KR20140119087A - 무선 네트워크에서 무선 디바이스를 검색하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 네트워크에서 무선 디바이스를 검색하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크 내의 무선 디바이스들이 기 결정된 복수의 시간 상태들 중의 하나 안에 있을 수 있는 순환 시간 간격(T)을 사용하여, 상기 무선 네트워크 내의 무선 서비스들 또는 애플리케이션들의 검색을 동기화하기 위한 방법. 상기 방법은 상기 복수의 시간 상태들로부터의 시간 상태를 선택하는 단계, 상기 선택된 시간 상태에서 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 주어진 서비스 또는 애플리케이션을 한 번 지원하는 제 1의 무선 디바이스에 의해 검색을 수행하는 단계 및 모든 기 결정된 복수의 시간 상태들이 선택이 되어질 때까지 상기 순환 시간 간격(T)의 연속적인 단계들로 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크에서 무선 디바이스를 검색하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DISCOVERING A WIRELESS DEVICE IN A WIRELESS NETWORK}
본 출원은 2012년 1월 30일자로 미국에 출원된 미국가특허출원(출원번호 61/592,121)의 우선권을 주장하고, 상기 가출원은 본 출원에 대한 참조로서 그 전체내용이 본 명세서에 통합된다.
본 명세서에 기술된 배경기술에 대한 설명은 본 발명의 배경을 일반적으로 소개하기 위한 것이다. 출원 당시의 종래기술로서 간주 되지 않은 설명 부분은 물론이거니와 본 배경기술 부분에 서술된 정도까지인 현재 알려진 발명자들의 작업성과는 명시적으로나 또는 묵시적으로 본 발명에 대한 종래기술로서 인정되는 것이 아님을 밝혀둔다.
무선 검색은, 셀룰라 폰, 랩탑, 태블릿 등과 같은 와이파이 사용 가능한 모바일 디바이스들(통칭해서 "스테이션들")로 무선 네트워크들 위치를 찾아 이들과 연결되며, 결국에는 서로 연결되는 프로세스이다. 보통, 이것은 라우터와 같은 무선 액세스 포인트(AP)에 연결되는 무선 디바이스를 수반한다. 점차적으로, 무선 디바이스는, 소위 피어 투 피어(peer-to-peer), P2P 또는 애드혹 네트워크 통신(ad-hoc network communication) 내에서 간섭하는 액세스 포인트(access point) 없이, 둘 이상의 무선 디바이스들을 직접적으로 연결하는데 또한 사용되고 있다. 무선 검색은, 무선 네트워크에 이미 연결된 하나 이상의 디바이스들에 의한 서비스 재검색 프로세스로 또한 칭할 수 있다. 이러한 세 번째 시나리오에서, 문서를 프린트할 필요성과 같은 그러한 디바이스 우선 순위에서의 변화는 네트워크 상에 어느 무선 디바이스로 하여금 네트워크 상에 다른 무선 디바이스(예를 들어, 프린트 서버)와 새로운 연결을 추구(seek)하게 한다. 이러한 임의의 상황들에서, 무선 디바이스가 새로운 연결을 찾을 때, 이 무선 디바이스는, 처음에 네트워크를 프로브(probe)할 수 있고, 이 프로브에 대한 응답을 경청(listen for)할 수 있고, 또는 이 무선 디바이스가, 비컨 신호(beacon signal)에 응답하기 위해 경청할 수 있다.
기존의 무선 검색 방법(legacy wireless discovery methodogy)은 단순히 각각의 디바이스를 거의 일정한 검색 상태(예를 들어, 청취 또는 프로브)에 머물게 하는 것이었다. 이 접근으로 새로운 무선 디바이스들을 거의 즉각적으로 검색하게 되지만, 증가 된 전력 소모 및 전체적인 효율을 희생하는 결과를 초래한다. 심지어, 그 기반시설(infrastructure)은, 언제 또는 얼마나 많은 쿼리들/응답들(queries/responses)이 발송(dispatch)될 수 있는지에 관한 제한 또는 조항이 없으며, 그 결과로 네트워크 혼잡성(congestion)은 매우 빠르게 확대될 수 있다. 스포츠/엔터테인먼트 경기장들 및 도시 환경과 같은 특히 복잡한 지역들(새로운 접속을 추구하는 디바이스가 영역 내의 임의의 다른 무선 디바이스로부터 응답을 이끌어 낼 수 있으며, 말 그대로 수천 개의 답변들(replies)의 결과를 초래함)에서, 이러한 문제가 악화 된다.
본 개시의 양상들은 효율적인 무선 검색 프로세스에 관한 것이다. 여기에서 설명된 기술들은 다수의 모바일 디바이스들로 구성되는 환경에 대해 혼잡성의 방지 및 전력 효율에서 상당한 개선을 잠재적으로 제공한다. 이러한 시나리오에서, 디바이스들은 전형적으로 사전의 연합(prior association) 또는 일반적인 구성(common configuration)을 가지고 있지 않다. 몇몇 실시 예들에서, 디바이스들은 시간을 결정할 수 있고, 동기화된 행동들(synchronous behaviors)을 시작할 수 있다.
실시 예에서, 네트워크(예를 들어, 지원되는 애플리케이션 또는 서비스를 찾아나서지 않는)에 연결된 전력에 얽매인 디바이스들(power constrained devices)(모바일폰들 또는 태블릿 컴퓨터들)이 대부분의 시간 동안 전력 감소 된 상태(power reduced state)를 유지한다. 내부 클락(clock)에 기초해서, 디바이스들은, 단지 선택 시간 동안 및 특정 주파수들에서 웨이크업(wake-up)할 수 있고, 검색 프로세스에 참가할 수 있다. 따라서, 주어진 시간 간격(T) 동안에, 주어진 무선 디바이스(A)는 특정 조합((시간 상태, 주파수 상태)=(ta, φa)와 같은)에서 무선 검색을 수행할 수 있다. 디바이스는 그 다음에 다른 조합(여기에서는 "시간 상태/주파수 상태 홉"(time state/frequency state hop)이라 칭한다)으로 전환한다(예를 들어, 그 다음의 시간 간격(T1)에서 (ta, φa), (tb, φa), 또는 (tb, φb)). 디바이스는, 각각의(시간 상태, 주파수 상태) 조합이 반복 없이 최소한 한 번 선택되어 질 때까지 그 다음의 각각의 시간 간격(Tn)에서 다른 조합들을 선택하는 것을 계속한다.
그에 반해서, 새로운 접속을 희망하는 무선 디바이스(B)는 단일 조합(tn, φn)을 선택할 수 있고, 연속되는 일련의 그 다음의 간격들에 걸쳐서 그러한 조합을 유지할 수 있다. 모든 조합들은 디바이스(A)에 의해 결국에는 소진되기 때문에, 디바이스(A)는 조합(tn, φn)에서 디바이스(B)를 결국에는 검색할 수 있다. 새로운 연결을 추구하지 않는 각각의 디바이스(예를 들어, 네트워크에 이미 연결되고 서비스 또는 애플리케이션 재검색을 또한 수행하지 않는 디바이스)는 모든 가능한 조합들을 유사하게 소진하지만, 다른 시퀀스들(sequences)에서는. 이런 방식으로, 검색을 수행하는 네트워크에 연결된 디바이스들의 수는 임의의 주어진 시간으로 제한되고, 증가된 전력과 데이터 효율성의 결과를 초래한다. 디바이스(B)가 효율적으로 네트워크를 합류시키고, 시간/주파수 상태 호핑 프로세스를 시작할 수 있다.
상기 설명된 프로세스에서, 만일, 이미 연결된 디바이스가 우선순위에서 변화(프린트 서버의 위치를 찾는 것과 같은)를 가진다면, 그 디바이스는 단지, 그 상태를 새로운 접속을 찾는 상태(재검색 프로세스)로 전환할 수 있고, 새롭게 우선순위가 매겨진(prioritized) 애플리케이션 또는 서비스 파트너가 검색될 때까지, 임의의 조합(tn, φn)을 유지할 수 있다.
따라서, 본 개시의 양상들은 무선 네트워크 내의 무선 디바이스들이 기 결정된 복수의 시간 상태들 중의 하나 일수 있는 순환 시간 간격(T)을 사용하여, 상기 무선 네트워크 내의 무선 서비스들 또는 애플리케이션들의 검색을 동기화하기 위한 방법에 초점이 맞춰져 있다. 몇몇의 실시 예들에 따라서, 상기 방법은 상기 복수의 시간 상태들로부터 하나의 시간 상태를 선택하는 단계, 상기 선택된 시간 상태에서 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 주어진 서비스 또는 애플리케이션을 지원하는 제 1의 무선 디바이스가 검색을 한 번 수행하는 단계, 및 상기 기 결정된 복수의 시간 상태들 모두가 선택되어 질 때까지 연속되는 상기 순환 시간 간격(T)의 연속적인 단계들에서, 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.
이 방법의 다른 양상들에 따르면, 검색이 각각의 제 1의 무선 디바이스는, 각각의 시간 상태 동안, 상기 순환 시간 간격(T) 각각 내에서 검색이 수행되지 않는 슬립 모드에 들어가거나 남는다. 또 다른 양상들은, 제 2의 선택된 시간 상태에서 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 상기 주어진 서비스 또는 애플리케이션을 탐색하는 제 2의 무선 디바이스가 한 번 검색을 수행하는 단계 및 상기 지정된 복수의 시간 상태들 모두가 선택되어 질 때까지 각각 연속되는 시간 간격(T)에서 상기 동일한 제 2의 선택된 시간 상태를 사용하여, 상기 선행하는 수행 단계를 반복하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시 예들에서, 상기 제 2의 무선 디바이스는 상기 무선 네트워크 내에 있지 않다.
하나의 실시 예에서, 상기 무선 네트워크는 복수의 주파수 상태들을 가지는 주파수 세트(φ)를 사용하고, 상기 제 1의 무선 디바이스는, 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 상기 선택된 시간 상태 및 선택된 주파수 상태의 조합에서 검색을 한 번 수행하고, 상기 제 1의 무선 디바이스는, 상기 기 결정된 복수의 시간 상태 및 주파수 세트(φ)의 주파수 상태의 모든 가능한 조합들이 선택되어 질 때까지 각각의 연속적인 간격(T)에서 시간 상태 및 주파수 상태의 다른 조합을 선택한다. 상기 무선 네트워크는 복수의 주파수 상태들을 가지는 주파수 세트(φ)를 사용하고, 제 2의 무선 디바이스는, 순환 시간 간격(T) 동안에, 상기 제 2의 선택된 시간 상태 및 주파수 상태의 조합에서 검색을 한 번 수행하고, 상기 제 2의 무선 디바이스는, 상기 제 2의 무선 디바이스가 상기 서비스 또는 애플리케이션의 위치를 찾을 때까지 각각의 연속적인 간격(T)에서 상기 제 2의 선택된 시간 상태 및 상기 주파수 상태의 동일한 조합을 선정한다. 하나의 양상에서, 시간 상태 및 주파수 상태의 조합이 각각의 간격(T)에 대해 랜덤하게(at random) 결정된다. 다른 양상에서, 상기 시간 상태 및 상기 주파수 상태의 상기 조합이 상기 제 2의 무선 디바이스에 대해 랜덤하게 결정된다.
일부 실시 예들은 상기 잘 알려진 방법을 포함하고, 상기 제 1의 무선 디바이스는 랜덤 시드 값(random seed value)을 갖는 그룹의 멤버이고, 상기 제 1의 무선 디바이스의 시간 상태 및/또는 주파수 상태는 상기 랜덤 시드 값에 기초해서 선정된다. 다른 실시 예들에서는, 상기 그룹의 멤버들에 대한 랜덤 시드 값들은 서로 상관(correlation)된다. 하나의 실시 예에서는 상기 제 2의 무선 디바이스가, 상기 위치 서비스 또는 애플리케이션(located service or application)에 기초해서 그룹에 합류(join)한다. 시간 상태 및/또는 주파수 상태의 모든 가능한 조합들을 소진(exhaust) 시키도록 요청된 간격들(T)의 수는 소수(prime number)이다.
일부 양상들은 기 결정된 복수의 시간 상태들 중에서 시간 상태들 선택하는 순서를 랜덤하게 만드는 것을 또한 포함하고, 어떤 선택된 시간 상태는, 상기 기 결정된 복수의 시간 상태들의 모든 다른 것들이 선택되어 질 때까지 재선택되지 않는다.
예시들로 제공되는 본 명세서에 개시된 다양한 실시 예들은 하기의 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 유사한 참조 번호들은 유사한 디바이스들을 참조하고, 그리고 여기에서,
본 명세서에 개시된 실시 예에 따른, 도 1a 내지 1c는 1a)청취 스테이션(listening station)(비컨 액세스 포인트(beacon access point)), 1b) 프로빙 스테이션(probing station)(리스닝 액세스 포인트(listen access point)), 및 1c) 애드혹(피어 투 피어) 구성의 도표들(diagrams)을 나타낸다;
도 2는 (I열)의 기존의 방법에 따른 다양한 검색 알고리즘들, (II열 내지 III열)의 개시된 대안들, 및 (IV 내지 VI열)의 본 명세서에 개시된 예시적인 실시 예들을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 3a)1차원 및 3b)2차원 상태 도표들에 개시된 예시적인 실시 예에 따른 상기 검색 프로세스를 도시한다;
도 4는 4a)1차원 및 4b)2차원 상태 도표들에 대한 일반화된 사이즈를 개시한 예시적인 실시 예에 따른 검색 프로세스를 도시한다;
도 5는 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 상기 네트워크(특정 서비스 또는 애플리케이션을 지원하는)에 연결되는 무선 스테이션에 의한 서비스 또는 애플리케이션 검색을 수행하기 위한 방법을 도시한 예시적인 블락 선도이다;
도 6은 본 개시의 예시적인 실시 예에 따른 (특정 서비스 또는 애플리케이션의 검색에서)네트워크에 아직 연결되지 않은 무선 스테이션에 의한 서비스 또는 애플리케이션 검색을 수행하는 방법을 도시한 예시적인 블락 선도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 구현에 따른 프로그램 코드의 저장 및/또는 실행에 적합한 디바이스의 예시적인 블락 선도이다.
본 개시는 하기의 도면들과 설명을 참조하여 상세하게 설명된다. 도면들에 컴포넌트들은 반드시 일정한 비율로 축소하여 그려진 것은 아니며, 그 대신, 발명의 원리를 도시하는 것이 강조가 된다. 더욱이, 그 도면들에서, 유사한 참조 번호들은 여러 도면들 전체에 걸쳐서 대응하는 부분들과 디바이스들을 지정한다.
본 명세서의 개시에서, 두 개의 피어 스테이션(peer station)들이 서로 연결을 확립했을 때, 네트워크가 확립 된다.
이러한 환경에서, 하나의 스테이션은 기존의 서비스나 애플리케이션을 "지원하는" 스테이션이 될 수 있을 것이고, 다른 스테이션은 이런 서비스나 애플리케이션을 "탐색하는" 스테이션이 될 수 있을 것이다. 멀티 스테이션들(multiple stations)이 인터넷 게이트웨이(internet gateway)와 같은 흔한 서비스를 탐색할 수 있기 때문에, 많은 스테이션들은 단 하나의 서비스 지원 스테이션(service supporting station)과 연결하려고 시도하고 있는 상황이 자주 일어난다. 이러한 경우, 서비스 지원 스테이션을 "네트워크에 연결된" 것과 같은 서비스 지원 스테이션으로 간주하고, 서비스 탐색 스테이션(service seeking station)은, 검색 과정(discovery process) 중의 "네트워크에 (아직) 연결되지 않은" 것으로 간주하는 것이 가끔 더 이치에 맞다. 이러한 양자의 용어들은 동일한 상황을 설명하는데 독립적인 유틸러티(utility)를 가지며, 본 명세서의 개시 전체에 걸쳐서 어느 한쪽은 동일한 상황을 표현하기 위해 사용될 수 있다.
근처의 무선 디바이스들을 검색하기 위한 현재의 무선 메카니즘들은, 액티브 프로빙(active probing)(도 1b에 도시된 바와 같은) 또는 애드혹 구성(도 1c에 도시된 바와 같은)으로 된 양자의 조합에 의한 일종의 비컨(beacon) 또는 공지 메세지(announcement message)(도 1a에 도시된 바와 같은)를 경청하는 것(listening for)에 전형적으로 기초한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 802.11에서 비컨들(beacons)은 짧은 일정한 간격들(예를 들어, 매 20ms 내지 1,000ms당 한번)로 보내진다. 이 방법에 의한 무선 검색은 디바이스들 중의 하나(도 1에서 액세스 포인트 AP1)가 계속해서 공지 메세지를 보내고 응답들에 대해 경청할 것을 요구한다. 비컨 간격은 전형적으로 상당히 짧아서 이 메세지를 경청하는 디바이스들이 상대적으로 짧은 시간에 비컨 신호를 찾게 한다. 비컨을 경청하는 디바이스들은, 디바이스들이 채널상에서 액티브(active)(청취)상태로 있어야만 하는 시간을 또한 연장할 것을 요구하지 않고, 이 기간을 상당히 연장하는 것은 불가능하다.
도 1b에 도시된 바와 같이, (802.11 프로브 요청/응답과 같은) 액티브 요청/응 사용하는 디바이스들은 요청을 송신하고, 적당한 피어들(peers)(도 1b에서, 다시 액세스 포인트(AP1))이 요청에 응답한다. 이 메카니즘의 클래스(class)는, 청취 디바이스가 항상 켜져 있고 청취하기를 요구한다.
도 1c는 프로브 및 청취 방법들(listening schemes) 양쪽 모두의 디바이스들을 결합하는 자율적인 스테이션들 간의 피어 투 피어(peer to peer) 무선 검색 방법을 도시한다.
도 2는 하기에 상세히 설명된 다양한 무선 검색 방법들(schemes)을 도시한다. 각각의 I 내지 VI열에서, 각각의 무선 디바이스(A 내지 D)는 임의의 시간 상태(0 내지 18)에서 무선 검색을 행할 수 있고, 각각의 열에서의 시간은 위로부터 아래로 진행한다. 각각의 시간 디바이스들(A 내지 D)은 주어진 서비스 또는 애플리케이션을 지원한다;즉, 네트워크에 연결된 것으로 간주되고 새로운 연결을 찾지 않는다.
예를 들어, 도 2의 I열은, 임의의 추가적인 논리적 일정(logical scheduling)없이, 도 1a 내지 1c(청취 스테이션, 청취 액세스 포인트 또는 애드혹)에 설명된 임의의 무선 메카니즘들을 도시한다. 도 2의 I열에 나타난 바와 같이, 4개의 무선 디바이스들(A 내지 D) 각각은 각각의 시간 상태(0 내지 18)에서 생략없이 무선 검색을 수행한다. 그래서 음영 처리된(shaded) 각각의 박스(A 내지 D, 0 내지 18)는 각 시간 간격에서 각각의 디바이스에 의한 영구 검색 활동(perpetual discovery activity)을 표시한다.
이러한 비효율성에 대한 이유는, 전원과 메시징 효율성(messaging efficiency)을 희생하고, 가능한 한 신속히 무선 디바이스들을 다른 무선 디바이스들과 연결하는 것에 주로 관련이 있는 기존 기반시설 정책(legacy infrastructure policies)에 기인한다. 그래서 만일, 새로운 디바이스(E)가 합류하려고 시도했거나, 기존의 디바이스(C라고 하면)가 새로운 연결을 추구하였다면, 그 요청은 거의 즉각적으로 환영받았을 것이다. 무선 네트워크들이 드물어서 비교적 밀집되지 않았을 때에 인상적인 네트워크 성능을 위해 만들어졌던 이 전략이, 하지만 오늘날 아주 흔해진 대규모의, 중복된(overlapping), 복잡한 네트워크들로 조정되었을 때, 심각한 비효율성과 네트워크 혼잡성(network congestion)의 결과를 초래한다.
교환되는 메세지들의 평균량을 감소시키기 위한 하나의 가능한 해결책은 비컨들 또는 프로브들 사이의 시간 간격들을 단지 증가시키는 것이다. 이러한 상황은 도 2의 I열에 여전히 도시되어 있지만, 지금은 동일한 양의 액티버티(activity)가 조금 더 긴 기간의 시간 상태들(0 내지 18)에 포함되어 있다. 청취 디바이스들은 시간적으로 더 긴 기간 동안 단지 청취하고 있기 때문에, 이러한 접근은, 분당 쿼리/응답 주기들의 양을 낮춤으로써, 평균적으로 메세지 혼잡성(message congestion)이 감소되는 반면에, 이는, 여전히 전력 비효율적이다. 더욱 안 좋은 것은, 각각의 디바이스는 메세지들을 덜 자주 전송한다 할지라도, 쿼리/응답 주기가 발생할 때 교환된 메세지들의 총 수에는 감소가 없다.
두 번째 해결책은 상기 설명된 바와 같이 무선 검색을 정확히 수행하는 것일 수 있다. 그러나 비컨들/프로브들 사이의 인터벌 시간(interval time)을 증가시키는 것보다는, 그 대신, 시간 상태를 검색한 후에 시간 상태들의 일부 수에 대해 모든 것을 "꺼짐"(예를 들어, 무선 디바이스가 슬립 모드(sleep mode)로 진입한다)으로 돌리는 것일 수 있다. 이는, 실선으로 표시된 주어진 간격(T)에 대해 3개의 가능한 시간 상태(n=3)를 도시한 도 2의 II열에 도시된 상황이다. 지금, 우리는, 평균적으로 메세지들의 수를 감소시켰고(상기처럼), 더 전력 효율적인 해결책(각각의 디바이스가 단지 더 오랫동안 "켜짐"으로 되지 않기 때문에)을 생성했다. 그러나, t = 0,3,6...에서 교환되는 메세지들의 총 수는, 이러한 시간 상태들에서 교환되는 메세지들의 수에 제한이 없기 때문에, 여전히 혼잡성 문제에 시달린다.
세 번째 해결책은 도 2의 III열에 도시되어 있다. 이 해결책에서, 각각의 디바이스(A 내지 D)가, 각각 임의의 주어진 시간 상태에서 무선검색을 수행하기 위해 켜질 어떤 확률 Pd(III열에 있는 Pd = 1/3)를 가진다. 이는, 지금까지 논의된 모든 문제들을 해결한다: 스테이션들은 전력을 보존하는 "오프(off)"상태에서 대부분의 시간을 보내고, 임의의 주어진 시간에 교환된 메세지들의 수는 "켜짐"이 된 스테이션들에게만 제한된다.
그러나 이러한 접근에 의해 새로운 문제가 끼어들게 된다. 가장 큰 문제는 스테이션들이 랜덤하게 검색을 수행하는 것이 될 수 있으며, 그것은, 주어진 스테이션이 언제 검색을 수행할 것인가에 대한 일률성(uniformity)이 없고, 특정 시한 내에 검색이 일어날 것인지의 보장이 없다는 것을 의미한다. 이와 연관해서, 스테이션들이 비효율적으로(즉, 연속해서 여러 번, 또는 단지 시간적으로 근접해서) 검색을 수행하는 것을 금지하는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 네 번째 해결책은 도 2의 IV열 및 도 3a 및 도 4a에 도시되어 있다. 하기에 상세히 설명된 이러한 해결책에서, n 이산 시간 간격(T)으로 구성된 것으로 결정된다. T는, t = 0,3,6...에서 굵은 실선 또는 가는 실선으로 표시된다. 주어진 디바이스(A)에 있어, 단지, 한정된 수의 조합들(n)이 가능하다. 그래서 시간 nT에서, 만일, 어떤 상태도 반복되거나 생략되지 않는다고 가정하면, 디바이스(A)에 대한 모든 가능한 조합들은 소진(exhaust)되어질 것이다. 이러한 상황은, nT = 3T(우리가 기대하듯이, n = 3) 떨어진 실선들로 전적으로 설명된다.
예를 들어, 도 2의 IV열 및 도 3a에서, T는 3개 시간 상태들(n = 1, 2 또는, 3)로 구성되도록 결정된다. 경과된 T(T elapsed)는 t = 0,3,6...등 위에 있는 실선으로 표시된다. 각각의 무선 디바이스는, 각각의 T 동안에 무선 검색을 정확히 한 번 수행하고, 다른 시간 상태들 동안에 스탠바이(standby) 또는 슬립모드(sleep mode)로 들어간다. 모든 가능한 상태들이 소진되고 나서야 비로소, 디바이스가 이전에 선정되었던 것과 동일한 상태에서 그 다음에 오는 T에서의 무선 검색을 반복할 수 있는 경우를 제외하고, 디바이스가 선택하는 시간 상태(즉, n = 1, 2 또는, 3)는 랜덤일 수 있다. 임의의 트랙들을 반복하거나 생략하지 않고, 반드시 순서대로(우연의 일치를 제외하고)는 아니지만, CD 플레이어에 의해 디스크 상에 모든 트랙들을 재생하는데 사용되는 "셔플링(shuffling)" 프로세스이기 때문에, 이 프로세스는 "셔플링"으로 칭한다.
그래서 도 2의 IV열 및 도 3a에서 첫 번째 간격 T의 초반에서, 디바이스(A)가 동일한 확률을 가진 n = 1, 2 또는, 3을 선택할 수 있다. 디바이스(A)는 첫 번째 T 간격(0 ≤ t ≤ 2)동안, 시간 t = 0에서 n = 1을 임의로 선택한다. 다음 T 간격((3 ≤ t ≤ 5)동안에, 디바이스(A)는, 이제, 단지 n = 2 또는 3을 선택하도록 제한되고, 임의로 시간 t = 5에서 n = 3을 선택한다. 세 번째 간격 T(6 ≤ t ≤ 8)동안에, 디바이스(A)는 선택의 여지가 없다; 이제, 시간 t = 7에서 유일하게 남아 있는 상태인, n = 2를 선택해야 한다. 디바이스(B) 내지 D도 동일하게 적용된다.
세 번째 간격 T의 마지막에서, 각각의 가능한 상태는 각각의 디바이스(A 내지 D)에 의해 한번 선택되어 졌다. IV열에서, 이것은 (임의로) 다음과 같다: A→(1,3,2), B→(2,3,1), C→(1,2,3) 및 D→(3,2,1). 이전에 설명된 바와 같이, 이것은 시간 간격 nT = 3T 의 의의를 아는 것이다; 각각의 디바이스가 모든 가능한 상태들을 한 번 선택한 시간이고 그래서 그 프로세스는 새롭게 시작한다.
상기 설명에서, 네트워크에 이미 연결되고 새로운 연결들을 찾지 않는 디바이스들만 고려되었다. 즉, 아직 아무도 새로운 연결을 실제로 요청하지 않았다. 만일, 가상의 디바이스(E)가 지금 네트워크에 합류하려고 한다면, 각각 연결된 네트워크 디바이스(A 내지 D)가 시간 t = 3T = 9의 끝에서 그것에 대한 검색을 수행하게 될 것임이 보장되기 위해서, 단지, 시간 상태(가령, n = 2)를 선택하고, T의 3 개의 모든 간격들에 걸쳐서 이 시간 상태를 홀드(hold)할 필요가 있다. 디바이스(E)에 의한 시간 상태의 선택은, 또한 랜덤이거나, 디바이스의 탐색 시간을 최소화하기 위해서 내부적으로 저장되거나 무선으로 탐지된 파라미터 및 수치로부터 기인할 수 있다. 마찬가지로, 만일, 기존의 디바이스(가령, C)가 새로운 연결(가령, 갑자기 우선순위가 된 다른 서비스에 대해)을 요청하면, 디바이스들(A, B 및, D)이 시간 t = 3T = 9에 의한 검색을 각각 수행하게 될 것임이 보장되기 위해서, 단지 고정 값 n을 선택할 필요가 있다.
상기 설명된 해결책에 대해 나누어 줄 더 바람직한 특성은 n을 (17과 같은)중간 크기의 소수(prime number)로 만드는 것이다. 그러한 숫자들은, 다른 주위의 시퀀스들이 단지 "1"에서 정확히 소수 자체 및, 그 소수의 배수를 오버랩(overlap)할 것이기 때문에, 통계적으로, 바람직하지 않은 충돌이 보다 적어진다는 것이 당해 분야에 공지된 사실이다.(즉, "n = 100"은 다른 주위의 시퀀스들의 주기(period)(1, 2, 5, 10, 20, 25, 50 및, 100)와 충돌할 수 있지만, 반면에 "n = 97"은 단지 주기(1, 97 및, 97의 배수(발생할 것 같지 않은))와 단지 오버랩한다.
다섯 번째의 더욱 강력한 해결책이 도 2의 V열, 도 3b 및, 도 4b에 도시된다. 이 해결책에서는, 2차원, 즉, 주파수가 상기 가능한 상태 조합들에 더해진다. 제 1의 주파수는 검은 음영처리된 박스(dark shaded box)로 표시되어 있고, 반면에 제 1의 주파수와 다른 제 2의 주파수는 도 2의 V열 및 VI열에서 더 연한 음영처리된 박스(more lightly shaded box)로 표시된다. 이제, 디바이스(A)는, 동일한 시간 상태에 있는 동안, 두 개의 가능한 주파수 상태들 중에서 한 번 획득하고, 그리고나서 다른 하나를 획득하는 한, 주어진 시간 상태를 두 번 선택할 수 있다(예를 들어, t = 6에서 n = 1(검게 음영처리된), t = 9에서 n = 1(연하게 음영처리된)). 확장으로서, 주파수 상태들의 보다 큰 앙상블에 대해, 기지국은, 각각의 후속 간격 T에서 비 반복적인 주파수 상태 값을 계속해서 획득하는 한, 주어진 시간 상태를 점유할 수 있다. 수학적으로, 2차원(주파수 또는 기타)의 추가로 상태-공간의 수 가 증가하고, 이로 인해 가능한 조합들이 증가해서, 보다 많은 수의 유저들이 수용될 수 있는 결과를 가진다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상태 도표는, 일반적으로, 지금 2-D 상태 배열(도 2의 V열은 단지 2 개의 주파수 값(fp) 및 4 개의 시간 상태 값들(nm)을 단지 반영하는 점에 주목)이다.
2차원 주파수를 만듦으로서, 우리는 한층 더 나아갈 수 있고, 시간만으로는 사용가능하지 않은 다양한 창의적인 방법들로 상태들의 조합들을 추가하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 더 많은 우리는 2차원(n, f, φ, θ,...) 보다 더 많은 차원들을 추가하도록 선정할 수 있고, 우리의 프로세싱의 선정에 따라, 더 많은 2차원 상태 공간(n, f0 내지 f10000)을 단지 추가할 수 있다. 이는, 주파수를 추가함으로써, 단일 주파수 "상태"는, 기결정된 시간들에서 두 개의(또는 더 많은) 주파수 값들 간에 주파수 호핑(frequency hopping)(1), 두 가지 이상의 방법으로 단일 주파수 신호의 변조(2) 또는, 많은 멀티의 별개 고정 주파수들(mutiply distinct static frequencies)의 사용으로 실제 이루어져 있을 수 있다. 예를 들어, 2차원 상태 공간을 (n, f0 내지 f7)으로 확장한 하나의 구현으로 8개의 별개의 주파수 값들을 사용할 수 있었다. 하지만, 3 비트 바이너리 스트링(000 내지 111)과 같은 다른 구현으로 8개의 각각의 주파수들을 다룰 수 있고, 각각의 새로운 주파수 "홉(hop)"의 연결된 덧셈으로 새로운 8-bit 차원을 더할 수 있다. 비트 스트링들을 연결하고 처리 규칙들(processing rules)을 수립(예를 들어, 차원당 32 비트를 가진 5차원)함으로써, 추가된 차원들 또는 차원의 상태 공간에 제한이 없으며, 이로써, 디바이스들이 본 명세서에 개시된 방법으로 어떻게 수용될 수 있는가에 대한 제한이 없다. 그러나, 어떤 점에서는, 적당한 애플리케이션/서비스 지원 스테이션이 그것의 특정한 요청 상태에 관한 검색을 수행할 때까지 새로운 연결을 요청하는 디바이스가 여전히 대기해야 하기 때문에, 시간이 고려사항이 될 수 있다.
특정한 변조 방식들과 상태 공간 조합들을 주어진 네트워크에 추가하기 위한 주파수 세트들에 관한 결정에서, 추가되는 고려사항은 반복되는 T의 총 수를 pT(p는 상기 설명된 이유들에 대한 중간 크기의 소수임)와 동등하게 유지하게 하는 것일 수 있다.
여섯 번째 해결책은, 이전의 솔루션으로부터 모든 디바이스를 통합하여, 알고리즘에 그룹들의 확립(establishment)을 추가한다. 그룹들은, 공통적으로 보유한 그룹의 구성원들의 속성이나 특성에 기초하여 조립되고 조정될(assembled and coordinated) 수 있거나, 네트워크의 필요 또는 목적에 어울리는 임의의 다른 방식으로 적합한 조직적인 파라미터 또는 알고리즘에 의해 형성될 수 있다. 주파수 차원의 추가는 사용가능한 조합 공간에 비할 데 없는 추가를 제시했기 때문에, 그룹들의 추가는 비할 데 없이 효율적인 툴(tool)을 제공한다. 그 이유는 그룹들이, 유저들의 별개의 조합들을 더 분리하고 최적화하도록 구성될 수 있고, 다른 목적 지향적인 알고리즘(집단적인 힘을 최소화하고, 교환되는 평균 메세지들을 최소화하는 등...)으로 외부 공정 변수(exterior processing parameters)와 추가적으로 결합될 수 있다. 그룹들은, 공지의 서비스들 또는 애플리케이션들에 기초하여, 기 결정된 시드값들(seed values)과 함께 또한 사용될 수 있으므로, 기존의 그룹 멤버들로부터의 새로운 연결 요청들은, 추정되는 그룹 검색까지의 대기 시간 량을 최소화하기 위해 조정된다. 도 2의 VI 열은 2개의 별도 그룹들을 형성하는 디바이스들(A, B) 및 디바이스들(C, D)를 가진 샘플 시간 슬라이스(sample time slice)를 보여준다.
그룹들의 하나의 구현은 다음과 같을 수 있다: 유저들은 문자 메세지(text messaging)와 인스턴트 메세징(instant messaging)를 우선적으로 사용하지만 각각의 조합은 거의 사용하지 않는다는 것이 관찰된다. 텍스트 메세지 그룹(그룹 X)이 형성되고, 각각의 그룹 멤버는 다른 랜덤이지만 근접한 초기값(seed value)이 할당된다. 따라서, 그룹 X의 멤버들은, 상태 공간 '클러스트(cluster)'를 형성하면서 서로 매우 가까운 그들의 "랜덤" 상태 공간 조합들(n, f)을 선택하는 경향이 있다. 인스턴트 메세징 그룹(그룹 Y)에게도 동일하게 적용되지만, 근접한 랜덤 초기값은 그룹 X의 랜덤 초기값으로부터 좋은 간격이다. 지금, 검색을 동시에 수행하거나, 거의 동시에 수행하는 두 개의 가장 큰 네트워크(그룹 X 및 그룹 Y)를 가지는 것보다, 그들의 검색 클러스터들이, 각각의 초기 값들과 랜덤 알고리즘들의 현명한 선택에 의해, 오버랩되지 않는 것임이 확신될 수 있다. 그래서 네트워크는, 임의의 주어진 시간에 검색을 수행하는 유저들의 단일 그룹을 단지 지원할 수 있어야 할 필요가 있다. 만일, 문자 메세지를 지원하는 새로운 연결을 찾는 새로운 무선 디바이스(Q)는 그룹 X의 멤버 P를 검색한다면, Q는 P와 직접적으로 연결될 수 있고/거나, 보통의 대기/공유 서비스(held/shared service)에 기초해서 그룹 X를 합류시킬 수 있다.
상기 설명된 그룹 알고리즘의 하나의 변형은 정확하고, 똑같은(근접한 것과 반대의) 초기 값들을 각각의 그룹 멤버에게 할당하는 것일 수 있다. 이러한 접근은, 다수의 보다 작은 그룹들의 액티버티들을 동기화하거나, 시간적으로 보다 오랜 기간 동안 그룹 액티버티의 동기화를 유지하는 것이 바람직할 수 있다.
추가적인 구현은 유저들에 의해 운영되는 애플리케이션들에 기초해서, 그룹들을 즉각적으로 형성하는 것일 수 있다. 이러한 환경에서는, 특정(아니면 드문) 의료 애플리케이션을 구동하는 사용자들로 구성된 그룹이 즉각적으로 형성될 수 있다. (그러한 상황이, 예를 들어, 컨벤션을 주최하는 호텔에서 발생할 수 있다). 그룹들은, 그래서 검색 특성들로 하여금, 끊임없이 변화하는 유저 수에 응답하여,다이내믹하게 수정되게 하면서, 무선 네트워크들에 적응성의 층(layer of adaptability)을 제공한다.
도 5는, 주어진 서비스 또는 애플리케이션(즉, 네트워크에 연결된)을 지원하는 무선 스테이션에 대한 예시적인 서비스 또는 애플리케이션 검색 프로세스(500)의 아웃트라이닝하는(outlining) 플로우 차트이다. 프로세스는 단계 501에서 시작하고 단계 510으로 진행하며, 시간 상태 tsel 은 시간 간격 T를 구성하는 복수의 시간 간격 t0 내지 tn 중에서 랜덤하게 선택된다. 컨트롤은 그 다음에 단계 520(모든 가능한 상태들이 소진되어버리기 전에 이 상태가 이전에 선택되었는지가 결정된다)으로 진행하고. 만일, 이전에 선택되었으면, 컨트롤은 새로운 tsel을 선택하기 위해 S510으로 복귀한다(return). 만일, 이전에 선택되지 않았으면, 컨트롤은 단계 S530으로 진행한다. (물론, 하나의 가능한 대안적인 구성은, 선택된 후에, 이전에 선택되었는지를 체크할 필요 없이, 가능한 시간 상태들의 풀(pool)로부터 각각의 시간 상태를 취소하는 것일 수 있었다).
단계 S530에서, tsel이 현재시간 상태와 일치하는 것임이 결정된다. 만약, 불일치한다면, 무선 스테이션은, 일치할 때까지, 슬립모드(S540)에 들어간다. tsel 및 현재 시간 상태가 동시에 일어날 때, 단계 S550에서 스테이션에 의한 검색이 수행된다. 컨트롤은 이후 단계로 진행되면, 여기에서 S560(스테이션이 다음 시간 간격T의 시작(beginning)이 될 때까지 슬립 모드를 재개한다)으로 흘러간다. 단계 S570에서, 프로세스가 결국 선택되었었던 모든 가능한 시간 상태들이 결국 끝이 났는지가 결정된다. 만일, 그것이 선택되었으면, 컨트롤은 단계 S580으로 진행하므로, 무선 디바이스는, 처음에 임의의 시간 상태를 다시 선택할 수 있다. 만일, 선택하지 않았다면, 그 플로우는, 단지 단계 S510에서 재개한다.
도 6은 주어진 서비스 또는 애플리케이션(예를 들어, 네트워크에 연결되지 않은)을 찾는 무선 스테이션에 대한 예시적인 서비스 또는 애플리케이션 검색 과정의 아웃트라이닝(outlining)을 하는 플로우 차트이다. 프로세스는 단계 601에서 시작하고 단계 610(시간 상태 thold 가 시간 간격 T를 포함하는 복수의 시간 상태 t0 내지 tn 중에서 랜덤하게 선택된다)으로 진행한다. 컨트롤은 그 다음에 단계 620으로 진행한다. 단계 630에서, 스테이션은 검색 프로세스를 수행한다. 스테이션이, 원하는 서비스 또는 애플리게이션의 위치가 파악될 때까지, 각각의 연속적인 시간 간격T에 대한 시간 상태 thold에서 검색 프로세스를 계속해서 수행하는 동안에, 단계 S640, S620, 및 S630 사이에 컨트롤이 진행된다. 일단, 이것이 발생하면, 무선 스테이션은 단계 S650에서 지원 디바이스(supporting device)에 연결되고, 프로세스는 단계 S699에서 종료된다.
도 7은, 상기 설명된 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해, 저장 및/또는 실행 프로그램 코드에 적합한 디바이스(700)의 하나의 실시 예를 도시한다. 무선 디바이스(700)은 다양한 실시 예들에서 무선 액세스 포인트 및 또는 무선 스테이션일 수 있다. 디바이스(700)는, 시스템 버스(706)를 통해 메모리 엘리먼트들(704A 내지 704B)에 결합된 프로세스(702)를 포함한다. 다른 실현 예들에서는, 디바이스(700)은 하나 이상의 프로세스를 포함할 수 있고 각각의 프로세스는 시스템 버스를 통해 하나 이상의 엘리먼트들에 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 메모리 엘리먼트들(704A 내지 704B)는, 프로그램 코드, 벌크 스토리지(bulk storage), 및 코드가 실행중에 벌크 스토리지로부터 검색되어야하는 횟수를 감소시키기 위해서 적어도 일부 프로그램 코드의 일시적인 저장을 제공하는 캐시 메모리들의 실행 동안에 활용되는(employed) 로컬 메모리(local memory)를 포함한다. 나타난 바와 같이, 입력/출력 또는 I/O 디바이스들(708A 내지 708B)(키보드들, 디스플레이들, 포인팅 디바이스들 등을 포함하지만, 한정되지는 않는)이 디바이스(700)에 결합 된다. I/0 디바이스들(708A 내지 708B)는, I/O 컨트롤러들(미 도시)에 개입됨으로써 직접 또는 간접적으로 디바이스(700)에 결합될 수 있다.
하나의 실현 예에서, 네트워크 어댑터(710)가 디바이스(700)에 결합되어서 디바이스(700)이 통신 링크(712)를 통해 다른 데이터 프로세싱 시스템들 또는 원거리 프린터들 또는 스토리지 디바이스들에 결합 되게 한다. 통신 링크(712)가 사유의 또는 공공의 네트워크, 무선 또는 유선일 수 있다. 무선 모뎀들, 케이블 모뎀들, 그리고 이더넷 카드들은 단지 몇몇의 네트워크 어댑터들의 현재 사용가능한 타입들이다.
본 명세서에 개시된 양상들은 예들은, 예시들, 대안들, 수정들, 예시들에 대한 변경들이 만들어지면서, 그 양상들의 특정 실시 예와 함께 설명되어 왔다. 예를 들어, 상기 설명된 하나 이상의 프로세스들의 단계들이 다른 순서 및/또는 동시에 수행될 수 있고, 바람직한 결과들을 여전히 얻을 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예들은 설명적이고 비 제한적이기 위한 것이다. 아래에 명시된 청구 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 네트워크 내의 무선 디바이스들이 기 결정된 복수의 시간 상태들 중의 하나 일수 있는 순환 시간 간격(T)을 사용하여, 상기 무선 네트워크 내의 무선 서비스들 또는 애플리케이션들의 검색을 동기화하는 방법으로서,
    (i)상기 복수의 시간 상태들로부터 하나의 시간 상태를 선택하는 단계와;
    (ii)상기 선택된 시간 상태에서 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 주어진 서비스 또는 애플리케이션을 지원하는 제 1의 무선 디바이스가 검색을 한 번 수행하는 단계와;
    상기 기 결정된 복수의 시간 상태들 모두가 선택되어 질 때까지 연속되는 상기 순환 시간 간격(T)의 연속적인 스텝들에서, 상기 단계(i) 및 (ii)를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 무선 디바이스는, 각각의 시간 상태 동안, 상기 순환 시간 간격(T) 각각 내에서 검색이 수행되지 않는 슬립 모드에 들어가거나 남아 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    (iii)제 2의 선택된 시간 상태에서 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 상기 주어진 서비스 또는 애플리케이션을 탐색하는 제 2의 무선 디바이스가 한 번 검색을 수행하는 단계와;
    상기 지정된 복수의 시간 상태들 모두가 선택되어 질 때까지 각각 연속되는 시간 간격(T)에서 상기 동일한 제 2의 선택된 시간 상태를 사용하여, 상기 단계 (iii)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2의 무선 디바이스는 상기 무선 네트워크 내에 없는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 무선 네트워크는 복수의 주파수 상태들을 가지는 주파수 세트(φ)를 사용하고,
    상기 제 1의 무선 디바이스는, 상기 순환 시간 간격(T) 동안에, 상기 선택된 시간 상태 및 선택된 주파수 상태의 조합에서 검색을 한 번 수행하고,
    상기 제 1의 무선 디바이스는, 상기 기 결정된 복수의 시간 상태들 및 주파수 세트(φ)의 주파수 상태들의 모든 가능한 조합들이 선택되어 질 때까지 각각의 연속적인 간격(T)에서 시간 상태 및 주파수 상태의 다른 조합을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 무선 네트워크는 복수의 주파수 상태들을 가지는 주파수 세트(φ)를 사용하고,
    제 2의 무선 디바이스는, 순환 시간 간격(T) 동안에, 상기 제 2의 선택된 시간 상태 및 주파수 상태의 조합에서 검색을 한 번 수행하고,
    상기 제 2의 무선 디바이스는, 상기 제 2의 무선 디바이스가 상기 서비스 또는 애플리케이션의 위치를 찾을 때까지 각각의 연속적인 간격(T)에서 상기 제 2의 선택된 시간 상태 및 상기 주파수 상태의 동일한 조합을 선정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    시간 상태 및 주파수 상태의 조합이 각각의 간격(T)에 대해 랜덤하게(at random) 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 시간 상태 및 상기 주파수 상태의 상기 조합이 상기 제 2의 무선 디바이스에 대해 랜덤하게 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1의 무선 디바이스는 랜덤 시드 값(random seed value)을 갖는 그룹의 멤버이고;
    상기 제 1의 무선 디바이스의 시간 상태 및/또는 주파수 상태는 상기 랜덤 시드 값에 기초해서 선정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 그룹의 멤버들에 대한 랜덤 시드 값들은 서로 상관(correlation)되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 제 2의 무선 디바이스가, 상기 위치 서비스 또는 애플리케이션(located service or application)에 기초해서 그룹에 합류(join)하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 7항에 있어서, 시간 상태 및/또는 주파수 상태의 모든 가능한 조합들을 소진 시키도록 요청된 간격들(T)의 수는 소수(prime number)인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 시간 상태 및/또는 주파수 상태의 모든 가능한 조합들을 소진 시키도록 요청된 간격들(T)의 수는 소수(prime number)인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 기 결정된 복수의 시간 상태들 중에서 시간 상태들을 선택하는 순서는 랜덤인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 선택된 시간 상태는, 상기 기 결정된 복수의 시간 상태들의 모든 다른 것들이 선택되어 질 때까지 재선택되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
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