KR20140092823A - 파워에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘 - Google Patents

파워에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘 Download PDF

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KR20140092823A
KR20140092823A KR1020147011294A KR20147011294A KR20140092823A KR 20140092823 A KR20140092823 A KR 20140092823A KR 1020147011294 A KR1020147011294 A KR 1020147011294A KR 20147011294 A KR20147011294 A KR 20147011294A KR 20140092823 A KR20140092823 A KR 20140092823A
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Abstract

접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템들 및 방법들에서, 네트워크 내의 액세스 포인트가 생성된다. 상기 액세스 포인트는 네트워크로의 액세스를 얻기 위해 제2 노드로부터 요청을 수신하도록 구성된, 네트워크에 연결된 제1 노드이다. 상기 액세스 포인트와 제2 노드 사이에 전송되는 신호의 파워가 측정된다. 제2 노드가 네트워크에 액세스할 확률은 액세스 상기 포인트와 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 측정된 파워에 근거하여 결정된다. 상기 제2 노드가 네트워크로의 액세스를 얻도록 할지의 결정은 상기 결정된 확률에 근거하여 이루어진다.

Description

파워에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘{NETWORK ACCESS MECHANISM BASED ON POWER}
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 2011년 11월 8일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/557,321호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 참조로서 포함된다.
[기술분야]
본 발명에서 설명된 기술은 일반적으로, 통신 네트워크들에 관한 것이며, 특히 통신 네트워크에서 사용하기 위한 접속 경합에 기반한(contention-based) 네트워크 액세스 메커니즘에 관한 것이다.
접속 경합에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘들이 여러 가지 서로 다른 타입의 통신 네트워크들의 네트워크 통신 프로토콜들에 채용된다. 예를 들어, 접속 경합에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘들은 다른 것들 중에서도 특히, 로컬 영역 네트워크들(예컨대, 이더넷 네트워크들), 무선 네트워크들(예컨대, IEEE 802.11 표준에 기반한 무선 네트워크들), HAN(home area network) 시스템들 및 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 네트워크들에 채용된다. 접속 경합에 기반한 시스템에서, 경합 노드(contestant node)들은 통신 네트워크에서 권한(right) 또는 상태(status)(예컨대, 공유된 브로드캐스트 매체를 통해 전송할 권한 또는 통신 네트워크에 연결된 노드들의 네트워크에 참여(join)할 권한)를 위해 경쟁한다. 접속 경합에 기반한 시스템에서의 이러한 경쟁은 전형적으로 접속 경합 윈도우 내에서 발생하는 바, 상기 접속 경합 윈도우는 통신 채널들을 표시하는 다수의 슬롯들(예컨대, 16 또는 32)로 나누어진 윈도우이다. 접속 경합에서, 각각의 경합 노드는 접속 경합 윈도우의 슬롯들 중에서 통신 채널을 선택하고, 선택된 통신 채널을 사용하여 접속 경합 참가 메시지를 보낸다. 여러 경합 노드들이 동시에 네트워크에 참여하길 시도할 때, 최저 슬롯을 선택하는 경합 노드가 접속 경합에서 승리했다고 결정되고, 네트워크 내의 새로운 링크가 그 네트워크에 승리한 노드를 연결하기 위해 생성된다. 일단 네트워크에 연결되면, 승리한 노드 및 네트워크의 다른 연결된 노드들은 여러 가지 서로 다른 프로토콜들(예컨대, 캐리어 감지 다중 액세스 프로토콜, 시분할 다중 액세스 프로토콜 및 기타 등등)을 통해 통신 매체로의 액세스를 공유할 수 있다.
본 발명은 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법에서, 네트워크 내의 액세스 포인트가 생성된다. 상기 액세스 포인트는 네트워크로의 액세스를 얻기 위해 제2 노드로부터 요청을 수신하도록 구성된, 네트워크에 연결된 제1 노드이다. 상기 액세스 포인트와 제2 노드 사이에 전송되는 신호의 파워가 측정된다. 제2 노드가 네트워크에 액세스할 확률은 상기 액세스 포인트와 제2 노드 사이에 전송되는 신호의 측정된 파워에 근거하여 결정된다. 상기 제2 노드가 네트워크로의 액세스를 얻도록 할지의 결정은 상기 결정된 확률에 근거하여 이루어진다.
다른 예에서, 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템은 액세스 포인트를 포함한다. 상기 액세스 포인트는 네트워크로의 액세스를 얻기 위해 제2 노드로부터 요청을 수신하도록 구성된, 네트워크에 연결된 제1 노드이다. 시스템은 또한, 상기 제2 노드를 포함하고, 상기 제2 노드는 상기 액세스 포인트와 제2 노드 사이에 전송되는 신호의 파워를 측정하도록 구성된다. 상기 제2 노드는 또한, 상기 액세스 포인트와 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 측정된 파워에 근거하여 상기 제2 노드가 네트워크에 액세스할 확률을 결정하도록 구성된다. 상기 제2 노드는 결정된 확률에 근거하여 상기 네트워크로의 액세스를 요청하도록 더 구성된다.
도 1은 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드와의 사이에 전송되는 신호의 파워를 측정한 것에 근거하여 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 예시적 시스템의 블록도이다.
도 2a 및 2b는 액세스 포인트와 네트워크 액세스를 요청하는 복수의 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 네트워크를 생성하기 위해, 액세스 포인트에 의해 수행되는 예시적 단계들 및 네트워크 액세스를 요청하는 노드에 의해 수행되는 예시적 단계들을 각각 도시하는 흐름도들이다.
도 3a, 3b 및 3c는 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 시간에 걸쳐 구축되는 예시적 네트워크 토폴로지를 도시한다.
도 4a 및 4b는 노드들과 액세스 포인트와의 사이의 거리들에 근거하여 노드들에 할당되는 슬롯들의 범위들을 갖는 예시적 접속 경합 윈도우들을 도시한다.
도 5는 예시적 AMI 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 6은 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1은 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드와의 사이에 전송되는 신호의 파워를 측정한 것에 근거하여 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 예시적 시스템의 블록도이다. 도 1에서, 복수의 노드들(106)이 액세스 포인트(104)를 통해 통신 네트워크(102)로의 액세스를 요청한다. 상기 노드들(106)은 여러 가지 서로 다른 타입의 디바이스들을 나타낼 수 있다. 일 예에서, 통신 네트워크(102)는 인터넷이고, 노드들(106)은 여러 가지 유선 또는 무선 디바이스들(예컨대, 데스크톱 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들, 개인용 디지털 단말기(PDA)들, 스마트폰들, 셀폰들 및, 인터넷을 통해 데이터를 보내고 수신하는 능력을 갖춘 다른 디바이스들)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 통신 네트워크(102)는 AMI 네트워크이고, 노드들(106)은 계량기(meter)들(예컨대, 전기 계량기들) 및 AMI 네트워크를 통해 데이터를 보내고 수신하도록 구성된 파워 라인 통신(PLC) 모뎀들을 갖는 로드(load)들에 대응한다. 도 1은 통신 네트워크(102)로의 액세스를 얻으려 하는 n개의 노드들(106)을 도시하며, 여기서 n은 수백 또는 수천의 숫자일 수 있고 따라서, 네트워크 액세스를 요청하는 다수의 노드들을 나타낼 수 있다.
액세스 포인트(104)는 통신 네트워크(102)에 연결되고 네트워크(102)로의 액세스를 얻기 위해 하나 이상의 노드들(106)에 의해 사용된다. 일 예에서, 액세스 포인트(104)는 무선 네트워크를 형성하기 위해 네트워크(102)와 무선 디바이스 노드들(106)을 연결하는 기지국 디바이스이다. 다른 예에서, 액세스 포인트(104)는 네트워크(102)로의 액세스를 이전에 얻은 노드 자체이며, 그 이후에 하나 이상의 노드들(106)에 네트워크 액세스를 제공하도록 구성된 중앙 제어기로서 역할한다. 액세스 포인트(104)는 하나 이상의 노드들(106)에게 네트워크(102)로의 액세스를 허락하기 위한 접속 경합에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘을 이용할 수 있다.
네트워크(102)에서 다음 링크를 생성하는 법을 결정하는 것(즉, 노드들(106) 중 어느 것이 네트워크(102)로의 액세스를 부여받아야 할지를 결정하는 것)은 액세스 포인트(104)와 네트워크(102)로의 액세스를 요청하는 노드들(106) 각각과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들(110)을 측정한 것에 근거한다. 신호들의 측정된 파워들(110)은 다른 변수들 중에서도 특히 액세스 포인트(104)와 노드들(106) 사이의 거리에 의해 결정된다. 비록, 네트워크(102)로의 액세스를 요청하는 노드들(106)이 액세스 포인트(104)로부터 동일한 거리들에 위치된 것으로 도 1에 도시되지만, 예시적 시스템들에서, 특정 노드들(106)은 다른 노드들보다 액세스 포인트(104)에 거리상 가까워서, 액세스 포인트(104)에 거리상 가까운 노드들(106)이 상기 액세스 포인트(104)에 상대적으로 높은 전송 파워를 가진 신호들을 전송하도록 한다.
액세스 포인트(104)는 도 2a에 도시된 단계들에 근거하여 노드들(106) 중 어느 것이 네트워크(102)로의 액세스를 부여받을지 결정할 수 있다. 도 2a는 액세스 포인트와 네트워크 액세스를 요청하는 복수의 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 네트워크를 생성하기 위해 액세스 포인트에 의해 수행되는 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도(200)이다. 단계(202)에서, 액세스 포인트는 통신 네트워크에 액세스하기 위해 복수의 노드들 1 . . . n로부터 요청들을 수신한다. 단계(204)에서, 액세스 포인트는 상기 액세스 포인트와 노드들 각각과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한다. 단계(206)에서, 전송된 신호들의 측정된 파워들을 사용하여, 액세스 포인트는 노드가 네트워크로의 액세스를 부여받을 확률을 노드들 각각에 대해 결정한다. 만일 액세스 포인트가 상기 액세스 포인트와 특별한 노드 사이에 전송되는 신호의 높은 파워를 측정하면, 특별한 노드는 네트워크에 액세스할 높은 확률을 가진다고 결정된다. 만일 액세스 포인트가 상기 액세스 포인트와 특별한 노드 사이에 전송되는 신호의 낮은 파워를 측정하면, 특별한 노드는 네트워크에 액세스할 낮은 확률을 가진다고 결정된다. 단계(208)에서, 액세스 포인트는 결정된 확률들에 근거하여 액세스 포인트와 하나 이상의 노드들과의 사이의 네트워크에 새로운 링크를 생성한다. 메커니즘은 노드들에게 이들이 네트워크로의 액세스를 허락받았음을 알려주기 위해 사용된다.
도 2a의 흐름도(200)에서, 액세스 포인트는 상기 액세스 포인트와 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것을 사용하여 노드들 중 어느 것이 네트워크로의 액세스를 부여받을지 결정한다. 이 방법 하에서, 노드들은 단지, 네트워크로의 액세스를 요청하고, 액세스 포인트는 액세스 포인트와 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 확률들을 결정함으로써 네트워크 액세스를 궁극적으로 제어한다. 다른 예에서, 도 2b의 흐름도(250)에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트와 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거한 확률 결정은 네트워크 액세스를 요청하는 노드들(예컨대, 도 1의 예에서 노드들(106))의 각각에 의해 대신 이루어진다. 도 2b는 액세스 포인트와 노드 사이에 전송되는 신호의 파워를 측정한 것에 근거하여 네트워크로의 액세스를 요청하기 위해 노드에 의해 수행되는 예시적인 단계들을 도시한다. 단계(252)에서, 네트워크에 액세스하려 하는 노드는 액세스 포인트와 노드와의 사이에 전송되는 신호의 파워를 측정한다. 단계(254)에서, 노드는 신호의 파워를 측정한 것에 근거하여 네트워크로의 액세스를 얻을 확률을 결정한다. 단계(256)에서, 노드는 결정된 확률에 근거하여 네트워크로의 액세스를 요청한다. 네트워크에 액세스하기 위한 요청은 경쟁의 맥락에서 이루어질 수 있고, 여기서 복수의 다른 노드들 또한, 네트워크로의 액세스를 요청한다. 만일 노드가 액세스 포인트와 상기 노드 사이에 전송되는 신호의 높은 파워를 측정하면, 노드는 자신이 네트워크에 액세스할 높은 확률을 가진다고 결정하고, 이 높은 확률에 근거하여 액세스를 위해 경쟁한다. 만일 노드가 액세스 포인트와 상기 노드 사이에 전송되는 신호의 낮은 파워를 측정하면, 노드는 자신이 네트워크에 액세스할 낮은 확률을 가진다고 결정하고, 이 낮은 확률에 근거하여 액세스를 위해 경쟁한다. 네트워크 액세스를 위한 경쟁은 예컨대, 접속 경합에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘을 통해 이루어질 수 있다.
도 3a, 3b 및 3c는 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 시간에 걸쳐 구축되는 예시적인 네트워크 토폴로지를 도시한다. 도 3a는 제1 시점에서의 네트워크 토폴로지(300)를 도시한다. 제1 시점에서, 복수의 노드들은 네트워크에 연결되고(302), 복수의 노드들은 네트워크로의 액세스를 요구한다(304). 비록 도 3a가 네트워크로의 액세스를 요구하는 5개의 노드들(304)을 도시하지만, 일부 예들에서, 액세스를 요구하는 노드들의 수는 수백 또는 수천 개일 수 있다. 유한한 대역폭의 네트워크 및 그 네트워크로의 액세스를 요구하는 다수의 노드들로 인해, 모든 노드들(304)이 네트워크로의 액세스를 동시에 부여받을 수 없다. 따라서, 네트워크로의 액세스를 요구하는 노드들(304)은 (예컨대, 접속 경합에 기반한 액세스 메커니즘을 통해) 네트워크에 액세스하기 위해 경쟁할 수 있고, 네트워크 내의 새로운 링크들은 액세스 경쟁들에서 승리했다고 결정된 노드들에 한 번에 하나씩(one-at-a-time) 생성될 수 있다.
일 예에서, 네트워크에 이미 연결된 노드(302)는 다양한 시점들에서 네트워크에 참여하기 위해 네트워크에 액세스를 요구하는 하나 이상의 노드들(304)에게 기회를 제공할 것이다. 도 3a에서, 연결된 노드 1.3.1은 네트워크에 참여하기 위해 네트워크에 액세스를 요구하는 노드들(304) 중 하나에게 기회를 제공할 수 있다. 상기 연결된 노드 1.3.1은 네트워크로의 액세스를 얻기 위한 요청들을 다른 노드들로부터 수신하고, 상기 요청들에 근거하여 네트워크에 새로운 링크를 생성함으로써 액세스 포인트로서 역할한다. 새로운 링크를 생성하는 법을 결정(즉, 네트워크로의 액세스를 요구하는 노드들(304) 중 어느 것이 액세스를 부여받아야 하는지 결정)함에 있어서, 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 기초하여 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템이 사용된다. 시스템에서, 상기 연결된 노드 1.3.1은 네트워크로의 액세스를 요구하는 노드들(304)로부터 네트워크로의 액세스를 얻기 위한 요청들을 수신하고, 상기 연결된 노드 1.3.1과 요청하는 노드들(304)의 각각과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들이 측정된다. 네트워크 액세스를 요구하는 노드들(304) 각각에 대해, 노드가 네트워크 액세스를 부여받을 확률은 액세스 포인트와 노드 사이에 전송되는 신호의 측정된 파워에 근거하여 결정된다. 네트워크 내의 새로운 링크는 결정된 확률들에 근거하여 네트워크 액세스를 요구하는 하나 이상의 노드들(304)에 생성된다.
도 3b는 네트워크 내의 새로운 링크가 상기 기술된 단계들에 근거하여 생성된 이후의 제2 시점에서의 네트워크 토폴로지(350)를 도시한다. 도 3b에서, 네트워크 내의 새로운 링크는 상기 연결된 노드 1.3.1과 이전에 네트워크로의 액세스를 요구하는 노드들(304) 중 하나였던 노드 1과의 사이에서 생성되었다. 상기 노드 1로의 네트워크 내의 링크는 상기 연결된 노드 1.3.1에 의해 제공되는 액세스 포인트에 대한 노드 1의 근접성(proximity)에 근거하여 생성된다. 네트워크 액세스를 요구하는 다른 노드들(304)에 비해, 상기 노드 1은 상기 연결된 노드 1.3.1에 거리상 가장 가깝고, 따라서 전송되는 신호의 측정된 파워가 상기 노드 1과 상기 연결된 노드 1.3.1 사이에서 가장 높다. 상기 노드 1과 상기 연결된 노드 1.3.1 사이에서 전송되는 가장 높은 측정된 파워를 가진 신호로 인해, 상기 노드 1은 네트워크로의 액세스를 부여받을 높은 확률을 가진다고 결정된다. 이 높은 확률로, 상기 노드 1은 상기 연결된 노드 1.3.1에 의해 채용되는 네트워크 액세스 경쟁 메커니즘에서 승리하도록 바이어싱(bias)된다. 따라서, 상기 노드 1은 네트워크 액세스 경쟁에서 승리해서, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 연결된 노드 1.3.1과 상기 노드 1 사이에서 네트워크 내의 새로운 링크가 생성되도록 한다.
도 3c는 제3 시점에서의 네트워크 토폴로지(370)를 도시한다. 네트워크로의 액세스를 얻은 이후에 노드 1은 네트워크로의 액세스를 요구하는 노드들(304) 중 또 다른 노드에 대한 네트워크 내의 새로운 링크를 스스로 생성할 수 있다. 도 3c에서, 노드 1은 이전에 네트워크로의 액세스를 요구하는 노드들 중 하나였던 노드 3에 대한 네트워크 내의 새로운 링크를 생성했다. 노드 3에 대한 네트워크 내의 링크는 노드 1에 의해 제공되는 액세스 포인트에 대한 노드 3의 근접성에 근거한다. 네트워크 액세스를 요구하는 다른 노드들(304)에 비해, 노드 3은 노드 1에 거리상 가장 가깝고, 따라서 노드 3과 노드 1 사이에 전송되는 신호는 가장 높은 측정된 파워를 가진다. 이 신호의 높은 측정된 파워로 인해, 노드 3은 네트워크로의 액세스를 부여받을 높은 확률을 가진다고 결정된다. 이 높은 확률로, 노드 3은 네트워크 액세스 경쟁에서 승리해서, 도 3c에 도시된 바와 같이 네트워크 내의 새로운 링크가 노드 1과 노드 3 사이에 생성되도록 한다.
도 4a 및 4b는 노드들과 액세스 포인트와의 사이의 거리들에 근거하여 노드들에 할당되는 슬롯들의 범위들을 갖는 예시적 접속 경합 윈도우들을 도시한다. 접속 경합에 기반한 네트워크 액세스 시스템들에서, 복수의 경합 노드들은 네트워크에 참여하기 위한 권한을 위해 경쟁한다. 접속 경합에 기반한 시스템들에서의 경쟁은 접속 경합 윈도우(예컨대, 도 4a 및 4b의 접속 경합 윈도우들(각각 400, 450))를 통해 발생되고, 상기 접속 경합 윈도우는 통신 채널들을 나타내는 다수의 슬롯들로 나누어진 윈도우이다. 일 예에서, 접속 경합 윈도우는 네트워크 내의 액세스 포인트(예컨대, 다른 노드가 네트워크에 연결되게끔 하려는, 네트워크에 연결된 기지국 또는 노드)에 의해 개방(open)된다. 접속 경합 기간(period) 동안, 각각의 경합 노드는 접속 경합 윈도우의 슬롯들 중에서 통신 채널을 선택하고, 선택된 채널을 사용하여 접속 경합 참가 메시지를 보낸다. 여러 경합 노드들이 동시에 네트워크에 참여하길 시도할 때, 최저 슬롯을 선택하는 경합 노드는 접속 경합에서 승리했다고 결정되며, 네트워크 내의 새로운 링크가 상기 네트워크에 승리한 노드를 연결하기 위해 생성된다.
도 4a 및 4b는 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요구하는 복수의 노드들 각각과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 동작하는 접속 경합 윈도우들을 도시한다. 상기에 기술된 바와 같이, 통시 네트워크들은 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요구하는 복수의 노드들 각각과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 액세스될 수 있다. 이러한 방식으로 네트워크들에 액세스함에 있어서, 노드가 네트워크로의 액세스를 부여받을 확률은 신호들의 측정된 파워들에 근거하며, 네트워크 내의 새로운 링크는 노드들 각각에 대한 확률들에 근거하여 생성된다. 접속 경합에 기반한 네트워크 액세스 메커니즘의 맥락에서, 노드가 네트워크로의 액세스를 부여받을 확률은 접속 경합 윈도우의 번호가 매겨진 슬롯들 중 하나 이상을 노드에 할당함으로써 결정될 수 있다. 노드에 할당된 변호가 매겨진 슬롯들 중 하나 이상은 그 노드가 접속 경합 기간 동안 선택할 수 있는 슬롯들이다. 따라서, 접속 경합 윈도우의 슬롯을 선택할 때, 특별한 노드의 슬롯 선택 초이스(choice)들은 노드가 네트워크로의 액세스를 부여받을 결정된 확률에 근거하여 제약을 갖는다(constrain). 높은 확률을 가진 노드들은 낮은 번호가 매겨진 슬롯들을 할당받고 따라서, 네트워크로의 액세스를 얻을 높은 찬스(chance)를 가진다. 낮은 확률을 가진 노드들은 높은 번호가 매겨진 슬롯들을 할당받고 따라서, 네트워크로의 액세스를 얻을 낮은 찬스를 가진다.
도 4a는 복수의 중첩되지 않는 슬롯들의 범위들을 갖는 접속 경합 윈도우(400)를 도시하고, 각각의 슬롯들의 범위는 네트워크 액세스를 요청하는 노드들의 특별한 클래스(class)에 대해 보존된다. 도 4a의 예에서, 액세스 포인트(402)에 매우 가까운 노드들은 슬롯들 0 내지 3만을 선택할 수 있다. 접속 경합 윈도우의 낮은 번호가 매겨진 슬롯을 선택하는 노드가 접속 경합에서 승리하기 때문에, 액세스 포인트에 매우 가까운 노드들(402)은 액세스 포인트로부터 먼 노드들과의 접속 경합에서 승리하기 위해 바이어싱된다. 액세스 포인트에 상대적으로 가까운 노드들(404)은 슬롯들 4 내지 7만을 선택할 수 있고, 액세스 포인트로부터 먼 노드들(406)은 슬롯들 8 내지 11만을 선택할 수 있으며 그리고 액세스 포인트로부터 매우 먼 노드들(408)은 슬롯들 12 내지 15만을 선택할 수 있다.
도 4a의 에에서, 액세스 포인트에 대한 노드들의 근접성의 결정은 물리적 거리 측정이 아니라 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드들 각각과 액세스 포인트와의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 이루어진다. 따라서, 높게 측정된 파워를 가진 신호들을 갖는 노드들은 낮은 번호가 매겨진 슬롯들의 범위를 할당받고, 낮게 측정된 파워를 가진 신호들을 갖는 노드들은 높은 번호가 매겨진 슬롯들의 범위를 할당받는다. 복수의 노드들 각각에 번호가 매겨진 슬롯들 중 하나 이상을 할당함으로써(즉, 각각의 노드에 슬롯들의 범위들(402, 404, 406, 408) 중 하나를 할당함으로써), 노드가 네트워크에 액세스할 확률은 액세스 포인트와 노드들과의 사이에 전송되는 신호들의 파워들을 측정한 것에 근거하여 결정된다. 그 후, 액세스 포인트와 복수의 노드들 중 하나 이상의 노드와의 사이의 네트워크 내의 새로운 링크는 결정된 확률에 근거하여 생성될 수 있다.
도 4b는 복수의 중첩되는 슬롯들의 범위들을 가진 접속 경합 윈도우(450)를 도시하고, 각각의 슬롯들의 범위는 네트워크 액세스를 요청하는 노드들의 특별한 클래스를 위해 보존된다. 도 4b의 예에서, 액세스 포인트에 매우 가까운 노드들(452)은 슬롯들 0 내지 5만을 선택할 수 있다. 낮은 번호가 매겨진 슬롯들 0 내지 5만을 선택할 수 있음으로써, 액세스 포인트에 매우 가까운 노드들(452)은 액세스 포인트로부터 먼 노드들과의 접속 경합에서 승리하기 위해 바이어싱된다. 액세스 포인트에 상대적으로 가까운 노드들(454)은 슬롯들 3 내지 8만을 선택할 수 있고, 액세스 포인트에 먼 노드들(456)은 슬롯들 5 내지 12만을 선택할 수 있으며 그리고 액세스 포인트에 매우 먼 노드들(458)은 슬롯들 8 내지 15만을 선택할 수 있다. 도 4a 및 4b에 기술된 예시적인 슬롯들의 범위들은 (예컨대, 많은 범위들 또는 적은 범위들을 한정함으로써, 범위들의 사이즈를 변경시킴으로써) 다양한 방식들로 수정될 수 있다.
도 5는 예시적 AMI 시스템(500)을 도시하는 블록도이다. AMI는 에너지 사용을 측정, 수집 및 분석하고, 다양한 통신 매체를 통해 전기 계량기들, 가스 계량기들 및 수도 계량기들과 같은 디바이스들과 상호작용하는 시스템들을 나타낸다. AMI 시스템들은 빈번하게 상세한 에너지 사용 데이터를 수집할 수 있고, 따라서 공기업들(utility companies)이 시간에 기반한 가격 책정 및 수요 응답 프로그램들을 지원하게 할 수 있다. AMI 시스템들에서 사용되는 공통 채널 액세스 방법은 시분할 다중 액세스(TDMA)이며, 여기서 통신 채널은 소정의 시간 슬롯들로 나누어지고, 이 시간 슬롯들은 반복적으로 배타적이게 특정한 전송 노드들에 할당된다. 따라서, AMI 시스템들은 수백 또는 수천 개의 노드들을 포함하는 거대 TDMA 네트워크들을 포함할 수 있다. 네트워크로의 연결을 부팅하거나 또는 잃어버리는 노드들은 접속 경합에 기반한 메커니즘을 통해 네트워크 액세스를 획득하도록 요구될 수 있다. 다수의 노드들로 인해, 많은 경합 노드들은 접속 경합 윈도우를 개방했던 네트워크 내의 기존 노드를 통해 네트워크로의 액세스를 얻기 위해 경쟁할 수 있다. 접속 경합 윈도우를 개방하는 노드에 의해 생성되는 새로운 링크들은 링크들의 신호 대 잡음비(SNR)에 근거한 자신의 물리적 속도(즉, 초당 메가비트)로 특징지어진다. SNR은 파워에 비례적이며, 파워는 새롭게 연결된 노드와 접속 경합 윈도우를 개방한 노드와의 사이의 거리에 종속적이다.
도 5에서, 예시적인 AMI 시스템(500)은 유틸리티(utility) 분배 시스템의 맥락에서 사용된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유틸리티 서비스는 유틸리티 제공자(500)에 의해 분배 시스템(504)을 통해 다양한 로드들 L1 내지 Ln(502)에 배달된다. 일 예에서, 제공된 유틸리티 서비스는 전력이다. 로드들(502)에 의한 유틸리티 서비스의 소비는 계량기들 M1 내지 Mn(506)에 의해 로드의 위치들에서 측정된다. AMI 시스템(500)에서, 목표(goal)는 노드들 각각과 유틸리티 제공자(500) 사이에 전송 경로들을 확립하는 것일 수 있다.
일 예에서, 계량기(506)는 스마트 계량기이고, 네트워크 통신들을 위해 사용되는 PLC 모뎀을 포함한다. 계량기(506)는 네트워크를 통해(예컨대, HAN을 통해) 로드들(502)과 통신하도록 구성될 수 있고, 로드들은 예컨대 스마트 기기들일 수 있다. 또한, 계량기(506)는 AMI 네트워크(510)를 통해 유틸리티 제공자(500) 또는 다른 계량기들(506) 중 어느 것과 통신하도록 구성될 수 있다. AMI 네트워크(510)를 통한 계량기(506)와 유틸리티 제공자(500) 사이의 통신들은 로드들(502)에 대한 유틸리티 서비스들의 연결해제 또는 연결을 스케줄링하는 것, 자동 검침(AMR: automatic meter reading), 스마트-그리드 어플리케이션들 그리고 인터넷, 비디오 및 오디오와 같은 추가적인 서비스들을 제공하는 것을 포함하는 수많은 목적들을 위해 사용될 수 있다. AMI 네트워크(510)는 유선, 무선 또는 유선과 무선의 결합일 수 있다. AMI 네트워크 토폴로지는 상기에 기술된 파워에 기반한 접속 경합 메커니즘을 사용하여 구축될 수 있다.
도 6은 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법의 흐름도(600)이다. 단계(602)에서, 네트워크 내의 액세스 포인트가 생성된다. 액세스 포인트는 네트워크로의 액세스를 얻기 위해 다른 노드로부터 요청을 수신하도록 구성된, 네트워크에 연결된 노드이다. 단계(604)에서, 액세스 포인트와 네트워크로의 액세스를 요청하는 노드와의 사이에 전송되는 신호의 파워가 측정된다. 단계(606)에서, 액세스를 요청하는 노드가 네트워크로의 액세스를 부여받을 확률이 액세스 포인트와 노드 사이에 전송되는 신호의 측정된 파워에 근거하여 결정된다. 단계(608)에서, 결정이 상기 확률에 근거하여 노드가 네트워크로의 액세스를 얻게 하도록 할지에 관하여 이루어진다.
본 발명이 상세하게 그리고 본 발명의 특정한 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 다양한 변경들 및 수정들이 실시예들의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 그 속에서 이루어질 수 있음이 이 기술분야의 숙련자에게 분명할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 수정들 및 변형들이 첨부된 특허 청구 범위 및 이의 균등물들의 범위 내에 속한다면 이러한 수정들 및 변형들을 커버한다고 의도된다.
본 명세서의 상세한 설명 및 다음의 특허 청구 범위 전반에 걸쳐 사용된 "일", "하나" 및 "상기"의 의미는 문맥이 달리 분명하게 나타내지 않으면 복수의 참조를 포함하는 것으로 이해되어야만 한다. 또한, 본 명세서의 상세한 설명 및 다음의 특허 청구 범위 전반에 걸쳐 사용된 "~에"의 의미는 문맥이 달리 분명하게 나타내지 않으면 "~에" 및 "~상에"를 포함한다.
또한, 본 명세서의 상세한 설명 및 다음의 특허 청구 범위 전반에 걸쳐 사용된 "각각"의 의미는 문맥이 달리 분명하게 나타내지 않으면 "각각 그리고 모든(every)"이라는 의미를 요하지 않는다. 마지막으로, 명세서의 상세한 설명 및 다음의 특허 청구 범위 전반에 걸쳐 사용된 "및" 그리고 "또는"의 의미는 문맥이 달리 분명하게 나타내지 않으면 연계적(conjunctive) 의미 그리고 분리적(disjunctive) 의미를 모두 포함하며, 상호교환적으로 사용될 수 있다. 문구 "배제하는"은 분리적인 의미만이 적용되는 상황들을 나타내기 위해 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 접속 경합에 기반한 통신 네트워크(contention-based communications network)에 액세스하기 위한 방법으로서,
    상기 네트워크에 액세스 포인트를 생성하는 단계와, 상기 액세스 포인트는 상기 네트워크로의 액세스를 얻으려 하는 제2 노드로부터 요청을 수신하도록 구성된, 상기 네트워크에 연결된 제1 노드이고;
    상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 신호의 파워(power)를 측정하는 단계와;
    상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워에 근거하여 상기 제2 노드가 상기 네트워크에 액세스할 확률(probability)을 결정하는 단계와; 그리고
    상기 결정된 확률에 근거하여 상기 제2 노드가 상기 네트워크로의 액세스를 얻도록 할지 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노드가 상기 네트워크로의 액세스를 얻도록 할지 결정하는 단계는 접속 경합 메커니즘(contention mechanism)에 근거하고, 상기 네트워크로의 액세스는 접속 경합 윈도우를 개방(open)하는 상기 액세스 포인트에 근거하며, 상기 접속 경합 윈도우는 번호가 매겨진 복수의 슬롯들을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 확률은 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워에 근거하여 상기 접속 경합 윈도우의 상기 번호가 매겨진 복수의 슬롯들 중 하나 이상을 상기 제2 노드에 할당함으로써 결정되며, 상기 번호가 매겨진 복수의 슬롯들 중 하나 이상은 상기 제2 노드가 선택하도록 허용된 상기 접속 경합 윈도우의 슬롯들인 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 번호가 매겨진 복수의 슬롯들 중 하나 이상은 연속적으로 번호가 매겨진 슬롯들의 범위(range)이며, 상기 제2 노드는 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워에 근거하여, 연속적으로 번호가 매겨진 슬롯들의 복수의 범위들 중 하나를 할당받는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 범위들은 다른 범위들의 슬롯들과 중첩되는 슬롯들을 가진 범위들을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 범위들은 다른 범위들의 슬롯들과 중첩되는 슬롯들을 가진 범위들을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 높으면, 상기 제2 노드는 낮은 번호가 매겨진 슬롯들의 범위를 할당받으며, 그리고
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 낮으면, 상기 제2 노드는 높은 번호가 매겨진 슬롯들의 범위를 할당받는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    만일 상기 제2 노드가 접속 경합 기간(period) 동안 가장 낮은 번호가 매겨진 슬롯을 선택하면, 상기 제2 노드는 상기 네트워크로의 액세스를 얻도록 되는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 높으면, 상기 제2 노드는 상기 네트워크에 액세스할 높은 확률을 가진다고 결정되며, 그리고
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 낮으면, 상기 제2 노드는 상기 네트워크에 액세스할 낮은 확률을 가진다고 결정되는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크는 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 네트워크인 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 방법.
  11. 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템으로서,
    액세스 포인트와, 상기 액세스 포인트는 상기 네트워크로의 액세스를 얻으려 하는 제2 노드로부터 요청을 수신하도록 구성된, 상기 네트워크에 연결된 제1 노드이고; 그리고
    상기 제2 노드를 포함하여 구성되며, 상기 제2 노드는,
    상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 신호의 파워를 측정하고,
    상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워에 근거하여 상기 제2 노드가 상기 네트워크에 액세스할 확률을 결정하고 그리고 상기 결정된 확률에 근거하여 상기 네트워크로의 액세스를 요청하도록 구성된 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크로의 액세스는 접속 경합 메커니즘에 근거하며, 상기 네트워크로의 액세스는 접속 경합 윈도우를 개방하는 상기 액세스 포인트에 근거하여 생성되고, 상기 접속 경합 윈도우는 번호가 매겨진 복수의 슬롯들을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 확률은 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워에 근거하여 상기 접속 경합 윈도우의 슬롯들 중 하나 이상을 상기 제2 노드에 할당함으로써 결정되고, 상기 번호가 매겨진 복수의 슬롯들 중 하나 이상은 상기 제2 노드가 선택하도록 허용된 상기 접속 경합 윈도우의 슬롯들인 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 번호가 매겨진 복수의 슬롯들 중 하나 이상은 연속적으로 번호가 매겨진 슬롯들의 범위이고, 상기 제2 노드는 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워에 근거하여, 연속적으로 번호가 매겨진 슬롯들의 복수의 범위들 중 하나를 할당받는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 범위들은 다른 범위들의 슬롯들과 중첩되는 슬롯들을 가진 범위들을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 범위들은 다른 범위들의 슬롯들과 중첩되는 슬롯들을 가진 범위들을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 높으면, 상기 제2 노드는 낮은 번호가 매겨진 슬롯들의 범위를 할당받으며, 그리고
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 낮으면, 상기 제2 노드는 높은 번호가 매겨진 슬롯들의 범위를 할당받는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    만일 상기 제2 노드가 접속 경합 기간 동안 가장 낮은 번호가 매겨진 슬롯을 선택하면, 상기 제2 노드는 상기 네트워크로의 액세스를 얻도록 되는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 높으면, 상기 제2 노드는 상기 네트워크에 액세스할 높은 확률을 가진다고 결정되며, 그리고
    만일 상기 액세스 포인트와 상기 제2 노드 사이에 전송되는 상기 신호의 상기 측정된 파워가 낮으면, 상기 제2 노드는 상기 네트워크에 액세스할 낮은 확률을 가진다고 결정되는 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크는 AMI 네트워크인 것을 특징으로 하는 접속 경합에 기반한 통신 네트워크에 액세스하기 위한 시스템.
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