KR20150140951A - Wusb 채널 스케쥴링 설정 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

WUSB 채널 스케쥴링 설정 장치 및 그 방법을 개시한다. WUSB(Wireless USB) 채널 스케쥴링 설정 방법으로서, WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는지 판단하는 단계, WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는 경우 통신 주기 할당값(Private Period Allocation)을 설정하는 단계, WBAN(Wireless Body Area Network) 프로토콜 슈퍼프레임 내의 RAP (Random Access Period) 구간을 WUSB 채널에 할당하는 단계 및 WUSB 채널에 할당한 이후, 다음 비콘(Beacon) 구간에서 상기 WBAN의 비콘 프레임을 전송 하는 단계를 포함한다.

Description

WUSB 채널 스케쥴링 설정 장치 및 그 방법{Apparatus for Setting WUSB Channel Schedule and Method Thereof}

본 발명은 채널 설정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서 구체적으로, WUSB 채널 설정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 컴퓨터 기술의 주요 관심은 인간 중심의 인터페이스 기술 및 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에 기반한 웨어러블 컴퓨터 시스템이다. 웨어러블 컴퓨터 시스템에서는 WiMedia PHY/MAC 기술을 병합한 USB 기술인 WUSB(Wireless USB)를 사용한다. WUSB는 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personnel Area Network)에서 사용될 뿐만 아니라 PAN(Personnel Area Network)과 같은 유선 영역의 네트워크에서도 사용된다. WUSB는 기존에 사용하는 USB 2.0 사양과의 호환성을 위해 규격을 설정하고, WUSB 호스트와 WUSB 디바이스 사이에 고속 연결을 정의한다.

웨어러블 컴퓨터 장치의 응용 프로그램을 설명하는 무선 신체 영역 네트워크(WBAN, Wireless Body Area Network)는 지능형, 소형화, 저전력, 신체 및 주변 환경을 모니터링하는 센서 노드를 갖는 특징이 있다. 각각의 지능형 노드는 개인의 진단과 처방을 위해 정보를 처리하고 처리된 내용을 기지국으로 전달할 수 있는 충분한 능력을 가지고 있다.

WUSB 채널은 MMC(Micro-scheduled Management Command)라고 불리는 연결된 응용 프로그램 제어 패킷의 연속으로 구성되어 있다. WUSB는 USB2.0 트랜잭션 프로토콜을 TDMA를 이용하여 매핑을 통해 구성한다. 이때, MMC는 WUSB 클러스터에 있는 호스트와 디바이스 사이의 데이터 통신을 위한 채널 시간 할당을 위해 사용된다.

WBAN 호스트로부터 비콘을 받은 WBAN 슬레이브 장치는 비콘에 의해 전달되는 정보에 따라 수신 및 송신 작업을 예약한다. IEEE 802.15.6 WBAN 슈퍼프레임은 비콘 구간(BP)으로 시작하고, WUSB 호스트의 역할을 수행하는 WBAN 허브는 비콘을 전송한다. 각각의 슈퍼 프레임에서 데이터 전송 구간은 독점적인 액세스 1단계(EAP1), 랜덤 액세스 1 단계(RAP1, Random Access Period 1), Type-I/II 접근 단계, EAP2, RAP2, Type-I/II 접근 단계 및 경쟁 접근 단계(CAP)로 나누어져 있다. EAP1 및 EAP2 구간은 경쟁을 통해 더 높은 우선 순위를 갖는 데이터 트래픽에 할당된다. 또, RAP1, RAP2 및 CAP 구간은 경쟁을 통해 낮은 우선 순위를 갖는 데이터 트래픽에 할당된다.

웨어러블 컴퓨터 시스템의 이용을 위한 IEEE 802.15.6 WBAN MAC 시스템에는 여러 가지 MAC Capability 옵션이 있다. 웨어러블 컴퓨터 시스템을 위한 무선 통신 링크를 설정할 때 기존 WBAN MAC을 이용하는 경우 안정적인 채널 구성을 위한 옵션이 전무한 상태다. 안정적인 채널을 구성하기 위해서는 WUSB 채널이 개별적으로 캡슐화되어 WBAN 슈퍼프레임 내에서 안심하고 사용할 수 있어야 한다. IEEE 802.15.6 WBAN MAC에서 개별적으로 할당 된 WUSB 채널은 WUSB 호스트와 여러 주변 장치와 MMC 예약을 통해 통신이 가능해진다. 하지만, 현재 IEEE 802.15.6 WBAN 표준에는 다른 이기종 네트워크에 할당 가능한 구간이 없다.

본 발명의 목적은 IEEE 802.15.6 WBAN 프로토콜에서 WUSB를 이용한 통신을 할 때, 효율적으로 WUSB 채널을 설정하기 위한 WUSB 채널 스케쥴링 설정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 WUSB(Wireless USB) 채널 스케쥴링 설정 방법은 WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는지 판단하는 단계, WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는 경우 통신 주기 할당값(Private Period Allocation)을 설정하는 단계, WBAN(Wireless Body Area Network) 프로토콜 슈퍼프레임 내의 RAP (Random Access Period) 구간을 WUSB 채널에 할당하는 단계 및

WUSB 채널에 할당한 이후, 다음 비콘(Beacon) 구간에서 상기 WBAN의 비콘 프레임을 전송 하는 단계를 포함한다.

WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는지 판단하는 단계는, WUSB 트랜잭션 요청이 존재하지 않는 경우, 통신 주기 할당값 (Private Period Allocation)을 0으로 설정하는 단계 및 설정 이후, 비콘(Beacon) 구간에서 WBAN 비콘 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명은 IEEE 802.15.6 WBAN 프로토콜에서 WUSB를 이용한 통신을 할 때, 효율적으로 WUSB 채널을 설정하기 위해 비콘 신호 프레임워크 기법을 제안한다.

본 발명에서 제안하는 비콘 신호 프레임워크 기법은 IEEE 802.15.6 WBAN을 통한 WUSB에서 효율적으로 WUSB 채널을 설정할 수 있어, 웨어러블 컴퓨터 시스템에서 안정적인 통신을 가능하게 한다.

도 1은 WUSB 트랜잭션 그룹의 일반적인 구조를 나타낸다.
도 2는 WBAN 비콘 프레임 포맷을 나타낸다.
도 3은 일반적인 WBAN MAC Capability 포맷 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 WUSB private 채널 할당을 위한 새로운 WBAN MAC Capability 포맷 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 WUSB private 채널 할당을 위한 WBAN 비콘 신호 프레임워크에 대한 동작 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 WUSB private 채널 할당을 위한 IEEE 802.15.6 슈퍼프레임 구조를 나타낸다.

본 발명은 WBAN 프로토콜에서 WUSB(Wireless USB)를 이용한 통신을 할 때 효율적으로 WUSB 채널을 설정하는 IEEE 802.15.6 WBAN의 비콘 신호 프레임워크(Bit Signal Frame) 기법에 관한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 도면을 통해 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 WUSB(Wireless USB) 트랜잭션 그룹의 일반적인 구조를 나타낸다.

도 1에서 보는 바와 같이, WUSB는 USB 2.0 트랜잭션 프로토콜을 TDMA(Time Division Multiple Access)를 이용하여 매핑한다. WUSB 채널은 MMC(Micro-scheduled Management Command)라고 불리는 제어 패킷의 연속으로 구성되어 있다. 여기서, DR은 Device Receive, DT는 Device Transmit, DNTS는 Device Notification Time Slots를 나타낸다. MMC는 WUSB 클러스터에 있는 WUSB 호스트와 WUSB 디바이스 사이의 데이터 통신을 위한 WUSB 채널 시간 할당(WCTA)을 위해 사용된다.

도 2는 WBAN 비콘 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.

도 2의 구성 요소 중, Sender Address 필드는 현재 비콘을 보내는 WBAN (Wireless Body Area Network) 허브의 IEEE MAC 주소로 설정된다. Beacon Period Length 필드는 현재 비콘 구가의 길이로 설정된다. 랜덤 어세스(Random Access) 1단계(RAP1)와 RAP2 시작 필드는 각각 RAP1 및 RAP2가 시작되는 할당 슬롯 개수로 설정된다. Beacon Shifting Sequence, Channel Hopping State, Next Channel Hop 및 Inactive Duration fields 는 WBAN 무선 채널 환경에서의 간섭 회피를 위해 사용된다.

도 3은 일반적인 WBAN MAC Capability 포맷을 나타낸 도면이다.

도 3은 현재 WBAN MAC Capability 포맷 표준을 보여준다. 웨어러블 컴퓨터 시스템을 위한 무선 통신 링크를 성공적으로 설정하려면 WBAN 슈퍼프레임 내에서 안심할 수 있는 WUSB 채널이 개별적으로 캡슐화 되어야 한다. 또한, IEEE 802.15.6 WBAN MAC에서 개별적으로 할당 된 WUSB 채널은 WUSB 호스트와 여러 가지 주변 장치 사이의 MMC 예약을 할 수 있다. 현재 IEEE 802.15.6 WBAN 표준에서 다른 이기종 네트워크에 할당 가능한 구간은 없다.

도 4는 본 발명에 따른 WUSB private 채널 할당을 위한 새로운 WBAN MAC Capability 포맷 구조를 나타낸다.

도 4에서 Private Period Allocation 필드는 도 3에서 남겨 놓은 비트(Reserved)에서 한 비트를 사용하여 이루어진다. Private Period Allocation 필드는 WBAN MAC이 private WUSB 채널 할당을 지원하는 경우 1을 설정하고, 그렇지 않으면 0으로 설정한다. 만약 Private Period Allocation 필드가 1로 설정되어 있으면, RAP2 길이 필드는 MMC 일정을 위해 private WUSB 채널 길이를 나타낸다. 따라서 WBAN 호스트에서 비콘을 받은 후, WUSB를 사용하지 않는 WBAN 슬레이브 장치는 RAP2 구간 동안 절전 모드로 들어간다. 반면, WUSB를 사용하는 WBAN(WUSB/WBAN) 슬레이브 장치는 RAP2 구간 동안 활성 모드로 들어가고 다른 기간 동안은 절전 모드로 들어간다. RAP2 길이는 WUSB 트랜잭션과 WBAN 트래픽 사이의 우선 순위에 따라 WUSB/WBAN 호스트에 의해 결정된다.

도 5는 본 발명에 따른 WUSB private 채널 할당을 위한 WBAN 비콘 신호 프레임워크에 대한 동작 순서도이다.

도 5에서 보는 바와 같이, WUSB 채널 스케쥴링 설정 장치는 먼저 WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는지 판단하는 과정을 수행한다(S510). WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는 경우 Private Period Allocation 값을 1로 설정하는 과정을 수행한다(S520). WBAN 프로토콜 슈퍼프레임 내의 RAP2 구간을 WUSB 채널에 할당한다(S530). 채널 할당을 한 이후, 다음 비콘 구간에서 WBAN 비콘 프레임을 전송한다(S540).

반면, WUSB 트랜잭션 요청이 없으면 Private Period Allocation 값을 0으로 설정하는 과정을 수행한다(S550). 이후, 다음 비콘 구간에서 WBAN 비콘 프레임을 전송하는 과정을 수행하고(S560), 통신을 시작한다.

도 6은 본 발명에 따른 WUSB private 채널 할당을 위한 IEEE 802.15.6 슈퍼프레임 구조를 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, WUSB 클러스터에서 WUSB 데이터 전송에 대한 요청이 발생하면 WUSB/WBAN 호스트는 간섭 없이 WBAN 데이터와 함께 WUSB 데이터를 전송해야 한다. 이를 위해, WUSB/WBAN 호스트는 WUSB private 채널을 할당해야 한다. 본 발명에서 제안하는 기능을 사용하여 WUSB 호스트의 기능을 수행하는 WBAN 호스트는 RAP2 구간에서 WUSB private 채널을 할당할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 비콘 신호 프레임워크 기법은 IEEE 802.15.6 WBAN을 통한 WUSB에서 효율적으로 WUSB 채널을 설정할 수 있어, 웨어러블 컴퓨터 시스템에서 안정적인 통신을 가능하게 한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

1. WUSB(Wireless USB) 채널 스케쥴링 설정 방법으로서,
   WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는지 판단하는 단계;
   상기 WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는 경우 통신 주기 할당값(Private Period Allocation)을 설정하는 단계;
   상기 WBAN(Wireless Body Area Network) 프로토콜 슈퍼프레임 내의 RAP (Random Access Period) 구간을 WUSB 채널에 할당하는 단계; 및
   상기 WUSB 채널에 할당한 이후, 다음 비콘(Beacon) 구간에서 상기 WBAN의
   비콘 프레임을 전송 하는 단계;
   를 포함하는 WUSB 채널 스케쥴링 설정 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 WUSB 트랜잭션 요청이 존재하는지 판단하는 단계는,
   상기 WUSB 트랜잭션 요청이 존재하지 않는 경우, 통신 주기 할당값 (Private Period Allocation)을 0으로 설정하는 단계; 및
   상기 설정 이후, 비콘(Beacon) 구간에서 WBAN 비콘 프레임을 전송하는 단계;
   를 포함하는 것인 WUSB 채널 스케쥴링 설정 방법.

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