신을 위한 피코 네트워크(이하, 피코넷)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 피코넷은 관리 및 통신의 효율을 증대하기 위하여 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하며, 이러한 피코넷은 피코넷 조정기(혹은 네트워크 조정기, Piconet Coordinator: PNC) 및 다수의 통신 디바이스들을 포함한다. 복수의 통신 디바이스들은 적어도 하나의 송/수신 페어(소스-데스티네이션의 관계)를 형성한다.
피코넷에서 여러 개의 통신 링크들이 사용될 수 있으며, 일반적으로 상기 통신 링크들은 서로 다른 주파수 자원을 사용하거나, 서로 다른 시간 자원을 사용한다. 다만, 통신 링크들 각각이 서로 다른 주파수 자원 또는 시간 자원을 사용하는 것은 무선 자원의 사용 효율을 감소시킬 수 있다.
또한, 통신 디바이스들 각각이 지향성 안테나를 사용하는 경우, 통신 디바이스들은 공간 재활용 기법을 사용할 수 있다. 공간 재활용 기법에서, 둘 이상의 송/수신 페어들은 동일한 주파수 자원 및 시간 자원을 사용하는 반면에, 둘 이상의 송/수신 페어들을 위한 통신 링크들의 빔들은 공간적으로 서로 다른 방향으로 형성된다. 통신 링크들의 빔들 각각이 지향성 안테나를 이용하여 서로 다른 방향으로 형성되는 경우, 통신 디바이스들 각각이 동일한 무선 자원(주파수 자원 및 시간 자원)을 사용하더라도, 통신 링크들의 빔들 사이의 간섭이 감소될 수 있다.
특정 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 자원을 공간 재활용 기법을 사용하는 다른 송/수신 페어를 위하여 중복적으로 예약하는 것은 시간 자원의 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 피코넷 전체의 성능(throughput)도 증대될 수 있다. 다만, 특정 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 자원을 다른 송/수신 페어를 위하여 중복적으로 예약하기 위하여 어떤 방식 혹은 어떤 프로토콜을 사용할 것인지에 대한 연구가 더 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 공간 재활용 기법을 위한 네트워크 조정기의 동작 방법은 지향성 안테나를 사용하는 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계; 데이터 통신을 위한 비경쟁 접속(contention free access) 구간인 채널 시간 할당 구간에서 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간을 검색하는 단계; 및 상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간과 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간이 겹치도록 상기 채널 시간 할당 구간에서 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계를 포함한다.
상기 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계는 경쟁 접속(contention access) 구간에서 상기 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계일 수 있다.
상기 대상 송/수신 페어는 상기 대상 송/수신을 위해 예약된 시간 구간에서 상기 지향성 안테나를 가지고 공간 재활용 기법에 따라 상기 데이터 통신을 수행할 수 있다.
상기 대상 송/수신 페어는 상기 대상 송/수신을 위해 예약된 시간 구간에서 채널 상태에 따라 상기 데이터 통신을 수행할 수 있다.
상기 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간을 검색하는 단계는 상기 대상 송/수신 페어에 의해 예약 요청된 시간 구간의 길이보다 크거나 같은 상기 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간을 검색하는 단계이고, 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계는 상기 대상 송/수신 페어에 의해 예약 요청된 시간 구간의 길이보다 크거나 같은 상기 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간이 검색된 경우, 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계일 수 있다.
상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계는 상기 채널 시간 할당 구간에서 남아 있는 시간 구간의 길이와 무관하게 상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간과 상기 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간이 겹치도록 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계일 수 있다.
상기 동작 방법은 경쟁 접속 구간에서 상기 공간 재활용 기법과 관련된 상기 대상 송/수신 페어의 안테나 트레이닝을 위한 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계; 및 상기 채널 시간 할당 구간에서 상기 대상 송/수신 페어의 안테나 트레이닝을 위한 시간 구간을 예약하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동작 방법은 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약함으로 인해 상기 다른 송/수신 페어에서 발생하는 간섭이 특정 레벨 이상인 경우 또는 상기 대상 송/수신 페어의 채널 상태가 특정 레벨보다 좋지 않은 경우, 상기 대상 송/수신을 위한 시간 구간의 예약을 취소하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동작 방법은 상기 대상 송/수신 페어를 위해 예약된 시간 구간에서 상기 공간 재활용 기법이 사용됨을 나타내는 지시자를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 재활용 기법을 위한 네트워크 조정기의 동작 방법은 지향성 안테나를 사용하는 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계; 미리 분할된 복수의 섹터들 중 상기 대상 송/수신 페어와 관련된 섹터를 파악하는 단계; 데이터 통신을 위한 비경쟁 접속(contention free access) 구간인 채널 시간 할당 구간에서 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간을 검색하는 단계; 다른 송/수신 페어와 관련된 섹터 및 상기 대상 송/수신 페어와 관련된 섹터를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과를 기초로 상기 채널 시간 할당 구간에서 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계를 포함한다.
상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계는 상기 다른 송/수신 페어와 관련된 섹터 및 상기 대상 송/수신 페어와 관련된 섹터가 다른 경우, 상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간과 상기 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간이 겹치도록 상기 채널 시간 할당 구간에서 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계일 수 있다.
상기 대상 송/수신 페어는 상기 대상 송/수신을 위해 예약된 시간 구간에서 상기 지향성 안테나를 가지고 공간 재활용 기법에 따라 상기 데이터 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 지향성 안테나를 사용하는 대상 송/수신 페어에 속하는 통신 디바이스의 동작 방법은 경쟁 접속 구간에서 공간 재활용 기법과 관련된 상기 대상 송/수신 페어의 안테나 트레이닝을 위한 시간 구간의 예약 요청을 전송하는 단계; 상기 대상 송/수신 페어의 안테나 트레이닝을 위한 시간 구간의 예약 요청에 대한 승인을 수신하는 단계; 상기 공간 재활용 기법을 위하여 상기 대상 송/수신 페어의 안테나 트레이닝을 수행하는 단계; 상기 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청을 전송하는 단계; 상기 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청에 대한 승인을 수신하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간과 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간은 서로 겹친다.
상기 동작 방법은 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약함으로 인해 상기 다른 송/수신 페어에서 발생하는 간섭이 특정 레벨 이상인 경우 또는 상기 대상 송/수신 페어의 채널 상태가 특정 레벨보다 좋지 않은 경우, 상기 대상 송/수신을 위한 시간 구간의 예약을 취소하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동작 방법은 상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간에서 상기 데이터 통신을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 통신 디바이스들 각각이 지향성 안테나를 이용하여 공간 재활용 기법을 사용할 수 있음을 고려하여 동일한 주파수 자원 및 시간 자원을 서로 다른 통신 링크들에 할당함으로써, 무선 자원의 사용 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 특정 송/수신 페어로부터 시간 자원의 예약 요청이 있는 경우 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 자원을 탐색함으로써 보다 효율적으로 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 자원을 중복적으로 또 다른 송/수신 페어를 위해 예약할 수 있다. 여기서, 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 자원의 길이가 특정 송/수신 페어로부터 예약 요청된 시간 자원의 길이보다 길거나 같다.
도 1은 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하는 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하는 피코 네트워크에서 사용되는 수퍼프레임을 나타낸 도면이다.
도 3은 두 개의 통신 링크들이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 피코 네트워크에 의해 사용되는 수퍼프레임들을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 PNC의 동작 및 도 4에 도시된 수퍼프레임들을 설명하기 위한 PNC의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 여러 개의 섹터들을 포함하는 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 7은 피코 네트워크가 여러 개의 섹터들을 포함하는 경우, PNC의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8은 도 3에 도시된 통신 디바이스들 중 통신 디바이스 3 또는 통신 디바이스 4의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2는 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하는 피코 네트워크에서 사용되는 수퍼프레임을 나타낸 도면이다.
도 3은 두 개의 통신 링크들이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 피코 네트워크에 의해 사용되는 수퍼프레임들을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 PNC의 동작 및 도 4에 도시된 수퍼프레임들을 설명하기 위한 PNC의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 여러 개의 섹터들을 포함하는 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 7은 피코 네트워크가 여러 개의 섹터들을 포함하는 경우, PNC의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8은 도 3에 도시된 통신 디바이스들 중 통신 디바이스 3 또는 통신 디바이스 4의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하는 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하는 피코 네트워크는 피코넷 조정기(PNC) 및 여러 개의 통신 디바이스들(통신 디바이스 1-4)을 포함한다. 여기서, 통신 디바이스들은 핸드폰, 노트북, 스마트폰 등과 같은 이동 단말을 포함하며, 피코넷 조정기는 통신 디바이스로 대체될 수 있다. 그리고, 본 명세서는 피코 네트워크에 대해 주로 기술하지만, 본 발명의 기술적 사상은 피코 네트워크를 포함하는 일반적인 무선 네트워크에서 적용 가능하다.
여러 개의 통신 디바이스들은 소스-데스티네이션의 관계로 송/수신 페어들을 구성한다. 즉, 도 1의 피코넷은 통신 디바이스 1-통신 디바이스 2, 통신 디바이스 1-통신 디바이스 3, 통신 디바이스 2-통신 디바이스 4, 통신 디바이스 3-통신 디바이스 4의 송/수신 페어들을 포함한다.
송/수신 페어들은 피코넷 조정기로부터 또는 피코넷 조정기로 비컨 메시지들을 송/수신함으로써 시간 동기 정보 및 자원 할당 정보를 획득한다. 그리고, 송/수신 페어들은 시간 동기 정보 및 자원 할당 정보를 이용하여 서로 또는 피코넷 조정기와 데이터 통신을 수행한다. 여기서, 피코넷 조정기는 도 2에 도시된 수퍼프레임에 기반하여 시간 동기화 및 자원 할당을 수행한다.
도 2는 중앙 집중형 MAC 프로토콜을 사용하는 피코 네트워크에서 사용되는 수퍼프레임을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, m 번째 수퍼프레임은 비컨 메시지들을 위한 비컨 구간(Beacon Period: BP), 경쟁 접속 구간(Contention Access Period: CAP) 및 채널 시간 할당 구간(Channel Time Allocation Period, CTAP)를 포함한다.
비컨 구간에서 피코넷 조정기는 피코넷 조정기 및 여러 송/수신 페어들은 비컨 메시지들을 교환하며, 비컨 메시지들은 수퍼프레임의 길이, CAP의 길이, CTAP의 길이, 시간 동기 정보 및 자원(채널) 할당 정보를 포함한다.
CAP에서 송/수신 페어들은 경쟁 접속 방식(예를 들어, Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance CSMA/CA)에 따라 데이터 통신을 수행한다.
그리고, CTAP에서 송/수신 페어들은 비경쟁 접속 방식으로 데이터 통신을 수행하며, CTAP는 복수의 채널 시간 할당(Channel Time Allocation, CTA) 블록들을 포함한다. 송/수신 페어들이 CAP에서 피코넷 조정기에게 무선 자원을 요청하는 비컨 메시지를 전송하며, 피코넷 조정기는 상기 요청에 응답하는 비컨 메시지를 전송함으로써, CTA 블록들이 형성된다.
CTAP는 관리 채널 시간 할당(Management Channel Time Allocation, MCTA)들을 포함할 수 있고, 관리 채널 시간 할당은 CAP에서 제공되는 일부의 기능들을 보다 효과적으로 수행하기 위해 사용되는 구간이다. 관리 채널 시간 할당은 본 발명의 주요 동작과는 관련이 없으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
피코넷 조정기는 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA) 방식에 따라 CTAP에 포함되는 복수의 CTA들을 생성하며, 특정 송/수신 페어를 위한 CTA는 하나의 수퍼프레임에 적어도 하나가 존재하거나 복수의 수퍼프레임들마다 적어도 하나씩 주기적으로 존재할 수 있다.
일반적으로, 피코넷 내의 통신 링크들 각각은 서로 사이의 간섭을 피하기 위하여 서로 다른 주파수 자원 또는 서로 다른 시간 자원을 사용한다. 그러나, 송/수신 페어들이 지향성 안테나를 사용하여 통신 링크들의 빔들이 서로 다른 방향으로 형성된다면, 통신 링크들 사이의 간섭은 감소될 수 있으므로, 통신 링크들은 동일한 주파수 자원 및 동일한 시간 자원을 사용할 수 있다. 즉, 송/수신 페어들이 지향성 안테나를 사용한다면, 공간 재활용 기법이 잘 적용될 수 있다. 아래에서는 송/수신 페어들이 공간 재활용 기법을 적용하는 경우, 적어도 둘이 송/수신 페어들이 무선 자원(특히, 시간 자원)을 중복적으로 사용하는 기술에 대해 자세히 설명한다.
또한, 남아 있는 시간 자원이 존재하는 경우에도, 네트워크 전체의 성능을 높이기 위하여 공간 재활용 기법을 사용하는 둘 이상의 송/수신 페어들에게 동일한 시간 자원이 중복적으로 할당될 수 있다. 왜냐 하면, 남아 있는 시간 자원은 다른 새로운 통신 링크를 추가적으로 수용할 수 있기 때문이다. 결국, 본 발명은 남아 있는 시간 자원이 존재하는지 여부와 무관하게 두 개의 송/수신 페어들 각각을 위한 시간 자원을 서로 겹치게 할당할 수 있다.
또한, 지향성 안테나를 사용하는 송/수신 페어들은 데이터 통신을 수행하기 이전에 안테나 트레이닝 과정을 수행한다. 안테나 트레이닝 과정은 데이터 통신을 수행하고자 하는 두 개의 통신 장치들이 최적의 방향을 갖는 빔을 찾는 과정이다. 즉, 두 개의 통신 장치들은 특정 규칙에 따라 다양한 방향으로 안테나의 빔을 형성한 후, 최적의 빔을 찾는다. 아래에서 자세히 설명하겠지만, 새로운 예약을 요청하는 통신 링크와 관련하여, 본 발명은 데이터 통신을 공간 재활용 기법을 이용하여 수행하더라도(예를 들어, 두 개의 송/수신 페어들에 동일한 시간 자원을 할당함), 안테나 트레이닝을 위해서는 공간 재활용 기법을 사용하는 것이 아니라 서로 다른 시간 자원을 할당함으로써 우선권을 갖는 송/수신 페어에게 미치는 간섭을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 송/수신 페어들이 존재하는 경우, 두 개의 송/수신 페어들은 서로 다른 시간 자원을 사용하여 안테나 트레이닝을 수행할 수 있다.
도 3은 두 개의 통신 링크들이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 3에는 두 개의 통신 링크들이 도시되어 있으며, 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어는 통신 링크 A를 형성하며, 통신 링크 A는 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어에 의해 미리 예약되어 있다고 가정한다. 그리고, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 새로운 예약을 통하여 통신 링크 B를 형성하기를 원한다고 가정한다.
동일한 주파수 자원 및 동일한 시간 자원이 두 개의 통신 링크들에 할당되더라도, 두 개의 송/수신 페어들은 지향성 안테나를 가지고 공간 재활용 기법을 사용함으로써, 서로 사이의 간섭을 줄일 수 있다. 이 때, 피코넷 조정기는 아래에서 설명하는 여러 과정을 통하여 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어로부터의 새로운 예약 요청을 처리한다.
도 4는 도 3에 도시된 피코 네트워크에 의해 사용되는 수퍼프레임들을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 지향성 안테나를 사용하는 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어는 N 번째 수퍼프레임의 CTAP에서 미리 예약된 시간 구간 T1을 이용하여 통신 링크 A를 통하여 데이터 통신을 수행하고 있다.
통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어가 시간 구간 T2를 요청하는 경우, 피코넷 조정기는 N 번째 수퍼프레임의 CTAP에서 미리 예약된 시간 구간 T1을 검색한다. 이 때, 피코넷 조정기는 남아 있는 시간 자원이 없음을 확인할 수 있고, 공간 재활용 기법을 통하여 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어를 위해 시간 구간 T1과 겹치는 시간 구간 T2를 할당할 수 있다. 뿐만 아니라, 남아 있는 시간 자원이 존재한다고 하더라도, 피코넷 조정기는 시간 자원의 사용 효율을 극대화하기 위하여 시간 구간 T1과 겹치는 시간 구간 T2를 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어를 위해 할당할 수도 있다.
통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어의 새로운 예약 요청을 처리하는 절차는 도 5 및 도 8의 동작 흐름도에 도시되어 있다.
도 5는 도 3에 도시된 PNC의 동작 및 도 4에 도시된 수퍼프레임들을 설명하기 위한 PNC의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 같이 참조하여 도 5에 대해 설명한다.
도 5를 참조하면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어에 공간 재활용 기법이 적용되는 것으로 결정되면, 피코넷 조정기는 N 번째 수퍼프레임의 CAP에서 안테나 트레이닝을 위해 필요한 시간 구간인 Ttraining의 예약 요청이 있는지를 확인한다(511).
그리고, 피코넷 조정기는 안테나 트레이닝을 위해 필요한 최소의 시간 구간인 Ttraining을 탐색한 후(512), Ttraining의 탐색을 성공하였는지 여부를 판단한다(513). 만약, Ttraining의 탐색이 실패한다면, PNC의 동작은 새로운 동작이 시작될 때까지 종료된다.
반대로, 탐색이 성공한다면, 피코넷 조정기는 N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에서 Ttraining을 예약 및 할당한다(514). 피코넷 조정기는 N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에서 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 T1과 겹치지 않게 Ttraining을 예약할 수 있다. 따라서, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어가 N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에서 안테나 트레이닝을 수행하는 동안에, 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어에서 발생하는 간섭을 피할 수 있다.
통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 피코넷 조정기에 의해 예약/할당된 N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에 있는 Ttraining을 이용하여 안테나 트레이닝을 수행한다. 안테나 트레이닝이 성공적으로 완료되면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 공간 재활용 기법을 사용할 수 있는지 여부 및 공간 재활용 기법을 사용할 수 있는 경우 선호하는 시간 구간에 관한 정보를 피코넷 조정기로 제공할 수도 있다.
통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어가 안테나 트레이닝을 완료하면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 N+2 번째 수퍼프레임의 CAP에서 피코넷 조정기로 데이터 통신을 위한 시간 구간인 T2를 요청한다. 이 때, 피코넷 조정기는 N+2 번째 수퍼프레임에서 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어로부터 T2의 예약 요청이 있는지 여부를 판단한다(515).
통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어로부터 T2의 예약 요청이 있는 경우, 피코넷 조정기는 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간 T1을 탐색한다(516).
그리고, 피코넷 조정기는 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어를 위한 기존의 예약이 존재하는지 여부(미리 예약된 시간 구간 T1이 존재하는지 여부)를 판단하고(517), 기존의 예약이 존재한다면, 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간 T1을 탐색한다(518). 이 때, 피코넷 조정기는 T2의 길이보다 크거나 같은 길이를 갖는 T1만을 탐색한다.
피코넷 조정기는 T1을 탐색하는 데에 성공하였는지 여부를 판단하고(519), T1을 탐색하는 데에 성공하였다면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어를 위한 시간 구간 T2를 N+3 번째 서브프레임에 새롭게 예약 및 할당한다(520). 이 때, 피코넷 조정기는 N+3 번째 서브프레임에서 T1과 T2를 겹쳐서 할당함으로써 시간 자원의 사용 효율을 높인다. 그리고, 위에서 설명한 바와 같이, 두 개의 송/수신 페어들은 공간 재활용 기법을 이용하여 데이터 통신을 수행함으로써 서로 간의 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 피코넷 조정기는 T2를 새롭게 예약 및 할당한 경우, 공간 재활용 기법이 사용됨을 나타내는 지시자를 생성한 후, 송/수신 페어들로 제공할 수 있다. 이러한 지시자는 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어가 채널 상태를 모니터링하는 것을 유도할 수 있다.
통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 T2에서 데이터 통신을 수행하는 경우 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어에서 발생하는 간섭이 미리 설정된 레벨보다 큰지를 판단한다(521). 만약, 그 간섭이 미리 설정된 레벨보다 크다면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어를 위한 새로운 예약은 취소된다(523).
또한, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 새롭게 예약 및 할당된 T2의 일정한 시간 동안 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4 사이의 채널 상태를 체크하고(522), 그 채널 상태가 양호하지 않다면, 새로운 예약은 취소된다(523). 이 때, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 CCA(Clear Channel Assessment)를 추가적으로 모니터링할 수 있다.
통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어에서 발생하는 간섭이 미리 설정된 레벨 이하이며, CCA가 양성이고, T2에서 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4 사이의 채널 상태가 양호하다면, 피코넷 조정기는 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어의 데이터 통신을 허용한다(526).
또한, 단계 517에서 기존의 예약이 존재하지 않거나 단계 519에서 T1이 탐색되지 않는다면, 피코넷 조정기는 T2를 즉시 새롭게 예약한다(524, 525).
피코넷 조정기는 다른 통신 디바이스들과 마찬가지로 지향성 안테나들을 가질 수 있고, 그 지향성 안테나들에 대응하는 영역들을 적어도 둘의 섹터들로 나누어 관리할 수 있다. 이러한 복수의 섹터들이 존재하는 경우에 대해서는 도 6 및 도 7을 통해 설명한다.
도 6은 여러 개의 섹터들을 포함하는 피코 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 지향성 안테나들을 포함하는 피코넷 조정기는 형성 가능한 빔들의 방향에 따라 여러 영역들을 관리한다. 도 6의 예에서, 피코넷 조정기는 섹터 A, B, C, D를 관리한다. 이 때, 피코넷 조정기는 송/수신 페어들이 어느 섹터에 속하는지 여부에 따라 공간 재활용 기법을 사용할지 여부, 송/수신 페어들을 위한 시간 자원을 중복적으로 할당할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어가 속하는 섹터와 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어가 동일하거나, 서로 가까이 있는 경우, 피코넷 조정기는 공간 재활용 기법을 사용하지 않고, 송/수신 페어들을 위한 시간 자원을 서로 다르게 할당할 수 있다.
도 7은 피코 네트워크가 여러 개의 섹터들을 포함하는 경우, PNC의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 피코넷 조정기는 공간 재활용 기법을 이용하여 데이터 통신을 수행하고자 하는 송/수신 페어로부터 T2의 예약 요청이 있는지 여부를 확인한다(710).
T2의 예약 요청이 있다면, 피코넷 조정기는 T2를 예약 요청한 송/수신 페어를 포함하는 섹터를 파악한다(720).
그리고, 피코넷 조정기는 기존의 예약을 갖는 송/수신 페어가 속하는 섹터를 파악하기 위하여 그 기존의 예약을 탐색하고(730), 기존의 예약을 갖는 송/수신 페어가 속하는 섹터와 T2를 예약 요청한 송/수신 페어가 속하는 섹터가 동일한지 여부를 판단한다(740).
두 개의 섹터들이 서로 동일하지 않다면, 피코넷 조정기는 도 6에 도시된 T2의 예약 절차를 진행하며(750), 두 개의 섹터들이 서로 동일하면, 피코넷 조정기는 모든 기존의 예약들을 탐색한다(760). 반대로, 두 개의 섹터들이 동일하다면, 다른 기존의 예약들을 탐색하고, 그 다른 기존의 예약들에 대해 단계 740 내지 750을 반복한다.
도 8은 도 3에 도시된 통신 디바이스들 중 통신 디바이스 3 또는 통신 디바이스 4의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어에 공간 재활용 기법이 적용되는 것으로 결정되면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 안테나 트레이닝을 위한 시간 구간인 Ttraining의 예약 요청을 N 번째 수퍼프레임의 CAP에서 피코넷 조정기로 전송한다(810).
이 때, 피코넷 조정기는 안테나 트레이닝을 위해 필요한 최소의 시간 구간인 Ttraining을 탐색한 후, N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에 Ttraining을 예약 및 할당한다. 여기서, 피코넷 조정기는 N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에서 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 T1과 겹치지 않게 Ttraining을 예약할 수 있다.
또한, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 Ttraining의 예약 요청이 피코넷 조정기에 의해 승인되었는지 여부를 판단하고(820), 승인되었다면, N+1 번째 수퍼프레임의 CTAP에 예약 및 할당된 Ttraining을 이용하여 안테나 트레이닝을 수행한다(830).
그리고, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 안테나 트레이닝이 성공적으로 수행되었는지를 판단하고(840), 성공하였다면, N+2 번째 수퍼프레임의 CAP에서 데이터 통신을 위한 시간 구간인 T2의 예약 요청을 피코넷 조정기로 전송한다(850).
이 때, 피코넷 조정기는 통신 디바이스 1 및 통신 디바이스 2의 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간 T1(T2의 길이보다 크거나 같은 길이를 갖는)을 탐색한 후, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어를 위한 시간 구간 T2를 N+3 번째 서브프레임에 새롭게 예약 및 할당한다.. 이 때, T2는 T1과 겹쳐서 예약 및 할당된다.
또한, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 T2의 예약 요청이 피코넷 조정기에 의해 승인되었는지 여부를 판단한다(860). 승인되었다면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 CCA의 체크 결과 및 채널 상태를 피코넷 조정기로 보고한다(870). 이 때, 피코넷 조정기는 CCA의 체크 결과 및 채널 상태를 기초로 T2의 예약을 취소할 수 있다.
T2의 예약이 취소되지 않는다면, 통신 디바이스 3 및 통신 디바이스 4의 송/수신 페어는 T2를 이용하여 데이터 통신을 수행한다(890).
본 발명에 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. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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 (1)
- 지향성 안테나를 사용하는 대상 송/수신 페어의 데이터 통신을 위한 시간 구간의 예약 요청을 수신하는 단계;
데이터 통신을 위한 비경쟁 접속(contention free access) 구간인 채널 시간 할당 구간에서 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간을 검색하는 단계; 및
상기 대상 송/수신을 위해 예약되는 시간 구간과 다른 송/수신 페어를 위해 미리 예약된 시간 구간이 겹치도록 상기 채널 시간 할당 구간에서 상기 대상 송/수신 페어를 위한 시간 구간을 예약하는 단계
를 포함하는 공간 재활용 기법을 위한 네트워크 조정기의 동작 방법.
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