WO2012161530A2 - 무선 통신 시스템에서 클라이언트 협력을 위한 연결 설정 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 클라이언트 협력을 위한 연결 설정 방법 및 장치 Download PDF

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WO2012161530A2
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조희정
이은종
육영수
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엘지전자 주식회사
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to wireless communications, and more particularly, to a method and apparatus for establishing a connection for client cooperation in a wireless communication system.
  • the next generation multimedia wireless communication system which is being actively researched recently, requires a system capable of processing and transmitting various information such as video, wireless data, etc., out of an initial voice-oriented service.
  • the fourth generation of wireless communication which is currently being developed after the third generation of wireless communication systems, aims to support high-speed data services of downlink 1 Gbps (Gigabits per second) and uplink 500 Mbps (Megabits per second).
  • the purpose of a wireless communication system is to enable a large number of users to communicate reliably regardless of location and mobility.
  • a wireless channel is a path loss, noise, fading due to multipath, inter-symbol interference (ISI), or mobility of UE.
  • ISI inter-symbol interference
  • There are non-ideal characteristics such as the Doppler effect.
  • Various techniques have been developed to overcome the non-ideal characteristics of the wireless channel and to improve the reliability of the wireless communication.
  • Client coordination technology refers to a technology in which one device assists transmission of another device. That is, one device may communicate directly with the base station, or may indirectly communicate with the base station with the help of another device. Client coordination techniques can achieve effects such as low power consumption and performance enhancement.
  • Client cooperation technology can be used more efficiently in multi-radio access technology (RAT) devices.
  • the multi-RAT device refers to a device that can operate in a plurality of communication systems.
  • a multi-RAT device can operate simultaneously in Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.16m and IEEE 802.11.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • Multi-RAT devices can use multi-RAT client coordination technology (enhanced tethering) in heterogeneous networks so that anytime, anywhere access to the base station can be easily maintained and efficient performance can be maintained.
  • the base station searches for a device capable of performing client cooperation, and the source apparatus may be connected to the discovered device to communicate with the base station through client cooperation. What is needed is a method for effectively connecting a source device and a candidate cooperating device.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for establishing a connection for client cooperation in a wireless communication system.
  • the present invention provides a method for connecting a candidate cooperative device and a source device, which can be a cooperative device for client cooperation.
  • the candidate cooperative apparatus and the source apparatus may be connected by exchanging various parameters through the base station.
  • a method for establishing a connection for client cooperation by a base station in a wireless communication system searches for at least one candidate cooperation device for a source device, receives a first activation request message from the source device, and Determine whether the candidate cooperative device list is valid, send a second activation request message to the recommended candidate cooperative device selected from the candidate cooperative device list, and send the second activation request message from the recommended candidate cooperative device to the second active request message.
  • Receiving an activation response message in response and sending an activation command message to the source device the activation command message comprising a result of the activation request of the source device, wherein the base station and the source device are configured to provide a first system.
  • the base station and the recommended candidate cooperative device are connected through a second system. .
  • the activation request message includes a list of candidate cooperative devices owned by the source device, a list of neighboring devices owned by the source device, a latest timestamp of a list of candidate cooperative devices owned by the source device, and the source device. It may include at least one of the location information of the and whether to maintain the connection of the first system between the base station and the source device.
  • the recommended candidate cooperative device may be selected based on at least one of a candidate cooperative device list for the source device, a location of the source device, a total number of the source devices, and a moving speed of the source device.
  • the activation command message may include multi-radio access technology (RAT) information of the candidate candidate cooperation device, multi-RAT random access time point, and a first system between the base station and the source device. It may include at least one of whether to maintain the connection.
  • RAT multi-radio access technology
  • the method for establishing a connection determines that the candidate cooperative device list for the source device is invalid and receives a candidate cooperative device list for the source device through the first activation request message.
  • the method may further include determining whether at least one candidate cooperative device in the cooperative device list is suitable for performing client cooperative operation.
  • the connection establishment method receives a connection complete request message from the source device and the recommendation candidate cooperation device, and connects to the source device and the recommendation candidate cooperation device in response to the connection completion request message.
  • the method may further include transmitting a connection complete response message.
  • the first system is IEEE (institute of electrical and electronics engineers ) 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA (evolved-UMTS terrestrial radio access), 3GPP (3 rd generation partnership project) LTE (long-term evolution) Or 3GPP LTE-A (advanced), and the second system may be IEEE 802.11.
  • a method of establishing a connection for client cooperation by a source device in a wireless communication system is provided.
  • An activation command that searches for at least one candidate cooperation device for the source device, sends an activation request message to a base station, and includes a result of the activation request of the source device Receiving a message from the base station, wherein the base station and the source device are connected through a first system.
  • the activation request message includes a list of candidate cooperative devices owned by the source device, a list of neighboring devices owned by the source device, a latest timestamp of a list of candidate cooperative devices owned by the source device, and the source device. It may include at least one of the location information of the and whether to maintain the connection of the first system between the base station and the source device.
  • the activation command message may include multi-radio access technology (RAT) information of the candidate candidate cooperation device, multi-RAT random access time point, and a first system between the base station and the source device. It may include at least one of whether to maintain the connection.
  • RAT multi-radio access technology
  • connection establishment method performs an authentication and association procedure through a recommendation candidate cooperating device selected by the base station and a second system, transmits a connection completion request message to the base station, and connects from the base station to the connection.
  • the method may further include receiving a connection completion response message in response to the completion request message.
  • the first system is IEEE (institute of electrical and electronics engineers ) 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA (evolved-UMTS terrestrial radio access), 3GPP (3 rd generation partnership project) LTE (long-term evolution) Or 3GPP LTE-A (advanced), and the second system may be IEEE 802.11.
  • a method for establishing a connection for client cooperation by a base station in a wireless communication system transmits a first activation request message to a source device and receives a first activation response message in response to the first activation request message from the source device.
  • Select a candidate candidate device from the candidate cooperation device list transmit a second activation request message to the recommendation candidate cooperation device, and respond to the second activation request message from the recommendation candidate cooperation device;
  • the base station and the recommendation candidate cooperation device are connected through a second system.
  • the method for establishing a connection may further include searching for at least one candidate cooperative device for the source device after transmitting the first activation request message.
  • the first active response message includes a candidate cooperative device list of the source device, a neighbor device list of the source device, a latest timestamp of the candidate cooperative device list of the source device, and It may include at least one of the location information of the source device and whether the connection of the first system between the base station and the source device is maintained.
  • the source device and the candidate cooperative device can be effectively connected for client cooperation.
  • 1 illustrates a wireless communication system
  • FIG. 2 shows an example of a frame structure of IEEE 802.16m.
  • FIG 3 shows an example of a frame structure of IEEE 802.11.
  • FIG. 4 illustrates an example in which a client cooperation technique is implemented.
  • FIG. 5 shows another example where a client collaboration technique is implemented.
  • FIG 6 illustrates another example where client collaboration techniques are implemented.
  • 11 shows another embodiment of the proposed connection establishment method.
  • FIG. 12 is a block diagram of a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented by a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as global system for mobile communications (GSM) / general packet radio service (GPRS) / enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA).
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e and provides backward compatibility with systems based on IEEE 802.16e.
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of evolved UMTS (E-UMTS) using evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA), which employs OFDMA in downlink and SC in uplink -FDMA is adopted.
  • LTE-A evolution of 3GPP LTE.
  • 1 illustrates a wireless communication system
  • the wireless communication system 10 includes at least one base station (BS) 11.
  • Each base station 11 provides a communication service for a particular geographic area (generally called a cell) 15a, 15b, 15c.
  • the cell can in turn be divided into a number of regions (called sectors).
  • the UE 12 may be fixed or mobile and may have a mobile station (MS), a mobile terminal (MS), a mobile terminal (MT), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, or a PDA. (personal digital assistant), wireless modem (wireless modem), a handheld device (handheld device) may be called other terms.
  • the base station 11 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 12, and may be called in other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like. have.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like. have.
  • a terminal typically belongs to one cell, and a cell to which the terminal belongs is called a serving cell.
  • a base station that provides a communication service for a serving cell is called a serving BS. Since the wireless communication system is a cellular system, there are other cells adjacent to the serving cell. Another cell adjacent to the serving cell is called a neighbor cell.
  • a base station that provides communication service for a neighbor cell is called a neighbor BS. The serving cell and the neighbor cell are relatively determined based on the terminal.
  • downlink means communication from the base station 11 to the terminal 12
  • uplink means communication from the terminal 12 to the base station 11.
  • the transmitter may be part of the base station 11 and the receiver may be part of the terminal 12.
  • the transmitter may be part of the terminal 12 and the receiver may be part of the base station 11.
  • FIG. 2 shows an example of a frame structure of IEEE 802.16m.
  • a superframe includes a superframe header (SFH) and four frames (frames, F0, F1, F2, and F3).
  • Each frame in the superframe may have the same length.
  • the size of each superframe is 20ms and the size of each frame is illustrated as 5ms, but is not limited thereto.
  • the length of the superframe, the number of frames included in the superframe, the number of subframes included in the frame, and the like may be variously changed.
  • the number of subframes included in the frame may be variously changed according to channel bandwidth and length of a cyclic prefix (CP).
  • CP cyclic prefix
  • One frame includes a plurality of subframes (subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7). Each subframe may be used for uplink or downlink transmission.
  • One subframe includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols or an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) in a time domain, and includes a plurality of subcarriers in the frequency domain. do.
  • the OFDM symbol is used to represent one symbol period, and may be called another name such as an OFDMA symbol or an SC-FDMA symbol according to a multiple access scheme.
  • the subframe may be composed of 5, 6, 7 or 9 OFDMA symbols, but this is only an example and the number of OFDMA symbols included in the subframe is not limited.
  • the number of OFDMA symbols included in the subframe may be variously changed according to the channel bandwidth and the length of the CP.
  • a type of a subframe may be defined according to the number of OFDMA symbols included in the subframe.
  • the type-1 subframe may be defined to include 6 OFDMA symbols
  • the type-2 subframe includes 7 OFDMA symbols
  • the type-3 subframe includes 5 OFDMA symbols
  • the type-4 subframe includes 9 OFDMA symbols.
  • One frame may include subframes of the same type. Alternatively, one frame may include different types of subframes.
  • the number of OFDMA symbols included in each subframe in one frame may be the same or different.
  • the number of OFDMA symbols of at least one subframe in one frame may be different from the number of OFDMA symbols of the remaining subframes in the frame.
  • a time division duplex (TDD) scheme or a frequency division duplex (FDD) scheme may be applied to the frame.
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • each subframe is used for uplink transmission or downlink transmission at different times at the same frequency. That is, subframes in a frame of the TDD scheme are classified into an uplink subframe and a downlink subframe in the time domain.
  • the switching point refers to a point where the transmission direction is changed from the uplink region to the downlink region or from the downlink region to the uplink region. In the TDD scheme, the switching point may have two switching points in each frame.
  • FDD each subframe is used for uplink transmission or downlink transmission at different frequencies at the same time. That is, subframes in the frame of the FDD scheme are divided into an uplink subframe and a downlink subframe in the frequency domain. Uplink transmission and downlink transmission occupy different frequency bands and may be simultaneously performed.
  • One OFDMA symbol includes a plurality of subcarriers, and the number of subcarriers is determined according to the FFT size.
  • the types of subcarriers can be divided into data subcarriers for data transmission, pilot subcarriers for various measurements, guard bands and null carriers for DC carriers.
  • Parameters that characterize an OFDM symbol are BW, N used , n, G, and the like.
  • BW is the nominal channel bandwidth.
  • N used is the number of subcarriers used (including DC subcarriers).
  • n is a sampling factor. This parameter is combined with BW and N used to determine subcarrier spacing and useful symbol time.
  • G is the ratio of CP time to useful time.
  • T s ( ⁇ s) 102.857 144 115.2 102.857 102.857 FDD Number of ODFMA symbols per 5ms frame 48 34 43 48 48 Idle time ( ⁇ s) 62.857 104 46.40 62.857 62.857 TDD Number of ODFMA symbols per 5ms frame 47 33 42 47 47 TTG + RTG ( ⁇ s) 165.714 248 161.6 165.714 165.714 G 1/16 Symbol time, T s ( ⁇ s) 97.143 136 108.8 97.143 97.143 97.143
  • FIG 3 shows an example of a frame structure of IEEE 802.11.
  • the frame of IEEE 802.11 includes a set of ordered fields.
  • a frame of IEEE 802.11 includes a frame control field, a duration / ID field, an address 1 field, an address 2 field, an address 3 field, a sequence control field, An address 4 field, a quality of service (QoS) control field, an HT control field, a frame body field, and a frame check sequence (FCS) field.
  • the frame control field, the persistence / ID field, the address 1 field, and the FCS field among the listed fields constitute a minimum IEEE 802.11 frame format and may be included in all IEEE 802.11 frames.
  • the address 2 field, the address 3 field, the sequence control field, the address 4 field, the QoS control field, the HT control field, and the frame body field may be included only in a specific frame type.
  • the frame control field may include various subfields.
  • the length of the persistent / ID field may be 16 bits.
  • the address field includes a basic service set identifier (BSSID), a source address (SA), a destination address (DA), a transmitting STA address (TA) and a receiving STA address (RA). and a receiving STA address.
  • BSSID basic service set identifier
  • SA source address
  • DA destination address
  • TA transmitting STA address
  • RA receiving STA address
  • the sequence control field can be used when fragmentation reassembly and discarding duplicate frames.
  • the sequence control field may be 16 bits and may include two subfields of a sequence number and a fragment number.
  • the FCS field may be used for the station to check for defects in the received frame.
  • the FCS field may be a 32-bit field including a 32-bit cyclic redundancy check (CRC).
  • CRC cyclic redundancy check
  • the frame body field may include information specific to individual frame types and subtypes. That is, the frame body field carries high level data from station to station.
  • the frame body field may be called a data field.
  • the length of the frame body field can vary.
  • the minimum length of the frame body field may be 0 octets.
  • the maximum length of the frame body field is the maximum length of the MAC service data unit (MSDU), the total length of the mesh control field and the overhead for encryption, or the maximum length of the aggregated MSDU (A-MSDU), and It can be determined by the sum of the overhead for encryption.
  • the data frame contains the high level protocol data of the frame body field.
  • the data frame may always include a frame control field, a persistent / ID field, an address 1 field, an address 2 field, an address 3 field, a sequence control field, a frame body field, and an FCS field.
  • the presence of the address 4 field may be determined by setting the To DS subfield and the From DS subfield in the frame control field.
  • Other data frame types can be categorized according to function.
  • a management frame may always include a frame control field, a persistent / ID field, an address 1 field, an address 2 field, an address 3 field, a sequence control field, a frame body field, and an FCS field.
  • Most of the data contained in frame body fields use fixed length fields called fixed fields and variable length fields called information elements.
  • the information element is a variable length data unit.
  • Management frames can be used for various purposes by subtypes. That is, frame body fields of different subtypes contain different information.
  • Beacon frames announce the existence of the network and play an important role in network maintenance.
  • the beacon frame corresponds to a parameter to allow the mobile station to join the network.
  • the beacon frame is transmitted periodically so that the mobile station can find and recognize the network.
  • a probe request frame is used to scan for an IEEE 802.11 network in which a mobile station exists.
  • a probe response frame is a response to a probe request frame.
  • the authentication request frame is used by the mobile station to make an authentication request to the access point.
  • the authentication response frame is a response to the authentication request frame.
  • the deauthentication frame is used to terminate the authentication relationship.
  • An association request frame is sent to recognize a compatible network and to allow an authenticated mobile station to join the network.
  • An association response frame is a response to an association request frame.
  • a deassociation frame is used to terminate the association relationship.
  • Table 2 shows three states of IEEE 802.11.
  • the device In order to transmit data frames, the device must perform authentication and association procedures with the network.
  • the transition from state 1 to state 2 in Table 2 can be referred to as an authentication procedure.
  • the authentication procedure can be performed by either device obtaining information of another device and authenticating with the other device.
  • a passive scanning method of receiving a beacon frame to obtain information of another node, and information of the other device through a probe response message transmitted in response to the probe request message is received.
  • There may be two ways of an active scanning method to obtain a The authentication procedure can be completed by the two devices exchanging an authentication request frame and an authentication response frame.
  • the transition from state 2 to state 3 in Table 2 can be referred to as a joining procedure.
  • the joining procedure may be completed by the two devices having completed the authentication procedure by exchanging a join request frame and a join response frame.
  • An association ID may be assigned by an association procedure.
  • Client cooperation technology may be introduced into the wireless communication system.
  • One device may communicate directly with the base station, or may indirectly communicate with the base station with the help of another device.
  • a source device refers to a device that communicates with a base station through a connection with another device
  • a cooperation device refers to a relay that helps the source device communicate with the base station.
  • Low power consumption can be achieved by the client cooperation technology.
  • client cooperative techniques can reduce path-loss and thus transmit power. On the network side, the total network power consumption can be reduced.
  • the effect of performance enhancement can be obtained by the client cooperation technique.
  • the source device may use a high quality link between the base station and the cooperating device and the base station.
  • antenna extension gain can be obtained.
  • network capacity can be increased by client clustering according to frequency reuse without additional infrastructure.
  • FIG. 4 illustrates an example in which a client cooperation technique is implemented.
  • the source device may directly communicate with the macro BS or communicate with the macro BS through the cooperative device.
  • the cooperating device can communicate directly with the macro BS or help the source device communicate. It differs from mobile relay in that the source device can communicate directly with the macro BS.
  • each device and the macro BS may communicate through a first radio access technology (RAT), and a source device and a cooperative device may communicate through a second RAT.
  • the first RAT may be a wireless technology such as Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.16 (WiMAX), IEEE 802.16m or IEEE 802.20.
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16.
  • the first RAT may be a radio technology such as E-UTRA, 3GPP LTE, or 3GPP LTE-A.
  • 3GPP LTE-A is an evolution of 3GPP LTE.
  • the second RAT may be IEEE 802.11.
  • FIG. 5 shows another example where a client collaboration technique is implemented.
  • Client cooperation technology can be used more efficiently in multi-radio access technology (RAT) devices.
  • the multi-RAT device refers to a device that can operate in a plurality of communication systems.
  • a multi-RAT device can operate simultaneously in IEEE 802.16m and IEEE 802.11.
  • the multi-RAT device can communicate with the IEEE 802.16m base station using the plurality of RATs.
  • the first device may be a cooperative device to communicate with the base station.
  • each device and the base station may communicate through the first RAT, and the source device and the cooperative device may communicate through the second RAT.
  • the first RAT may be a radio technology such as IEEE 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA, 3GPP LTE, or 3GPP LTE-A.
  • the second RAT may be IEEE 802.11.
  • FIG 6 illustrates another example where client collaboration techniques are implemented.
  • the source device and the macro base station may be connected by a direct link (direct link), it may be connected by an indirect link (link) using a cooperative device.
  • each device and the base station may be connected through IEEE 802.16m, and the source device and the cooperative device may be connected through IEEE 802.11.
  • a multi-RAT device intended to access the first RAT base station through client cooperation is referred to as a source device, and a device that can be connected to the source device and the second RAT for client cooperation is called a candidate cooperative device.
  • the candidate cooperative apparatus When the candidate cooperative apparatus is connected to the source apparatus via the second RAT to perform client cooperation, the candidate cooperative apparatus may be a cooperative apparatus of client cooperation.
  • the first RAT is IEEE 802.16m and the second RAT is IEEE 802.11, but is not limited thereto.
  • the device discovery procedure may be performed before the connection procedure.
  • the device discovery procedure allows the base station and / or the source device to discover candidate cooperative devices that may be cooperative devices of surrounding client cooperation.
  • the device discovery procedure may be performed by exchanging beacon messages or probe request / response messages.
  • the base station may search for the candidate cooperating device and inform the source device of a list including one or more candidate cooperating devices.
  • the list may include information such as a device identifier (ID), a media access control (MAC) address, a beacon interval, and the like of each candidate cooperative device.
  • the base station may inform the source apparatus of the candidate cooperative apparatus that is determined to be relatively suitable for performing client cooperation with the source apparatus. This may be referred to as a recommended candidate cooperation device.
  • the recommended candidate cooperative apparatus may be a subset of a list including at least the candidate cooperative apparatus.
  • the recommendation candidate cooperative device may be determined based on the total number, speed, and the like of the source device.
  • the source device may transmit a unicast probe request message to each candidate cooperative device or the recommended cooperative device to perform the following procedure.
  • the source device may ignore the beacon message transmitted from a device other than each candidate cooperative device or the recommended cooperative device.
  • the connection procedure may be initiated by the source device or may be initiated by the base station. If the connection procedure is initiated by the source device, the source device may request the base station and make a connection with a candidate cooperative device to assist client coordination. If the connection procedure is initiated by the base station, the base station may request it from the source device, and the source device may establish a connection with the candidate cooperating device to assist the client cooperation.
  • the device discovery procedure may be performed by exchanging an authentication request / response message or a combination request / response message.
  • At least one candidate cooperative device is searched for as a result of the device discovery procedure.
  • the list retention timer in the base station and the source device is activated. While the list holding timer is running, the list of candidate cooperating devices in the base station and the source device are not discarded, respectively.
  • step S110 the source device transmits a first activation request message to the base station.
  • the first activation request message may include the following parameters.
  • List of candidate cooperative devices possessed by the source device Only when the list retention timer expires or the list of candidate cooperative devices is changed, it may be included in the first activation request message. When the source device re-confirms the candidate cooperative device by itself, the list of candidate cooperative devices possessed by the source device may be changed.
  • List of neighboring devices that the source device has This may be a list of neighboring devices that the source device has discovered without the help of the base station. That is, it may be a list of devices not identified as candidate cooperative devices.
  • this parameter indicates the time of updating the list of candidate cooperative devices.
  • Information about the location of the source device It may be included when there is a change in the location of the source device.
  • the information about the location of the source device may include at least one of absolute location information of the current source device or relative location information of a neighboring IEEE 802.11 access point (AP).
  • AP IEEE 802.11 access point
  • Whether to maintain the IEEE 802.16m connection When connection between the source device and the candidate cooperating device is completed and client cooperation is performed, it indicates whether to maintain the connection between the source device and the base station.
  • the base station receiving the first activation request message from the source device determines whether the list of candidate cooperative devices is valid. If it is determined that the list of candidate cooperative devices is valid, the base station may select a candidate cooperative device suitable for client cooperation. At this time, the base station may include at least one candidate cooperative device in the list of candidate cooperative devices received from the source device (if included in the first activation request message) or in the list of candidate cooperative devices (if the list retention timer is running). A candidate cooperative device suitable for client coordination may be selected based on the information on and / or information about the location of the source device. In addition, the base station may select a candidate cooperative device suitable for client coordination based on the total number, speed, etc. of the source device.
  • step S130 the base station transmits a second activation request message to the selected candidate cooperative device.
  • step S140 the base station receives an activation response message in response to the second activation request message from the selected candidate cooperative device.
  • the base station can negotiate with the candidate cooperative apparatus the activation time of radio frequency (RF) for multi-RAT client cooperation and whether client cooperation can be performed.
  • RF radio frequency
  • step S150 the base station transmits an activation command message to the source device.
  • the base station may inform the source device of the negotiated result between the base station and the candidate cooperating device through an active command message. That is, the activation command message may include the result of the activation request of the source device. If the result of the activation request of the source device is success, the activation command message may include the following parameters.
  • Multi-RAT information of the candidate cooperative device capable of performing client coordination may include a MAC address of the candidate cooperative device, a system type and system version on which the candidate cooperative device can operate, a security association, and the like.
  • Multi-RAT random access time it may be a frame offset or number, for example.
  • Whether to maintain the IEEE 802.16m connection When connection between the source device and the candidate cooperating device is completed and client cooperation is performed, it indicates whether to maintain the connection between the source device and the base station. Action time indicating the absolute and / or relative time at which data and control signals are transmitted over a multi-RAT connection, if the IEEE 802.16m connection is not maintained between the source device and the base station, and the absolute IEEE 802.16m connection is lost. And / or a disconnection time indicating a relative time may be included in the active command message.
  • the source device receiving the activation command message may perform an authentication and association procedure with the candidate cooperating device in step S160.
  • the source device and the candidate cooperative device may transmit a connection complete request message for client cooperation to the base station.
  • the result of performing the authentication and association procedure may be transmitted through the connection completion request message.
  • the connection complete request message transmitted from the source device may include whether to maintain the IEEE 802.16m connection.
  • the base station transmits a connection complete response message for client cooperation to the source device and the candidate cooperation autonomous, respectively.
  • the connection complete response message may include an address to be used in multi-RAT client cooperation and security information of IEEE 802.16m.
  • the address may be a local ID used only for client cooperation or the local ID of the source device.
  • the connection complete response message may include whether to maintain the IEEE 802.16m connection.
  • the base station may receive a connection complete request message from one or more candidate cooperative devices.
  • the base station may select one candidate cooperative device and transmit a connection complete response message.
  • the device and the base station may select a plurality of devices and make a connection with each other.
  • the source device transmits a first activation request message to the base station.
  • the first activation request message may include a list of candidate cooperative devices owned by the source device, a list of neighbor devices owned by the source device, a latest timestamp of a list of candidate cooperative devices possessed by the source device, It may include parameters such as information about the location of the source device, whether to maintain the IEEE 802.16m connection.
  • the base station receiving the first activation request message from the source device determines whether the list of candidate cooperative devices is valid.
  • the base station may determine that the list of candidate cooperative devices is invalid. At this time, in step S230, the base station can check whether there is another device suitable for client cooperation. For example, when the base station receives a list of neighboring devices owned by the source device through the first activation request message, it may be determined whether a device included in the list is suitable as a cooperative device. Accordingly, the base station can select a suitable candidate cooperative device. Alternatively, when the base station receives information about the location of the source device through the first activation request message, the base station may select a suitable candidate cooperative device based on the absolute and / or relative location information of the source device.
  • step S240 the base station transmits a second activation request message to the selected candidate cooperative device.
  • step S250 the base station receives an activation response message in response to the second activation request message from the selected candidate cooperative device. By exchanging the second activation request message and the activation response message, the base station can negotiate with the candidate cooperative apparatus the activation time of the RF for the multi-RAT client cooperation and whether the client cooperation can be performed.
  • step S260 the base station transmits an activation command message to the source device.
  • the activation command message may include the result of the activation request of the source device. If the result of the activation request of the source device is a success, the activation command message, as illustrated in FIG. 7, indicates whether multi-RAT information, multi-RAT random access point, and IEEE 802.16m connection of the candidate cooperative device capable of performing client cooperation are maintained. And the like parameters.
  • the source device receiving the activation command message may perform an authentication and association procedure with the candidate cooperative device in step S270.
  • the source device and the candidate cooperation device may transmit a connection completion request message for client cooperation to the base station, respectively.
  • the result of performing the authentication and association procedure may be transmitted through the connection completion request message.
  • the base station transmits a connection completion response message for client cooperation to the source device and the candidate cooperation autonomous, respectively.
  • the connection completion response message may include an address to be used in multi-RAT client cooperation, security information of IEEE 802.16m, whether to maintain the IEEE 802.16m connection, and the like.
  • the source device transmits a first activation request message to the base station.
  • the first activation request message may include a list of candidate cooperative devices owned by the source device, a list of neighbor devices owned by the source device, a latest timestamp of a list of candidate cooperative devices possessed by the source device, It may include parameters such as information about the location of the source device, whether to maintain the IEEE 802.16m connection.
  • the base station that has received the first activation request message from the source device determines whether the list of candidate cooperative devices is valid.
  • the base station may determine that the list of candidate cooperative devices is invalid. In addition, the base station may be difficult to perform the connection procedure because there is no other device suitable for client cooperation. At this time, the base station transmits an active command message to the source device in step S330.
  • the activation command message may indicate that the result of the activation request of the source device is a failure.
  • the activation request message may include a reason for the failure (a valid list and a newly updated list does not exist) and an action code (re-execute the device discovery procedure).
  • the source device receiving the activation command message may perform the device discovery procedure again in step S340.
  • connection procedure is started by the base station.
  • the base station may communicate with the source device through client cooperation due to poor link quality between the base station and the source device. Even when the connection procedure is started by the base station, the connection establishment method described in FIGS. 7 to 9 may be similarly applied.
  • the base station may select a candidate cooperative device suitable for client cooperation.
  • the base station may select a candidate cooperative device suitable for client coordination based on a moving speed, a timestamp, and location information of the source device.
  • step S400 the base station transmits an activation request message to the selected candidate cooperative device.
  • step S410 the base station receives an activation response message in response to the activation request message from the selected candidate cooperation device. By exchanging the active request message and the active response message, the base station can negotiate with the candidate cooperative device the activation time of the RF for the multi-RAT client cooperation and whether the client can perform the cooperation.
  • step S420 the base station transmits an activation command message to the source device.
  • the activation command message may include the result of the activation request of the source device. If the result of the activation request of the source device is successful, the activation command message may include parameters such as multi-RAT information, multi-RAT random access time, IEEE 802.16m connection maintenance, etc. of the candidate cooperation device capable of performing client cooperation. .
  • the source device receiving the activation command message may perform an authentication and association procedure with the candidate cooperative device in step S430.
  • the source device and the candidate cooperation device may transmit a connection completion request message for client cooperation to the base station, respectively.
  • the result of performing the authentication and association procedure may be transmitted through the connection completion request message.
  • the base station transmits a connection completion response message for client cooperation to the source device and the candidate cooperation autonomous, respectively.
  • the connection completion response message may include an address to be used in multi-RAT client cooperation, security information of IEEE 802.16m, whether to maintain the IEEE 802.16m connection, and the like.
  • 11 shows another embodiment of the proposed connection establishment method.
  • the base station may determine that the list of candidate cooperative devices is invalid.
  • the base station transmits a first activation request message to the source device.
  • the source device that has received the first activation request message performs the device discovery procedure in step S510.
  • the source device transmits the first active response message to the base station in response to the first active request message.
  • the first active response message may include a list of candidate cooperative devices owned by the source device, a list of neighboring devices possessed by the source device, a latest timestamp of a list of candidate cooperative devices possessed by the source device, and information about the location of the source device. It may include parameters such as whether to maintain the IEEE 802.16m connection.
  • the source device may directly transmit a first active response message including information for generating a candidate cooperative device list to the base station without performing a device discovery procedure.
  • the information for generating the candidate cooperative device list may include location information of the source device.
  • the base station receiving the first activation response message from the source device may select a candidate cooperative device suitable for client coordination.
  • the base station transmits a second activation request message to the selected candidate cooperative device.
  • the base station receives a second activation response message in response to the second activation request message from the selected candidate cooperative device.
  • the base station can negotiate with the candidate cooperative apparatus the activation time of the RF for the multi-RAT client cooperation and whether the client cooperation can be performed.
  • the base station transmits an activation command message to the source device.
  • the activation command message may include the result of the activation request of the source device. If the result of the activation request of the source device is successful, the activation command message may include parameters such as multi-RAT information, multi-RAT random access time, IEEE 802.16m connection maintenance, etc. of the candidate cooperation device capable of performing client cooperation. .
  • the source device that has received the activation command message may perform an authentication and association procedure with the candidate cooperative device in step S560.
  • the source device and the candidate cooperation device may transmit a connection completion request message for client cooperation to the base station, respectively.
  • the result of performing the authentication and association procedure may be transmitted through the connection completion request message.
  • the base station transmits a connection completion response message for client cooperation to the source device and the candidate cooperation autonomous, respectively.
  • the connection completion response message may include an address to be used in multi-RAT client cooperation, security information of IEEE 802.16m, whether to maintain the IEEE 802.16m connection, and the like.
  • the list of candidate cooperative devices may no longer be valid over time due to the influence of the moving speed and / or location of the source device and each candidate cooperative device or the like. For example, despite searching for a candidate cooperative device that can help client cooperation of the source device, the list of candidate cooperative devices that the source device moved and searched may no longer be valid. Accordingly, it is necessary to check whether the candidate cooperation device list is valid before connecting the source device and the candidate cooperation device.
  • the base station stores a search result for each candidate cooperative device obtained through the device search result, that is, a list of candidate cooperative devices of one source device and AP information around the source device in the base station.
  • a search result for each candidate cooperative device obtained through the device search result that is, a list of candidate cooperative devices of one source device and AP information around the source device in the base station.
  • storing all the results of the device discovery results in the base station is inefficient due to storage space and cost, and information about the source device having a good direct connection with the base station and candidate cooperative devices of the source device no longer having data to be transmitted or received There is no need to save anymore. Therefore, the base station needs to determine how long to store the search results of each candidate cooperative device, and each source device must know how long its search results will be stored in the base station. Therefore, it is necessary to determine the validity of the candidate cooperative device list and determine the retention time of the candidate cooperative device list of the ttm device.
  • the validity of the candidate cooperative device list may be indicated by a list valid time timer in the base station and the source device. That is, the list valid time timer indicates the time when the device search result is valid.
  • the valid time of the list may be the same or different for each candidate cooperative device.
  • the valid time may be any one of a minimum value, an average value, and a maximum value of the valid time of the plurality of candidate cooperative device lists.
  • the valid time is determined based on the source device and / or the moving speed of each candidate cooperative device transmitted from the base station, or is explicitly determined by the base station. Can be sent to.
  • the source device and the base station may start by setting their list valid time timer to the determined value. Such a case may occur when a device search is first performed to obtain a candidate cooperative device list. If the device discovery result is updated while the list valid time timer has not yet expired, the source device and the base station may restart the list valid time timer by resetting it. Or, if the list valid time timer expires without further updating the device discovery result, the source device and the base station deactivate the list valid time timer.
  • Validation of the candidate cooperative device list may be performed by the source device or the base station.
  • the source device may check the validity of the candidate cooperative device list according to a condition such as the list valid time timer, the moving speed of the source device changing, or the timestamp time of the candidate cooperative device list held by the source device. . If the above-mentioned conditions are satisfied, the source device may perform device search again, determine its absolute position and / or relative position, or may determine the reception state of the beacon message. This procedure may be performed before the connection procedure of the source apparatus and the candidate cooperating apparatus.
  • the base station may be configured according to the time stamp value of the candidate cooperative device list received through the activation request message in the list valid time timer, the source device's moving speed, or the connection establishment procedure between the devices for client cooperation.
  • the validity of the candidate cooperative device list may be checked according to a condition such that the information in the list is outdated or the estimated value of the moving radius of the device according to the moving speed or the like exceeds a predetermined range. If the above-mentioned condition is satisfied, the base station may cause the source apparatus to re-perform the device discovery procedure or request transmission of the binary information of the source apparatus. Alternatively, the base station may instruct the candidate cooperative device to report whether the source device is found.
  • a list retention timer may be defined separately from the list valid time timer.
  • the list retention timer indicates a retention time at which the base station stores a search result of a candidate cooperative device, that is, a candidate cooperative device list of a source device and neighboring AP information.
  • the retention time may be defined as a fixed value or delivered by the base station to the source device.
  • the retention time may be determined based on a moving speed of the source device, a link quality, and the like.
  • the source device and the base station start the list retention timer at the point in time of updating and / or transmitting and receiving the candidate cooperative device list. If the list holding timer is already running, the timer is reset and restarted. Alternatively, when the list retention timer expires, the base station may delete a search result of the corresponding source device and information about the source device.
  • the activation request message may not include a list of candidate cooperating devices held by the source device. This is because the candidate cooperative device list is still being stored in the base station because the list holding timer is still running at the source device and the base station.
  • the activation request message may include a list of candidate cooperative devices held by the source device. This is because the base station no longer stores the device discovery result of the corresponding source device. Meanwhile, in the above case, it is assumed that the candidate cooperative device list is valid.
  • FIG. 12 is a block diagram of a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the base station 800 includes a processor 810, a memory 820, and a radio frequency unit (RF) 830.
  • Processor 810 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 810.
  • the memory 820 is connected to the processor 810 and stores various information for driving the processor 810.
  • the RF unit 830 is connected to the processor 810 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the terminal 900 includes a processor 910, a memory 920, and an RF unit 930.
  • Processor 910 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 910.
  • the memory 920 is connected to the processor 910 and stores various information for driving the processor 910.
  • the RF unit 930 is connected to the processor 910 to transmit and / or receive a radio signal.
  • Processors 810 and 910 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory 820, 920 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
  • the RF unit 830 and 930 may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memory 820, 920 and executed by the processor 810, 910.
  • the memories 820 and 920 may be inside or outside the processors 810 and 910, and may be connected to the processors 810 and 910 by various well-known means.

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Abstract

무선 통신 시스템에서 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법 및 장치가 제공된다. 기지국과 소스 장치(source device)는 소스 장치에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치(candidate cooperation device)를 탐색한다. 기지국은 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트가 유효한지 여부를 결정한다. 소스 장치는 상기 후보 협력 장치 리스트 중에서 선택된 추천(recommended) 후보 협력 장치와 연결된다. 이때 상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결되며, 상기 기지국과 상기 추천 후보 협력 장치는 제2 시스템을 통해 연결된다.

Description

무선 통신 시스템에서 클라이언트 협력을 위한 연결 설정 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 현재 3세대 무선 통신 시스템에 이어 개발되고 있는 4세대 무선 통신은 하향링크 1Gbps(Gigabits per second) 및 상향링크 500Mbps(Megabits per second)의 고속의 데이터 서비스를 지원하는 것을 목표로 한다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데, 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌 간 간섭(ISI; inter-symbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
한편, 유비쿼터스 환경이 도래함에 따라 장비를 이용하여 언제 어디서나 끊김 없는 서비스를 제공받고자 하는 수요가 급속도로 증가하고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여 무선 통신 시스템에 클라이언트 협력(client cooperation) 기술이 도입될 수 있다. 클라이언트 협력 기술이란 특정 장치가 다른 장치의 전송을 도와주는 기술을 말한다. 즉, 하나의 장치는 기지국과 직접 통신을 할 수도 있고, 다른 장치의 도움을 받아 간접적으로 기지국과 통신할 수도 있다. 클라이언트 협력 기술에 의해서 저전력 소모(low power consumption) 및 성능 이득 향상(throughput enhancement) 등의 효과를 얻을 수 있다.
클라이언트 협력 기술은 멀티 RAT(radio access technology) 장치에서 보다 효율적으로 사용될 수 있다. 멀티 RAT 장치는 복수의 통신 시스템 내에서 동작이 가능한 장치를 말한다. 예를 들어, 멀티 RAT 장치는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.16m 및 IEEE 802.11에서 동시에 동작할 수 있다. 언제 어디서나 기지국으로의 용이하게 접근하고 효율적인 성능을 유지할 수 있도록, 멀티 RAT 장치는 이기종(heterogeneous) 네트워크에서 멀티 RAT 클라이언트 협력 기술(향상된 테더링(tethering))을 사용할 수 있다.
클라이언트 협력 기술을 수행하기 위하여 기지국은 클라이언트 협력을 수행할 수 있는 장치를 탐색하고, 소스 장치는 탐색된 장치와 연결되어 클라이언트 협력을 통해 기지국과 통신할 수 있다. 소스 장치와 후보 협력 장치를 효과적으로 연결하는 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 클라이언트 협력을 위한 연결 설정 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다. 본 발명은 클라이언트 협력의 협력 장치가 될 수 있는 후보 협력 장치와 소스 장치를 연결하는 방법을 제공한다. 후보 협력 장치와 소스 장치는 기지국을 통해 각종 파라미터를 교환하여 연결될 수 있다.
일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법이 제공된다. 상기 연결 설정 방법은 소스 장치(source device)에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치(candidate cooperation device)를 탐색하고, 상기 소스 장치로부터 제1 활성 요청(activation request) 메시지를 수신하고, 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트가 유효한지 여부를 결정하고, 제2 활성 요청 메시지를 상기 후보 협력 장치 리스트 중에서 선택된 추천(recommended) 후보 협력 장치로 전송하고, 상기 추천 후보 협력 장치로부터 상기 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 활성 응답 메시지를 수신하고, 상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함하는 활성 명령(activation command) 메시지를 상기 소스 장치로 전송하는 것을 포함하되, 상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결되며, 상기 기지국과 상기 추천 후보 협력 장치는 제2 시스템을 통해 연결된다.
상기 활성 요청 메시지는 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 이웃(neighbor) 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp), 상기 소스 장치의 위치 정보 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 추천 후보 협력 장치는 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치의 위치, 상기 소스 장치의 총 개수 및 상기 소스 장치의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 선택될 수 있다.
상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우, 상기 활성 명령 메시지는 상기 추천 후보 협력 장치의 멀티 RAT(radio access technology) 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 연결 설정 방법은 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트가 유효하지 않은 것으로 결정되고, 상기 제1 활성 요청 메시지를 통해 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트를 수신한 경우, 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트 내의 적어도 하나의 후보 협력 장치가 클라이언트 협력 수행에 적합한지 여부를 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 연결 설정 방법은 상기 소스 장치 및 상기 추천 후보 협력 장치로부터 연결 완료 요청(connection complete request) 메시지를 수신하고, 상기 소스 장치 및 상기 추천 후보 협력 장치로 상기 연결 완료 요청 메시지에 대한 응답으로 연결 완료 응답(connection complete response) 메시지를 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 시스템은 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access), 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long-term evolution) 또는 3GPP LTE-A(advanced) 중 어느 하나이며, 상기 제2 시스템은 IEEE 802.11일 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 소스 장치(source device)에 의한 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법이 제공된다. 상기 소스 장치에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치(candidate cooperation device)를 탐색하고, 기지국으로 활성 요청(activation request) 메시지를 전송하고, 상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함하는 활성 명령(activation command) 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 포함하되, 상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결된다.
상기 활성 요청 메시지는 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 이웃(neighbor) 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp), 상기 소스 장치의 위치 정보 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우, 상기 활성 명령 메시지는 상기 추천 후보 협력 장치의 멀티 RAT(radio access technology) 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 연결 설정 방법은 상기 기지국에 의해 선택된 추천 후보 협력 장치와 제2 시스템을 통해 인증(authentication) 및 결합(association) 절차를 수행하고, 상기 기지국으로 연결 완료 요청 메시지를 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 연결 완료 요청 메시지에 대한 응답으로 연결 완료 응답 메시지를 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 시스템은 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access), 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long-term evolution) 또는 3GPP LTE-A(advanced) 중 어느 하나이며, 상기 제2 시스템은 IEEE 802.11일 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법이 제공된다. 상기 연결 설정 방법은 소스 장치(source device)로 제1 활성 요청(activation request) 메시지를 전송하고, 상기 소스 장치로부터 상기 제1 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 제1 활성 응답(activation response) 메시지를 수신하고, 상기 후보 협력 장치 리스트 중에서 추천(recommended) 후보 협력 장치를 선택하고, 상기 추천 후보 협력 장치로 제2 활성 요청 메시지를 전송하고, 상기 추천 후보 협력 장치로부터 상기 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 제2 활성 응답 메시지를 수신하고, 상기 기지국의 활성 요청에 대한 결과를 포함하는 활성 명령(activation command) 메시지를 상기 소스 장치로 전송하는 것을 포함하되, 상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결되며, 상기 기지국과 상기 추천 후보 협력 장치는 제2 시스템을 통해 연결된다.
상기 연결 설정 방법은 상기 제1 활성 요청 메시지를 전송한 후, 상기 소스 장치에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치를 탐색하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 활성 응답 메시지는 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 이웃(neighbor) 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp), 상기 소스 장치의 위치 정보 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
클라이언트 협력을 위하여 소스 장치와 후보 협력 장치를 효과적으로 연결할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 IEEE 802.16m의 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 IEEE 802.11의 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4는 클라이언트 협력 기술이 구현되는 일 예를 나타낸다.
도 5는 클라이언트 협력 기술이 구현되는 또 다른 예를 나타낸다.
도 6은 클라이언트 협력 기술이 구현되는 또 다른 예를 나타낸다.
도 7은 제안된 연결 설정 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 8은 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 9는 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 10은 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 11은 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.16m 및 IEEE 802.11을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; base station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; user equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
단말은 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, 단말이 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 단말을 기준으로 상대적으로 결정된다.
이 기술은 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 하향링크는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분이고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분이고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.
도 2는 IEEE 802.16m의 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(SF; superframe)은 슈퍼프레임 헤더(SFH; superframe header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 슈퍼프레임 내 각 프레임의 길이는 모두 동일할 수 있다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임의 길이, 슈퍼프레임에 포함되는 프레임의 수, 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다. 프레임에 포함되는 서브프레임의 수는 채널 대역폭(channel bandwidth), CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
하나의 프레임은 다수의 서브프레임(subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌 또는 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심벌, SC-FDMA 심벌 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 서브프레임은 5, 6, 7 또는 9개의 OFDMA 심벌로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하며 서브프레임에 포함되는 OFDMA 심벌의 수는 제한되지 않는다. 서브프레임에 포함되는 OFDMA 심벌의 수는 채널 대역폭, CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 서브프레임이 포함하는 OFDMA 심벌의 수에 따라 서브프레임의 타입(type)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 타입-1 서브프레임은 6 OFDMA 심벌, 타입-2 서브프레임은 7 OFDMA 심벌, 타입-3 서브프레임은 5 OFDMA 심벌, 타입-4 서브프레임은 9 OFDMA 심벌을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 하나의 프레임은 모두 동일한 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다. 또는 하나의 프레임은 서로 다른 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 프레임 내 각 서브프레임마다 포함하는 OFDMA 심벌의 개수는 모두 동일하거나, 각각 다를 수 있다. 또는, 하나의 프레임 내 적어도 하나의 서브프레임의 OFDMA 심벌의 개수는 상기 프레임 내 나머지 서브프레임의 OFDMA 심벌의 개수와 다를 수 있다.
프레임에는 TDD(time division duplex) 방식 또는 FDD(frequency division duplex) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임 내의 서브프레임들은 시간 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 스위칭 포인트는 상향링크 영역에서 하향링크 영역으로 또는 하향링크 영역에서 상향링크 영역으로 전송 방향이 바뀌는 지점을 말하며, TDD 방식에서 각 프레임 내의 스위칭 포인트의 개수는 2개일 수 있다. FDD 방식에서 각 서브프레임이 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임 내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.
하나의 OFDMA 심벌은 복수의 부반송파를 포함하고, FFT 크기에 따라 부반송파의 개수가 결정된다. 몇 가지 유형의 부반송파가 있다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 다양한 측정(estimation)을 위한 파일롯 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 DC 캐리어를 위한 널 캐리어로 나뉠 수 있다. OFDM 심벌을 특징짓는 파라미터는 BW, Nused, n, G 등이다. BW는 명목상의 채널 대역폭(nominal channel bandwidth)이다. Nused는 (DC 부반송파를 포함하는) 사용되는 부반송파의 개수이다. n은 샘플링 인자이다. 이 파라미터는 BW 및 Nused와 결합하여 부반송파 스페이싱(spacing) 및 유효 심벌 시간(useful symbol time)을 결정한다. G는 CP 시간과 유효 시간(useful time)의 비율이다.
아래 표 1은 OFDMA 파라미터를 나타낸다.
Channel bandwidth, BW(MHz) 5 7 8.75 10 20
Sampling factor, n 28/25 8/7 8/7 28/25 28/25
Sampling frequency, Fs(MHz) 5.6 8 10 11.2 22.4
FFT size, NFFT 512 1024 1024 1024 2048
Subcarrier spacing, Δf(kHz) 10.94 7.81 9.77 10.94 10.94
Useful symbol time, Tb(μs) 91.4 128 102.4 91.4 91.4
G=1/8 Symbol time, Ts(μs) 102.857 144 115.2 102.857 102.857
FDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 48 34 43 48 48
Idle time(μs) 62.857 104 46.40 62.857 62.857
TDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 47 33 42 47 47
TTG+RTG(μs) 165.714 248 161.6 165.714 165.714
G=1/16 Symbol time, Ts(μs) 97.143 136 108.8 97.143 97.143
FDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 51 36 45 51 51
Idle time(μs) 45.71 104 104 45.71 45.71
TDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 50 35 44 50 50
TTG+RTG(μs) 142.853 240 212.8 142.853 142.853
G=1/4 Symbol time, Ts(μs) 114.286 160 128 114.286 114.286
FDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 43 31 39 43 43
Idle time(μs) 85.694 40 8 85.694 85.694
TDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 42 30 38 42 42
TTG+RTG(μs) 199.98 200 136 199.98 199.98
Number of Guard subcarriers Left 40 80 80 80 160
Right 39 79 79 79 159
Number of used subcarriers 433 865 865 865 1729
Number of PRU in type-1 subframe 24 48 48 48 96
표 1에서, NFFT는 Nused보다 큰 수 중에서 가장 작은 2n 가운데 가장 작은 파워(Smallest power of two greater than Nused)이고, 샘플링 인자 Fs=floor(n·BW/8000)×8000이며, 부반송파 스페이싱 Δf=Fs/NFFT이고, 유효 심벌 시간 Tb=1/Δf이며, CP 시간 Tg=G·Tb이고, OFDMA 심벌 시간 Ts=Tb+Tg이며, 샘플링 시간은 Tb/NFFT이다.
도 3은 IEEE 802.11의 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
IEEE 802.11의 프레임은 순서가 고정된 필드들의 집합을 포함한다. 도 5를 참조하면, IEEE 802.11의 프레임은 프레임 제어(frame control) 필드, 지속(duration)/ID 필드, 주소(address) 1 필드, 주소 2 필드, 주소 3 필드, 시퀀스 제어(sequence control) 필드, 주소 4 필드, QoS(quality of service) 제어 필드, HT 제어 필드, 프레임 몸체(frame body) 필드 및 프레임 체크 시퀀스(FCS; frame check sequence) 필드를 포함한다. 상기 열거된 필드 중 프레임 제어 필드, 지속/ID 필드, 주소 1 필드 및 FCS 필드는 최소한의 IEEE 802.11 프레임 포맷을 구성하며, 모든 IEEE 802.11 프레임 내에 포함될 수 있다. 주소 2 필드, 주소 3 필드, 시퀀스 제어 필드, 주소 4 필드, QoS 제어 필드, HT 제어 필드 및 프레임 몸체 필드는 특정 프레임 타입에만 포함될 수 있다.
프레임 제어 필드는 다양한 서브필드(subfield)를 포함할 수 있다. 지속/ID 필드의 길이는 16비트일 수 있다. 주소 필드는 기본 서비스 집합 식별자(BSSID; basic service set identifier), 소스 주소(SA; source address), 목적 주소(DA; destination address), 전송 STA 주소(TA; transmitting STA address) 및 수신 STA 주소(RA; receiving STA address)를 포함할 수 있다. 주소 필드는 서로 다른 필드가 프레임 타입에 따라 다른 목적으로 사용될 수 있다. 시퀀스 제어 필드는 조각화 재조립과 중복 프레임을 버릴 때 사용될 수 있다. 시퀀스 제어 필드는 16비트일 수 있으며, 시퀀스 번호(sequence number) 및 조각 번호(fragment number)의 2개의 서브필드를 포함할 수 있다. FCS 필드는 스테이션이 수신된 프레임의 결함을 검사하기 위하여 사용될 수 있다. FCS 필드는 32비트의 CRC(cyclic redundancy check)를 포함하는 32비트의 필드일 수 있다. FCS는 MAC(media access control) 헤더의 모든 필드들 및 프레임 몸체 필드에 걸쳐 계산될 수 있다.
프레임 몸체 필드는 개별 프레임 타입과 서브타입에 특정된 정보를 포함할 수 있다. 즉, 프레임 몸체 필드는 스테이션에서 스테이션으로 상위 수준의 데이터를 나른다. 프레임 몸체 필드는 데이터 필드로 불릴 수 있다. 프레임 몸체 필드의 길이는 다양하게 변화할 수 있다. 프레임 몸체 필드의 최소 길이는 0 옥텟(octet)일 수 있다. 프레임 몸체 필드의 최대 길이는 MSDU(MAC service data unit)의 최대 길이, 메시 제어(mesh control) 필드의 길이 및 암호화를 위한 오버헤드(overhead)의 총합 또는 A-MSDU(aggregated MSDU)의 최대 길이 및 암호화를 위한 오버헤드의 총합에 의해서 결정될 수 있다. 데이터 프레임은 프레임 몸체 필드의 상위 수준 프로토콜 데이터를 포함한다. 데이터 프레임은 프레임 제어 필드, 지속/ID 필드, 주소 1 필드, 주소 2 필드, 주소 3 필드, 시퀀스 제어 필드, 프레임 몸체 필드 및 FCS 필드를 항상 포함할 수 있다. 주소 4 필드의 존재 여부는 프레임 제어 필드 내의 To DS 서브필드와 From DS 서브필드의 설정에 의해서 결정될 수 있다. 다른 데이터 프레임 타입은 기능에 따라 범주화될 수 있다.
관리 프레임(management frame)은 프레임 제어 필드, 지속/ID 필드, 주소 1 필드, 주소 2 필드, 주소 3 필드, 시퀀스 제어 필드, 프레임 몸체 필드 및 FCS 필드를 항상 포함할 수 있다. 프레임 몸체 필드에 포함된 데이터 대부분은 고정 필드라고 하는 고정 길이 필드와 정보 요소라고 하는 가변 길이 필드를 사용한다. 정보 요소는 가변 길이의 데이터 단위이다.
관리 프레임은 서브타입에 의해서 다양한 용도로 사용될 수 있다. 즉, 서로 다른 서브타입의 프레임 몸체 필드는 서로 다른 정보를 포함한다. 비컨(beacon) 프레임은 네트워크의 존재를 알리며, 네트워크 유지 보수의 중요한 역할을 담당한다. 비컨 프레임은 이동 스테이션을 네트워크에 참여하게 하기 위하여 파라미터를 대응시킨다. 또한, 비컨 프레임은 이동 스테이션이 네트워크를 찾고 인식할 수 있도록 주기적으로 전송된다. 프로브 요청(probe request) 프레임은 이동 스테이션이 존재하는 IEEE 802.11 네트워크를 찾기(scan) 위하여 사용된다. 프로브 응답(probe response) 프레임은 프로브 요청 프레임에 대한 응답이다. 인증 요청(authentication request) 프레임은 이동 스테이션이 액세스 포인트로 인증 요청을 하기 위하여 사용된다. 인증 응답(authentication response) 프레임은 인증 요청 프레임에 대한 응답이다. 인증 해제(deauthentication) 프레임은 인증 관계를 종료시키기 위하여 사용된다. 결합 요청(association request) 프레임은 호환 네트워크를 인식하고 인증 받은 이동 스테이션이 네트워크에 참여하기 위하여 전송된다. 결합 응답(association response) 프레임은 결합 요청 프레임에 대한 응답이다. 결합 해제(deassociation) 프레임은 결합 관계를 종료하기 위하여 사용된다.
IEEE 802.11에서 인증 및 결합 절차에 따라 3가지 상태(state)가 존재할 수 있다. 표 2는 IEEE 802.11의 3가지 상태를 나타낸다.
인증 결합
상태 1 X X
상태 2 O X
상태 3 O O
데이터 프레임을 전송하기 위하여 장치는 네트워크와 인증 및 결합 절차를 수행해야 한다. 표 2의 상태 1에서 상태 2로 전환하는 과정을 인증 절차라 할 수 있다. 인증 절차는 어느 한 장치가 다른 장치의 정보를 획득하고 상기 다른 장치와 인증함으로써 수행될 수 있다. 다른 장치의 정보를 획득함에 있어서, 비컨 프레임을 수신하여 다른 노드의 정보를 획득하는 수동 스캐닝(passive scanning) 방식과, 프로브 요청 메시지를 전송하고 그 응답으로 수신된 프로브 응답 메시지를 통해 다른 장치의 정보를 획득하는 능동 스캐닝(active scanning) 방식의 2가지 방식이 존재할 수 있다. 인증 절차는 두 장치가 인증 요청 프레임과 인증 응답 프레임을 교환함으로써 완료될 수 있다.
표 2의 상태 2에서 상태 3로 전환하는 과정을 결합 절차라 할 수 있다. 결합 절차는 인증 절차를 완료한 두 장치가 결합 요청 프레임과 결합 응답 프레임을 교환함으로써 완료될 수 있다. 결합 절차에 의해서 결합 ID(association ID)가 할당될 수 있다.
무선 통신 시스템에 클라이언트 협력 기술이 도입될 수 있다. 하나의 장치는 기지국과 직접 통신을 할 수도 있고, 다른 장치의 도움을 받아 간접적으로 기지국과 통신할 수도 있다. 이하에서 소스 장치(source device)는 다른 장치와의 연결을 통해 기지국과 통신하는 장치를 말하며, 협력 장치(cooperation device)는 소스 장치가 기지국과 통신할 수 있도록 도움을 주는 중계자를 말한다. 클라이언트 협력 기술에 의해서 저전력 소모(low power consumption)의 효과를 얻을 수 있다. 장치의 측면에서 클라이언트 협력 기술에 의해서 경로 손실(path-loss)을 줄일 수 있고, 이에 따라 전송 전력을 줄일 수 있다. 네트워크의 측면에서는 총 네트워크의 전력 소비가 감소할 수 있다. 또한, 클라이언트 협력 기술에 의해서 성능 이득 향상(throughput enhancement)의 효과를 얻을 수 있다. 장치의 측면에서, 소스 장치는 기지국과 협력 장치와 기지국 사이의 품질이 좋은 링크를 이용할 수 있다. 또한, 안테나 확장 이득(antenna extension gain)을 얻을 수 있다. 네트워크의 측면에서, 추가적인 기반 시설 없이도 주파수 재사용(frequency reuse)에 따른 클라이언트 클러스터링(client clustering)에 의해서 네트워크 용량을 늘릴 수 있다.
도 4는 클라이언트 협력 기술이 구현되는 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 클라이언트 협력 기술에서 소스 장치는 매크로 BS와 직접 통신하거나, 협력 장치를 거쳐 매크로 BS와 통신할 수 있다. 협력 장치는 매크로 BS와 직접 통신하거나, 소스 장치의 통신을 도울 수 있다. 소스 장치가 매크로 BS와 직접 통신할 수 있다는 점에서 이동 릴레이(mobile relay)와 차이가 있다. 이때 각 장치와 매크로 BS는 제1 RAT(radio access technology)를 통해 통신하고, 소스 장치와 협력 장치는 제2 RAT를 통해 통신할 수 있다. 제1 RAT는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.16 (WiMAX), IEEE 802.16m 또는 IEEE 802.20 등과 같은 무선 기술일 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16의 진화이다. 또는 제 1 RAT는 E-UTRA, 3GPP LTE 또는 3GPP LTE-A 등과 같은 무선 기술일 수 있다. 3GPP LTE-A는 3GPP LTE의 진화이다. 제2 RAT는 IEEE 802.11일 수 있다.
도 5는 클라이언트 협력 기술이 구현되는 또 다른 예를 나타낸다.
클라이언트 협력 기술은 멀티 RAT(radio access technology) 장치에서 보다 효율적으로 사용될 수 있다. 멀티 RAT 장치는 복수의 통신 시스템 내에서 동작이 가능한 장치를 말한다. 예를 들어, 멀티 RAT 장치는 IEEE 802.16m 및 IEEE 802.11에서 동시에 동작할 수 있다. 멀티 RAT 장치가 클라이언트 협력 기술을 사용하는 경우, 멀티 RAT 장치는 복수의 RAT를 이용하여 IEEE 802.16m 기지국과 통신할 수 있다. 예를 들어 도 7과 같이 제2 장치와 기지국 간의 채널 품질이 열악하거나, 음영 지역 내에 있는 제2 장치가 기지국으로부터 신호를 수신하지 못하는 경우 제1 장치를 협력 장치로 하여 기지국과 통신할 수 있다. 이때 각 장치와 기지국은 제1 RAT를 통해 통신하고, 소스 장치와 협력 장치는 제2 RAT를 통해 통신할 수 있다. 제1 RAT는 IEEE 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA, 3GPP LTE 또는 3GPP LTE-A 등과 같은 무선 기술일 수 있다. 제2 RAT는 IEEE 802.11일 수 있다.
도 6은 클라이언트 협력 기술이 구현되는 또 다른 예를 나타낸다.
소스 장치와 매크로 기지국(e.g., IEEE 802.16m 기지국)은 직접 링크(direct link)에 의해서 연결될 수 있고, 협력 장치를 이용하여 간접 링크(indirect link)에 의해서 연결될 수 있다. 이때 각 장치와 기지국은 IEEE 802.16m을 통해 연결되고, 소스 장치와 협력 장치는 IEEE 802.11을 통해 연결될 수 있다.
이하에서 클라이언트 협력 기술의 수행을 위하여 멀티 RAT 장치들을 서로 연결하는 방법을 설명하도록 한다. 이하의 설명에서 클라이언트 협력을 통해 제1 RAT 기지국에 접속하려는 멀티 RAT 장치를 소스 장치, 클라이언트 협력을 위하여 소스 장치와 제2 RAT를 통하여 연결될 수 있는 장치를 후보 협력 장치라 한다. 후보 협력 장치가 제2 RAT를 통하여 소스 장치와 연결되어 클라이언트 협력을 수행하게 되면, 후보 협력 장치는 클라이언트 협력의 협력 장치가 될 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 제1 RAT는 IEEE 802.16m, 제2 RAT는 IEEE 802.11인 것을 가정하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
멀티 RAT 장치들의 연결 절차에 앞서 장치 탐색(device discovery) 절차에 대해서 먼저 설명한다. 장치 탐색 절차는 연결 절차보다 먼저 수행될 수 있다. 장치 탐색 절차를 통하여 기지국 및/또는 소스 장치는 주위의 클라이언트 협력의 협력 장치가 될 수 있는 후보 협력 장치를 탐색할 수 있다. 일반적으로 장치 탐색 절차는 비컨 메시지 또는 프로브 요청/응답 메시지가 교환되어 수행될 수 있다.
기지국은 후보 협력 장치를 탐색하고, 하나 이상의 후보 협력 장치를 포함하는 리스트를 소스 장치에 알릴 수 있다. 상기 리스트는 각 후보 협력 장치의 장치 식별자(ID; identifier), MAC(media access control) 주소(address), 비컨 인터벌(beacon interval) 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 기지국은 소스 장치와 클라이언트 협력을 수행하기에 비교적 적합하다고 판단되는 후보 협력 장치를 소스 장치에 알려줄 수도 있다. 이를 추천(recommended) 후보 협력 장치라 할 수 있다. 즉, 추천 후보 협력 장치는 적어도 후보 협력 장치를 포함하는 리스트의 부분 집합일 수 있다. 추천 후보 협력 장치는 소스 장치의 총 개수, 속도 등을 기반으로 결정될 수 있다.
기지국이 알려주는 후보 협력 장치 또는 추천 후보 협력 장치에 대한 정보는 소스 장치에 의해서 이용될 수 있다. 소스 장치는 각 후보 협력 장치 또는 추천 협력 장치에게 유니캐스트(unicast) 프로브 요청 메시지를 전송하여 이후의 절차를 수행할 수 있다. 소스 장치는 각 후보 협력 장치 또는 추천 협력 장치가 아닌 다른 장치로부터 전송되는 비컨 메시지를 무시할 수 있다.
이하, 소스 장치와 후보 협력 장치의 연결 절차에 대해서 설명한다. 연결 절차는 소스 장치에 의해서 시작되거나, 또는 기지국에 의해서 시작될 수 있다. 연결 절차가 소스 장치에 의해서 시작되는 경우, 소스 장치는 기지국에게 이를 요청하고, 클라이언트 협력을 도와줄 후보 협력 장치와 연결을 맺을 수 있다. 연결 절차가 기지국에 의해서 시작되는 경우, 기지국은 소스 장치에 이를 요청하고, 소스 장치는 클라이언트 협력을 도와줄 후보 협력 장치와 연결을 맺을 수 있다. 일반적으로 장치 탐색 절차는 인증 요청/응답 메시지 또는 결합 요청/응답 메시지가 교환되어 수행될 수 있다.
1) 먼저, 소스 장치에 의해서 연결 절차가 시작되는 경우를 설명한다.
도 7은 제안된 연결 설정 방법의 일 실시예를 나타낸다.
단계 S100에서 장치 탐색 절차의 결과 적어도 하나의 후보 협력 장치가 탐색된다. 장치 탐색 절차가 완료되면 기지국과 소스 장치 내의 리스트 보유 타이머가 동작한다. 리스트 보유 타이머가 동작하는 동안, 기지국과 소스 장치 내의 후보 협력 장치의 리스트는 각각 폐기되지 않는다.
단계 S110에서 소스 장치는 제1 활성 요청(activation request) 메시지를 기지국으로 전송한다. 제1 활성 요청 메시지는 다음과 같은 파라미터들을 포함할 수 있다.
- 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트: 리스트 보유 타이머가 종료되거나, 후보 협력 장치의 리스트가 변경된 경우에만 제1 활성 요청 메시지에 포함될 수 있다. 소스 장치가 자체적으로 후보 협력 장치를 재확인한 경우, 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트가 변경될 수 있다.
- 소스 장치가 가지고 있는 이웃 장치의 리스트: 소스 장치가 기지국의 도움 없이 탐색한 이웃 장치의 리스트일 수 있다. 즉, 후보 협력 장치로 확인되지 않은 장치들의 리스트일 수 있다.
- 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp): 이 파라미터는 후보 협력 장치의 리스트를 업데이트 한 시점을 지시한다.
- 소스 장치의 위치에 관한 정보: 소스 장치의 위치에 변동이 있는 경우에 포함될 수 있다. 소스 장치의 위치에 관한 정보는 현재 소스 장치가 있는 절대적 위치 정보, 또는 주변 IEEE 802.11 접속 포인트(AP; access point)의 상대적 위치 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
- IEEE 802.16m 연결 유지 여부: 소스 장치와 후보 협력 장치와의 연결이 완료되어 클라이언트 협력이 수행되는 경우, 소스 장치와 기지국 간의 연결을 계속 유지할지 여부를 지시한다.
다시 도 7을 참조하면, 단계 S120에서 소스 장치로부터 제1 활성 요청 메시지를 수신한 기지국은 후보 협력 장치의 리스트가 유효한지 여부를 결정한다. 후보 협력 장치의 리스트가 유효하다고 판단한 경우, 기지국은 클라이언트 협력에 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다. 이때 기지국은 소스 장치로부터 수신한 후보 협력 장치의 리스트(제1 활성 요청 메시지 내에 포함된 경우) 또는 자신이 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트(리스트 보유 타이머가 동작 중인 경우) 내의 적어도 하나의 후보 협력 장치에 대한 정보 및/또는 소스 장치의 위치에 관한 정보 등을 기반으로 클라이언트 협력에 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다. 또한, 기지국은 소스 장치의 총 개수, 속도 등을 기반으로 클라이언트 협력에 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다.
단계 S130에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로 제2 활성 요청 메시지를 전송한다. 단계 S140에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로부터 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 활성 응답(activation response) 메시지를 수신한다. 제2 활성 요청 메시지 및 활성 응답 메시지를 교환함으로써, 기지국은 후보 협력 장치와 멀티 RAT 클라이언트 협력을 위한 RF(radio frequency)의 활성화 시점 및 클라이언트 협력 수행 가능 여부 등을 협의할 수 있다.
단계 S150에서 기지국은 소스 장치로 활성 명령(activation command) 메시지를 전송한다. 기지국은 활성 명령 메시지를 통해 기지국과 후보 협력 장치 간의 협의된 결과를 소스 장치로 알려줄 수 있다. 즉, 활성 명령 메시지는 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함할 수 있다. 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공(success)인 경우, 활성 명령 메시지는 다음과 같은 파라미터들을 포함할 수 있다.
- 클라이언트 협력 수행이 가능한 후보 협력 장치의 멀티 RAT 정보: 후보 협력 장치의 MAC 주소, 후보 협력 장치가 동작할 수 있는 시스템 타입 및 시스템 버전, 보안 연관(security association) 등을 포함할 수 있다.
- 멀티 RAT 임의 접속 시점: 예를 들어 프레임 오프셋 또는 번호일 수 있다.
- IEEE 802.16m 연결 유지 여부: 소스 장치와 후보 협력 장치와의 연결이 완료되어 클라이언트 협력이 수행되는 경우, 소스 장치와 기지국 간의 연결을 계속 유지할지 여부를 지시한다. 소스 장치와 기지국 간의 IEEE 802.16m 연결을 유지하지 않는 경우, 멀티 RAT 연결을 통해 데이터 및 제어 신호가 전송되는 절대적 및/또는 상대적 시간을 지시하는 액션 시간(action time), IEEE 802.16m 연결이 끊기는 절대적 및/또는 상대적 시간을 지시하는 단절 시간(disconnection time)이 활성 명령 메시지에 포함될 수 있다.
활성 명령 메시지를 수신한 소스 장치는, 단계 S160에서 후보 협력 장치와 인증 및 결합 절차를 수행할 수 있다.
단계 S170에서 소스 장치와 후보 협력 장치는 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 요청(connection complete request) 메시지를 각각 기지국으로 전송할 수 있다. 연결 완료 요청 메시지를 통해 인증 및 결합 절차의 수행 결과가 전달될 수 있다. 또한, 소스 장치가 전송하는 연결 완료 요청 메시지는 IEEE 802.16m 연결 유지 여부를 포함할 수 있다.
단계 S180에서 기지국은 소스 장치 및 후보 협력 자치로 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 응답(connection complete response) 메시지를 각각 전송한다. 연결 완료 응답 메시지는 멀티 RAT 클라이언트 협력에서 사용될 주소 및 IEEE 802.16m의 보안 정보 등을 포함할 수 있다. 상기 주소는 오직 클라이언트 협력을 위하여 사용되는 로컬 ID 또는 소스 장치의 로컬 ID일 수 있다. 연결 완료 응답 메시지는 IEEE 802.16m 연결 유지 여부를 포함할 수 있다.
한편, 기지국은 하나 이상의 후보 협력 장치로부터 연결 완료 요청 메시지를 수신할 수 있다. 이때 기지국은 하나의 후보 협력 장치를 선택하여 연결 완료 응답 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 장치 대 장치(device to device)의 직접 통신(direct communication)의 경우, 해당 장치와 기지국은 복수의 장치들을 선택하여 이들과 각각 연결을 맺을 수도 있다.
도 8은 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
단계 S200에서 장치 탐색 절차의 결과 적어도 하나의 후보 협력 장치가 탐색된다. 단계 S210에서 소스 장치는 제1 활성 요청 메시지를 기지국으로 전송한다. 제1 활성 요청 메시지는 도 7에서 설명된 바와 같이, 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트, 소스 장치가 가지고 있는 이웃 장치의 리스트, 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트의 최신 타임스탬프, 소스 장치의 위치에 관한 정보, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등의 파라미터들을 포함할 수 있다. 단계 S220에서 소스 장치로부터 제1 활성 요청 메시지를 수신한 기지국은 후보 협력 장치의 리스트가 유효한지 여부를 결정한다.
기지국은 후보 협력 장치의 리스트가 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 이때 단계 S230에서 기지국은 클라이언트 협력에 적합한 다른 장치가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어 기지국이 제1 활성 요청 메시지를 통해 소스 장치가 가지고 있는 이웃 장치의 리스트를 수신한 경우, 해당 리스트에 포함된 장치가 협력 장치로 적합한지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라 기지국은 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다. 또는, 기지국이 제1 활성 요청 메시지를 통해 소스 장치의 위치에 관한 정보를 수신한 경우, 기지국은 소스 장치의 절대적 및/또는 상대적 위치 정보를 기반으로 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다.
단계 S240에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로 제2 활성 요청 메시지를 전송한다. 단계 S250에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로부터 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 활성 응답 메시지를 수신한다. 제2 활성 요청 메시지 및 활성 응답 메시지를 교환함으로써, 기지국은 후보 협력 장치와 멀티 RAT 클라이언트 협력을 위한 RF의 활성화 시점 및 클라이언트 협력 수행 가능 여부 등을 협의할 수 있다. 단계 S260에서 기지국은 소스 장치로 활성 명령 메시지를 전송한다. 활성 명령 메시지는 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함할 수 있다. 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우, 활성 명령 메시지는 도 7에서 설명된 바와 같이, 클라이언트 협력 수행이 가능한 후보 협력 장치의 멀티 RAT 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등의 파라미터들을 포함할 수 있다.
활성 명령 메시지를 수신한 소스 장치는, 단계 S270에서 후보 협력 장치와 인증 및 결합 절차를 수행할 수 있다. 단계 S280에서 소스 장치와 후보 협력 장치는 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 요청 메시지를 각각 기지국으로 전송할 수 있다. 연결 완료 요청 메시지를 통해 인증 및 결합 절차의 수행 결과가 전달될 수 있다. 단계 S290에서 기지국은 소스 장치 및 후보 협력 자치로 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 응답 메시지를 각각 전송한다. 연결 완료 응답 메시지는 멀티 RAT 클라이언트 협력에서 사용될 주소 및 IEEE 802.16m의 보안 정보, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등을 포함할 수 있다.
도 9는 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
단계 S300에서 장치 탐색 절차의 결과 적어도 하나의 후보 협력 장치가 탐색된다. 단계 S310에서 소스 장치는 제1 활성 요청 메시지를 기지국으로 전송한다. 제1 활성 요청 메시지는 도 7에서 설명된 바와 같이, 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트, 소스 장치가 가지고 있는 이웃 장치의 리스트, 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트의 최신 타임스탬프, 소스 장치의 위치에 관한 정보, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등의 파라미터들을 포함할 수 있다. 단계 S320에서 소스 장치로부터 제1 활성 요청 메시지를 수신한 기지국은 후보 협력 장치의 리스트가 유효한지 여부를 결정한다.
기지국은 후보 협력 장치의 리스트가 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 또한, 기지국은 클라이언트 협력에 적합한 다른 장치가 존재하지 않아 연결 절차를 수행하기 어려울 수 있다. 이때 기지국은 단계 S330에서 기지국은 소스 장치로 활성 명령 메시지를 전송한다. 활성 명령 메시지는 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 실패임을 지시할 수 있다. 또한, 활성 요청 메시지는 실패의 이유(유효한 리스트 및 새롭게 업데이트된 리스트가 존재하지 않음) 및 액션 코드(장치 탐색 절차 재수행)를 포함할 수 있다. 활성 명령 메시지를 수신한 소스 장치는 단계 S340에서 장치 탐색 절차를 다시 수행할 수 있다.
1) 이제 기지국에 의해서 연결 절차가 시작되는 경우를 설명한다. 기지국과 소스 장치의 링크 품질이 좋지 않은 등의 이유로 기지국은 클라이언트 협력의 수행을 통해 소스 장치와 통신할 수 있다. 기지국에 의해서 연결 절차가 시작되는 경우에도 도 7 내지 도 9에서 설명된 연결 설정 방법이 유사하게 적용될 수 있다.
도 10은 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
후보 협력 장치의 리스트가 유효하다고 판단한 경우, 기지국은 클라이언트 협력에 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다. 이때 기지국은 소스 장치의 이동 속도, 타임스탬프 및 위치 정보 등을 기반으로 클라이언트 협력에 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다.
단계 S400에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로 활성 요청 메시지를 전송한다. 단계 S410에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로부터 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 활성 응답 메시지를 수신한다. 활성 요청 메시지 및 활성 응답 메시지를 교환함으로써, 기지국은 후보 협력 장치와 멀티 RAT 클라이언트 협력을 위한 RF의 활성화 시점 및 클라이언트 협력 수행 가능 여부 등을 협의할 수 있다. 단계 S420에서 기지국은 소스 장치로 활성 명령 메시지를 전송한다. 활성 명령 메시지는 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함할 수 있다. 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우, 활성 명령 메시지는 클라이언트 협력 수행이 가능한 후보 협력 장치의 멀티 RAT 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등의 파라미터들을 포함할 수 있다.
활성 명령 메시지를 수신한 소스 장치는, 단계 S430에서 후보 협력 장치와 인증 및 결합 절차를 수행할 수 있다. 단계 S440에서 소스 장치와 후보 협력 장치는 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 요청 메시지를 각각 기지국으로 전송할 수 있다. 연결 완료 요청 메시지를 통해 인증 및 결합 절차의 수행 결과가 전달될 수 있다. 단계 S450에서 기지국은 소스 장치 및 후보 협력 자치로 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 응답 메시지를 각각 전송한다. 연결 완료 응답 메시지는 멀티 RAT 클라이언트 협력에서 사용될 주소 및 IEEE 802.16m의 보안 정보, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등을 포함할 수 있다.
도 11은 제안된 연결 설정 방법의 또 다른 실시예를 나타낸다.
기지국은 후보 협력 장치의 리스트가 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 단계 S500에서 기지국은 소스 장치로 제1 활성 요청 메시지를 전송한다.
제1 활성 요청 메시지를 수신한 소스 장치는 단계 S510에서 장치 탐색 절차를 수행한다. 단계 S520에서 소스 장치는 제1 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 제1 활성 응답 메시지를 기지국으로 전송한다. 이때 제1 활성 응답 메시지는 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트, 소스 장치가 가지고 있는 이웃 장치의 리스트, 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치의 리스트의 최신 타임스탬프, 소스 장치의 위치에 관한 정보, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등의 파라미터들을 포함할 수 있다.
또는 소스 장치는 장치 탐색 절차를 수행하지 않고 후보 협력 장치 리스트를 생성하기 위한 정보를 포함하는 제1 활성 응답 메시지를 기지국으로 바로 전송할 수도 있다. 후보 협력 장치 리스트를 생성하기 위한 정보는 소스 장치의 위치 정보를 포함할 수 있다.
소스 장치로부터 제1 활성 응답 메시지를 수신한 기지국은 클라이언트 협력에 적합한 후보 협력 장치를 선택할 수 있다. 단계 S530에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로 제2 활성 요청 메시지를 전송한다. 단계 S540에서 기지국은 선택된 후보 협력 장치로부터 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 제2 활성 응답 메시지를 수신한다. 제2 활성 요청 메시지 및 제2 활성 응답 메시지를 교환함으로써, 기지국은 후보 협력 장치와 멀티 RAT 클라이언트 협력을 위한 RF의 활성화 시점 및 클라이언트 협력 수행 가능 여부 등을 협의할 수 있다. 단계 S550에서 기지국은 소스 장치로 활성 명령 메시지를 전송한다. 활성 명령 메시지는 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함할 수 있다. 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우, 활성 명령 메시지는 클라이언트 협력 수행이 가능한 후보 협력 장치의 멀티 RAT 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등의 파라미터들을 포함할 수 있다.
활성 명령 메시지를 수신한 소스 장치는, 단계 S560에서 후보 협력 장치와 인증 및 결합 절차를 수행할 수 있다. 단계 S570에서 소스 장치와 후보 협력 장치는 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 요청 메시지를 각각 기지국으로 전송할 수 있다. 연결 완료 요청 메시지를 통해 인증 및 결합 절차의 수행 결과가 전달될 수 있다. 단계 S580에서 기지국은 소스 장치 및 후보 협력 자치로 클라이언트 협력을 위한 연결 완료 응답 메시지를 각각 전송한다. 연결 완료 응답 메시지는 멀티 RAT 클라이언트 협력에서 사용될 주소 및 IEEE 802.16m의 보안 정보, IEEE 802.16m 연결 유지 여부 등을 포함할 수 있다.
이하에서, 도 7의 단계 S120 등에서 설명한 후보 협력 장치 리스트의 유효성 확인 절차 및 각 후보 협력 장치 리스트의 보유 시간(holding time)을 보다 자세히 설명하도록 한다.
후보 협력 장치의 리스트는 소스 장치 및 각 후보 협력 장치 등의 이동 속도 및/또는 위치 등의 영향으로 시간에 지남에 따라 더 이상 유효하지 않을 수 있다. 예를 들어, 소스 장치의 클라이언트 협력을 도와줄 수 있는 후보 협력 장치를 탐색했음에도 불구하고 소스 장치가 이동하여 탐색한 후보 협력 장치의 리스트가 더 이상 유효하지 않을 수 있다. 이에 따라 소스 장치와 후보 협력 장치를 연결하기 이전에 후보 협력 장치 리스트의 유효성 여부를 확인해야 할 필요가 있다.
또한, 기지국은 장치 탐색 결과를 통해 획득한 각 후보 협력 장치에 대한 탐색 결과, 즉 하나의 소스 장치의 후보 협력 장치 리스트 및 소스 장치 주변의 AP 정보를 기지국 내에 저장한다. 그러나 기지국 내에 장치 탐색 결과의 결과를 모두 저장하는 것은 저장 공간 및 비용 등의 이유로 비효율적이며, 기지국과의 직접 연결이 좋아진 소스 장치, 더 이상 송수신할 데이터가 없는 소스 장치의 후보 협력 장치에 대한 정보는 더 이상 저장할 필요가 없다. 따라서 기지국은 각 후보 협력 장치의 탐색 결과를 언제까지 저장할 것인지를 결정해야 할 필요가 있으며, 각 후소스 장치는 자신의 탐색 결과가 언제까지 기지국에 저장될 것인지를 알아야 한다. 따라서 후보 협력 장치 리스트의 유효성 여부 확인과 더불어 ttm 장치의 후보 협력 장치 리스트의 보유 시간을 결정해야 할 필요가 있다.
후보 협력 장치 리스트의 유효성 여부는 기지국과 소스 장치 내의 리스트 유효 시간 타이머에 의해서 지시될 수 있다. 즉, 리스트 유효 시간 타이머는 장치 탐색 결과가 유효한 시간을 지시한다. 리스트의 유효 시간은 각 후보 협력 장치마다 동일하거나 또는 다를 수 있다. 각 후보 협력 장치 리스트의 유효 시간이 각 후보 협력 장치마다 동일한 경우, 상기 유효 시간은 복수의 후보 협력 장치 리스트의 유효 시간의 최소값, 평균값 또는 최대값 중 어느 하나일 수 있다. 각 후보 협력 장치 리스트의 유효 시간이 각 후보 협력 장치마다 서로 다른 경우, 상기 유효 시간은 기지국에서 전송된 소스 장치 및/또는 각 후보 협력 장치의 이동 속도 등을 기반으로 결정되거나, 기지국에 의해서 명시적으로 전송될 수 있다.
리스트 유효 시간 타이머가 비활성 상태에서 후보 협력 장치 리스트를 얻은 경우, 소스 장치 및 기지국은 각자의 리스트 유효 시간 타이머를 결정된 값으로 설정하여 시작할 수 있다. 이와 같은 경우는 최초로 장치 탐색을 수행하여 후보 협력 장치 리스트를 얻는 경우에 발생할 수 있다. 리스트 유효 시간 타이머가 아직 만료되지 않은 상태에서 장치 탐색 결과가 업데이트 되는 경우, 소스 장치 및 기지국은 리스트 유효 시간 타이머를 재설정하여 다시 시작할 수 있다. 또는, 더 이상 장치 탐색 결과의 업데이트 없이 리스트 유효 시간 타이머가 만료된 경우, 소스 장치 및 기지국은 리스트 유효 시간 타이머를 비활성화 시킨다.
후보 협력 장치 리스트의 유효성 여부 확인은 소스 장치 또는 기지국에 의해서 수행될 수 있다. 소스 장치는 리스트 유효 시간 타이머가 종료하거나, 소스 장치의 이동 속도가 변화하거나, 소스 장치가 보유하고 있는 후보 협력 장치 리스트의 타임스탬프 시점 등의 조건에 따라 후보 협력 장치 리스트의 유효성 여부를 확인할 수 있다. 위에 언급한 조건이 만족하는 경우, 소스 장치는 장치 탐색을 다시 수행하거나, 자신의 위치 절대적 및/또는 상대적 위치를 파악하거나, 비컨 메시지의 수신 상태 등을 파악할 수 있다. 이러한 절차는 소스 장치와 후보 협력 장치의 연결 절차 이전에 수행될 수 있다.
또한, 기지국은 리스트 유효 시간 타이머가 종료하거나, 소스 장치의 이동 속도가 변화하거나, 클라이언트 협력을 위한 장치들 간의 연결 설정 절차에서 활성 요청 메시지를 통해 수신된 후보 협력 장치 리스트의 타임스탬프 값에 따라 해당 리스트의 정보가 오래 되었다고 판단하거나, 또는 이동 속도 등에 따른 장치의 이동 반경의 추정값이 일정 범위를 초과한 경우 등의 조건에 따라 후보 협력 장치 리스트의 유효성 여부를 확인할 수 있다. 위에 언급한 조건이 만족하는 경우, 기지국은 소스 장치에 장치 탐색 절차를 재수행하게 하거나 소스 장치의 이치 정보의 전송을 요구할 수 있다. 또는 기지국은 후보 협력 장치에 소스 장치가 발견되는지 여부를 보고하라고 지시할 수 있다.
또한, 리스트 유효 시간 타이머와 별개로 리스트 보유 타이머가 정의될 수 있다. 리스트 보유 타이머는 기지국이 어떤 후보 협력 장치의 탐색 결과, 즉 어떤 소스 장치의 후보 협력 장치 리스트 및 주변 AP 정보를 저장하는 보유 시간을 지시한다. 상기 보유 시간은 미리 고정된 값으로 정의되거나 기지국에 의해 소스 장치로 전달될 수 있다. 상기 보유 시간이 소스 장치로 전달되는 경우, 상기 보유 시간은 소스 장치의 이동 속도, 링크 품질 등을 기반으로 결정될 수 있다. 소스 장치 및 기지국은 후보 협력 장치 리스트를 업데이트 및/또는 송수신한 시점에 리스트 보유 타이머를 시작한다. 이때 이미 리스트 보유 타이머가 동작 중이라면, 해당 타이머는 재설정되어 다시 시작한다. 또는, 리스트 보유 타이머가 만료되면, 기지국은 해당 소스 장치의 탐색 결과 및 해당 소스 장치에 대한 정보를 삭제할 수 있다.
리스트 보유 타이머가 아직 동작 중이고 소스 장치가 기지국으로 클라이언트 협력을 위한 활성 요청 메시지를 전송하는 경우, 상기 활성 요청 메시지는 소스 장치가 보유하고 있는 후보 협력 장치 리스트를 포함하지 않을 수 있다. 이는 소스 장치와 기지국에서 리스트 보유 타이머가 아직 동작 중이므로, 후보 협력 장치 리스트가 아직 기지국 내에 저장 중이기 때문이다. 또는, 리스트 보유 타이머가 만료되고 소스 장치가 기지국으로 클라이언트 협력을 위한 활성 요청 메시지를 전송하는 경우, 상기 활성 요청 메시지는 소스 장치가 보유하고 있는 후보 협력 장치 리스트를 포함할 수 있다. 이는 더 이상 기지국이 해당 소스 장치의 장치 탐색 결과를 저장하고 있지 않기 때문이다. 한편, 위와 같은 경우 후보 협력 장치 리스트는 유효한 것으로 가정한다.
도 12는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
기지국(800)은 프로세서(810; processor), 메모리(820; memory) 및 RF부(830; Radio Frequency unit)을 포함한다. 프로세서(810)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
단말(900)은 프로세서(910), 메모리(920) 및 RF부(930)을 포함한다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(810, 910)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820, 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(830, 930)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(820, 920)에 저장되고, 프로세서(810, 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820, 920)는 프로세서(810, 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810, 910)와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법에 있어서,
    소스 장치(source device)에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치(candidate cooperation device)를 탐색하고,
    상기 소스 장치로부터 제1 활성 요청(activation request) 메시지를 수신하고,
    상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트가 유효한지 여부를 결정하고,
    제2 활성 요청 메시지를 상기 후보 협력 장치 리스트 중에서 선택된 추천(recommended) 후보 협력 장치로 전송하고,
    상기 추천 후보 협력 장치로부터 상기 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 활성 응답 메시지를 수신하고,
    상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함하는 활성 명령(activation command) 메시지를 상기 소스 장치로 전송하는 것을 포함하되,
    상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결되며,
    상기 기지국과 상기 추천 후보 협력 장치는 제2 시스템을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성 요청 메시지는 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 이웃(neighbor) 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp), 상기 소스 장치의 위치 정보 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추천 후보 협력 장치는 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치의 위치, 상기 소스 장치의 총 개수 및 상기 소스 장치의 이동 속도 중 적어도 하나를 기반으로 선택되는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우,
    상기 활성 명령 메시지는 상기 추천 후보 협력 장치의 멀티 RAT(radio access technology) 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트가 유효하지 않은 것으로 결정되고, 상기 제1 활성 요청 메시지를 통해 상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트를 수신한 경우,
    상기 소스 장치에 대한 후보 협력 장치 리스트 내의 적어도 하나의 후보 협력 장치가 클라이언트 협력 수행에 적합한지 여부를 결정하는 것을 더 포함하는 연결 설정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 장치 및 상기 추천 후보 협력 장치로부터 연결 완료 요청(connection complete request) 메시지를 수신하고,
    상기 소스 장치 및 상기 추천 후보 협력 장치로 상기 연결 완료 요청 메시지에 대한 응답으로 연결 완료 응답(connection complete response) 메시지를 전송하는 것을 더 포함하는 연결 설정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 시스템은 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access), 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long-term evolution) 또는 3GPP LTE-A(advanced) 중 어느 하나이며,
    상기 제2 시스템은 IEEE 802.11인 것을 특징으로 하는 연결 해제 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 소스 장치(source device)에 의한 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법에 있어서,
    상기 소스 장치에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치(candidate cooperation device)를 탐색하고,
    기지국으로 활성 요청(activation request) 메시지를 전송하고,
    상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과를 포함하는 활성 명령(activation command) 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 포함하되,
    상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 활성 요청 메시지는 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 이웃(neighbor) 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp), 상기 소스 장치의 위치 정보 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 소스 장치의 활성 요청에 대한 결과가 성공인 경우,
    상기 활성 명령 메시지는 상기 추천 후보 협력 장치의 멀티 RAT(radio access technology) 정보, 멀티 RAT 임의 접속 시점 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 선택된 추천 후보 협력 장치와 제2 시스템을 통해 인증(authentication) 및 결합(association) 절차를 수행하고,
    상기 기지국으로 연결 완료 요청 메시지를 전송하고,
    상기 기지국으로부터 상기 연결 완료 요청 메시지에 대한 응답으로 연결 완료 응답 메시지를 수신하는 것을 더 포함하는 연결 설정 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 시스템은 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.16, IEEE 802.16m, IEEE 802.20, E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access), 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long-term evolution) 또는 3GPP LTE-A(advanced) 중 어느 하나이며,
    상기 제2 시스템은 IEEE 802.11인 것을 특징으로 하는 연결 해제 방법.
  13. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 클라이언트 협력(client cooperation)을 위한 연결 설정 방법에 있어서,
    소스 장치(source device)로 제1 활성 요청(activation request) 메시지를 전송하고,
    상기 소스 장치로부터 상기 제1 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 제1 활성 응답(activation response) 메시지를 수신하고,
    상기 후보 협력 장치 리스트 중에서 추천(recommended) 후보 협력 장치를 선택하고,
    상기 추천 후보 협력 장치로 제2 활성 요청 메시지를 전송하고,
    상기 추천 후보 협력 장치로부터 상기 제2 활성 요청 메시지에 대한 응답으로 제2 활성 응답 메시지를 수신하고,
    상기 기지국의 활성 요청에 대한 결과를 포함하는 활성 명령(activation command) 메시지를 상기 소스 장치로 전송하는 것을 포함하되,
    상기 기지국과 상기 소스 장치는 제1 시스템을 통해 연결되며,
    상기 기지국과 상기 추천 후보 협력 장치는 제2 시스템을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 활성 요청 메시지를 전송한 후, 상기 소스 장치에 대한 적어도 하나의 후보 협력 장치를 탐색하는 것을 더 포함하는 연결 설정 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 활성 응답 메시지는 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 이웃(neighbor) 장치 리스트, 상기 소스 장치가 가지고 있는 후보 협력 장치 리스트의 최신 타임스탬프(timestamp), 상기 소스 장치의 위치 정보 및 상기 기지국과 상기 소스 장치 간의 제1 시스템의 연결 유지 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 설정 방법.
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