KR20210091320A

KR20210091320A - 멀티-홉 라우팅에서의 신속한 차단 발견 및 복구

Info

Publication number: KR20210091320A
Application number: KR1020217019493A
Authority: KR
Inventors: 모르테자 하세미
Original assignee: 소니그룹주식회사
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2021-07-21
Also published as: US10849048B2; EP3888393A1; KR102499999B1; US20200221367A1; JP2022514772A; JP7208594B2; EP3888393B1; CN113261344A; WO2020144557A1

Abstract

소스 스테이션과 목적지 스테이션 사이의 통신들을 위한 1차 및 적어도 하나의 백업 루트를 유지하는 통신 대역(예를 들어, 방향성 mmW)을 통해 데이터 전송을 수행하는데 이용하는 무선 통신 장치, 시스템 또는 방법. 루트 발견 및 응답 메시지들은 소스 스테이션으로부터 목적지 스테이션으로의 1차 및 하나 이상의 백업 루트를 유지할 시에 루트 요청 및 응답 업데이트 메시지들과 함께 이용된다. 다른 루트가 이용가능한 경우 이를 선택하기 위해 차단 상태들을 로컬로 극복하고, 루트 상태 정보를 이웃 스테이션들에 통신하며, 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장한다.

Description

멀티-홉 라우팅에서의 신속한 차단 발견 및 복구

관련 출원들에 대한 상호 참조

적용불가

연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술

적용불가

컴퓨터 프로그램 부록의 참조 포함

적용불가

저작권 보호에 관한 자료 고지

본 특허 문헌의 자료 중 일부는 미국 및 다른 국가들의 저작권법들 하에서 저작권 보호를 받을 수 있다. 저작권 권리의 소유자는 누구든지 미국 특허상표청에서 공개적으로 입수가능한 파일 또는 기록들에 나타낸 대로 본 특허 문헌 또는 특허 개시내용을 팩시밀리 복제(facsimile reproduction)하는 것에 이의를 갖지 않지만, 그 외에는 무엇이든 간에 모든 저작권 권리를 보유한다. 이로써, 저작권 소유자는, 37 C.F.R. §1.14에 따라 그 권리를 제한함이 없이, 본 특허 문헌을 비밀로 유지되게 하는 그 권리 중 어떠한 것도 포기하지 않는다.

본 개시내용의 기술은 일반적으로 무선 네트워크 통신들에 관한 것이며, 보다 구체적으로 1차 및 백업 루트(route)들을 통한 멀티-홉 라우팅(multiple-hop routing)에 관한 것이다.

더 빠르고 더 강건한 무선 네트워크 통신에 대한 필요성이 점점 더 중요해지고 있다. 이러한 더 높은 능력들에 도달할 필요성에 응답하여, 네트워크 운영자들은 치밀화를 달성하기 위한 다양한 개념들을 수용하기 시작했다. 현재의 6GHz 미만(sub-6GHz)의 무선 기술은 높은 데이터 요구들에 대처하기에 충분하지 않다. 하나의 대안은 밀리미터파 대역(mmW)으로 흔히 지칭되는 30 - 300GHz 대역에서 추가적인 스펙트럼을 이용하는 것이다.

mmW 무선 네트워킹 시스템들을 효율적으로 이용하기 위해서는 일반적으로, 이러한 고주파수 대역들의 채널 손상들 및 전파 특성들을 적절히 처리할 것을 요구한다. 높은 자유 공간 경로 손실, 높은 침투, 반사, 및 회절 손실들은 이용가능한 다이버시티를 감소시키고 비-가시선(NLOS; non-line-of-sight) 통신들을 제한한다. 그렇지만, mmW의 작은 파장은 실용적인 치수들을 갖는 고이득의 전자적으로 조종가능한 방향성 안테나들의 이용을 가능하게 하고, 이는 충분한 어레이 이득을 제공하여 경로 손실을 극복하고 수신기에서의 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 보장할 수 있다. mmW 대역들을 이용하는 조밀한 배치 환경들에서의 방향성 분배 네트워크(DN)들은, 스테이션(STA)들 사이의 신뢰가능한 통신들을 달성하고 가시선 채널 제약들을 극복하기 위한 효율적인 방식일 수 있다.

새로운 스테이션(STA 또는 노드)이 시작될 때, 그 스테이션은, 참여할 네트워크에서 이웃하는 STA들을 발견하기 위해 탐색(검색)할 것이다. 네트워크에 대한 STA의 초기 액세스의 프로세스는, 이웃하는 STA들을 스캐닝하는 것, 및 로컬 근방의 모든 활성 STA들을 발견하는 것을 포함한다. 이는, 참여할 특정 네트워크 또는 네트워크들의 리스트를 새로운 STA가 검색하는 것을 통해, 또는 새로운 STA를 수용할 임의의 이미 확립된 네트워크에 참여하기 위한 브로드캐스트 요청을 새로운 STA가 전송하는 것에 의해 수행될 수 있다.

분산형 네트워크(DN)에 접속되는 STA는, 이웃하는 STA들을 발견하여 게이트웨이/포탈 DN STA들에 도달하는 최상의 방식 및 이러한 이웃하는 STA들 각각의 능력들을 결정할 필요가 있다. 새로운 STA는, 특정 시간 기간에 걸쳐, 가능한 이웃하는 STA들에 대한 모든 각각의 채널을 검사한다. 그 특정 시간 후에 어떠한 활성 STA도 검출되지 않은 경우, 새로운 STA는 다음 채널을 테스팅하기 위해 이동한다. STA가 검출될 때, 새로운 STA는 규제 도메인(IEEE, FCC, ETSI, MKK 등)에서의 동작을 위해 그 물리적(PHY) 계층(예컨대, OSI 모델)을 구성하기 위한 충분한 정보를 수집한다. 이러한 작업은, 방향성 전송들로 인해 mmW 통신들에서 더 난제이다. 이러한 프로세스에서의 난제들은 (a) 주변 STA ID들의 지식; (b) 빔포밍을 위한 최상의 전송 패턴(들)의 지식; (c) 충돌들 및 난청(deafness)으로 인한 채널 액세스 문제들; 및 (d) 차단 및 반사들로 인한 채널 손상들로서 요약될 수 있다. mmW D2D 및 DN 기술들의 확장(pervasiveness)을 가능하게 하기 위해서는 상기된 것들 중 일부 또는 전부를 극복하는 이웃 발견 방법을 설계하는 것이 가장 중요하다.

브로드캐스트 모드에서 동작하는 네트워크들에 대한 DN 어드레스 발견을 위한 대부분의 기존 기술들은 방향성 무선 통신들을 이용하는 네트워크들을 목표로 하지 않는다. 게다가, 방향성 무선 네트워크 통신들을 이용하는 이러한 기술들은 종종, 비컨 신호들의 생성과 관련하여 매우 높은 오버헤드 요구들을 갖는다. 또한, 이러한 기술들은 발견을 수행하는 것에 수반된 오버헤드 및 레이턴시들을 감소시키기 위한 충분한 메커니즘들이 없다.

현재의 mmW 통신 시스템들은 전송기(Tx)와 수신기(Rx) 사이의 충분한 링크 예산을 얻기 위해 방향성 통신들에 의존한다. 스테이션이 채널에 액세스하기 위해, 스테이션은 먼저 매체가 점유되었는지 또는 자유로운지를 체크하기 위해 청취한다. 청취 단계는 보통 준-옴니 안테나(quasi-Omni antenna)를 이용하여 수행되고, 많은 경우들에서 이것은 전송 또는 수신 방향이 실제 방향성 신호에 의해 영향을 받지 않더라도 채널 액세스가 차단되게 한다.

mmW 대역에서 멀티-홉 통신 네트워크를 확립하는 작업은 저주파수 대역 시스템들에서의 전방향성 통신들과 비교하여, 방향성으로 인해 훨씬 더 난제이다. 이 프로세스에서의 난제들은 다음과 같이 요약될 수 있다: (a) 주변 노드들 ID들에 대한 지식; (b) 이웃들로의 빔포밍을 위한 최상의 전송 패턴들에 대한 지식; (c) 충돌들 및 난청으로 인해 발생하는 채널 액세스 문제들; 및 (d) 차단 및 반사들로 인한 채널 손상들.

기존의 기술들은 종종 차단들 및 다른 채널 손상들로부터의 신속한 발견 및 복구를 제공하기 위한 방향성 mmW 통신들의 그 이용과 관련하여 실패한다.

따라서, 차단들 및 손상들을 신속하게 검출하고 그 복구를 제공하기 위해 방향성 mmW 통신들을 효율적으로 이용하기 위한 향상된 메커니즘들에 대한 필요성이 존재한다. 본 개시내용은 이러한 필요성들을 충족시키고, 이전 기술들에 비해 추가적인 이점들을 제공한다.

네트워크 스테이션이 대안적인 루트 옵션들로 효율적으로 스위칭하고 다른 이웃 스테이션들(STA들)에게 이러한 변경에 관해 통지하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명자의 이전 연구에서, 차단이 발생할 때, 라우팅 프로토콜은 대안적인 루트들을 찾기 위해 더 많은 라우팅 메시지들을 교환할 필요가 있었다. 본 개시내용은 새로운 유형들의 메시지 교환들을 갖는 신규한 로컬 복구 동작들을 제공한다. 또한, 프로토콜은 복수의 다음-홉 옵션들을 추적하고, 이들이 필요할 때 즉시 배치될 준비가 되어 있음을 보장한다. 백업 옵션들 중 임의의 것이 도달가능하지 않은 경우, 본 개시내용은 이웃 STA들 사이의 대안들을 찾기 위해 낮은 시스템 오버헤드(경량) 버전의 루트 발견을 이용한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 개시내용은 종단간 루트를 복원하는데 필요한 시간을 줄이기 위해 STA들에 의해 로컬 동작을 취하기 위한 신규한 방법을 교시한다. 또한, 이 프로토콜에서, 다른 STA들은 이 루트 변경에 대해 통지받는다. 또한, 프로토콜이 차단된 STA에 대한 대안적인 이웃 STA들, 또는 더 이상 도달가능하지 않은 STA에 대한 대체물을 결정하는 신규한 방법이 개시된다. 따라서, 본 개시내용은 무선 통신 시스템들에서 링크 차단 하의 대안적인 루트들을 찾는 문제를 해결한다.

따라서, 개시된 무선 스테이션 프로토콜은, 발신 STA로부터 목적지 STA로의 1차 루트가 차단될 때 멀티-홉 라우팅 옵션들 사이의 끊김없는 전이를 달성하기 위해 동작들의 세트를 이용하는 것을 설명한다. 본 개시내용의 하나의 중요한 특징은, 최적의 루트를 획득할 때, 종래 기술의 시스템에 의해 요구되는 것과 같은, 지연들(오버헤드)을 대폭 감소시키도록, 전역적인 최적의 라우팅 옵션이 결정될 때까지 데이터 전송에서의 임의의 중단을 피하기 위해 차단된 STA에 의해 로컬 동작들을 수행하는 그 능력이다.

차단된 STA를 대체하기 위한 메커니즘이 설명되며, 그 링크의 전송기 STA는 그 이웃 STA들 중에서 차단된 STA에 대한 대체물을 획득하려고 시도하고, 따라서 대안적인 다음-홉 STA 옵션들로 채워진 그 라우팅 표를 유지한다. 또한, 이 프로토콜에 따른 모든 STA들은 그 라우팅 표 엔트리들이 유효하고 최신인 것을 보장하기 위해 사전적 링크 유지 프로세스를 이용한다. 이것은 이웃 STA들 사이의 상태 요청(SREQ) 및 상태 응답(SREP) 메시지들을 이용하여 달성된다. 그러나, 라우팅 표 내의 엔트리들 중 하나가 SREQ 핑 메시지에 응답하지 않는 경우, 이 이웃이 도달가능하지 않고 대체될 필요가 있는 것으로 고려된다. 라우팅 표들을 유지하기 위해, 본 개시내용은 이웃 STA들의 보완 세트에 루트 요청 업데이트(RREQU)를 전송하는 것 및 도달가능하지 않은 이웃 STA에 대한 대체물을 찾는 것을 이용한다.

본 개시내용의 교시들은 무선 LAN(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크들(WPAN), 디바이스-대-디바이스(D2D), 피어-투-피어(P2P), 메시 네트워크들, 및 실외 무선 통신들에 적용될 수 있다. 따라서, 개시된 기술은 광범위한 타겟 애플리케이션들에서 이용될 수 있고, 다음은 제한이 아닌 예로서 제공된다: Wi-Fi, WiGig, Wi-Fi형 네트워크들, 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션들, 데이터의 백홀링 및 프런트홀, 실내 및 실외 분배 네트워크들, 메시 네트워크들, D2D 통신들을 갖는 차세대 셀룰러 네트워크들 등.

본 명세서에 설명된 기술의 추가 양태들은 본 명세서의 다음의 부분들에서 이루어질 것이고, 그 상세한 설명은 제한을 두지 않고 본 기술의 바람직한 실시예들을 완전히 개시하기 위한 것이다.

본 명세서에 설명된 기술은 단지 예시적인 목적을 위한 다음의 도면들을 참조하여 더 완전히 이해될 것이다:
도 1은 IEEE 802.11 WLAN(wireless local area network)에서 수행되는 능동 스캐닝의 타이밍도이다.
도 2는 DN 및 비-DN 스테이션들의 조합을 보여주는 분산형 네트워크(DN)에 대한 스테이션(STA) 도면이다.
도 3은 IEEE 802.11 WLAN에 대한 DN 식별 요소를 도시하는 데이터 필드 도면이다.
도 4는 IEEE 802.11 WLAN에 대한 DN 구성 요소를 도시하는 데이터 필드 도면이다.
도 5는 IEEE 802.11ad 프로토콜에서의 안테나 섹터 스위핑(SSW)의 개략도이다.
도 6은 IEEE 802.11ad 프로토콜에서의 섹터-레벨 스위핑(SLS)의 시그널링을 도시하는 시그널링 도면이다.
도 7은 IEEE 802.11ad에 대한 섹터 스윕(SSW) 프레임 요소를 도시하는 데이터 필드 도면이다.
도 8은 IEEE 802.11ad에 대한 SSW 프레임 요소 내의 SSW 필드를 도시하는 데이터 필드 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 IEEE 802.11ad에 이용되는 바와 같이, 도 9a에서 ISS의 일부로서 전송될 때 및 도 9b에서 ISS의 일부로서 전송되지 않을 때 보이는 SSW 피드백 필드들을 도시하는 데이터 필드 도면들이다.
도 10a 내지 도 10c는 AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜의 네트워크 토폴로지 도면이다.
도 11은 본 개시내용의 실시예에 따라 이용되는 바와 같은 무선 mmW 통신 스테이션 하드웨어의 블록도이다.
도 12는 본 개시내용의 실시예에 따라 이용되는 바와 같은 도 10의 스테이션 하드웨어에 대한 mmW 빔 패턴도이다.
도 13은 본 개시내용의 실시예에 따른, 발견 대역 통신 안테나(즉, 6GHz 미만)에 대한 빔 패턴도이다.
도 14는 본 개시내용의 실시예에 따라 이용되는 바와 같은 4개의 예시적인 스테이션의 네트워크 토폴로지 도면이다.
도 15는 본 개시내용의 실시예에 따라 이용되는 바와 같은 3개의 예시적인 스테이션의 네트워크 토폴로지 도면이다.
도 16은 본 개시내용의 실시예에 따른 루트 요청 프레임(RREQ) 메시지의 데이터 필드 도면이다.
도 17은 본 개시내용의 실시예에 따른 루트 응답 프레임(RREP) 메시지의 데이터 필드 도면이다.
도 18은 본 개시내용의 실시예에 따른 상태 요청 프레임(SREQ) 메시지의 데이터 필드 도면이다.
도 19는 본 개시내용의 실시예에 따른, 발신 스테이션(STA)에 의한 상태 응답 프레임(SREP) 메시지의 데이터 필드 도면이다.
도 20은 본 개시내용의 실시예에 따른 루트 요청 업데이트(RREQU) 메시지의 데이터 필드 도면이다.
도 21은 본 개시내용의 실시예에 따른 루트 응답 업데이트(RREPU) 메시지의 데이터 필드 도면이다.
도 22는 본 개시내용의 실시예에 따른, 차단 상태들에 응답하여 루트 요청 업데이트 메시지를 이용하여 복구를 수행하기 위한 업데이트 로직의 흐름도이다.
도 23은 본 개시내용의 실시예에 따른, 루트 요청 업데이트 메시지의 수신에 응답하여 루트 응답 업데이트 메시지를 통신하기 위한 업데이트 로직의 흐름도이다.
도 24 내지 도 32는 본 개시내용의 실시예에 따른, 상호작용하는 4개의 예시적인 스테이션의 네트워크 토폴로지 도면들이다.
도 33 내지 도 37은 본 개시내용의 실시예에 따른, 상호작용하는 5개의 예시적인 스테이션의 네트워크 토폴로지 도면들이다.
도 38은 본 개시내용의 실시예에 따른, 루트 요청 업데이트 메시지들을 생성하고 전송하기 위한 로직의 흐름도이다.
도 39는 본 개시내용의 실시예에 따른, 수신된 루트 요청 업데이트 메시지를 처리하고 대응하는 루트 응답 업데이트 메시지를 전송하기 위한 로직의 흐름도이다.
도 40 내지 도 45는 본 개시내용의 실시예에 따른, 상호작용하는 6개의 예시적인 스테이션의 네트워크 토폴로지 도면들이다.

본 개시내용은 차단 상태들을 신속하게 검출하고, 다른 루트가 이용가능한 경우 이를 선택하기 위한 로컬 동작들을 수행하고, 그 후, 하나 이상의 이웃 스테이션에 루트 상태 정보를 통신하는 것을 제공하고, 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장한다.

본 개시내용에서 사용될 때, 이하의 용어들은 일반적으로 아래에 설명되는 의미들을 갖는다.

AODV: AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector)는 목적지들로의 맞춤형 루트들을 확립하기 위해 무선 및 모바일 애드-혹 네트워크들에 대해 설계된 라우팅 프로토콜이다.

빔포밍(BF): 의도된 수신기에서 수신 신호 전력 또는 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하기 위한 정보를 결정하고, 그 하에서 스테이션들이 시간 및 방향성 할당 정보를 상관시키기 위한 정보를 획득할 수 있는, 전방향성 또는 준-옴니 안테나가 아닌 방향성 안테나 시스템 또는 어레이로부터의 방향성 전송이다.

BI: 비컨 간격은 비컨 전송 시간들 사이의 시간을 표현하는 순환 슈퍼 프레임 기간이다.

BSS: 기본 서비스 세트는 네트워크 내의 AP와 성공적으로 동기화된 스테이션(STA)들의 세트이다. IEEE 802.11 WLAN 아키텍처의 구성요소는 실제로 STA들이 서로 통신할 수 있도록 무선 매체에 접속하는 STA들의 세트인 BSS 주위에 구축된다.

BTI: 비컨 전송 간격은 연속적인 비컨 전송들 사이의 간격이다.

CBAP: 경합 기반 액세스 기간은 경합 기반 향상된 분산형 채널 액세스(EDCA; enhanced distributed channel access)가 이용되는 방향성 다중-기가비트(DMG; directional multi-gigabit) BSS의 데이터 전송 간격(DTI) 내의 시간 기간이다.

CSMA/CA: 이는 Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance이며, 캐리어 감지가 이용되는 네트워크 다중 액세스 방법이다.

DMG: 방향성 다중-기가비트는 IEEE 802에서 설명된 고처리량 무선 통신의 형태이다.

DN STA: 분산형 네트워크(DN) 스테이션(DN STA)은 DN 설비를 구현하는 스테이션(STA)이다. DN BSS에서 동작하는 DN STA는 다른 DN STA들에 대해 분배 서비스들을 제공할 수 있다.

DTI: 데이터 전송 간격은 전체 BF 트레이닝이 허용된 후 실제 데이터 전송이 후속되는 기간이다. DTI는, 하나 이상의 서비스 기간(SP) 및 경합 기반 액세스 기간(CBAP)을 포함할 수 있다.

FCS: 이는 통신 프로토콜에서 프레임에 추가된 에러 검출 코드를 제공하는 프레임 체크 시퀀스(Frame Check Sequence)이다.

LOS: 가시선; 전송기 및 수신기가 표면상 서로의 시야 내에 있고, 반사된 신호의 통신의 결과가 아닌 통신이다. 반대 상태는 비-가시선에 대한 NLOS이고, 여기서 스테이션들은 서로 LOS에 있지 않다.

MAC 어드레스: 매체 액세스 제어(MAC) 어드레스이다.

MBSS: 메시 기본 서비스 세트는, 분산 시스템(DS)으로서 이용될 수 있는 분산형 네트워크(DN) 스테이션들(DN STA들)의 자립형 네트워크(self-contained network)를 형성하는 기본 서비스 세트(BSS)이다.

전방향성: 비-방향성 안테나를 이용한 전송 모드이다.

준-전방향성: 가장 넓은 빔폭이 달성가능한 방향성 다중-기가비트(DMG) 안테나를 이용하는 통신 모드이다.

NAV 정보: 이는 IEEE 802.11과 같은 무선 네트워크 프로토콜들과 함께 이용되는 가상 캐리어 감지 메커니즘에 대한 정보이다.

RA: 이는 데이터가 통신되어야 하는 수신자 어드레스이다.

RREP: 라우팅 응답; 이는 목적지 STA에 의해 생성되고 발신 STA에 관한 정보를 포함하는 메시지 프레임이다.

RREQ: 라우팅 요청; 이는 발신 STA에 의해 생성되고 목적지 STA에 관한 정보를 포함하는 메시지 프레임이다.

RREQU: 라우팅 요청 업데이트; 라우팅 정보를 업데이트하기 위해 이웃 STA들로부터 정보를 획득하도록 생성된 메시지 프레임이다.

RREPU: 라우팅 응답 업데이트; RREQU에 응답하기 위해 생성된 메시지 프레임이다.

수신 섹터 스윕(RXSS): 연속적인 수신들 사이에 스윕이 수행되는 상이한 섹터들을 통한(상이한 섹터들에 걸친) 섹터 스윕(SSW) 프레임들의 수신이다.

RSSI: 수신 신호 강도 표시자(dBm 단위)이다.

SLS: 섹터 레벨 스윕 단계는 많게는 4개의 구성요소: 개시자를 트레이닝하기 위한 개시자 섹터 스윕(ISS)과, SSW 피드백 및 SSW ACK를 이용하는 것과 같은 응답자 링크를 트레이닝하기 위한 응답자 섹터 스윕(RSS)을 포함할 수 있는 BF 트레이닝 단계이다.

SNR: dB 단위의 수신된 신호 대 잡음비이다.

SP: 서비스 기간은 액세스 포인트(AP)에 의해 스케줄링되는 시간 기간이며, 스케줄링된 SP들은 고정된 시간 간격들로 시작된다.

스펙트럼 효율: 특정 통신 시스템에서 주어진 대역폭을 통해 전송될 수 있는 정보율이며, 일반적으로 비트/초 단위 또는 헤르츠 단위로 표현된다.

SREQ: 상태 요청; 이는 각각의 STA에 의해 생성되고 다음-홉 STA들이 존속하고 라우팅 표 엔트리들이 유효한지를 체크하는데 이용되는 메시지 프레임이다. SREQ는 또한 링크 메트릭을 업데이트하는데 이용된다.

SREP: 상태 응답; 이는 상태 요청(SREQ) 메시지에 응답하여 생성되는 메시지 프레임이다.

SSID: 서비스 세트 식별자는 WLAN 네트워크에 할당된 이름이다.

STA: 스테이션(또는 노드)은 무선 매체(WM)에 대한 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리적 계층(PHY) 인터페이스의 단독으로 어드레싱가능한 인스턴스인 논리적 엔티티이다.

스윕: 짧은 빔포밍 프레임간 공간(SBIFS; short beamforming interframe space) 간격에 의해 분리되는 전송들의 시퀀스이며, 여기서, 전송기 또는 수신기에서의 안테나 구성이 전송들 사이에 변경된다.

SSW: 섹터 스윕은 전송들이 상이한 섹터들(방향들)에서 수행되는 동작이며, 수신 신호들, 강도들 등에 대해 정보가 수집된다.

TDD: 시분할 듀플렉스는 통신 링크가 듀플렉싱되게 하며, 여기서 상이한 업링크 및 다운링크 데이터 전송 흐름들을 조정하기 위해, 업링크가 동일한 주파수 대역 내의 상이한 시간 슬롯들의 할당에 의해 다운링크로부터 분리된다.

TDD SP: 시분할 듀플렉싱 서비스 기간은 TDD 채널 액세스를 갖는 서비스 기간이며, 여기서 TDD SP는 TDD 슬롯들의 시퀀스를 포함하는 TDD 간격들의 시퀀스를 포함한다.

전송 섹터 스윕(TXSS; Transmit Sector Sweep): 이는 상이한 섹터들을 통한 복수의 섹터 스윕(SSW) 또는 방향성 다중-기가비트(DMG) 비컨 프레임들의 전송이며, 여기서, 연속적인 전송들 사이에 스윕이 수행된다.

1. 기존 방향성 무선 네트워크 기술

1.1. WLAN 시스템들

WLAN 시스템들, 예컨대 802.11에서, 수동 및 능동 스캐닝의 2개의 스캐닝 모드가 정의된다. 다음은 수동 스캐닝의 특성들이다. (a) 네트워크에 참여하려 시도하는 새로운 스테이션(STA)은 각각의 채널을 검사하고, 최대로 MaxChannelTime 동안 비컨 프레임들을 대기한다. (b) 어떠한 비컨도 수신되지 않은 경우, 새로운 STA는 다른 채널로 이동하고, 이에 따라, 새로운 STA가 스캐닝 모드에서 어떠한 신호도 전송하지 않으므로 배터리 전력이 절약된다. STA는, 비컨들을 놓치지 않도록 각각의 채널에서 충분한 시간을 대기해야 한다. 비컨이 손실되는 경우, STA는 다른 비컨 전송 간격(BTI)을 대기해야 한다.

다음은 능동 스캐닝의 특성들이다. (a) 로컬 네트워크에 참여하기를 원하는 새로운 STA는, 다음에 따라 각각의 채널 상에서 프로브 요청 프레임들을 전송한다. (a)(1) 새로운 STA는 채널로 이동하고, 착신 프레임들을 대기하거나 프로브 지연 타이머가 만료되기를 대기한다. (a)(2) 타이머가 만료된 후에 어떠한 프레임도 검출되지 않은 경우, 채널은 사용 중이 아닌 것으로 고려된다. (a)(3) 채널이 사용 중이 아닌 경우, STA는 새로운 채널로 이동한다. (a)(4) 채널이 사용 중인 경우, STA는 정규 DCF를 이용하여 매체에 대한 액세스를 획득하고, 프로브 요청 프레임을 전송한다. (a)(5) STA는, 채널이 전혀 사용 중이지 않았던 경우, 프로브 요청에 대한 응답을 수신하기 위해 원하는 시간 기간(예컨대, 최소 채널 시간)을 대기한다. STA는, 채널이 사용 중이었고 프로브 응답이 수신된 경우, 더 많은 시간(예컨대, 최대 채널 시간)을 대기한다.

(b) 프로브 요청은, 고유 서비스 세트 식별자(SSID), SSID들의 리스트 또는 브로드캐스트 SSID를 이용할 수 있다. (c) 능동 스캐닝은 일부 주파수 대역들에서 금지된다. (d) 능동 스캐닝은, 특히, 많은 새로운 STA들이 동시에 도달하고 네트워크에 액세스하려 시도하는 경우, 간섭 및 충돌의 원인일 수 있다. (e) 능동 스캐닝은, STA들이 비컨들을 대기할 필요가 없으므로, 수동 스캐닝의 이용과 비교하여, STA들이 네트워크에 대한 액세스를 획득하기 위한 더 빠른(지연이 더 적은) 방식이다. (f) 기반구조 기본 서비스 세트(BSS) 및 IBSS에서, 적어도 하나의 STA가 프로브들을 수신하고 이에 응답하기 위해 깨어 있다. (g) 분산형 네트워크(DN) 기본 서비스 세트(MBSS)에서의 STA들은 임의의 시점에 응답하도록 깨어 있지 않을 수 있다. (h) 무선 측정 캠페인들이 활성일 때, STA들은 프로브 요청들에 응답하지 않을 수 있다. (i) 프로브 응답들의 충돌이 발생할 수 있다. STA들은 마지막 비컨을 전송한 STA가 첫 번째 프로브 응답을 전송할 수 있게 함으로써 프로브 응답들의 전송을 조정할 수 있다. 다른 STA들은, 충돌을 피하기 위해 백오프 시간들 및 정규 분산 조정 기능(DCF; distributed coordination function) 채널 액세스를 따르고 이를 이용할 수 있다.

도 1은 IEEE 802.11 WLAN에서의 능동 스캐닝의 이용을 도시하며, 프로브를 전송하는 스캐닝 스테이션, 및 프로브를 수신하고 이에 응답하는 2개의 응답 스테이션이 도시된다. 도면은 또한, 최소 및 최대 프로브 응답 타이밍을 도시한다. 값 G1은 확인응답의 전송 전의 프레임간 간격인 SIFS로 설정된 것으로 도시되는 한편, 값 G3은 DCF 프레임간 간격인 DIFS이며, 이는, RTS 패키지를 전송하기 전에 백오프 기간을 완료한 후 전송자가 대기하는 시간 지연을 표현한다.

1.2. IEEE 802.11s 분산형 네트워크(DN) WLAN

IEEE 802.11s(이후, 802.11s)는, 802.11 표준에 무선 메시 네트워킹 능력들을 부가하는 표준이다. 802.11s에서, 메시 네트워크 발견, 피어-투-피어 접속 확립, 및 메시 네트워크를 통한 데이터의 라우팅을 가능하게 하는 새로운 유형들의 무선 스테이션들뿐만 아니라 새로운 시그널링이 정의된다.

도 2는 메시 네트워크의 일 예를 예시하며, 여기서, 메시-STA/AP에 접속(실선들)되는 비-메시 STA와 메시 포탈을 포함하는 다른 메시 STA에 접속(점선들)되는 메시 STA들이 혼합되어 있다. 메시 네트워크들에서의 노드들은, 이웃들을 발견하기 위해, 802.11 표준에 정의된 것과 동일한 스캐닝 기술들을 이용한다. 메시 네트워크의 식별은, 비컨 및 프로브 응답 프레임들에 포함된 메시 ID 요소에 의해 주어진다. 하나의 메시 네트워크에서, 모든 메시 STA들은 동일한 메시 프로파일을 이용한다. 메시 프로파일들은, 메시 프로파일들에서의 모든 파라미터들이 일치할 경우 동일한 것으로 고려된다. 메시 프로파일은, 메시 프로파일이 스캔을 통해 그 이웃 메시 STA들에 의해 획득될 수 있도록, 비컨 및 프로브 응답 프레임들에 포함된다.

메시 STA가 스캐닝 프로세스를 통해 이웃 메시 STA를 발견할 때, 발견된 메시 STA는 후보 피어 메시 STA인 것으로 고려된다. 이것은, 발견된 메시 STA가 구성원인 메시 네트워크의 구성원이 될 수 있고, 이웃 메시 STA와 메시 피어링을 확립할 수 있다. 발견된 이웃 메시 STA는, 메시 STA가, 이웃 메시 STA에 대해 수신된 비컨 또는 프로브 응답 프레임이 표시한 것과 동일한 메시 프로파일을 이용할 때, 후보 피어 메시 STA인 것으로 고려될 수 있다.

메시 STA는 발견된 이웃의 정보를 메시 이웃 표에 유지하려 시도하며, 메시 이웃 표는, (a) 이웃 MAC 어드레스, (b) 동작 채널 번호, 및 (c) 가장 최근에 관측된 링크 상태 및 품질 정보를 포함한다. 어떠한 이웃들도 검출되지 않은 경우, 메시 STA는 그 가장 높은 우선순위 프로파일에 대한 메시 ID를 채택하여 활성으로 유지한다. 이웃 메시 STA들을 발견하기 위한 모든 이전 시그널링이 브로드캐스트 모드에서 수행된다. 802.11s는 방향성 무선 통신들을 이용하는 네트워크들을 목표로 하지 않는다는 것이 인식되어야 한다.

도 3은, 메시 네트워크의 식별을 통고(advertise)하는데 이용되는 메시 식별 요소(메시 ID 요소)를 도시한다. 메시 ID는, 메시 네트워크에 참여하고자 하는 새로운 STA에 의해 프로브 요청에서 그리고 기존 메시 네트워크 STA들에 의한 비컨 및 신호들에서 전송된다. 길이 0의 메시 ID 필드는 와일드카드 메시 ID를 표시하며, 이는, 프로브 요청 프레임 내에서 이용된다. 와일드카드 메시 ID는, 비-메시 STA가 메시 네트워크에 참여하는 것을 방지하는 특정 ID이다. 메시 스테이션은, 비-메시 스테이션보다 더 많은 특징들을 갖는 STA라는 것이 인지되어야 하는데, 예컨대, 메시 네트워크는, 메시 기능성을 서빙하기 위해 일부 다른 모듈들에 추가적인 모듈로서 STA가 실행되게 하는 것과 같다. STA가 이러한 메시 모듈을 갖지 않는 경우, STA는 메시 네트워크에 접속하는 것이 허용되지 않아야 한다.

도 4는, 메시 STA들에 의해 전송되는 비컨 프레임들 및 프로브 응답 프레임들에 포함되는 바와 같은 메시 구성 요소를 도시하며, 이는, 메시 서비스들을 통고하는데 이용된다. 메시 구성 요소들의 주 내용들은: (a) 경로 선택 프로토콜 식별자; (b) 경로 선택 메트릭 식별자; (c) 혼잡 제어 모드 식별자; (d) 동기화 방법 식별자; 및 (e) 인증 프로토콜 식별자이다. 메시 구성 요소의 내용들은 메시 ID와 함께 메시 프로파일을 형성한다.

802.11a 표준은, 메시 발견, 메시 피어링 관리, 메시 보안, 메시 비커닝 및 동기화, 메시 조정 기능, 메시 전력 관리, 메시 채널 스위칭, 3개 어드레스, 4개 어드레스, 및 확장 어드레스 프레임 포맷들, 메시 경로 선택 및 포워딩, 외부 네트워크들과의 상호연동, 메시내 혼잡 제어, 및 메시 BSS에서의 응급 서비스 지원을 포함하는 많은 절차들 및 메시 기능성들을 정의한다.

1.3. WLAN에서의 밀리미터파

밀리미터파 대역들에서의 WLAN들은 일반적으로, 높은 경로 손실을 처리하고 통신에 대해 충분한 SNR을 제공하기 위해, 전송, 수신, 또는 둘 모두에 대해 방향성 안테나들의 이용을 요구한다. 전송 또는 수신에서 방향성 안테나들을 이용하는 것은, 스캐닝 프로세스가 또한 방향성이 되게 한다. IEEE 802.11ad 및 새로운 표준 802.11ay는, 밀리미터파 대역을 통한 방향성 전송 및 수신을 위한 스캐닝 및 빔포밍에 대한 절차들을 정의한다.

1.4. IEEE 802.11ad 스캐닝 및 BF 트레이닝

mmW WLAN 최신 기술 시스템의 예는 802.11ad 표준이다.

1.4.1. 스캐닝

새로운 STA는 수동 또는 능동 스캐닝 모드들에서 동작하여 특정 SSID, SSID들의 리스트, 또는 모든 발견된 SSID들을 스캐닝한다. 수동적으로 스캐닝하기 위해, STA는 SSID를 포함하는 DMG 비컨 프레임들을 스캐닝한다. 능동적으로 스캐닝하기 위해, DMG STA는 원하는 SSID 또는 하나 이상의 SSID 리스트 요소를 포함하는 프로브 요청 프레임들을 전송한다. DMG STA는 또한, 프로브 요청 프레임들의 전송 전에 DMG 비컨 프레임들을 전송하거나 빔포밍 트레이닝을 수행해야 했을 수 있다.

1.4.2. BF 트레이닝

BF 트레이닝은, 섹터 스윕을 이용하고 필요한 시그널링을 제공하여 각각의 STA가 전송 및 수신 둘 모두에 대한 적절한 안테나 시스템 설정들을 결정할 수 있게 하는 BF 트레이닝 프레임 전송들의 양방향 시퀀스이다.

802.11ad BF 트레이닝 프로세스는 3개의 단계로 수행될 수 있다. (1) 섹터 레벨 스윕 단계가 수행되며, 이로써, 링크 획득을 위한 낮은 이득(준-옴니)을 갖는 방향성 전송의 수신이 수행된다. (2) 수신 이득 및 결합된 전송과 수신에 대한 최종 조정을 부가하는 정밀화 스테이지가 수행된다. (3) 이어서, 채널 변경들을 조정하기 위해 데이터 전송 동안 추적이 수행된다.

1.4.3. 802.11ad SLS BF 트레이닝 단계

이러한 SLS BF 트레이닝 단계는, 802.11ad 표준의 섹터 레벨 스윕(SLS)의 필수적 단계에 집중한다. SLS 동안, 한 쌍의 STA들은, 가장 높은 신호 품질을 제공하는 것을 찾기 위해 상이한 안테나 섹터들을 통해 일련의 섹터 스윕(SSW) 프레임들(또는 PCP/AP에서의 전송 섹터 트레이닝의 경우에는 비컨들)을 교환한다. 첫 번째로 전송하는 스테이션은 개시자로 지칭되고, 두 번째로 전송하는 스테이션은 응답자로 지칭된다.

전송 섹터 스윕(TXSS) 동안, SSW 프레임들이 상이한 섹터들 상에서 전송되는 한편, 페어링 STA(응답자)는 준-전방향성 패턴을 이용하여 수신한다. 응답자는, 최상의 링크 품질(예컨대, SNR)을 제공한 개시자로부터 안테나 어레이 섹터를 결정한다.

도 5는, 802.11ad에서의 섹터 스윕(SSW)의 개념을 도시한다. 이 도면에서, STA 1은 SLS의 개시자이고 STA 2는 응답자인 예가 주어진다. STA 1은 전송 안테나 패턴의 정밀 섹터들 전부에 걸쳐 스위핑하는 한편, STA 2는 준-옴니 패턴으로 수신한다. STA 2는 자신이 STA 1로부터 수신한 최상의 섹터를 STA 2로 피드백한다.

도 6은, 802.11ad 규격들에서 구현되는 바와 같은 섹터 레벨 스윕(SLS) 프로토콜의 시그널링을 예시한다. 전송 섹터 스윕에서의 각각의 프레임은, 섹터 카운트다운 표시(CDOWN), 섹터 ID, 및 안테나 ID에 관한 정보를 포함한다. 최상의 섹터 ID 및 안테나 ID 정보가 섹터 스윕 피드백 및 섹터 스윕 ACK 프레임들과 함께 피드백된다.

도 7은 802.11ad 표준에서 이용되는 바와 같은 섹터 스윕 프레임(SSW 프레임)에 대한 필드들을 도시하며, 필드들은 아래에서 약술된다. 지속기간 필드는, SSW 프레임 전송의 끝까지의 시간으로 설정된다. RA 필드는 섹터 스윕의 의도된 수신기인 STA의 MAC 어드레스를 포함한다. TA 필드는 섹터 스윕 프레임의 전송기 STA의 MAC 어드레스를 포함한다.

도 8은, SSW 필드 내의 데이터 요소들을 예시한다. SSW 필드에서 전달되는 원리 정보는 다음과 같다. 방향 필드는, 0으로 설정되어 프레임이 빔포밍 개시자에 의해 전송된다는 것을 표시하고, 1로 설정되어 프레임이 빔포밍 응답자에 의해 전송된다는 것을 표시한다. CDOWN 필드는 TXSS의 끝까지 남아 있는 DMG 비컨 프레임 전송들의 수를 표시하는 감산 계수기(down-counter)이다. 섹터 ID 필드는, 이러한 SSW 필드를 포함하는 프레임이 전송되는 섹터 번호를 표시하도록 설정된다. DMG 안테나 ID 필드는, 이러한 전송에 대해 전송기가 현재 어느 DMG 안테나를 이용하고 있는지를 표시한다. RXSS 길이 필드는, CBAP에서 전송될 때만 유효하고, 그렇지 않으면 예비된다. 이러한 RXSS 길이 필드는 전송하는 STA에 의해 요구되는 바와 같은 수신 섹터 스윕의 길이를 특정하고, SSW 프레임들의 유닛들에서 정의된다. SSW 피드백 필드는 아래에서 정의된다.

도 9a 및 도 9b는 SSW 피드백 필드들을 도시한다. 도 9a에 도시된 포맷은 내부 서브계층 서비스(ISS)의 일부로서 전송될 때 이용되는 한편, 도 9b의 포맷은 ISS의 일부로서 전송되지 않을 때 이용된다. ISS에서의 총 섹터 필드는, ISS에서 개시자가 이용하는 총 섹터 수를 표시한다. Rx DMG 안테나 수 서브필드는, 후속 수신 섹터 스윕(RSS) 동안 개시자가 이용하는 수신 DMG 안테나 수를 표시한다. 섹터 선택 필드는, 직전 섹터 스윕에서 최상의 품질로 수신된 프레임 내의 SSW 필드의 섹터 ID 서브필드의 값을 포함한다. DMG 안테나 선택 필드는, 직전 섹터 스윕에서 최상의 품질로 수신된 프레임 내의 SSW 필드의 DMG 안테나 ID 서브필드의 값을 표시한다. SNR 보고 필드는, 직전 섹터 스윕 동안 최상의 품질로 수신되었고 섹터 선택 필드에 표시되는 프레임으로부터의 SNR의 값으로 설정된다. 폴 요구 필드는, PCP/AP에 비-PCP/비-AP와의 통신을 개시할 것을 요구한다는 것을 표시하기 위해, 비-PCP/비-AP STA에 의해 1로 설정된다. 폴 요구 필드는, 비-PCP/비-AP가, PCP/AP가 통신을 개시하는지 여부에 관해 어떠한 선호도도 갖지 않는다는 것을 표시하기 위해, 0으로 설정된다.

1.5. AODV 라우팅 프로토콜

도 10a 내지 도 10c는 AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜을 이용하는 예를 나타낸 것이다. 라우팅 프로토콜은 복수의 홉들(중간 STA들)을 통해 발신 스테이션(STA)과 목적지 STA 사이에 통신 경로를 확립하기 위한 규칙들의 세트이다. AODV는 무선 매체를 통한 현재의 멀티-홉 라우팅의 일반적인 본질을 나타내는 라우팅 프로토콜이다. AODV를 이용하여, STA들은 도 10a 내지 도 10c의 예에서 알 수 있는 바와 같이 다음의 단계들에 따라 루트를 생성한다.

이 AODV 라우팅 프로세스의 단계들 1 내지 5는 도 10a에서 볼 수 있다. (1) STA 1은 발신 STA이고, 이는 라우팅 요청(RREQ) 프레임들(RREQ1)을 브로드캐스팅한다. (2) STA 2는 RREQ1을 수신하고 자신과 RREQ1의 전송기(STA 1) 사이의 링크의 품질을 측정하고, 링크 품질 정보를 내장하고 라우팅 요청(RREQ2)을 전송하는 RREQ를 다시 브로드캐스팅한다. (3) STA 3은 RREQ1을 수신하고, 자신과 RREQ1의 전송기(STA 1) 사이의 링크의 품질을 측정하고, 링크 품질 정보(RREQ3)를 내장한 RREQ를 다시 브로드캐스팅한다. (4) 목적지 STA로서의 STA 4는 STA 2로부터 RREQ2를 수신하고, 자신과 RREQ2의 전송기(STA 2) 사이의 링크의 품질을 측정하고, RREQ2에 내장된 링크 품질로 그 값을 누산한다. 이 프로세스에 응답하여, STA 4는 STA 2를 통해 STA 1로의 그리고 STA 1로부터의 종단간 품질에 관한 정보를 획득한다. (5) STA 4는 또한 STA 3으로부터 RREQ3을 수신하고, 자신과 RREQ3의 전송기(STA 3) 사이의 링크의 품질을 측정하고, RREQ3에 내장된 링크 품질로 그 값을 누산한다. 따라서, STA 4는 또한 STA 3을 통해 STA 1로의 그리고 STA 1로부터의 종단간 품질에 관한 정보를 획득한다.

이 AODV 라우팅 프로세스의 단계들 6 내지 8이 도 10b에 도시되어 있다. (6) STA 4는 STA 2를 통한 STA 1에 대한 링크 품질이 STA 3을 통한 것보다 더 양호하다고(예를 들어, 더 높은 신호 대 잡음비(SNR)) 결정하고, 따라서 STA 4는 중간 및 발신 STA들에 대한 최상의 루트를 확인하기 위해 라우팅 응답(RREP) 프레임(RREP1)을 STA 2에 전송하고, STA 2를 STA 1을 향한 다음 홉 STA로서 설정한다. (7) STA 2는 STA 4로부터 이 RREP1을 수신하고, 그 자신을 STA 4와 STA 1 사이의 중간 STA로서 인식하고, STA 4를 향한 그 다음 홉 STA로서 STA 4를 설정한다. (8) STA 2는 이후 발신 STA 1을 향해 RREP(RREP2)를 추가로 재전송하고, STA 1을 향한 다음 홉 STA로서 STA 1을 설정한다.

이 AODV 라우팅 프로세스의 단계들 9 내지 10이 도 10c에 도시되어 있다. (9) STA 1은 STA 2로부터 RREP2를 수신하고, STA 4를 향한 멀티-홉 경로가 확인되었고 STA 4로의 다음 홉 STA가 STA 2임을 인식한다. (10) 위의 시퀀스에 응답하여, STA 2를 통한 STA 1과 STA 4 사이의 양방향 루트가 확립된다.

2. 본 개시내용의 스테이션(STA) 하드웨어 구성

도 11은, 센서들, 액추에이터들 등으로와 같이, STA 외부 I/O를 제공하는 I/O 경로(12)에 결합되는 버스(14)에 결합된 컴퓨터 프로세서(CPU)(16) 및 메모리(RAM)(18)를 갖는, 하드웨어 블록(13)으로의 I/O 경로(12)를 도시하는 STA 하드웨어 구성의 예시적인 실시예(10)를 도시한다. 메모리(18)로부터의 명령어들은 프로세서(16) 상에서 실행되어, STA가 "새로운 STA" 또는 네트워크 내의 기존 STA들 중 하나의 기능들을 수행하게 하도록 실행되는 통신 프로토콜들을 구현하는 프로그램을 실행한다. 프로그래밍은 현재 통신 컨텍스트에서 재생 중인 어떤 역할에 따라 상이한 모드들(소스, 중간, 및 목적지)에서 동작하도록 구성된다는 것이 또한 이해되어야 한다. 이 호스트 머신은 복수의 안테나들(24a 내지 24n, 26a 내지 26n, 28a 내지 28n)에 대한 무선 주파수(RF) 회로(22a, 22b, 22c)에 mmW 모뎀(20)이 결합되어 이웃하는 STA들로 프레임들을 전송 및 수신하도록 구성된 것으로 도시되어 있다. 또한, 호스트 머신은 안테나(들)(34)에 대한 무선 주파수(RF) 회로(32)에 6GHz 미만 모뎀(30)이 결합된 것으로 또한 보여진다.

따라서, 이 호스트 머신은 2개의 상이한 대역 상에서 통신을 제공하기 위한 2개의 모뎀(다중-대역) 및 그 연관된 RF 회로로 구성된 것으로 도시되어 있다. 제한이 아닌 예로서, 의도된 방향성 통신 대역은 mmW 대역에서 데이터를 전송 및 수신하기 위한 mmW 대역 모뎀 및 그 연관된 RF 회로들로 구현된다. 본 명세서에서 발견 대역으로 일반적으로 지칭되는 다른 대역은 6GHz 미만 대역에서 데이터를 전송 및 수신하기 위한 6GHz 미만 모뎀 및 그 연관된 RF 회로를 포함한다.

mmW 대역에 대해, 이러한 예에서 3개의 RF 회로가 도시되지만, 본 개시내용의 실시예들은, 임의의 임의적 수의 RF 회로에 모뎀(20)이 결합된 것으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 더 많은 수의 RF 회로들을 이용하는 것은, 더 넓은 통달범위의 안테나 빔 방향을 초래할 것이다. 이용되는 RF 회로들의 수와 안테나들의 수는 특정 디바이스의 하드웨어 제약들에 의해 결정된다는 것이 인식되어야 한다. RF 회로 및 안테나들 중 일부는, 이웃 STA들과 통신하는데 그 일부가 불필요하다고 STA가 결정할 때 디스에이블링될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, RF 회로는 주파수 변환기, 어레이 안테나 제어기 등을 포함하고, 전송 및 수신을 위한 빔포밍을 수행하도록 제어되는 복수의 안테나들에 접속된다. 이러한 방식으로, STA는 복수의 세트들의 빔 패턴들을 이용하여 신호들을 전송할 수 있으며, 각각의 빔 패턴 방향은 안테나 섹터로서 고려된다.

도 12는, 복수(예컨대, 36개)의 mmW 안테나 섹터 패턴을 생성하기 위해 STA에 의해 이용될 수 있는 mmW 안테나 방향들의 예시적인 실시예(50)를 예시한다. 이 예에서, STA는 3개의 RF 회로(52a, 52b, 52c) 및 접속된 안테나들을 구현하고, 각각의 RF 회로 및 접속된 안테나는 빔포밍 패턴(54a, 54b, 54c)을 생성한다. 12개의 빔포밍 패턴(56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f, 56g, 56h, 56i, 56j, 56k 및 56n)("n"은 임의의 수의 패턴들이 지원될 수 있음을 나타냄)을 갖는 안테나 패턴(54a)이 도시되어 있다. 이러한 특정 구성을 이용하는 예시적인 스테이션은 36개의 안테나 섹터를 갖지만, 본 개시내용은 임의의 원하는 수의 안테나 섹터를 지원할 수 있다. 명확화 및 설명의 용이성을 위해, 다음의 단락들은 일반적으로, 더 적은 수의 안테나 섹터를 갖는 STA들을 예시하지만, 이는 구현 제한으로서 해석되어서는 안 된다. 임의의 임의적 빔 패턴이 안테나 섹터에 매핑될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 전형적으로, 빔 패턴은 예리한 빔을 생성하도록 형성되지만, 복수의 각도들에서 신호들을 전송 또는 수신하도록 빔 패턴이 생성되는 것이 가능하다.

안테나 섹터는, mmW RF 회로의 선택, 및 mmW 어레이 안테나 제어기에 의해 명령된 빔포밍에 의해 결정된다. STA 하드웨어 구성요소들이 위에 설명된 것과 상이한 기능적 파티션들을 갖는 것이 가능하지만, 그러한 구성들은 설명된 구성의 변형인 것으로 고려될 수 있다. mmW RF 회로 및 안테나들 중 일부는, 이웃 STA들과 통신하는데 그 일부가 불필요하다고 STA가 결정할 때 디스에이블링될 수 있다.

적어도 하나의 실시예에서, RF 회로는 주파수 변환기, 어레이 안테나 제어기 등을 포함하고, 전송 및 수신을 위한 빔포밍을 수행하도록 제어되는 복수의 안테나들에 접속된다. 이러한 방식으로, STA는 복수의 세트들의 빔 패턴들을 이용하여 신호들을 전송할 수 있으며, 각각의 빔 패턴 방향은 안테나 섹터로서 고려된다.

도 13은 그 RF 회로(72)에 부착된 준-옴니 안테나(74)를 이용하는 것으로 가정되는 6GHz 미만 모뎀에 대한 안테나 패턴의 예시적인 실시예(70)를 도시하지만, 다른 회로 및/또는 안테나들이 제한 없이 이용될 수 있다.

3. 신속한 차단 발견 및 복구에 대한 도입

데이터 전달에서의 중단을 피하기 위해 차단된 링크들을 신속하게 검출하고 이들을 대체하는 것이 많은 무선 애플리케이션들에서 중요하다. 본 개시내용은 다양한 네트워크들에 적용가능하고, 밀리미터파 방향성 네트워킹에 제한되지 않는다.

현재의 멀티-홉 라우팅 프로토콜들은 그들이 STA들에서 라우팅 프로토콜들을 셋업할 때 복수의 다음-홉 옵션들을 발견하고 추적하는 것을 고려하지 않는다. 그 결과, 이러한 기존의 무선 프로토콜들은 1차 루트가 차단될 때 높은 지연 및 재발견 오버헤드들을 초래한다. 이와 달리, 본 개시내용은 차단 시나리오 하에서 어떠한 추가적인 셋업 오버헤드도 없이 언제라도 배치될 준비가 되도록 다음-홉 옵션들을 발견 및 유지한다.

이러한 목적들을 달성하기 위해, 발신 STA와 목적지 STA 사이의 몇몇 루트들을 발견하고, 1차 및 백업 루트들을 포함하는 라우팅 표 엔트리들을 유지하기 위해, 루트 요청(RREQ) 및 루트 응답(RREP) 메시지들뿐만 아니라, 루트 요청 업데이트(RREQU) 및 루트 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 이용하는 새로운 메시지 플러딩 메커니즘이 교시된다.

전형적인 멀티-홉 네트워킹에서, 발신 STA로부터 목적지 STA로의 루트는 종단간 경로에 대한 중간 STA들을 선택함으로써 결정된다. 종종, AODV 예에서 알 수 있는 바와 같이, 최상의 링크 품질을 제공하는 중간 STA들이 선택된다. 그러나, mmW에서, 링크들은 차단 및 다른 채널 손상들에 민감하다. 그러나, 시간-민감 애플리케이션들의 경우, 차단된 링크가 신속하게 검출되고 대안적인 링크로 대체되는 것이 필수적이다.

본 개시내용은 목적지 STA에 도달하기 위한 복수의 라우팅 옵션들(예를 들어, 1차 및 적어도 하나의 백업 옵션)을 유지하는 멀티-홉 라우팅 프로토콜을 설명하는 양수인에 의한 이전 애플리케이션을 기반으로 한다.

본 개시내용에 따른 프로토콜은 다음과 같이 열거된 잘못된 상황들을 검출하는 것에 응답하여 동작의 하나 이상의 과정을 자동으로 수행하도록 구성된다: (a) 단절된 링크가 검출될 때; 그리고 (b) 다음-홉 옵션들 중 하나가 도달가능하지 않고 다른 STA로 대체될 필요가 있을 때이다.

복수의 다음-홉 옵션을 갖는 멀티-홉 통신들, 및 에러 상태들에 응답하여 통신들을 신속하게 발견 및 복구하는 능력을 제공하기 위해, 개시된 프로토콜은 다음과 같은 동작들을 포함한다: (a) 차단 시나리오 하에서, 차단된 STA는, 가능할 때, 로컬 동작을 취할 것이고, 그 후 그 이웃 STA들 중 특정 이웃 STA를 라우팅 정보로 업데이트하고; (b) 각각의 STA는 그 라우팅 표 엔트리들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있는 복수의 다음-홉 옵션들을 갖는 최신의 것임을 사전에 보장한다. 이 경우, 다음-홉 STA(1차 또는 백업)가 도달가능하지 않은(예를 들어, 차단된) 경우, STA는 도달가능하지 않은 STA에 대한 대체물을 찾기 위해 (도달가능한 그 STA들을 제외한) 그 이웃들의 보완 세트에 루트 요청 업데이트를 전송한다.

따라서, 본 개시내용은, 차단이 발생할 때 또는 목적지 STA에 도달하기 위한 다음-홉 STA들 중 하나가 도달가능하지 않아서 대체될 필요가 있을 때와 같은, 잘못된 상태들 하에서 대안적인 루트들을 발견하고 복구하기 위한 메커니즘으로서 통신 스테이션들에 대한 프로토콜을 제공한다.

4. 이웃 리스트들 및 라우팅 표들

4.1. 이웃 리스트

안테나 섹터 스윕을 수행함으로써 획득된 정보는 본 명세서에서 이웃 리스트라고 지칭되는, 데이터베이스를 구축하는 STA에서 이용되며, 그 내부에서 STA에 대한 각각의 안테나 섹션에 관한 수신된 신호 품질 정보를 그 메모리에 저장한다. 적어도 하나의 실시예에서, 이웃 리스트의 각각의 인스턴스는 또한 이웃 STA에 대한 기타 정보를 저장하도록 구성된다. 이웃 리스트의 목적은, 최상의 전송/수신 섹터들이 선택될 수 있도록 각각의 STA가 그 이웃 STA들을 인식할 수 있게 하는 것이다.

제한이 아닌 예로서, 그 스테이션에 대한 각각의 방향의 수신 품질(RxQuality)을 포함하는 그 필드에서의 엔트리를 갖는 각각의 이웃에 대해 이용되는 필드를 고려한다. 도 10a 내지 도 10c의 이전 토폴로지 예의 경우, STA 1은 STA 2 및 STA 3을 그 이웃 STA들로서 인식하고, 이웃 리스트 엔트리의 2개의 인스턴스를 생성한다는 점에 유의할 것이다. 그 다음, STA 1은 수신 링크 품질 정보를 RxQuality[N]에 저장하고, 여기서 N은 이웃 STA의 Tx 안테나 섹터와 연관된다.

4.2. 라우팅 표

이하의 설명에서, 발신 스테이션(소스)은 목적지 스테이션이라고 하는 다른 스테이션(STA)과의 통신을 개시하는 스테이션(STA)으로 고려된다. 라우팅 표들은 루트 발견 프로세스로부터의 결과로서 구성되며, 이는 나중의 절에서 설명될 것이다. 데이터 프레임을 목적지 STA에 전송하기 전에, 발신 STA는 목적지 STA로의 루트를 셋업한다. 목적지 STA로의 루트는 라우팅 표에 기반하여 관리된다. 라우팅 표는 목적지 STA마다의 기록(본 명세서에서는 열 형태로 도시됨)을 포함하여, 발신 STA는 목적지 STA에 프레임을 전송하기 위한 준비로 목적지 STA에 대한 기록을 검색할 수 있다.

STA가 목적지 STA에 전송할 데이터 프레임을 가질 때, STA는 라우팅 표에서 이 목적지를 검색하고, 프레임의 수신 어드레스(RA) 필드를 NextHop에 저장된 어드레스로 설정한다. 각각의 STA는 목적지 STA들에 도달하는 것에 관한 정보를 제공하는 라우팅 표를 유지한다. 각각의 목적지 STA에 대한 정보는 라우팅 표의 기록(예를 들어, 열)에 저장된다. 예를 들어, 설명된 예들에서, 라우팅 표의 각각의 열은 다음의 정보를 포함한다: (a) 목적지: 목적지 STA 어드레스를 나타내고; (b) NextHop: 목적지 STA에 도달하기 위한 바로 다음-홉 STA를 나타내고; (c) 메트릭: NextHop STA를 이용하여 목적지 STA까지의 거리를 결정하는 값이고; (d) 수명: NextHop를 이용하기 위한 라우팅 정보의 만료 시간을 나타내고; (e) 백업 NextHop: (예컨대, 차단으로 인해) NextHop에 도달가능하지 않는 경우에 목적지 STA에 도달하는데 이용될 수 있는 백업 다음-홉 STA이고; (f) 백업 메트릭: 백업 다음 홉이 배치되면 목적지 STA까지의 거리를 결정하는 값이다. (g) 백업 수명: 백업 NextHop를 이용하기 위한 라우팅 정보의 만료 시간을 나타낸다.

도 14는 다수의 스테이션을 도시하는 예시적인 네트워크(90)를 도시한다. 본 개시내용이 임의의 특정 네트워크 토폴로지의 이용으로 제한되지 않기 때문에, 본 명세서에 예시된 이 토폴로지 및 다른 토폴로지들이 단지 예로서 제시된다는 것을 알아야 한다. 이 도면에서, 각각의 에지는 2개의 노드 사이의 양방향 링크를 나타내고, 링크 메트릭, 구체적으로 이 경우에 스테이션들 사이의 그 에지의 거리로 라벨링된다. 소스 STA는 "S"로 표시되고, 목적지 STA는 "D"로 표시된다. 그 결과, 발신지 스테이션(S)이 목적지 스테이션(D)에 도달하기 위한 라우팅 표로서 표 1이 획득된다.

4.3. 포워딩 표들

각각의 STA는 메시지의 시퀀스 번호 및 메트릭과 함께 자신이 그 이웃 STA들에게 포워딩한 프레임들의 유형(RREQ 또는 RREP)을 추적하는 하나의 포워딩 표를 갖는다. 포워딩 표는 이웃 STA마다 하나의 열(기록)을 가지며, 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 이는 다음의 요소들을 포함한다. (a) 이웃: 이웃 STA의 어드레스이다. (b) OrigSTA: 이웃 노드에 포워딩된 라우팅 관리 프레임의 발신 STA이다. (c) SeqNum: 이웃 노드에 전송된 라우팅 관리 프레임의 시퀀스 번호이다. (d) 유형: 이웃 노드에 전송된 라우팅 관리 프레임의 유형(RREQ/RREP)이다. (e) 메트릭: 이웃 노드에 전송된 라우팅 관리 프레임의 메트릭이다.

STA에서 동일한 라우팅 관리 프레임의 몇몇 사본들(동일한 OrigSTA 및 동일한 SeqNum)을 수신하면, STA는 (메트릭에 기반하여) 최상의 프레임을 선택하고, 이를 메시지의 전송기를 제외한 그 이웃 STA들에게 포워딩한다. 그 후, STA는 그 이웃들에 대한 그 포워딩 표 엔트리들을 업데이트한다. 표 2는 도 14에 도시된 네트워크에 대한 발신 STA S의 예시적인 포워딩 표를 나타낸다.

4.4. 복수의 다음 홉 노드들의 멀티-홉 라우팅

(STA들 사이의 접속성 및 링크 구성들에 따라) 발신 STA로부터 목적지 STA로 데이터 트래픽을 중계할 수 있는 수 개의 중간 STA가 있는 수 개의 STA 노드로 구성되는 mmW 네트워크의 예가 고려된다. 멀티-홉 루트들을 확립하기 위해, STA들이 섹터 스윕(SSW)을 이전에 수행했다고 가정하여, 발신 STA는 루트 요청(RREQ)을 그 이웃 STA들에 전송한다. 발신 STA의 (직접 범위 내의) 각각의 1-홉 이웃은 RREQ 프레임을 수신하고, 그 라우팅 표를 발신 STA에 대한 엔트리로 업데이트한다. 이어서, 각각의 이웃 STA는 RREQ를, RREQ가 수신되었던 발신 STA를 제외한, 그 1-홉 이웃들에게도 포워딩한다.

도 15는, STA A가 RREQ를 그 이웃들(B를 또한 포함함)에게 포워딩할 때 STA B가 발신 STA로부터 제1 라우팅 요청(RREQ) 프레임을 수신하고 그 1-홉 이웃 STA A로부터 다른 RREQ를 수신하는, 3개의 STA를 갖는 네트워크를 도시하는 예시적인 실시예(100)를 도시한다. 따라서, RREQ들의 포워딩이 계속됨에 따라, 중간 STA들은 다른 STA들로부터 중복 RREQ들을 수신할 수 있다는 것을 알 수 있다.

RREQ 메시지들을 수신하는 것에 응답하여, 프로토콜은 최상의 RREQ 및 차선의 RREQ 프레임들이 메트릭에 관하여 무엇인지를 결정하여, 중계 STA의 라우팅 표에서 발신 STA에 대한 다음-홉 및 백업 다음-홉 노드를 결정한다. 위의 예에서, STA B는, S로부터 B로의 직접 링크 메트릭이 S로부터 A로의 그리고 A로부터 B로의 링크 메트릭들의 합보다 더 유익한(예를 들어, 더 적은 지연, 개선된 SNR 등) 메트릭이라고 가정하여, 노드 S에 도달하기 위한 백업 다음-홉으로서 A를 설정한다.

각각의 이웃 STA의 경우, STA는 동일한 이웃 STA로부터 수신되었던 RREQ를 제외한 최상의 수신된 RREQ를 결정하고, 최상의 RREQ를 그 이웃 STA에게 포워딩하고, 포워딩 동작을 그 포워딩 표에 기록한다. 목적지 STA는 잠재적으로 수 개의 RREQ 메시지들을 수신하고, 라우팅 응답(RREP) 프레임을 목적지에서 RREQ가 수신되었던 동일한 STA에 전송한다. RREP 메시지를 수신하는 각각의 중계(중간) STA는 목적지 STA에 대한 그 라우팅 표를 업데이트한다. 중계 STA가 하나보다 많은 RREP를 수신하면, 중계 STA는 최상의 RREP 프레임을 선택하고 이를 그 1-홉 이웃 STA들에게 포워딩하고, 포워딩 동작을 그 포워딩 표에 기록한다. RREQ 프레임들과 유사하게, 각각의 RREP 프레임 및 그 중복 버전들은 다음-홉 및 백업 다음-홉을 결정한다. RREP 프레임들을 포워딩하는 프로세스는 RREP 메시지가 발신 STA에서 수신될 때까지 계속된다. 이 프로세스에 따르면, 발신 STA는 잠재적으로 하나보다 많은 RREP 메시지를 수신하고, 발신 STA는, RREP 메시지들에 기반하여, 이 예에서 첫 번째로 최상인 그리고 두 번째로 최상인, 루트들의 계층구조를 선택하고, 이들을 목적지 STA에 도달하기 위한 다음-홉 및 백업 다음-홉으로서 기록한다.

4.5. 라우팅 관리 프레임 포맷

4.5.1. 라우팅 요청(RREQ) 및 라우팅 응답(RREP)

도 16은 RREQ 프레임(112) 및 그 서브필드들(114, 116)의 예시적인 실시예(110)를 나타낸 것이다. 프레임(112)은, (a) 프레임의 유형을 나타내는 프레임 제어 필드; (b) CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 채널 액세스에 이용되는 NAV 정보(가상 캐리어 감지 메커니즘)를 포함하는 지속기간 필드; (c) 프레임의 수신자의 어드레스를 포함하는 수신자 어드레스(RA) 필드; (d) 프레임을 전송하는 STA의 어드레스를 포함하는 전송 어드레스(TA) 필드; (e) 후술하는 라우팅 요청 상세들을 포함하는 RREQ 필드; 및 (f) RREQ 프레임에 포함되는 프레임 체크 시퀀스(FCS) 필드를 포함한다.

RREQ 필드 내에 포함된 서브필드들(114)은 다음을 포함한다: (a) 길이: 이 프레임의 길이를 나타내고; (b) 유형: 이 프레임의 유형(RREQ)이고; (c) Orig STA: 발신 STA의 어드레스이고; (d) Dest STA: 목적지 STA의 어드레스이고; (e) SeqNum: 이 루트 셋업을 식별하는 시퀀스 번호이고, 발신 STA가 루트를 셋업 또는 유지하려고 시도할 때마다 업데이트된(예를 들어, 증분된) 값이고; (f) 메트릭: 목적지 STA를 향해 누산된 메트릭 값을 운반하는 측정치이고; (g) 수명: 이 루트의 만료 시간까지의 수명이고; (h) 트래픽 ID: 연관된 트래픽 스트림의 트래픽 식별이고; (i) QoS 사양: 이 트래픽 스트림의 트래픽 사양(즉, 대역폭, 또는 유사한 트래픽 지정자)이고; (j) 액세스 시간: 전송 어드레스(TA) STA가 수신 어드레스(RA) STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 채널 시간이고; (k) TxAntSector: TA STA가 RA STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 전송(Tx) 안테나 섹터이다. (l) 루트 리스트: 이 프레임이 지금까지 도달(방문)한 STA들의 ID이고, 여기서 STA의 ID는 그 프레임을 수신할 때 서브필드들(116)에서 보이는 바와 같이 각각의 RREQ 메시지에 첨부된다.

도 17은 RREP 프레임(132) 및 그 서브프레임 계층구조(134 및 136)의 예시적인 실시예(130)를 나타낸 것이다. RREP 프레임(132)은 다음의 필드들을 포함한다: (a) 프레임의 유형을 나타내는 프레임 제어 필드; (b) CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 채널 액세스에 이용되는 NAV 정보(가상 캐리어 감지 메커니즘)를 포함하는 지속기간 필드; (c) 프레임의 수신자의 어드레스를 포함하는 수신자 어드레스(RA) 필드; (d) 프레임을 전송하는 STA의 어드레스를 포함하는 전송 어드레스(TA) 필드; (e) 후술하는 라우팅 요청 상세들을 포함하는 RREP 필드; 및 (f) RREQ 프레임에 포함되는 프레임 체크 시퀀스(FCS) 필드.

위의 RREP 필드 내에 포함된 서브필드들(134)은 다음의 서브필드들을 포함한다: (a) 길이: 이 프레임의 길이를 나타내고; (b) 유형: 이 프레임의 유형(RREP)이고; (c) Orig STA: 발신 STA의 어드레스이고; (d) Dest STA: 목적지 STA의 어드레스이고; (e) SeqNum: 이 루트 응답을 식별하는 시퀀스 번호이고, 응답되는 RREQ와 동일하고; (f) 수명: 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명이고; (g) 트래픽 ID: 연관된 트래픽 스트림의 트래픽 식별이고; (h) QoS 사양: 이 트래픽 스트림의 트래픽 사양(즉, 대역폭, 또는 유사한 트래픽 지정자)이고; (i) 액세스 시간: 전송 어드레스(TA) STA가 수신 어드레스(RA) STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 채널 시간이고; (j) TxAntSector: TA STA가 RA STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 전송(Tx) 안테나 섹터이고; (k) 루트 리스트: 이 RREP 프레임이 지금까지 도달한(방문한) STA들의 ID이고, 여기서 STA의 ID는 그 프레임을 수신할 때 서브필드들(136)에서 보이는 바와 같이 각각의 RREP 메시지에 첨부된다.

4.5.2. 상태 요청(SREQ) 및 상태 응답(SREP)

도 18은 상태 요청 프레임(152) 및 그 서브필드들(154)의 예시적인 실시예(150)를 나타낸 것이다. SREQ 프레임(152)은 다음의 필드들을 포함한다: (a) 프레임의 유형을 나타내는 프레임 제어 필드; (b) CSMA/CA 채널 액세스에 이용되는 NAV 정보를 포함하는 지속기간 필드; (c) 프레임의 수신자의 어드레스를 포함하는 수신자 어드레스(RA) 필드; (d) 프레임을 전송하는 STA의 어드레스를 포함하는 전송 어드레스(TA) 필드; (e) 후술하는 라우팅 요청 상세들을 포함하는 SREQ 필드; 및 (f) RREQ 프레임에 포함되는 프레임 체크 시퀀스(FCS) 필드.

SREQ 필드는 다음의 서브필드들(154)을 포함한다: (a) 길이: 이 프레임의 길이이고; (b) 유형: 이 프레임의 유형(SREQ)이고; (c) SeqNum: 이 SREQ 프레임을 식별해주는 시퀀스 번호이고, TA가 새로운 상태 요청 메시지를 전송할 때마다 업데이트(예컨대, 증분)되고; (d) 메트릭: 전송기 STA로부터 수신기 STA로의 링크 메트릭이고; (e) 수명: 이 요청의 만료 시간까지의 수명이고; (f) QoS 사양: 이 트래픽 스트림의 트래픽 사양(즉, 대역폭, 또는 유사한 트래픽 지정자)이고; (g) 액세스 시간: TA STA(TA 필드에 의해 식별되는 STA)가 RA STA(RA 필드에 의해 식별되는 STA)를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 채널 시간이고; (h) TxAntSector: TA STA가 RA STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 Tx 안테나 섹터이다.

도 19는 상태 응답 프레임(172) 및 그 서브필드들(174)의 예시적인 실시예(170)를 나타낸 것이다. SREP 프레임(172)은 SREQ 필드 대신에 SREP 필드를 갖는 것을 제외하고는 SREQ 프레임의 필드와 동일한 필드들을 포함한다.

4.5.3. 루트 요청 업데이트(RREQU)

도 20은 필드들(192)을 보여주는 루트 요청 업데이트(RREQU) 프레임(메시지)의 예시적인 실시예(190)를 나타낸 것이다. RREQU 프레임은 다음의 필드들을 포함한다: (a) 프레임 제어 필드는 프레임의 유형을 나타내고; (b) 지속기간 필드는 CSMA/CA 채널 액세스에 이용되는 NAV 정보를 포함하고; (c) RA 필드는 프레임의 수신자의 어드레스를 포함하고; (d) TA 필드는 프레임을 전송하는 STA의 어드레스를 포함하고; (e) RREQU 필드는 후술하는 서브필드들(194)을 포함하고; (f) 프레임 체크 시퀀스(FCS) 필드는 RREQ 프레임에 포함된다.

RREQU 요소(194)는 다음의 필드들을 포함한다: (a) 길이: 이 프레임의 길이; (b) 유형: 이 프레임의 유형(RREQU); (c) Orig STA: RREQU를 생성하는 발신 STA의 어드레스; (d) Dest STA: RREQU를 수신해야 하는 목적지 STA의 어드레스; (e) SeqNum: 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호; (f) 수명: 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명; (g) 트래픽 ID: 연관된 트래픽 스트림의 트래픽 ID; (h) QoS 사양: 이 트래픽 스트림의 트래픽 사양, 즉 대역폭 등; (i) 액세스 시간: TA STA(TA 필드에 의해 식별되는 STA)가 RA STA(RA 필드에 의해 식별되는 STA)를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 채널 시간; (j) TxAntSector: TA STA가 RA STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 Tx 안테나 섹터.

4.5.4. 루트 응답 업데이트(RREQU)

도 21은 다음의 필드들을 갖는 루트 응답 업데이트(RREPU) 프레임(메시지)의 예시적인 실시예(212)를 도시한다: (a) 프레임 제어 필드는 프레임의 유형을 나타내고; (b) 지속기간 필드는 CSMA/CA 채널 액세스에 이용되는 NAV 정보를 포함하고; (c) RA 필드는 프레임의 수신자의 어드레스를 포함하고; (d) TA 필드는 프레임을 전송하는 STA의 어드레스를 포함하고; (e) RREPU 필드의 서브필드들은 후술되며; (f) 프레임 체크 시퀀스(FCS) 필드이다.

RREPU 요소(214)는 다음의 필드들을 포함한다: (a) 길이: 이 프레임의 길이; (b) 유형: 이 프레임의 유형(RREPU); (c) Orig STA: RREPU를 생성하는 발신 STA의 어드레스; (d) Dest STA: RREPU를 수신해야 하는 목적지 STA의 어드레스; (e) SeqNum: 이 루트 응답 업데이트 프레임을 식별하는 시퀀스 번호; (f) 메트릭: 목적지 STA를 향해 누산된 메트릭 값을 운반함; (g) 수명: 이 루트 응답 업데이트의 만료 시간까지의 수명; (h) 트래픽 ID: 연관된 트래픽 스트림의 트래픽 ID; (i) QoS 사양: 대역폭 등과 같은 이 트래픽 스트림의 트래픽 사양; (j) 액세스 시간: TA STA(TA 필드에 의해 식별되는 STA)가 RA STA(RA 필드에 의해 식별되는 STA)를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 채널 시간; (k) TxAntSector: TA STA가 RA STA를 향한 데이터 프레임들의 전송에 이용하는 Tx 안테나 섹터; (l) LocRecov 플래그: STA가 로컬 동작을 취했고 그 백업 다음-홉 STA로 스위칭한 경우에 참으로 설정되는 로컬 복구 플래그이다. 그렇지 않으면, LocRecov 플래그는 거짓으로 설정된다.

4.6. 루트 요청 업데이트 및 루트 응답 업데이트 로직

통신 동작들 동안, 전송기 STA는 수신기 STA인 다음-홉 옵션에 데이터 트래픽을 전송한다고 가정한다. 다음-홉 노드로부터의 확인응답 메시지들은 데이터 트래픽에 응답하여 전송기로 다시 전송된다. 본 개시내용의 프로토콜은 전송기 STA로부터 수신기 STA로의 링크가 차단되는지를 검출하기 위해, 적어도 이하를 포함하여, 수 개의 표시자를 고려한다. (a) 수신기 STA로부터 수신된 확인응답이 없다면, 이 경우 전송기 STA는 차단이 있음을 검출한다. (b) (전송기/수신기 STA 이외의) STA가 전송기 STA로부터 루트 응답 업데이트 메시지를 수신하면, (전송기 STA와 수신기 STA 사이의) 링크 상에 차단이 있고 차단으로부터 복구하기 위해 일부 동작들이 취해져야 한다는 것을 고지한다. 이 시나리오들 둘 다는 이하에서 설명되는 바와 같이 차단 하에서의 복구 동작을 트리거링한다.

4.6.1. 차단 복구

도 22는 차단 하에서 복구를 수행하기 위한 업데이트 로직의 예시적인 실시예(230)를 도시한다. 차단에 응답하여, 이 프로세스가 시작되고(232), 먼저 목적지 STA에 도달하기 위한 임의의 백업 옵션이 있는지를 알아보기 위해 라우팅 표를 체크한다(234).

블록(234)에서 검출된 백업 옵션이 있다면, STA는 백업 옵션으로 스위칭하고(236) RREPU 메시지를 생성하고(발생시키고)(240) 로컬 복구 플래그를 참으로 설정한다. 블록(234)에서 검출된 백업 옵션이 없다면, 실행은 블록(238)에 도달하고 STA는 로컬 복구 플래그가 거짓으로 설정된 RREPU만을 생성하고, STA는 RREPU를 그 활성 이웃 리스트 내의 STA들에 전파한다.

블록들(240 및 238)에 이어서, STA가 데이터 트래픽의 원래의 STA와 동일한지(즉, STA가 중계 노드인지)에 대한 체크가 이루어진다(242). 스테이션이 데이터 트래픽의 원래의 STA와 동일한 경우, 블록(246)에서 실행이 종료된다. 그렇지 않고, 스테이션이 상이한 스테이션인 경우, STA는 그 라우팅 목적을 위해 STA에 의존하는 STA들에 RREPU를 전송한다(244). 이러한 STA들은 활성 이웃 리스트로 지칭되며, 상태 요청 메시지가 수신되었거나 STA에 데이터 트래픽을 전송했던 그러한 이웃 STA들을 포함한다.

4.6.2. 루트 응답 업데이트 수신

차단이 발생할 때, 이 프로토콜에 따른 STA가 RREPU 프레임을 생성하고 이것을 그 활성 이웃 리스트에 전파한다는 것을 앞서 알았고, RREPU 메시지들을 수신 및 처리하기 위한 로직이 이하에서 설명된다.

도 23은 RREPU 메시지를 수신하고 처리하기 위한 예시적인 실시예(250)를 나타낸 것이다. 이웃 STA가 차단 상황을 반영하는 메트릭을 갖는 RREPU를 수신할 때(252), 이웃 STA는 먼저 그 라우팅 표를 업데이트한다(254). 다음으로, RREPU의 전송기에 의해 취해진 임의의 로컬 복구 동작이 있었는지에 대한 체크가 이루어진다(256). 로컬 동작이 취해지지 않았다면, STA는, 가능한 경우, 로컬 동작 자체를 수행하는 차단 하에서의 복구 프로세스(258)를 실행하고, 처리는 종료한다(264). 그러나, 로컬 복구 동작이 있었다면, STA는 어떠한 로컬 동작도 취할 필요가 없다(즉, STA는 그 백업 옵션으로 스위칭할 필요가 없다). 이 경우, STA가 원래의 STA와 동일한지를 체크한다(260). 어드레스가 그 자신의 어드레스인 경우, 실행은 종료하고(264), 그렇지 않은 경우, STA는 종료하기(264) 전에 RREPU 메시지를 그 자신의 활성 이웃 리스트에 열거된 STA들에 전파한다(262).

4.7. 예 1: 백업 다음 홉을 갖는 발신 STA에서의 차단

도 14에서, 4개의 스테이션, 즉 소스 STA, 목적지 STA, 중계 STA A, 및 중계 STA B를 갖는 예시적인 네트워크 토폴로지가 도시되었다. 각각의 양방향 링크는 이 토폴로지에 대해 그 링크의 메트릭과 함께 도시되었다. 이러한 특정 예에서, 그리고 단순화를 위해, 링크 상호성이 가정되는데, 이는 STA A로부터 STA B로의 링크의 비용이 STA B로부터 STA A로의 링크의 비용과 동일하다는 것을 의미한다. 그러나, 개시된 프로토콜은 일반적이고 또한 비상호적 링크들을 갖는 네트워크들과도 동작하도록 구성된다는 점이 이해되어야 한다. STA S는 이전 섹션에서 설명된 바와 같은 루트 발견 프로세스를 실행하였고, 그 결과 STA S에서의 라우팅 표가 표 1에 보여지는 바와 같이 나타난다고 가정된다. 이 라우팅 프로토콜의 결과로서, STA S는 목적지 STA D에 도달하기 위한 백업 다음-홉 옵션을 갖는다.

도 24는 STA S(272), STA D(274)와, 중계 STA A(276) 및 중계 STA B(278)를 갖는 예시적인 실시예(270)를 도시하며, 소스 STA(272)로부터 중계 STA B(278)를 통해 목적지 STA(274)까지의 경로를 따라 통신이 시도될 때 STA S(272)와 STA B(278) 사이의 링크 차단(예를 들어, 인체 또는 다른 장애물에 의한 것일 수 있음)을 나타내는 "X"를 도시한다.

이 시나리오 하에서, STA S에서의 라우팅 표는 STA D에 도달하기 위한 백업 다음-홉으로서 STA A를 포함하며, 이는 표 1에 도시되어 있다. 따라서, 라우팅 표에 기반하여, STA S는 배치될 준비가 된 그 백업 다음-홉(STA A)으로 스위칭한다. 이것은 그 링크가 차단된 STA에 의해 취해지는 로컬 동작이다. 그 결과, STA S는 그 백업 다음-홉 옵션을 그 1차 다음-홉 옵션으로 스위칭한다. 또한, 이제 STA B에 도달하기 위한 다음-홉 옵션이 더 이상 없다. STA S에서의 업데이트된 라우팅 표가 표 3에 도시되어 있다.

STA A에서의 라우팅 표로부터, STA A는 STA D에 도달하는 지식을 갖는다. 또한, 본 개시내용에 따라 수행되는 사전적 링크 유지를 통해, STA A는 표 4에 도시된 바와 같이 그 라우팅 표에 최신 정보를 갖는다.

위의 결과로서, STA A는 STA D에 도달하기 위해 STA D를 1차 다음-홉으로서 가지므로, STA A는 STA D에 데이터 트래픽을 전송한다.

도 25는, 소스 STA(272)로부터 중계 STA A(276)를 통해 목적지 STA(274)에 접속하는, 화살표들로 도시된 통신 경로들을 갖는, 업데이트된 네트워크 토폴로지의 예시적인 실시예(290)를 나타낸다. 이 경우, STA S는 차단에 직면하고, STA S도 역시 발신 STA이므로, 도 22에서 설명된 바와 같이 RREPU 프레임을 전파하지 않는다.

4.8. 예 2: 백업 다음-홉을 갖는 중계 STA에서의 차단

도 26은 중계 STA B(278)로부터 목적지 STA D(274)로의 링크가 차단되는 시나리오의 예시적인 실시예(310)를 도시한다. 노드 B에서의 라우팅 표가 표 5에 도시되어 있다. 이 표로부터, STA B는 목적지 STA D에 도달하기 위해 백업 다음-홉으로서 STA A를 갖는다는 것을 알 수 있다.

따라서, 단절된 링크의 검출 시에, STA B는 STA A에 트래픽을 라우팅하는 로컬 동작을 수행한다. STA A에서의 라우팅 표로부터, STA A는 STA D에 도달하는 지식을 갖는다. 또한, 본 개시내용에 의한 사전적 링크 유지의 이용을 통해, STA A는 표 6에 도시된 바와 같이 그 라우팅 표에 최신 정보를 갖는다. 그 결과, STA A는 STA D에 도달하기 위해 1차 다음-홉으로서 STA D를 갖고, 따라서 STA A는 STA D에 데이터 트래픽을 전송한다.

도 27은 소스 STA S(272)로부터 중계 STA B(278)로, 중계 STA A(276)로, 그리고 마지막으로 목적지 STA D(274)로 라우팅되는 데이터를 갖는 위의 동작의 예시적인 실시예(330)를 도시하는데, 그 이유는 STA B가 STA D에 도달하기 위해 STA A의 그 백업 다음-홉으로 스위칭되었기 때문이다. 표 7은 백업 다음-홉이 목적지 D에 도달하기 위해 1차 다음-홉을 넘겨받는 STA B의 업데이트된 라우팅 표를 도시한다.

도 28은 STA B가 STA D에 도달하기 위해 STA A를 통해 그 백업 다음-홉으로 스위칭하고 업데이트를 전송할 때의 예시적인 실시예(350)를 도시한다. STA B가 그 백업 다음-홉 STA로 스위칭하면, STA B는 LocRecov 플래그를 참으로 설정하는 루트 응답 업데이트(RREPU)를 생성한다. STA B는 라우팅 목적으로 STA B에 의존하는 그 이웃 STA들에 RREPU 메시지들을 전송한다. 이 경우, STA S는 STA D에 도달하기 위한 1차 다음-홉 STA로서 STA B에 의존한다. 또한, STA A는 STA D에 도달하기 위한 백업 다음-홉 옵션으로서 STA B에 의존한다. 따라서, STA B는 RREPU로 표시되는 도면에서 파선 화살표들로 도시된 바와 같이 STA S 및 STA A 둘 다에 RREPU를 전송한다.

STA A가 STA B로부터 RREPU 메시지를 수신하면, STA A는 STA B가 더 이상 STA D에 도달하기 위한 백업 옵션이 아니도록 그 라우팅 표도 업데이트한다. 따라서, STA A에서의 업데이트된 라우팅 표가 표 8에 도시된다.

표 5로부터, STA B는 5와 동일한, STA A를 통해 STA D에 도달하는 추정된 비용 메트릭을 가지며, 따라서 STA S를 향해 전송된 RREPU 메시지에 포함된 메트릭은 5의 값을 가진다는 점에 유의해야 한다. STA S에서 RREPU를 수신할 때, STA A로의 직접 링크를 통해 STA D에 도달하는 비용을 갖는 RREPU의 메트릭이 STA S의 라우팅 표에 이미 저장되어 있는지에 대한 비교가 이루어진다. 이 경우, STA S에서 STA A로 그리고 STA D로의 2-홉 루트는 (STA S에서의 라우팅 표로부터) 8의 비용을 갖는 반면, STA B에 의해 고정된 루트를 유지하는 것은 (RREPU에서의 메트릭에 기반하여) 9의 비용을 갖는다. 따라서, 본 개시내용에 따르면, STA S는 STA B에 먼저 전송하는 대신에 STA A에 직접 전송하도록 스위칭하고, STA S에서의 업데이트된 라우팅 표가 표 9에 도시된다.

도 29는 RREPU를 수신한 후에, STA S가 STA B를 통해 간접적으로, 그 후 STA A로, 그 후 목적지 STA D로 재라우팅하는 대신에, STA A를 통해 목적지 STA D로 직접 재라우팅하는 것을 허용하는 업데이트된 토폴로지의 예시적인 실시예(370)를 도시한다.

도 28에서 보여진 네트워크 토폴로지는 과도 토폴로지이고, STA S는 RREPU 메시지를 수신한 후에 전역적인 최적의 루트 STA S에서 STA A로 그리고 STA D로 스위칭하여, 도 29에 도시된 토폴로지를 낳는다는 것을 위의 단계들로부터 이해해야 한다. 백업 루트로의 전이는 데이터 트래픽 전송이 전혀 중단되지 않도록 끊김없어야 한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 개시된 방법은 운용가능한 과도 토폴로지를 찾고 종단간 루트를 살아있는 채로 유지한 다음, 전역적인 최적의 루트를 찾는다.

4.9. 예 3: 백업 다음-홉을 갖지 않는 중계 STA에서의 차단

이전 예에서, 차단된 STA가 목적지 STA에 도달하기 위한 백업 다음-홉 옵션을 가졌던 시나리오가 고려되었다. 그러나, 이 예에서는, 차단된 STA가 스위칭할 백업 옵션을 갖지 않는 시나리오가 고려된다.

도 30은 STA B가 백업 다음-홉 옵션을 갖지 않는 예시적인 실시예(390)를 도시한다. 이제 STA B(278)로부터 STA D(274)로의 링크가 차단되는 상황을 고려한다. 이 경우, STA B는, 모든 다른 NLOS(비-가시선) 빔들을 시도했고 여전히 STA D에 도달할 수 없다고 가정하여, STA D에 도달하기 위한 어떠한 백업 다음-홉도 갖지 않는다. 따라서, STA B가 백업 다음-홉으로 스위칭할 필요가 있지만, 백업 링크가 없고, 따라서 STA B는 어떠한 로컬 복구 동작도 취할 수 없다. 이 경우, STA B는 로컬 복구(LocRecov) 플래그를 거짓으로 설정하며, 이는 어떠한 로컬 동작도 취하지 않았음을 의미한다.

도 31은 STA B가 목적지 STA D에 도달할 수 없다는 통지로서 루트 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 STA S에 전송하고, 그에 따라 RREPU 내의 메트릭의 값을 무한대로 설정하는 예시적인 실시예(410)를 나타낸 것이다. 실제로 메트릭은 그 자체로 무한대로 설정될 필요는 없으며, 본 개시내용의 표들 중 일부에 예시된 "999"와 같은 매우 큰 경로 길이 메트릭 값, 또는 경로의 부적합성을 나타내는 임의의 유사한 값으로만 설정될 필요가 있다는 것을 이해해야 한다. 이 패킷을 수신하면, STA S는 STA B로의 전송(이제는 RREPU 메트릭 때문에 무한대임) 대 STA D에 도달하기 위해 8의 비용을 갖는 STA A인 그 백업 옵션으로의 전송의 비용을 비교한다. 따라서, STA S는 STA A인 그 백업 다음-홉 노드로 스위칭한다.

도 32는 STA B로부터 수신된 RREPU로부터의 메트릭 정보에 기반하여 STA S 자체가 STA A를 통해 트래픽을 재라우팅하는 업데이트된 토폴로지의 예시적인 실시예(430)를 도시한다.

이 전이 후에, STA S에서의 업데이트된 라우팅 표는 STA S가 STA B를 통한 루트를 STA D에 도달하기 위한 1차 다음-홉으로서의 STA A를 통한 루트로 대체한 표 10에 도시되어 있다. 또한, STA B로부터 STA D로의 링크가 단절/차단되기 때문에, STA S가 STA D에 도달하기 위한 백업 옵션이 없다.

STA A의 관점에서, STA A는 STA D에 도달하기 위해 라우팅 표를 업데이트해야 하며, 이는 표 11에 도시되어 있다. 데이터 트래픽은 STA S로부터 STA A로 라우팅되고, 그 후 STA A는 루트를 찾기 위한 어떠한 중단도 없이 트래픽을 STA D로 포워딩한다.

4.10. 예 4: 백업 다음-홉을 갖지 않는 원격 중계에서의 차단

이전 예에서, 차단된 링크의 전송기가 데이터 트래픽을 포워딩하기 위한 어떠한 백업 옵션들도 갖지 않았던 경우가 고려되었다. 그 경우, 차단된 STA는 로컬 복구(LocRecov) 플래그가 거짓으로 설정된 RREPU를 발신 STA에 전송하였다(즉, 백업 옵션이 없었기 때문에 어떠한 로컬 동작도 가능하지 않았다). 그러나, 발신 STA는 차단된 STA로부터 1 홉 떨어져 있었으며, 따라서 차단된 STA로부터 직접 RREPU를 수신하였다.

도 33은 STA S(452)가 소스이고 STA D(454)가 목적지인 한편, STA A(456), STA B(458) 및 STA C(460)가 중계 스테이션들(노드들)인 네트워크 토폴로지를 도시하는 예시적인 실시예(450)를 예시한다. 이 도면은 스테이션들 사이를 연결하는 것으로 도시된 링크들에 인접한 메트릭들을 도시한다. 차단이 발생하기 전에, 전술한 바와 같이 상이한 STA들에 대해 다음의 라우팅 표들이 획득된다. STA S에서의 라우팅 표는 표 12에 도시되고, STA C에서의 라우팅 표는 표 13에 도시되고, STA A에서의 라우팅 표는 표 14에 도시되고, STA B에서의 라우팅 표는 표 15에 도시되고, STA D에서의 라우팅 표는 표 16에 도시된다.

도 34는 STA A(456)로부터 STA D(454)로의 링크가 차단되는 것으로 고려되는 예시적인 실시예(470)를 도시한다. 차단된 링크는 발신 STA S(452)로부터 2 홉 떨어져 있다는 것을 알 수 있다. 이전의 예와 유사하게, 차단된 STA는 스위칭할 어떠한 백업 옵션도 갖지 않는다. STA A가 차단을 검출하면, STA A는 표 17에 도시된 바와 같이 그 라우팅 표를 업데이트한다.

도 35는 루트 응답 업데이트를 그 이웃 STA C로 전송하는 차단된 STA의 예시적인 실시예(490)를 나타낸 것이다. 차단의 검출 시에, STA A는 STA C를 포함하는 그 활성 이웃 세트에 RREPU 메시지를 전송한다. STA C는 RREPU 메시지를 수신하고 표 18에 도시된 바와 같이 그 라우팅 표를 업데이트하며, 여기서 STA A는 STA D에 도달하기 위한 다음-홉으로서 더 이상 역할을 할 수 없다.

도 36은, 어떠한 백업 옵션들도 갖지 않기 때문에 어떠한 로컬 동작도 취할 수 없고, RREPU 메시지를 그 이웃 STA S(452)에 포워딩하는 중간(중계) 스테이션 STA C(460)의 예시적인 실시예(510)를 나타낸다. 따라서, STA C가 임의의 로컬 동작을 취할 수 있다면, STA C는 이 동작을 취하고 그 백업 옵션으로 스위칭할 것이다. 그러나, 이 네트워크 상황으로부터, STA C가 어떠한 백업 옵션들도 갖지 않고, 이로써 STA C는 RREPU를 STA S만을 포함하는 그 자신의 활성 이웃 세트에만 포워딩할 수 있다는 것을 알 수 있다.

따라서, 로컬 복구 플래그가 거짓으로 설정된 RREPU 메시지의 역 전파의 이러한 프로세스는 스테이션 노드들 중 하나가 로컬 동작을 취하기 위한 백업 다음-홉 옵션을 가질 때까지 계속된다. 로컬 동작을 취하는 스테이션은 이후 LocRecov 플래그를 참으로 설정한다. RREPU의 이러한 역 전파는, 그 백업 다음-홉 옵션으로 스위칭함으로써 더 많은 전역적인 동작을 취할 수 있는 발신 STA에 의해 수신될 때까지 계속된다.

도 37은 차단된 링크가 LocRecov 플래그 거짓을 갖는 전파된 RREPU 메시지를 수신하고, STA B인 그 백업 다음-홉 옵션으로 그 자체가 스위칭하는 발신 STA로부터 2 홉 이상 떨어져 있는 네트워크 토폴로지의 예시적인 실시예(530)를 나타낸 것이다. STA S에서의 업데이트된 라우팅 표는 STA C가 STA D에 도달하기 위한 유효한 다음-홉이 더 이상 아니고 백업 옵션으로 대체되는 표 19에 도시되어 있다. 그 후, STA B는 표 20에서의 라우팅 표에 따라 STA D에 도달하기 위한 라우팅 표를 이미 확립하였고, 따라서 STA S로부터 수신된 데이터 패킷들을 STA D에 포워딩한다.

4.11. 잘못된 상태들 하의 차단된 STA의 대체

두 가지 주요 잘못된 상태가 이하에서 고려된다.

사례 1: 링크가 차단되고 따라서 1차 다음-홉 옵션이 더 이상 도달가능하지 않을 때이다. 이전의 예들은 차단된 링크의 전송기가 중단 없이 데이터 라우팅의 정상 동작을 복원하기 위해 본 개시내용에 따라 수행할 동작들을 논의하였다. 그 경우에, 동작들은 다음을 포함하였다: (a) 로컬 동작을 취하고, 어떤 것이 이용가능하다면, 백업 다음-홉으로 스위칭하고; (b) 루트 응답 업데이트를 이웃 STA들 중 일부에 전파하고; (c) 임의의 가능한 루트들이 있다면, 최종 동작으로서, 라우팅 표들에서의 차단된 STA의 위치가 대체된다.

사례 2: 백업 다음-홉 옵션이 상태 요청(SREQ) 메시지들에 응답하지 않을 때이다. 이전에, 상태 요청 및 상태 응답 메시지들의 이용이 논의되었고, 백업 STA는 상태 요청 메시지에 응답하지 않을 때, 백업 링크들 상에서도 사전적 링크 유지를 보장하기 위해 대안적인 이웃 STA로 대체될 필요가 있다.

도 38은 RREQU를 전송하기 위한 로직의 예시적인 실시예(550)를 도시한다. 위의 두 사례 모두에서, 가능한 경우, 전송기 STA는 차단된 링크의 수신기(사례 1) 또는 상태 요청(SREQ) 메시지에 응답하지 않는 백업 옵션(사례 2)을 대체할 것이다. 위의 사례 모두에 대해, 그리고 전송기 STA에 저장된 이웃 리스트로부터 이러한 목적을 달성하기 위해, STA는, 그 최신 메트릭들이 전송기 STA의 라우팅 표에서 이용가능한 그 이웃들을 제외한 1-홉 이웃 노드들에 RREQU를 전송한다.

실행은 블록(552)에서 시작하고, 타겟 스테이션들은 이웃 리스트에 있지만 라우팅 표에서 1차 다음-홉으로서 열거되지 않았고, 대체될 예정인 스테이션도 아닌 이웃 STA들을 선택한다(고른다)(554). 그 후, RREQU.RA가 타겟 STA로 설정되고 RREQU.TA가 그 자신의 어드레스로 설정된 RREQU 메시지가 생성되고(556), RREQU는 타겟 STA에 전송되고(558), 그 후 프로세스는 종료한다(560).

1-홉 이웃들은 RREQU 프레임을 수신하고, RREQU에 의해 요청된 목적지 STA에 대응하는 링크 메트릭을 추출한다. 그 후, STA는 RREQU 메시지에 응답하여 응답할 RREPU 메시지를 생성한다. RREPU는 다음과 같이 설정된다: (a) 메트릭은 라우팅 표에 따라 설정되고; (b) RREPU의 원래의 STA가 RREQU 어드레스의 전송기와 동일하게 설정되고; (c) 로컬 복구 플래그가 참으로 설정되는데, 그 이유는 STA로부터 목적지 STA로의 차단이 없기 때문이다.

도 39는 수신된 RREQU 메시지를 처리하고 응답으로 RREPU 메시지를 생성하는 예시적인 실시예(570)를 나타낸 것이다. 처리는 블록(572)에서 시작하고, 수신된 RREQU 프레임은 라우팅 표로부터 RREQU.DestSTA에 대응하는 메트릭을 추출하는 것에 기반하여 설정된 TargetMetric로 블록(574)에서 처리된다. 이어서, RREPU.RA가 RREQU.TA로 설정되고, RREPU.TA가 그 자신의 STA 어드레스로 설정되며, RREPU.Metric가 TargetMetric로 설정되고, RREPU.Orig STA가 RREQU.TA로 설정되며, RREPU.LocRecov 플래그가 참으로 설정된 RREPU 메시지가 생성된다(576). 이 RREPU 메시지는 이어서 RREPU.RA에 전송되고(578), 프로세스가 종료된다(580).

RREPU 메시지는 RREQU.TA STA에 전송된다. 일단 RREPU가 전송되면, 다른 STA는 도 23에서 설명되었던 RREPU RX 로직을 따른다.

4.12. 예 5: 차단된 링크 상에서의 대체 STA 찾기

도 40은 STA S가 STA D에 도달하기 위한 하나보다 많은 백업 옵션이 있는 예시적인 토폴로지(590)를 도시한다. 이 도면은 소스 STA S(592), 목적지 STA D(594), 및 중간 스테이션들 STA A(596), STA B(598), STA C(600) 및 STA E(602)를 도시한다. 다시, 각각의 경로에 대한 링크 메트릭들(예를 들어, 시간 비용)이 그 경로를 나타내는 라인에 인접하여 도시된다. 이 경우, STA S(592)에서의 라우팅 표는, 제한이 아닌 예로서, STA S가 그 라우팅 표에서 하나의 백업 옵션을 추적하는 것으로 가정하여, 표 21에 도시되어 있는 반면, 본 개시내용은 일반적이고 임의의 수의 백업 옵션들을 유지하는데 이용될 수 있다. 표 21로부터, STA B는 STA D에 도달하기 위한 1차 다음-홉이고, STA A는 백업 옵션이라는 것을 알 수 있다.

도 41은, 소스 STA S(592)와 중간 STA B(598) 사이에서, STA S로부터 STA B로의 링크가 도시된 바와 같이 차단된다고 가정되는 사례 1의 예시적인 실시예(610)를 도시한다.

도 42는, STA S(592)가 STA A(596)인 백업 다음-홉으로 스위칭하는, 이 경우에 대한 예시적인 실시예(630)를 나타낸다. 그 다음, STA S는 표 22에 도시된 바와 같이 그 라우팅 표를 업데이트하고, 여기서, STA A는 1차 다음-홉 옵션이 된다.

백업 옵션들이 결여된 STA S(592)에 응답하여, 프로그래밍은 이러한 빈 스폿들을 채우도록 구성된다. 이 경우, STA S(592)는 활성인 것들을 제외한 그 1-홉 이웃들에게 루트 요청 업데이트(RREQU)를 전송한다. 이 경우, STA A는 라우팅 표에 따라 활성이다.

도 43은 STA S가 STA C(600) 및 STA E(602)에 의해 표현되는 바와 같이 RREQU를 다른 이웃들에게 전송함으로써 백업 옵션들에 대한 정보를 획득하도록 구성되는 예시적인 실시예(650)를 도시한다. STA C 및 STA E는 RREQU 메시지를 수신한 후, 목적지 STA D에 도달하기 위한 그 메트릭을 포함하는 RREPU로 응답하도록 구성된다. STA S는 STA C 및 STA E로부터 RREPU를 수신하고, 경로 메트릭을 비교한다. 이 경우(도 40에 도시된 경로 메트릭들), STA C는 4의 비용으로 STA D에 도달할 수 있는 반면, STA E는 5의 비용으로 STA D에 도달할 수 있다. 따라서, STA S는 STA C를 그 새로운 백업 다음-홉 옵션으로서 선택하고, 표 23에 보여지는 바와 같이 그 라우팅 표를 업데이트한다.

4.13. 예 6: 비응답 상태에 대한 대체 백업

이전의 도 40은, 백업 STA가 상태 요청 메시지에 응답하지 않는 사례 2에 대해 이 예에서 고려되는 토폴로지를 도시한다. 이전 예로부터, STA B는 소스 STA S가 목적지 STA D에 도달하기 위한 1차 다음-홉이었던 반면, STA A는 STA D에 도달하기 위한 제1 백업 다음-홉 옵션이라는 것을 알 수 있었다. 전술한 바와 같이, 백업 옵션들에 대해서도 사전적 링크 유지가 수행되어, 임의의 순간에 배치될 준비가 되도록 이들을 유지한다.

STA S(592)가 STA B(598)를 통한 1차 루트를 갖는 경우, STA A(596)는 양호한 백업 루트이다. 상태 요청 메시지들이 STA S로부터 STA A로 전송되지만, STA A가 응답하지 않는 경우를 고려한다. 따라서, 프로토콜은 STA A가 더 이상 도달가능하지 않다고 가정해야 한다. 예를 들어, 이러한 비응답성은 STA A가 더 이상 전원이 켜지지 않거나, 또는 노드가 STA S의 커버리지 범위로부터 멀리 이동한 결과, 또는 다수의 이유들 중 어느 하나일 수 있다.

도 44는, STA S 및 STA B 모두로부터 도면에 보이는 점선 화살표들로 도시된 바와 같이, STA S로부터 STA A를 향한 상태 요청(SREQ) 메시지들의 통신이 실패한 경우에 대한 예시적인 실시예(670)를 도시한다. 이 경우, STA S 및 STA B는 STA A를 포함하지 않는 대체 루트들을 찾도록 구성된다. STA B의 경우, 다른 이웃 STA가 존재하지 않으며, 따라서 STA B가 로컬로 할 수 있는 것이 많지 않다. STA S의 경우, 다른 이웃 STA들이 존재한다.

도 45는 STA S(592)가 도면에 도시된 바와 같이 나머지 이웃 STA들, 즉 STA C(600) 및 STA E(602)를 향해 루트 요청 업데이트(RREQU) 메시지들을 전송하는 것으로 보이는 예시적인 실시예(690)를 도시한다. RREQU에 응답하여, STA C 및 STA E는 그 RREPU로 응답하고, 이들 중 하나가 STA S의 라우팅 표에서 STA A를 대체할 것이다. STA S는 이웃 STA C 및 STA E로부터 RREPU 메시지를 수신하고, STA S는 메트릭을 비교하고 최상의 메트릭 값(예를 들어, 최저 길이/지연, 잡음, 또는 다른 요인 또는 요인들의 조합)을 갖는 경로를 선택한다. 그 다음, STA S는 그 노드를 새로운 백업 다음-홉으로서 할당하고 STA A를 대체한다. 그 결과, STA S는 표 24에 도시된 바와 같이 라우팅 표를 업데이트하고, 여기서 STA C를 새로운 백업 옵션으로서 대체한다.

5. 본 개시내용의 요소들의 요약

다음의 요약은 본 개시내용의 특정 중요 요소들을 개시하지만, 본 요약은, 본 개시내용의 유일한 중요 요소들을 설명하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

전형적인 멀티-홉 네트워크에서, 발신 STA로부터 목적지 STA로의 루트는 종단간 경로에 대한 중간 STA들을 선택함으로써 결정된다. 종종, AODV 예에서 알 수 있는 바와 같이, 이용을 위한 링크들이 최상의 링크 품질을 제공하도록 중간 STA들이 선택된다. mmW와 같은 무선 시스템들에서, 링크들은 차단 및 다른 채널 손상들에 민감하다. 그러나, 시간-민감 애플리케이션들에서는 이러한 차단된 링크들이 신속하게 검출되고 대안적인 링크로 대체되는 것이 필수적이다.

본 개시내용은 목적지 STA에 도달하기 위해 하나의 1차 및 적어도 하나의 백업 옵션과 같은 수 개의 라우팅 옵션이 존재하는 멀티-홉 라우팅 프로토콜들에 관한 양수인의 이전 작업을 기반으로 한다.

본 개시내용은 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 에러 상황들에서 이 프로토콜 하에서 수행되는 동작들을 설명한다: (a) 단절된 링크가 검출될 때, 그리고 (b) 다음-홉 옵션들 중 하나가 도달가능하지 않을 때 그리고 적절한 STA들이 이용가능할 때 이것은 다른 STA로 대체된다.

에러 상황들 하에서 신속하게 발견하고 복구하기 위한 옵션들을 갖는 멀티-홉 통신들을 제공하기 위해, 개시된 프로토콜이 다음과 같이 구성된다. (a) 차단 시나리오 하에서, 차단된 STA는, 가능하다면, 로컬 동작을 취하고, 그 후 그 이웃 STA들 중 하나 이상을 업데이트하도록 구성된다. (b) 각각의 STA는 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장한다. 이 경우, 다음-홉 STA(1차 또는 백업)가 도달가능하지 않은(예를 들어, 차단된) 경우, STA는 도달가능하지 않은 STA에 대한 대체물을 찾기 위해 (도달가능한 그 STA들을 제외한) 그 이웃들의 보완 세트에 루트 요청 업데이트 메시지를 전송한다.

따라서, 본 개시내용은 차단이 발생할 때 또는 목적지 STA에 도달하기 위한 다음-홉 STA들 중 하나가 도달가능하지 않고 따라서 대체될 필요가 있을 때와 같은 상이한 에러 상태들 하에서 대안적인 루트들을 발견하고 복구하기 위한 신규한 메커니즘을 제공한다.

6. 실시예들의 일반적인 범위

제시된 기술에서 설명된 향상들은 다양한 무선 통신 스테이션들의 프로토콜들 내에서 용이하게 구현될 수 있다. 또한, 무선 통신 스테이션들은 바람직하게는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서 디바이스(예컨대, CPU, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 컴퓨터 가능 ASIC 등) 및 명령어들(예컨대, RAM, DRAM, NVRAM, FLASH, 컴퓨터 판독가능한 매체 등)을 저장하는 연관된 메모리를 포함하도록 구현되고, 메모리에 저장된 프로그래밍 (명령어들)은 본 명세서에 설명된 다양한 프로세스 방법들의 단계들을 수행하도록 프로세서 상에서 실행된다는 것을 이해해야 한다.

관련 기술분야의 통상의 기술자가 무선 통신 스테이션을 제어하는 것과 관련된 단계들을 수행하기 위한 컴퓨터 디바이스들의 이용을 인식하므로, 컴퓨터 및 메모리 디바이스들은 예시의 단순화를 위해 도면들 모두에 도시되지 않았다. 제시된 기술은, 이들이 비일시적이고, 따라서 일시적 전자 신호를 구성하지 않는 한, 메모리 및 컴퓨터 판독가능한 매체에 관하여 비제한적이다.

본 기술의 실시예들은 컴퓨터 프로그램 제품들로서 또한 구현될 수 있는 기술, 및/또는 절차들, 알고리즘들, 단계들, 동작들, 공식들, 또는 다른 계산적인 묘사들의 실시예들에 따른 방법들 및 시스템들의 흐름도 예시들을 참조하여 본 명세서에서 설명될 수 있다. 이와 관련하여, 흐름도의 각각의 블록 또는 단계, 및 흐름도에서의 블록들(및/또는 단계들)의 조합들뿐만 아니라 임의의 절차, 알고리즘, 단계, 동작, 공식, 또는 계산적인 묘사가 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드로 구현된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함하는 소프트웨어와 같은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 인식될 바와 같이, 임의의 그러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있으며, 이러한 컴퓨터 프로세서는, 컴퓨터 프로세서(들) 또는 다른 프로그래밍가능 처리 장치 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램 명령어들이 명시된 기능(들)을 구현하기 위한 수단을 생성하도록 머신을 생성하기 위한 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터, 또는 다른 프로그래밍가능 처리 장치를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

따라서, 본 명세서에서 설명된 흐름도들의 블록들, 및 절차들, 알고리즘들, 단계들, 동작들, 공식들, 또는 계산적인 묘사들은 특정된 기능(들)을 수행하기 위한 수단의 조합들, 특정된 기능(들)을 수행하기 위한 단계들의 조합들, 및 특정된 기능(들)을 수행하기 위해 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드 로직 수단으로 구현된 것과 같은 컴퓨터 프로그램 명령어들을 지원한다. 흐름도 예시의 각각의 블록뿐만 아니라 본 명세서에서 설명된 임의의 절차들, 알고리즘들, 단계들, 동작들, 공식들, 또는 계산적인 묘사들 및 그들의 조합들은 특정된 기능(들) 또는 단계(들)를 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 컴퓨터 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드의 조합들에 의해 구현될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

또한, 예컨대 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드로 구현된 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들이 또한 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그래밍가능 처리 장치에 특정 방식으로 기능할 것을 지시할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 메모리 또는 메모리 디바이스에 저장될 수 있고, 따라서, 컴퓨터 판독가능한 메모리 또는 메모리 디바이스에 저장된 명령어들은 흐름도(들)의 블록(들)에서 특정된 기능을 구현하는 명령 수단들을 포함하는 제조 물품을 생성한다. 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한, 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그래밍가능 처리 장치에 의해 실행되어, 일련의 동작 단계들이 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그래밍가능 처리 장치 상에서 수행되게 컴퓨터 구현 프로세스를 생성할 수 있어서, 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그래밍가능 처리 장치 상에서 실행되는 명령어들은 흐름도(들)의 블록(들), 절차(들), 알고리즘(들), 단계(들), 동작(들), 공식(들) 또는 계산적인 묘사(들)에서 특정되는 기능들을 구현하기 위한 단계들을 제공한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "프로그래밍" 또는 "프로그램 실행가능한"이라는 용어들은, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 기능을 수행하도록 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있는 하나 이상의 명령어를 지칭한다는 것이 추가로 인식될 것이다. 명령어들은, 소프트웨어로, 펌웨어로, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 명령어들은, 비일시적 매체에 디바이스에 대해 로컬로 저장될 수 있거나, 예컨대 서버 상에 원격으로 저장될 수 있거나, 또는 명령어들 전부 또는 일부분이 로컬 및 원격으로 저장될 수 있다. 원격으로 저장된 명령어들은 사용자 개시에 의해, 또는 하나 이상의 요인에 기반하여 자동적으로 디바이스에 다운로드(푸시)될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 프로세서, 하드웨어 프로세서, 컴퓨터 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 및 컴퓨터라는 용어들은 명령어들을 실행하고 입력/출력 인터페이스들 및/또는 주변 디바이스들과 통신할 수 있는 디바이스를 나타내도록 동의어로 사용되고, 프로세서, 하드웨어 프로세서, 컴퓨터 프로세서, CPU, 및 컴퓨터라는 용어들은 단일 또는 복수의 디바이스, 단일 코어 및 다중코어 디바이스들, 및 이들의 변형들을 포괄하도록 의도된다는 것이 추가로 인식될 것이다.

본 명세서에서의 설명으로부터, 본 개시내용은 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는 복수의 실시예들을 포괄한다는 것이 인식될 것이다.

1. 네트워크에서의 무선 통신을 위한 장치로서, (a) 적어도 하나의 다른 무선 통신 회로와 직접 또는 하나 이상의 홉을 통해 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로; (b) 무선 네트워크 상에서 동작하도록 구성된 스테이션 내에서 무선 통신 회로에 결합된 프로세서; (c) 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장하는 비일시적 메모리를 포함하며, (d) 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때, (d)(i) 복수의 홉을 통한 통신을 가능하게 하는 루트를 확립할 때 이웃 스테이션들에 루트 발견 메시지들을 전송하는 단계; (d)(ii) 루트 발견 메시지의 수신 시에, 루트 발견 메시지를 전송한 이웃 스테이션과의 라우팅 경로에서의 링크의 바람직함을 나타내는 링크 메트릭을 계산하는 단계; (d)(iii) 하나 이상의 경로를 통해 하나 이상의 루트 응답 메시지가 루트 발견 메시지들을 원래 전송한 스테이션으로서 발신 스테이션에 의해 수신될 때까지 루트 응답 메시지들을 이웃 스테이션들에 전파함으로써 루트 발견 메시지의 수신에 응답하는 단계; 및 (d)(iv) 소스 스테이션과 목적지 스테이션 사이의 루트를 따라 차단 상태들을 검출하고, 다른 루트가 이용가능하다면 이를 선택하기 위한 로컬 동작들을 수행하고, 그 후 하나 이상의 이웃 스테이션에 루트 상태 정보를 통신하는 단계 - 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장함 - 를 포함하는 단계들을 수행한다.

2. 네트워크에서 무선 통신을 수행하는 방법으로서, (a) 복수의 홉을 통한 통신을 가능하게 하는 루트를 확립할 때 이웃 스테이션들에 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로로부터 루트 발견 메시지들을 전송하는 단계; (b) 루트 발견 메시지의 수신 시에, 루트 발견 메시지를 전송한 이웃 스테이션과의 라우팅 경로에서의 링크의 바람직함을 나타내는 링크 메트릭을 계산하는 단계; (c) 하나 이상의 경로를 통해 하나 이상의 루트 응답 메시지가 루트 발견 메시지들을 원래 전송한 스테이션으로서 발신 스테이션에 의해 수신될 때까지 루트 응답 메시지들을 이웃 스테이션들에 전파함으로써 루트 발견 메시지의 수신에 응답하는 단계; 및 (d) 소스 스테이션과 목적지 스테이션 사이의 루트를 따라 차단 상태들을 검출하고, 다른 루트가 이용가능하다면 이를 선택하기 위한 로컬 동작들을 수행하고, 그 후 하나 이상의 이웃 스테이션에 루트 상태 정보를 통신하는 단계 - 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장함 - 를 포함한다.

3. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때 추가로, 도달가능하지 않은 스테이션에 대한 대체물을 찾기 위해 1차 또는 백업 다음-홉 스테이션들 중 어느 하나가 도달가능하지 않을 때, 도달가능한 스테이션들을 제외한 이웃 스테이션들에 하나 이상의 라우팅 요청 업데이트 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 하나 이상의 단계를 수행한다.

4. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 하나 이상의 라우팅 요청 업데이트 메시지 각각은, 프레임의 유형, 수신자 어드레스(RA), 전송기 어드레스(TA), 프레임 길이, 발신 스테이션 어드레스, 목적지 스테이션 어드레스, 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호, 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명, 연관된 트래픽 스트림에 대한 트래픽 식별과 그 트래픽 사양에 관한 정보, 및 안테나 섹터 + 액세스 타이밍 정보를 포함한다.

5. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때 추가로, 라우팅 응답 업데이트 메시지를 전송함으로써 라우팅 요청 업데이트 메시지들 중 하나의 수신에 응답하는 단계를 포함하는 하나 이상의 단계를 수행한다.

6. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 하나 이상의 라우팅 응답 업데이트 메시지 각각은, 프레임의 유형, 수신자 어드레스(RA), 전송기 어드레스(TA), 프레임 길이, 발신 스테이션 어드레스, 목적지 스테이션 어드레스, 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호, 접속 길이 및/또는 품질에 대한 누산된 메트릭, 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명, 연관된 트래픽 스트림에 대한 트래픽 식별과 그 트래픽 사양에 관한 정보, 안테나 섹터 + 액세스 타이밍 정보, 및 스테이션이 로컬 동작을 수행하였고 그 백업 다음-홉 STA로 스위칭하였음을 나타내는 로컬 복구 플래그 참을 포함한다.

7. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 차단 상태들을 검출하는 것은 루트를 따른 수신기로부터의 확인응답의 결여를 검출하는 것, 또는 링크 차단이 있음을 고지하는 루트 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 수신하는 것에 기반하여 루트 차단을 결정한다.

8. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 루트 차단을 검출하지만, 목적지 스테이션에 도달하기 위한 다음 홉 옵션을 갖지 않는 스테이션에 의해, 어떠한 로컬 복구도 수행되지 않았다는 표시를 포함하는 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지가 전송된다.

9. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지의 수신 시에, 다른 스테이션은, 역 전파된 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지들을 수신하는 스테이션들 중 하나가 차단을 극복하기 위한 백업 다음-홉 옵션을 가질 때까지, 어떠한 로컬 복구도 수행되지 않았음을 나타내는 RREPU 메시지를 다른 스테이션들에 역 전파한다.

10. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 루트 차단을 검출하고 백업 라우팅으로의 스위칭의 로컬 동작을 수행하는 스테이션에 의해, 로컬 복구가 수행되었다는 표시를 포함하는 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지가 전송된다.

11. 임의의 앞선 실시예의 장치 또는 방법에서, 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 수신하는 것에 응답하여, 로컬 복구에 의해 결정된 그 루트보다 더 효율적인 루트가 존재한다고 결정되면, 이러한 더 효율적인 루트로의 전이가 이루어진다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 맥락이 명확히 달리 지시하지 않는 한, 단수 용어들은 복수의 지시대상들을 포함할 수 있다. 단수의 대상에 대한 참조는 명시적으로 언급되지 않는 한 "하나 및 오직 하나"를 의미하도록 의도되는 것이 아니라 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "세트"라는 용어는 하나 이상의 대상의 집합을 지칭한다. 따라서, 예컨대, 대상들의 세트는 단일 대상 또는 복수의 대상들을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로" 및 "약"이라는 용어들은 작은 변동들을 설명하고 고려하기 위해 사용된다. 이벤트 또는 상황과 함께 사용될 때, 용어들은, 그 이벤트 또는 상황이 정확하게 발생하는 경우뿐만 아니라 그 이벤트 또는 상황이 가까운 근사치로 발생하는 경우를 지칭할 수 있다. 수치 값과 함께 사용될 때, 용어들은, 그 수치 값의 ±10 % 이하, 예컨대, ±5 % 이하, ±4 % 이하, ±3 % 이하, ±2 % 이하, ±1 % 이하, ±0.5 % 이하, ±0.1 % 이하, 또는 ±0.05 % 이하의 변동 범위를 지칭할 수 있다. 예컨대, "실질적으로" 정렬됨은, ±10° 이하, 예컨대, ±5° 이하, ±4° 이하, ±3° 이하, ±2° 이하, ±1° 이하, ±0.5° 이하, ±0.1° 이하, 또는 ±0.05° 이하의 각도 변동 범위를 지칭할 수 있다.

추가적으로, 양들, 비율들, 및 다른 수치 값들은 때때로 범위 형태로 본 명세서에서 제시될 수 있다. 그러한 범위 형태는 편의성 및 간략성을 위해 사용되는 것으로 이해되어야 하며, 범위의 제한들로서 명시적으로 특정된 수치 값들을 포함할 뿐만 아니라, 각각의 수치 값 및 하위 범위가 명시적으로 특정되는 것처럼 그 범위 내에 포함된 모든 개별 수치 값들 또는 하위 범위들을 포함하는 것으로 유연하게 이해되어야 한다. 예컨대, 약 1 내지 약 200의 범위 내의 비율은, 명시적으로 언급된 약 1 및 약 200의 제한들을 포함할 뿐만 아니라 개별 비율들, 예컨대, 약 2, 약 3, 및 약 4, 및 하위 범위들, 예컨대, 약 10 내지 약 50, 약 20 내지 약 100 등을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서의 설명이 많은 상세들을 포함하고 있지만, 이들은 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 되며, 단지 현재 바람직한 실시예들 중 일부의 예시들을 제공하는 것으로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명해질 수 있는 다른 실시예들을 완전히 포괄하는 것으로 인식될 것이다.

관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 개시된 실시예들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물들은 참조에 의해 본 명세서에 명백히 포함되며, 본 명세서의 청구항들에 의해 포괄되도록 의도된다. 또한, 본 개시내용에서의 어떠한 요소, 구성요소 또는 방법 단계도 그 요소, 구성요소, 또는 방법 단계가 청구항들에 명시적으로 언급되는지 여부와 관계없이 공중에 전용되도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서의 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 어구 "~하기 위한 수단"이라는 어구를 사용하여 명백히 언급되지 않는 한, "수단 + 기능" 요소로서 해석되지 않아야 한다. 본 명세서에서의 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 "~하기 위한 단계"라는 어구를 사용하여 명백히 언급되지 않는 한, "단계 + 기능" 요소로서 해석되지 않아야 한다.

[표 2]

Claims

네트워크에서의 무선 통신을 위한 장치로서,
(a) 적어도 하나의 다른 무선 통신 회로와 직접 또는 하나 이상의 홉을 통해 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로;
(b) 무선 네트워크 상에서 동작하도록 구성된 스테이션 내에서 상기 무선 통신 회로에 결합된 프로세서;
(c) 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장하는 비일시적 메모리
를 포함하며,
(d) 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
(i) 복수의 홉을 통한 통신을 가능하게 하는 루트(route)를 확립할 때 이웃 스테이션들에 루트 발견 메시지들을 전송하는 단계;
(ii) 루트 발견 메시지의 수신 시에, 상기 루트 발견 메시지를 전송한 이웃 스테이션과의 라우팅 경로(routing path)에서의 링크의 바람직함을 나타내는 링크 메트릭을 계산하는 단계;
(iii) 하나 이상의 경로를 통해 하나 이상의 루트 응답 메시지가 루트 발견 메시지들을 원래 전송한 스테이션으로서 발신 스테이션(originating station)에 의해 수신될 때까지 루트 응답 메시지들을 이웃 스테이션들에 전파함으로써 루트 발견 메시지의 수신에 응답하는 단계; 및
(iv) 소스 스테이션과 목적지 스테이션 사이의 루트를 따라 차단 상태(blockage condition)들을 검출하고, 다른 루트가 이용가능하다면 이를 선택하기 위한 로컬 동작들을 수행하고, 그 후 하나 이상의 이웃 스테이션에 루트 상태 정보를 통신하는 단계 - 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장함 -
를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 추가로, 도달가능하지 않은 스테이션에 대한 대체물을 찾기 위해 1차 또는 백업 다음-홉 스테이션들 중 어느 하나가 도달가능하지 않을 때, 도달가능한 스테이션들을 제외한 이웃 스테이션들에 하나 이상의 라우팅 요청 업데이트 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 하나 이상의 단계를 수행하는, 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 라우팅 요청 업데이트 메시지 각각은, 프레임의 유형, 수신자 어드레스(RA), 전송기 어드레스(TA), 프레임 길이, 발신 스테이션 어드레스, 목적지 스테이션 어드레스, 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호, 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명, 연관된 트래픽 스트림에 대한 트래픽 식별과 그 트래픽 사양에 관한 정보, 및 안테나 섹터 + 액세스 타이밍 정보를 포함하는, 장치.
제2항에 있어서,
상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 추가로, 라우팅 응답 업데이트 메시지를 전송함으로써 상기 라우팅 요청 업데이트 메시지들 중 하나의 수신에 응답하는 단계를 포함하는 하나 이상의 단계를 수행하는, 장치.
제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 라우팅 응답 업데이트 메시지 각각은, 프레임의 유형, 수신자 어드레스(RA), 전송기 어드레스(TA), 프레임 길이, 발신 스테이션 어드레스, 목적지 스테이션 어드레스, 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호, 접속 길이 및/또는 품질에 대한 누산된 메트릭, 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명, 연관된 트래픽 스트림에 대한 트래픽 식별과 그 트래픽 사양에 관한 정보, 안테나 섹터 + 액세스 타이밍 정보, 및 스테이션이 로컬 동작을 수행하였고 그 백업 다음-홉 STA로 스위칭하였음을 나타내는 로컬 복구 플래그 참을 포함하는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 차단 상태들을 검출하는 것은 상기 루트를 따른 수신기로부터의 확인응답의 결여를 검출하는 것, 또는 링크 차단이 있음을 고지하는 루트 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 수신하는 것에 기반하여 루트 차단을 결정하는, 장치.
제1항에 있어서,
루트 차단을 검출하지만, 상기 목적지 스테이션에 도달하기 위한 다음 홉 옵션을 갖지 않는 스테이션에 의해, 어떠한 로컬 복구도 수행되지 않았다는 표시를 포함하는 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지가 전송되는, 장치.
제7항에 있어서,
상기 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지의 수신 시에, 다른 스테이션은, 역 전파된 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지들을 수신하는 스테이션들 중 하나가 차단을 극복하기 위한 백업 다음-홉 옵션을 가질 때까지, 어떠한 로컬 복구도 수행되지 않았음을 나타내는 상기 RREPU 메시지를 다른 스테이션들에 역 전파하는, 장치.
제1항에 있어서,
루트 차단을 검출하고 백업 라우팅으로의 스위칭의 로컬 동작을 수행하는 스테이션에 의해, 로컬 복구가 수행되었다는 표시를 포함하는 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지가 전송되는, 장치.
제9항에 있어서,
상기 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 수신하는 것에 응답하여, 상기 로컬 복구에 의해 결정된 그 루트보다 더 효율적인 루트가 존재한다고 결정되면, 이러한 더 효율적인 루트로의 전이가 이루어지는, 장치.
네트워크에서의 무선 통신을 위한 장치로서,
(a) 적어도 하나의 다른 무선 통신 회로와 직접 또는 하나 이상의 홉을 통해 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로;
(b) 무선 네트워크 상에서 동작하도록 구성된 스테이션 내에서 상기 무선 통신 회로에 결합된 프로세서;
(c) 상기 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 저장하는 비일시적 메모리
를 포함하며,
(d) 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때,
(i) 복수의 홉을 통한 통신을 가능하게 하는 루트를 확립할 때 이웃 스테이션들에 루트 발견 메시지들을 전송하는 단계;
(ii) 루트 발견 메시지의 수신 시에, 상기 루트 발견 메시지를 전송한 이웃 스테이션과의 라우팅 경로에서의 링크의 바람직함을 나타내는 링크 메트릭을 계산하는 단계;
(iii) 하나 이상의 경로를 통해 하나 이상의 루트 응답 메시지가 루트 발견 메시지들을 원래 전송한 스테이션으로서 발신 스테이션에 의해 수신될 때까지 루트 응답 메시지들을 이웃 스테이션들에 전파함으로써 루트 발견 메시지의 수신에 응답하는 단계;
(iv) 소스 스테이션과 목적지 스테이션 사이의 루트를 따라 차단 상태들을 검출하고, 다른 루트가 이용가능하다면 이를 선택하기 위한 로컬 동작들을 수행하고, 그 후 하나 이상의 이웃 스테이션에 루트 상태 정보를 통신하는 단계 - 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장함 -; 및
(v) 도달가능하지 않은 스테이션에 대한 대체물을 찾기 위해 1차 또는 백업 다음-홉 스테이션들 중 어느 하나가 도달가능하지 않을 때, 도달가능한 스테이션들을 제외한 이웃 스테이션들에 하나 이상의 라우팅 요청 업데이트 메시지를 전송하는 단계
를 포함하는 단계들을 수행하는, 장치.
제11항에 있어서,
상기 하나 이상의 라우팅 요청 업데이트 메시지 각각은, 프레임의 유형, 수신자 어드레스(RA), 전송기 어드레스(TA), 프레임 길이, 발신 스테이션 어드레스, 목적지 스테이션 어드레스, 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호, 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명, 연관된 트래픽 스트림에 대한 트래픽 식별과 그 트래픽 사양에 관한 정보, 및 안테나 섹터 + 액세스 타이밍 정보를 포함하는, 장치.
제11항에 있어서,
상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 추가로, 라우팅 응답 업데이트 메시지를 전송함으로써 상기 라우팅 요청 업데이트 메시지들 중 하나의 수신에 응답하는 단계를 포함하는 하나 이상의 단계를 수행하는, 장치.
제13항에 있어서,
상기 하나 이상의 라우팅 응답 업데이트 메시지 각각은, 프레임의 유형, 수신자 어드레스(RA), 전송기 어드레스(TA), 프레임 길이, 발신 스테이션 어드레스, 목적지 스테이션 어드레스, 이 루트 요청 업데이트를 식별하는 시퀀스 번호, 접속 길이 및/또는 품질에 대한 누산된 메트릭, 이 루트 응답의 만료 시간까지의 수명, 연관된 트래픽 스트림에 대한 트래픽 식별과 그 트래픽 사양에 관한 정보, 안테나 섹터 + 액세스 타이밍 정보, 및 스테이션이 로컬 동작을 수행하였고 그 백업 다음-홉 STA로 스위칭하였음을 나타내는 로컬 복구 플래그 참을 포함하는, 장치.
제11항에 있어서,
상기 차단 상태들을 검출하는 것은 상기 루트를 따른 수신기로부터의 확인응답의 결여를 검출하는 것, 또는 링크 차단이 있음을 고지하는 루트 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 수신하는 것에 기반하여 루트 차단을 결정하는, 장치.
제11항에 있어서,
루트 차단을 검출하지만, 상기 목적지 스테이션에 도달하기 위한 다음 홉 옵션을 갖지 않는 스테이션에 의해, 어떠한 로컬 복구도 수행되지 않았다는 표시를 포함하는 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지가 전송되는, 장치.
제16항에 있어서,
상기 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지의 수신 시에, 다른 스테이션은, 역 전파된 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지들을 수신하는 스테이션들 중 하나가 차단을 극복하기 위한 백업 다음-홉 옵션을 가질 때까지, 어떠한 로컬 복구도 수행되지 않았음을 나타내는 상기 RREPU 메시지를 다른 스테이션들에 역 전파하는, 장치.
제11항에 있어서,
루트 차단을 검출하고 백업 라우팅으로의 스위칭의 로컬 동작을 수행하는 스테이션에 의해, 로컬 복구가 수행되었다는 표시를 포함하는 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지가 전송되는, 장치.
제18항에 있어서,
상기 라우팅 응답 업데이트(RREPU) 메시지를 수신하는 것에 응답하여, 상기 로컬 복구에 의해 결정된 그 루트보다 더 효율적인 루트가 존재한다고 결정되면, 이러한 더 효율적인 루트로의 전이가 이루어지는, 장치.
네트워크에서 무선 통신을 수행하는 방법으로서,
(a) 복수의 홉을 통한 통신을 가능하게 하는 루트를 확립할 때 이웃 스테이션들에 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로로부터 루트 발견 메시지들을 전송하는 단계;
(b) 루트 발견 메시지의 수신 시에, 상기 루트 발견 메시지를 전송한 이웃 스테이션과의 라우팅 경로에서의 링크의 바람직함을 나타내는 링크 메트릭을 계산하는 단계;
(c) 하나 이상의 경로를 통해 하나 이상의 루트 응답 메시지가 루트 발견 메시지들을 원래 전송한 스테이션으로서 발신 스테이션에 의해 수신될 때까지 루트 응답 메시지들을 이웃 스테이션들에 전파함으로써 루트 발견 메시지의 수신에 응답하는 단계; 및
(d) 소스 스테이션과 목적지 스테이션 사이의 루트를 따라 차단 상태들을 검출하고, 다른 루트가 이용가능하다면 이를 선택하기 위한 로컬 동작들을 수행하고, 그 후 하나 이상의 이웃 스테이션에 루트 상태 정보를 통신하는 단계 - 각각의 스테이션은 그 라우팅 표 엔트리들이 최신의 것이고, 복수의 다음-홉 옵션들이 도달가능하고 언제라도 배치될 준비가 되어 있음을 사전에 보장함 -
를 포함하는, 방법.