WO2013022176A1 - 무선 개인 영역 통신망의 스케줄링 방법 및 그 장치 - Google Patents

무선 개인 영역 통신망의 스케줄링 방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2013022176A1
WO2013022176A1 PCT/KR2012/004166 KR2012004166W WO2013022176A1 WO 2013022176 A1 WO2013022176 A1 WO 2013022176A1 KR 2012004166 W KR2012004166 W KR 2012004166W WO 2013022176 A1 WO2013022176 A1 WO 2013022176A1
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WO
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gts
period
terminal
allocation
wpan
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PCT/KR2012/004166
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English (en)
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임재원
김서욱
김봉회
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엘지전자 주식회사
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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present specification relates to a scheduling method and a device in a wireless personal area network (WPAN), and more particularly, to a persistent scheduling method and a device using a guaranteed time slot (GTS). It is about.
  • WPAN wireless personal area network
  • GTS guaranteed time slot
  • Personal portable devices can establish low-rate wireless personal area networks (LR-WPANs) to perform communications.
  • LR-WPANs low-rate wireless personal area networks
  • An example of the LR-WPAN is a network conforming to the IEEE 802.15.4 standard.
  • the IEEE 802.15.4 standard provides 20 Kbps and 40 Kbps transmission rates using binary phase-shift keying (BPSK) in the 868/915 MHz band, and offset quadrature phase-shift keying (O-QPSK) in the 2.45 GHz band. It provides a transmission rate of 250 Kbps.
  • BPSK binary phase-shift keying
  • OF-QPSK offset quadrature phase-shift keying
  • the IEEE 802.15.4b standard uses O-QPSK in the 868/915 MHz band to provide 250 Kbps transmission rates.
  • the present specification intends to propose a method of allocating a GTS for each periodic super frame instead of every super frame among the super frames used in the WPAN system.
  • a method in which a terminal is allocated a guaranteed time slot (GTS) is based on the characteristic information of the terminal. Determining an allocation cycle; Transmitting a GTS request to a WPAN coordinator, wherein the GTS request includes a GTS allocation period determined by the terminal; And receiving GTS allocation information from the WPAN coordinator, wherein the GTS allocation information includes a GTS allocation period determined by the WPAN coordinator based on a GTS request transmitted by the terminal.
  • GTS guaranteed time slot
  • the GTS request may include a GTS period field having a length of 2 bits, and the GTS period field may indicate a GTS allocation period determined by the terminal.
  • the receiving of the GTS allocation information may include receiving the GTS allocation information through a beacon frame.
  • the beacon frame includes a 6-bit Start Sequence Number field and a 2-bit GTS period field, and includes a Start Sequence Number field. Indicates a sequence number of a superframe in which the GTS starts to be allocated to the terminal, and the GTS period field indicates a GTS allocation period determined by the WPAN coordinator.
  • the receiving of the GTS allocation information may include receiving the GTS allocation information through a GTS confirmation command.
  • the GTS acknowledgment command may include a Start Sequence Number field and a GTS period field, and the Start Sequence Number field may be used to start assigning a GTS to the UE. It indicates a sequence number of the superframe (superframe), the GTS period field is characterized in that the GTS allocation period determined by the WPAN coordinator.
  • the device after receiving the GTS allocation information, the device may operate in a sleep mode until a superframe including the GTS determined by the WPAN coordinator.
  • the terminal of the WPAN Wireless Personal Area Network
  • the wireless communication unit for transmitting and receiving a signal with the outside
  • a control unit connected to the wireless communication unit, wherein the control unit determines the GTS allocation period based on the characteristic information of the terminal, controls the wireless communication unit to transmit a GTS request to the WPAN coordinator, and requests the GTS request. Includes a GTS allocation period determined by the terminal, and controls the wireless communication unit to receive GTS allocation information from the WPAN coordinator, wherein the GTS allocation information is determined by the WPAN coordinator based on a GTS request transmitted by the terminal. And the determined GTS allocation period.
  • the GTS request may include a GTS period field having a length of 2 bits, and the GTS period field may indicate a GTS allocation period determined by the terminal.
  • the controller may control the wireless communication unit to receive the GTS allocation information through a beacon frame.
  • the beacon frame includes a 6-bit Start Sequence Number field and a 2-bit GTS period field, and includes a Start Sequence Number field. Indicates a sequence number of a superframe in which the GTS starts to be allocated to the terminal, and the GTS period field indicates a GTS allocation period determined by the WPAN coordinator.
  • the controller may control the wireless communication unit to receive the GTS allocation information through a GTS confirmation command.
  • the GTS acknowledgment command may include a Start Sequence Number field and a GTS period field, and the Start Sequence Number field may be used to start assigning a GTS to the UE. It indicates a sequence number of the superframe (superframe), the GTS period field is characterized in that the GTS allocation period determined by the WPAN coordinator.
  • the controller controls to operate in a sleep mode until a superframe including the GTS determined by the WPAN coordinator.
  • the device participating in the WPAN may determine the characteristics of the GTS according to the type of data to be transmitted and received and request the GTS allocation from the coordinator of the WPAN.
  • 1 is an exemplary diagram of a network topology according to the IEEE 802.15.4 standard.
  • FIG. 2 is a structural diagram of a protocol stack of the IEEE 802.15.4 standard corresponding to an example of an LR-WPAN system.
  • 3A to 3C illustrate a structure of a super frame of an IEEE 802.15.4 system corresponding to an example of an LR-WPAN system.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a GTS allocation and retrieval procedure of the IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a beacon frame and a GTS descriptor used in an IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a GTS request command used in an IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a transmission band allocation method according to the first embodiment of the present invention.
  • 8A and 8B illustrate structures of a GTS request command and a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS 9A and 9B illustrate another structures of a GTS request command and a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • 10A to 10C are diagrams illustrating a transmission band allocation method according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the structure of a GTS confirmation command according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of a WPAN terminal and a WPAN coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • Embodiments disclosed herein may be supported by standard documents for a system according to IEEE 802.15.4, which is a low-speed wireless low-rate wireless personal area network (PAN) system, or an IEEE 802 system for other wireless connections. It may be supported by the standard documents disclosed for at least one of the 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments disclosed herein may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • 1 is an exemplary diagram of a network topology according to the IEEE 802.15.4 standard.
  • FIG. 1A is an example of a star topology
  • FIG. 1B is an example of a peer-to-peer topology.
  • the FFD is a device capable of performing all functions
  • the FFD may perform communication with the FFD or RFD, and perform functions such as network initialization, node management, and node information storage.
  • the FFD that operates other devices among the FFDs to form a network is called a PAN coordinator device (hereinafter, referred to as a coordinator). Therefore, the above-described network topology may be configured by the FFD serving as the coordinator.
  • the RFD performs less functions than the function that the FFD can perform.
  • the counterpart device to which the RFD can communicate is limited to FFD. Therefore, the RFD may not serve as a coordinator. Therefore, the RFD can have a small stack structure and save computational / memory resources by dedicating network function to the FFD.
  • the RFD finds a coordinator and transmits data, the RFD can be immediately disconnected and enter a sleep mode, so the power consumption is very low and can be operated for a long time even with battery power.
  • a device labeled "F” represents an FFD
  • a device labeled "R” represents an RFD
  • a device labeled "P” represents an FFD serving as a coordinator.
  • the devices may be a start point or an end point of communication
  • the coordinator may be a start point, an end point, or a router.
  • each device can communicate with any other device in the network.
  • a more complex network such as a mesh network can be constructed.
  • the star network may operate devices to maintain battery life for a long time, and the peer to peer network may configure one or more data transmission paths, and thus have high data reliability and connection recognition rate.
  • FIG. 2 is a structural diagram of a protocol stack of the IEEE 802.15.4 standard corresponding to an example of an LR-WPAN system.
  • the protocol stack is composed of a PHY layer (Physical Layer), a MAC layer (Medium Access Control Layer), the upper layer (Upper Layer).
  • PHY layer Physical Layer
  • MAC layer Medium Access Control Layer
  • Upper Layer the upper layer
  • the PHY layer includes an RF transceiver and an associated control mechanism.
  • the PHY layer may provide a PHY data service for transmitting and receiving PHY Protocol Data Units (PDUs) through a physical channel and a PHY management service for managing the PHY layer.
  • PDUs PHY Protocol Data Units
  • the MAC layer provides access to the physical channel for data transmission.
  • the MAC layer may provide a MAC data service for transmitting and receiving MAC Protocol Data Units (PDUs) and a MAC management service for managing the MAC layer through the physical layer.
  • PDUs MAC Protocol Data Units
  • the MAC layer may perform functions such as beacon management, channel access, GTS management, frame confirmation, and security functions.
  • the upper layer is composed of a network layer and an application layer.
  • the network layer provides functions such as network configuration, processing, message routing, and the like.
  • the application layer provides the functionality that the device targets.
  • the IEEE 802.15.4 device 100 may function as a reduced function device (RFD), a full function device (FFD), or a coordinator according to a type of a mounted program, that is, a type of a program processing data of an application layer. have.
  • 3A to 3C illustrate a structure of a super frame of an IEEE 802.15.4 system corresponding to an example of an LR-WPAN system.
  • the super frame structure used in the LR-WPAN system may be determined by the coordinator.
  • the coordinator transmits a super frame configured to place the beacon frame in the first slot.
  • the coordinator does not perform beacon transmission when it does not want to use the super frame structure.
  • devices to transmit data wait for a beacon frame transmitted by the coordinator, and when the beacon frame is received, the devices perform synchronization to the super frame structure.
  • the beacon frame is used to synchronize devices participating in the PAN established by the coordinator, identify the PAN, and indicate the structure of the super frame.
  • Devices on the LR-WPAN system perform media access competitively to send and receive data using the super frame.
  • the coordinator participating in the WPAN allocates a time slot to specific devices using a super frame
  • the device assigned the time slot can transmit and receive data without contention with other devices. That is, according to the structure of the super frame determined by the coordinator, the devices participating in the WPAN may perform media access for data transmission / reception competitively or non-competitively.
  • a super frame in the LR-WPAN system includes a plurality of time slots 20 (eg, 16) for transmitting and receiving data between beacon frames 10a to 10b transmitted by the coordinator. ) Is included.
  • time slots 20 eg, 16
  • devices participating in the WPAN may transmit a data frame to the coordinator based on a carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA-CA) scheme using a time slot in the super frame.
  • CSMA-CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • 3B illustrates a structure of a super frame including an active period and an inactive period.
  • the super frame in the LR-WPAN system is configured to include an active period 21 and an inactive period 25 between beacon frames 10a to 10b and the like. Can be.
  • the active section 21 is a section in which data transmission and reception are performed between the devices, and the active section 21 includes time slots for frames used for data transmission and reception.
  • the inactive section 25 refers to a section in which data transmission and reception between the devices is not performed.
  • the coordinator may enter a low power mode.
  • the ratio of the active period 21 and the inactive period 25 may be referred to as a duty cycle, where the value of the duty cycle is a requirement for low power operation of the LR-WPAN system and the same physical transport channel. It can be adjusted in consideration of the requirements for coexistence between communication methods.
  • the active period 21 used for data transmission and reception may include a contention access period (CAP) 211 and a contention free period (hereinafter referred to as CFP) 212. It can be configured to include.
  • CAP contention access period
  • CFP contention free period
  • the CAP 211 is composed of time slots for competitively transmitting data frames by devices participating in the WPAN. Therefore, a device that intends to communicate using time slots belonging to the CAP 211 between the two beacon frames 10a and 10b is in a competition relationship with another device using a CSMA-CA scheme.
  • the CFP 212 is composed of Guaranteed Time Slots (GTSs), which are time slots allocated for a specific device to transmit a data frame.
  • GTSs Guaranteed Time Slots
  • the GTS may be used for a low-latency application in the device or for an application requiring a specific transmission bandwidth.
  • the CFP 212 is located after the CAP 211 in the super frame and may be configured to include up to seven GTSs. Can be. In addition, the CFP 212 may be configured to allocate a plurality of GTS for one device.
  • the coordinator determines which device each GTS in the CFP 212 is assigned to.
  • the GTS allocation information of the CFP 212 determined by the coordinator may be included in the beacon frame 10a which is the first slot of the super frame and transmitted.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a GTS allocation and retrieval procedure of the IEEE 802.15.4 system.
  • a predetermined transmission band should be allocated for data transmission and reception through exclusive band allocation between a specific terminal and the coordinator.
  • a guaranteed time slot (GTS) has been defined as the transmission band.
  • GTS guaranteed time slot
  • the terminal 100 transmits a GTS request command including a parameter for a required GTS to the WPAN coordinator 200 to request the GTS allocation ( S110).
  • the characteristic type (Characteristics Type) in the GTS Characteristic field included in the GTS request command is set to 1 to indicate that it is a GTS allocation request.
  • the WPAN coordinator 200 determines the GTS allocation for the terminal 100 and then transmits an ACK (Acknowledgement) to the terminal 100 when it is determined to allocate the GTS (S120). Thereafter, the WPAN coordinator 200 transmits a beacon including information on the allocated GTS (GTS descriptor) (S140), so that the terminal 100 receiving the beacon can use the GTS according to the information. .
  • GTS descriptor information on the allocated GTS
  • the terminal 100 transmits and receives data to and from the WPAN coordinator 200 using the assigned GTS (S160).
  • the terminal 100 When the terminal 100 no longer needs to use the GTS, the terminal 100 transmits a GTS request command to the WPAN coordinator 200 (S180). At this time, the character type in the GTS characteristic field included in the GTS request command is set to 0 to indicate the GTS recovery request.
  • the WPAN coordinator 200 receiving the GTS recovery request from the terminal 100 recovers the GTS allocated to the terminal 100 and transmits an ACK to the terminal 100 (S190).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a beacon frame and a GTS descriptor used in an IEEE 802.15.4 system.
  • each field included in the beacon frame follows the content defined in IEEE 802.15.4.
  • the allocation content for each GTS is set by the WPAN coordinator in the form of a GTS descriptor.
  • GTS descriptors are included in the GTS list field of the beacon.
  • the Device Short Address subfield indicates a 16-bit short address for the device indicated by the GTS descriptor.
  • the GTS Start Slot subfield is 4 bits long and indicates the slot number of the corresponding GTS.
  • the GTS Length subfield is 4 bits long and indicates how many slots the corresponding GTS consists of.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a GTS request command used in an IEEE 802.15.4 system.
  • the GTS request command includes a GTS characteristic field and delivers the characteristics and characteristics of the requested GTS to the WPAN coordinator.
  • the GTS Characteristics field includes the GTS Length, GTS Direction, and Characteristic Type subfields.
  • the GTS Length subfield indicates how many super frame slots the GTS should be configured.
  • the GTS Direction subfield indicates whether the corresponding GTS is used for reception or transmission by the device.
  • the Characteristics Type subfield indicates whether the corresponding GTS request command is used for GTS allocation or GTS retrieval.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a transmission band allocation method according to the first embodiment of the present invention.
  • the terminal 100 may request allocation of a transmission band required for data transmission and reception.
  • a transmission band may be a guaranteed time slot (GTS).
  • GTS guaranteed time slot
  • the terminal 100 may determine an allocation interval (interval or period) of the transmission band based on the characteristic information of the terminal 100 (S200).
  • the characteristic information may be obtained from the data of the transmission or the characteristic of the terminal itself. For example, the total amount of data to be transmitted, whether or not it is data to be transmitted periodically, a purpose of the terminal, etc. may correspond to the characteristic information.
  • the terminal determines the allocation period of the transmission band it may be determined in units of super frames or in units of predetermined time. That is, the terminal may determine the allocation period in a manner such as "one transmission band per three superframes" or "one transmission band per 20ms" based on the characteristic information.
  • the terminal 100 may transmit a transmission band request including the determined allocation period of the transmission band to the WPAN coordinator 200 (S210). For example, in case of requesting allocation of a GTS, the terminal transmits a GTS request command to the WPAN coordinator 200.
  • the transmission band request may include a time (or superframe) for which GTS allocation is desired, information on a required transmission band, an allocation period determined by the terminal, and the like.
  • the transmission band request may be a GTS request command defined in IEEE 802.15.4.
  • the allocation period of the transmission band may be included in a GTS characteristic field in the GTS request command.
  • the GTS Characteristic field may further include a GTS interval or period field, and the GTS period field may indicate an allocation period of a transmission band determined by the terminal 100.
  • the WPAN coordinator 200 receiving the transmission band request from the terminal 100 may transmit an acknowledgment (ACK) to inform the terminal 100 of the approval of the transmission band allocation (S220). Alternatively, if there is no transmission band to be allocated to the terminal 100, a notification that the transmission band cannot be allocated may be transmitted.
  • the WPAN coordinator 200 may allocate the transmission band based on the allocation period of the transmission band included in the received transmission band request. In this case, the terminal may be allocated as requested, or may be allocated differently from the request of the terminal in consideration of resource conditions, communication with other terminals, and the like. For example, the UE requests "one transmission band per two superframes", but may allocate "one transmission band per four superframes" if the assignable transmission band is insufficient.
  • the WPAN coordinator 200 may transmit the allocation information of the transmission band to the terminal (S240).
  • the allocation information of the transmission band may be an allocation period of the transmission band determined by the WPAN coordinator 200, a start and end time point of the transmission band, and the like.
  • the WPAN coordinator 200 may transmit the allocation information to the terminal 100 through a beacon defined in IEEE 802.15.4, and the transmission band allocation information is included in a GTS list field in the beacon. Can be.
  • the GTS list field may further include a Start Sequence Number field and a GTS period field.
  • the Start Sequence Number field indicates a sequence number of a super frame in which a transmission band starts to be allocated to the terminal
  • the GTS period field indicates a period of a transmission band allocated to the terminal.
  • the terminal 100 may transmit and receive data through a transmission band allocated from the WPAN coordinator 200 (S260).
  • the terminal may transmit a transmission band recovery request (S280).
  • the coordinator receiving the retrieval request transmits an ACK (S290) and stops further transmission band allocation.
  • the transmission band request of step S210 may be a request to allocate a transmission band in a content free period (CFP).
  • CFP content free period
  • the terminal transmits data in the CAP (Contention Access Period).
  • 8A and 8B illustrate structures of a GTS request command and a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A shows the structure of a GTS request command.
  • the GTS request command may be used when the transmission band requested by the terminal to the WPAN coordinator is GTS.
  • the GTS request command according to an embodiment of the present invention further includes a GTS interval field in a GTS Characteristic field defined in IEEE 802.15.4.
  • the GTS period field indicates a GTS allocation period determined by the terminal.
  • the terminal may designate the GTS allocation period in a superframe unit.
  • the GTS period field value may be set to request one GTS allocation every two super frames.
  • the terminal may designate the GTS allocation period in units of time.
  • the GTS period field value may be set to request one GTS allocation every 10 milliseconds (ms).
  • the UE may determine the value of the GTS period field in consideration of the super frame length of the currently connected WPAN.
  • 8B shows the structure of the beacon frame.
  • the beacon may be used by the WPAN coordinator to transmit information related to the transmission band allocation to the terminal.
  • the beacon frame according to an embodiment of the present invention is a "Start Sequence Number (field) field and a" GTS interval (interval) in the GTS list (list) field defined in IEEE 802.15.4. period ”field.
  • the Start Sequence Number field indicates a sequence number of a super frame in which a GTS is started to be allocated to the UE.
  • the GTS period field is assigned to the UE.
  • a method of designating an allocation period of a transmission band (eg, GTS) allocated to a terminal may be the same as the method of indicating a GTS allocation period in a GTS request command.
  • FIGS 9A and 9B illustrate another structures of a GTS request command and a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A shows the structure of a GTS request command.
  • the GTS period field may be configured to have a size of 2 bits. If it is difficult to represent a longer period with only two bits, a predetermined constant may be used as an auxiliary. The constant may be multiplied by the GTS period field value to indicate a GTS period value to be actually used. That is, the value (the GTS period field value) X (constant) becomes a GTS allocation period.
  • the PAN coordinator may transmit the information related to the constant to the terminal.
  • the GTS period field may be 2 bits long and the Start Sequence Number field may be 6 bits long to reduce the overhead of the beacon frame.
  • the GTS period field indicates a GTS allocation period determined by the WPAN coordinator.
  • the Start Sequence Number field indicates a sequence number of a superframe in which a GTS is started to be allocated to the UE.
  • 10A to 10C are diagrams illustrating a transmission band allocation method according to a second embodiment of the present invention.
  • Steps S1010 to S1020 of FIG. 10A are the same as steps S200 and S220 of FIG. 7.
  • the WPAN coordinator 200 may transmit the transmission band allocation information to the terminal (S1040).
  • the transmission band allocation information may be an allocation period of a transmission band determined by the WPAN coordinator 200, a start and end time point of the transmission band, and the like.
  • the transmission band allocation information may be transmitted through a GTS confirmation command.
  • the GTS acknowledgment command may include a GTS Characteristics field, and may further include a Start Sequence Number field and a GTS period field.
  • the Start Sequence Number field indicates a sequence number of a super frame in which a transmission band starts to be allocated to the terminal
  • the GTS period field indicates a period of a transmission band allocated to the terminal.
  • the UE may stop communication until the superframe specified in the start sequence number field included in the GTS grant command and operate in an inactive state or a sleep state to minimize power consumption. . This is advantageous compared to the prior art and will be described in detail with reference to FIGS. 10B and 10C.
  • steps S1060 to S1090 are the same as steps S260 and S290 of FIG. 7.
  • the terminal should receive the beacon frame up to four times in succession to check the GTS allocation information. In this case, the terminal needs to switch from the sleep mode to the active state in order to receive the beacon frame, so the power consumption of the terminal is large.
  • the terminal may operate in a sleep mode immediately after receiving the GTS grant command (or immediately after transmitting the ACK). Therefore, the power consumption of the terminal can be minimized.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the structure of a GTS confirmation command according to an embodiment of the present invention.
  • the GTS acknowledgment command may include a GTS Characteristics field, and may further include a Start Sequence Number field and a GTS period field.
  • the Start Sequence Number field indicates a sequence number of a super frame in which a transmission band starts to be allocated to the terminal
  • the GTS period field indicates a period of a transmission band allocated to the terminal.
  • FIG. 12 is a block diagram of a WPAN terminal and a WPAN coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • the WPAN terminal 100 may include a memory 101, a controller 102, and a wireless communication unit 103.
  • the memory 101 may store the methods proposed herein. In addition, the memory 101 may store the allocation period of the transmission band determined by the controller 102. In addition, the memory 101 may store transmission band allocation information received from the WPAN coordinator.
  • the controller 102 controls the overall operation of the WPAN terminal and the memory 101 and the wireless communication unit 103. In addition, the controller 102 may determine the allocation period of the transmission band based on the characteristic information of the terminal.
  • One example of the transmission band may be a guaranteed time slot (GTS).
  • the characteristic information may be obtained from the data of the transmission or the characteristic of the terminal itself. For example, the total amount of data to be transmitted, whether or not it is data to be transmitted periodically, a purpose of the terminal, etc. may correspond to the characteristic information.
  • the controller 102 may determine the allocation period of the transmission band in a super frame unit or in a predetermined time unit.
  • the controller 102 may control the wireless communication unit 103 to transmit the transmission band request including the determined transmission band allocation period to the WPAN coordinator 200 (S210). For example, if a request for allocation of a GTS is requested, the controller 102 transmits a GTS request command to the WPAN coordinator 200.
  • the transmission band request may include information on a required transmission band and an allocation period determined by the controller 102.
  • the transmission band request may use a GTS request command of IEEE 802.15.4.
  • the controller 102 may include the allocation period in a GTS Characteristic field in a GTS request command.
  • the controller 102 may receive an acknowledgment (ACK) from the WPAN coordinator 200 to know the approval of the transmission band allocation.
  • the controller 102 may control the wireless communication unit 103 to receive transmission band allocation information from the WPAN coordinator 200.
  • the transmission band allocation information may be an allocation period of a transmission band determined by the WPAN coordinator 200, a start and end time point of the transmission band, and the like.
  • the control unit 102 may receive the allocation information through a beacon or a GTS confirmation command, and the allocation information is included in a GTS list field in the beacon or a GTS characteristic field in the GTS confirmation command. Can be received.
  • the GTS list field or the GTS characteristic field further includes a start sequence number field and a GTS interval or period field
  • the start sequence number field includes:
  • the UE may indicate a sequence number of a super frame in which a transmission band starts to be allocated to the terminal, and the GTS period field may indicate a period of the transmission band allocated to the terminal.
  • the control unit 102 may control the wireless communication unit 103 to transmit and receive data through a transmission band allocated from the WPAN coordinator.
  • control unit 102 may control the wireless communication unit 103 to transmit a transmission band recovery request.
  • the wireless communication unit 103 may transmit and receive data with the WPAN coordinator using the determined transmission band under the control of the control unit 102.
  • the WPAN coordinator 200 may include a memory 201, a controller 202, and a wireless communication unit 203.
  • the memory 201 may store the methods proposed herein. In addition, the memory 201 may store transmission band allocation information for a specific terminal under the control of the controller 202.
  • the controller 202 controls the overall operation of the WPAN coordinator 200 and the memory 201 and the wireless communication unit 203. In addition, the controller 202 may control the wireless communication unit 203 to receive a transmission band request from the WPAN terminal.
  • the transmission band may be a guaranteed time slot (GTS).
  • the controller 202 may allocate a transmission band based on the received transmission band request.
  • the terminal may be allocated as requested, or may be allocated differently from the request of the terminal in consideration of resource conditions, communication with other terminals, and the like.
  • a notification may be transmitted that the transmission band cannot be allocated.
  • the controller 202 may control the wireless communication unit 203 to transmit the allocation information to the terminal.
  • the allocation information may be included in the GTS list field of the beacon and transmitted.
  • the allocation information may be included in a GTS characteristic field of a GTS confirmation command and transmitted.
  • the GTS list field or the GTS characteristic field further includes a start sequence number field and a GTS interval or period field
  • the start sequence number field includes:
  • the UE may indicate a sequence number of a super frame in which a transmission band starts to be allocated to the terminal, and the GTS period field may indicate a period of the transmission band allocated to the terminal.
  • the wireless communication unit 203 may perform communication with a specific WPAN terminal through a specific transmission band under the control of the control unit 202.
  • the wireless communication unit 203 may transmit beacons and command frames on a physical channel under the control of the controller 202.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.

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Abstract

본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 단말이 GTS(guaranteed time slot)를 할당받는 방법은, 단말이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 GTS 할당 주기(interval)를 결정하는 단계; WPAN 코디네이터로 GTS 요청을 전송하는 단계와, 상기 GTS 요청은 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 포함하며; 및 상기 WPAN 코디네이터로부터 GTS 할당 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 GTS 할당 정보는, 상기 단말이 전송한 GTS 요청에 기반하여 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 한다..

Description

무선 개인 영역 통신망의 스케줄링 방법 및 그 장치
본 명세서는 무선 개인 영역 통신망(Wireless Personal Area Network; 이하 WPAN)에서의 스케줄링 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 GTS(Guaranteed Time Slot)를 이용한 지속성 있는(persistent) 스케줄링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
개인 휴대기기들은 저속도 무선 PAN(low-rate wireless personal area networks; 이하 LR-WPAN)을 구축하여 통신을 수행할 수 있다.
상기 LR-WPAN의 예로서 IEEE 802.15.4 표준을 따르는 네트워크가 있다. IEEE 802.15.4 표준은 868/915MHz 대역에서는 BPSK(binary phase-shift keying)를 사용하여 20Kbps와 40Kbps의 전송속도를 제공하고, 2.45GHz 대역에서는 O-QPSK(offset quadrature phase-shift keying)를 사용하여 250Kbps의 전송속도를 제공한다. IEEE 802.15.4b 표준에서는 868/915MHz 대역에서도 O-QPSK를 사용하여 250Kbps의 전송속도를 제공한다.
기존 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 할당방식에서는, 일단 디바이스가 GTS를 할당 받으면, 디바이스의 요청 또는 GTS 만료(expiration)에 의해서 GTS가 할당 해제(deallocation)될 때까지 매 수퍼 프레임마다 계속적으로 GTS를 할당 받는다.
그러나, 상기 방식은 각 디바이스마다 필요한 GTS가 다를 수 있기 때문에 비효율적이다. 디바이스가 한번 GTS를 할당 받으면 회수될 때까지 다른 디바이스들이 해당 GTS를 사용할 수 없기 때문이다.
따라서 본 명세서는 WPAN 시스템에서 사용되는 수퍼 프레임들 중에서 매 수퍼 프레임이 아닌 주기적인 수퍼 프레임마다 GTS를 할당하는 방법을 제안하고자 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 단말이 GTS(guaranteed time slot)를 할당받는 방법은, 단말이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 GTS 할당 주기를 결정하는 단계; WPAN 코디네이터로 GTS 요청을 전송하는 단계와, 상기 GTS 요청은 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 포함하며; 및 상기 WPAN 코디네이터로부터 GTS 할당 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 GTS 할당 정보는, 상기 단말이 전송한 GTS 요청에 기반하여 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 요청은 2 비트(bit) 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계는, 비콘(beacon) 프레임을 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계인 것을 특징으로 한다. 또한 일 실시 예에 있어서, 상기 비콘(beacon) 프레임은, 6 비트 길이의 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 2 비트 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계는, GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)를 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계인 것을 특징으로 한다. 또한 일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 승인 커맨드는, 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 한다. 또한 일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계 후에, 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS를 포함하는 수퍼프레임까지 슬립 모드(sleep mode)로 동작하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 일 실시 예에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템의 단말은, 외부와 신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및 상기 무선통신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 단말이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 GTS 할당 주기를 결정하고, WPAN 코디네이터로 GTS 요청을 전송하도록 상기 무선통신부를 제어하고, 상기 GTS 요청은 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 포함하며, 상기 WPAN 코디네이터로부터 GTS 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하고, 상기 GTS 할당 정보는, 상기 단말이 전송한 GTS 요청에 기반하여 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 요청은 2 비트(bit) 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 비콘(beacon) 프레임을 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 한다. 또한 일 실시 예에 있어서, 상기 비콘(beacon) 프레임은, 6 비트 길이의 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 2 비트 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)를 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 한다. 또한 일 실시 예에 있어서, 상기 GTS 승인 커맨드는, 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 GTS 할당 정보를 수신한 후에, 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS를 포함하는 수퍼프레임까지 슬립 모드(sleep mode)로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 개시된 GTS 할당 방법에 의하면, WPAN에 참여하는 디바이스는 송수신하려는 데이터의 종류에 따라 GTS의 특성을 결정하여 상기 WPAN의 코디네이터에게 GTS 할당을 요청할 수 있다. 또한, WPAN 시스템에서 동작하는 단말의 전력 소모를 절감시키는 효과가 있다.
도 1은 IEEE 802.15.4 표준에 따른 네트워크 토폴로지(Network Topology)의 예시도이다.
도 2는 LR-WPAN 시스템의 일 예에 해당하는 IEEE 802.15.4 표준의 프로토콜 스택(protocol stack) 구조도이다.
도 3a 내지 3c은 LR-WPAN 시스템의 일 예에 해당하는 IEEE 802.15.4 시스템의 수퍼 프레임의 구조를 도시한다.
도 4는 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 할당 및 회수 절차에 대한 흐름도이다.
도 5는 IEEE 802.15.4 시스템에서 사용되는 비콘 프레임 및 GTS 기술자의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 IEEE 802.15.4 시스템에서 사용되는 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전송 대역 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 및 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 및 비콘 프레임의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전송 대역 할당 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 WPAN 단말 및 WPAN 코디네이터의 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.
본 명세서에 개시된 실시 예들은 저속도 무선 PAN(Low-Rate wireless personal area network) 시스템인 IEEE 802.15.4에 따른 시스템을 위한 표준 문서들에 의하여 뒷받침될 수 있으며, 또는 그 밖의 무선 접속을 위한 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나를 위하여 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 실시 예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하, 명확성을 위하여 IEEE 802.15.4 표준을 중심으로 본 명세서의 실시 예들이 설명되나, 본 명세서에 개시되는 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1 - WPAN TOPOLOGY
도 1은 IEEE 802.15.4 표준에 따른 네트워크 토폴로지(Network Topology)의 예시도이다.
IEEE 802.15.4 표준에 따른 네트워크에는 전체 기능 디바이스(Full Function Device; 이하 FFD)와 축소 기능 디바이스(Reduced Function Device; 이하 RFD) 두 가지 형태의 디바이스가 참여할 수 있다. 따라서, IEEE 802.15.4 표준에 따른 네트워크의 토폴로지는 네트워크에 참여하는 디바이스들의 기능에 따라 결정될 수 있다. 도 1의 (a)는 스타형 토폴로지(star topology)의 예시이고, 도 1의 (b)는 피어-투-피어 토폴로지(peer-to-peer topology)의 예시이다.
상기 FFD는 전체 기능을 수행할 수 있는 디바이스이므로, 예를 들어, FFD 또는 RFD와 통신을 수행할 수 있고, 네트워크 초기화, 노드 관리, 노드 정보 저장 등의 기능을 수행할 수 있다. 특히, 상기 FFD 중에서 다른 디바이스들이 네트워크를 구성할 수 있도록 동작하는 FFD를 PAN 코디네이터 디바이스(Personal Area Network coordinator; 이하 코디네이터)라 한다. 따라서, 상기 코디네이터 역할을 수행하는 FFD에 의하여 전술된 네트워크 토폴로지가 구성될 수 있다.
다만, 상기 RFD는 상기 FFD가 수행할 수 있는 기능보다 적은 기능을 수행한다. 특히, 상기 RFD가 통신을 수행할 수 있는 상대 디바이스는 FFD로 제한된다. 따라서, 상기 RFD는 코디네이터 역할을 수행할 수 없다. 따라서, 상기 RFD는 네트워크 기능을 FFD에 전담시킴으로써, 작은 크기의 스택 구조를 가질 수 있고, 연산/메모리 자원을 절약할 수 있다. 특히, RFD는 코디네이터를 찾아 데이터를 전송한 후 접속을 바로 끊고 절약(휴지; Sleep) 모드로 진입할 수 있으므로 전력 소모량이 매우 적으며 배터리 전원으로도 장시간 동작될 수 있다.
도 1을 참조하면, "F"라고 표시된 디바이스(device)는 FFD를 나타내고, "R"로 표시된 디바이스는 RFD를 나타내며, "P"로 표시된 디바이스는 코디네이터 역할을 수행하는 FFD를 나타낸다.
도 1의 (a)에 도시된 상기 스타형 토폴로지에서는 디바이스와 코디네이터 사이에서의 통신만이 이루어진다. 이 때, 디바이스들은 통신의 시작점 또는 종단점인 반면, 코디네이터는 시작점, 종단점 또는 라우터(router)가 될 수 있다.
도 1의 (b)에 도시된 상기 피어 투 피어 형 토폴로지에서는 각 디바이스는 네트워크 내의 어떤 다른 디바이스와도 통신할 수 있다. 따라서, 메시(mesh) 네트워크와 같이 더 복잡한 형태의 네트워크를 구성할 수 있다.
상기 스타형 네트워크는 배터리 수명이 장시간 유지되도록 디바이스들을 운용할 수 있고, 피어 투 피어(Peer to Peer)형 네트워크는 하나 이상의 데이터 전달 경로를 구성할 수 있으므로 높은 데이터 신뢰성과 접속 인식률을 가진다.
도 2 - 802.15.4 Protocol Stack
도 2는 LR-WPAN 시스템의 일 예에 해당하는 IEEE 802.15.4 표준의 프로토콜 스택(protocol stack) 구조도이다.
도 2를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 프로토콜 스택은 PHY 계층(Physical Layer), MAC 계층(Medium Access Control Layer), 상위 계층(Upper Layer)으로 이루어진다.
상기 PHY 계층은 RF 송수신기 및 관련된 제어 메커니즘을 포함한다. 상기 PHY 계층은 물리 채널을 통하여 PHY PDU(Protocol Data Units)을 송수신하는 PHY 데이터 서비스(PHY data service)와 상기 PHY 계층을 관리하기 위한 PHY 관리 서비스(PHY management service)를 제공할 수 있다.
상기 MAC 계층은 데이터 전송을 위한 물리 채널에 대한 액세스(access)을 제공한다. 상기 MAC 계층은 상기 물리 계층을 통하여 MAC PDU(Protocol Data Units)들을 송수신하기 위한 MAC 데이터 서비스(MAC data service)와 상기 MAC 계층의 관리를 위한 MAC 관리 서비스(MAC management service)를 제공할 수 있다. 상기 MAC 계층은 비콘 관리, 채널 접속, GTS 관리, 프레임 확인, 보안 기능 등의 기능을 수행할 수 있다.
상기 상위 계층(Upper Layer)은 네트워크 계층(Network Layer)과 응용 계층(Application Layer)으로 구성된다. 상기 네트워크 계층은 네트워크의 구성(configuration), 처리, 메시지 라우팅(routing) 등의 기능을 제공한다. 상기 응용 계층은 디바이스가 목표하는 기능을 제공한다. 일 예로, IEEE 802.15.4 디바이스(100)는 탑재된 프로그램의 종류, 즉 응용 계층의 데이터를 처리하는 프로그램의 종류에 따라 RFD(Reduced Function Device), FFD(Full Function Device) 또는 코디네이터로 기능할 수 있다.
도 3 - GAP & CFP
도 3a 내지 3c은 LR-WPAN 시스템의 일 예에 해당하는 IEEE 802.15.4 시스템의 수퍼 프레임의 구조를 도시한다.
상기 LR-WPAN 시스템에서 사용되는 수퍼 프레임 구조는 코디네이터에 의하여 결정될 수 있다. 상기 코디네이터는 비콘 프레임이 첫 슬롯에 위치하도록 구성된 수퍼 프레임을 전송한다. 상기 코디네이터는 수퍼 프레임 구조를 이용하지 않으려는 경우에는 비콘 전송을 수행하지 아니한다.
한편, 데이터를 전송하고자 하는 디바이스들은 상기 코디네이터에 의하여 전송되는 비콘 프레임을 기다리고, 상기 비콘 프레임이 수신되면 상기 디바이스들은 수퍼 프레임 구조에 동기화를 수행한다. 상기 비콘 프레임은 상기 코디네이터에 의하여 수립되는 PAN에 참여하는 디바이스들을 동기화하고, 상기 PAN을 식별하고, 수퍼 프레임의 구조를 나타내기 위하여 사용된다.
이하, 도 3을 참조하여 디바이스들 사이의 데이터 송수신을 위하여 사용될 수 있는 수퍼 프레임의 구조에 대하여 설명된다.
상기 LR-WPAN 시스템 상의 디바이스들은 상기 수퍼 프레임을 이용하여 데이터를 송수신하기 위하여 경쟁적으로 미디어 액세스를 수행한다. 다만, 상기 WPAN에 참여하는 상기 코디네이터가 수퍼 프레임을 이용하여 특정 디바이스들에게 시간 슬롯을 할당하는 경우, 상기 시간 슬롯을 할당 받은 디바이스는 다른 디바이스들과 경쟁 없이 데이터를 송수신 할 수 있게 된다. 즉, 상기 코디네이터에 의하여 결정되는 수퍼 프레임의 구조에 따라 상기 WPAN에 참여하는 디바이스들이 경쟁적 또는 비경쟁적으로 데이터 송수신을 위한 미디어 액세스를 수행할 수 있다.
도 3a는 경쟁적 액세스 기간을 나타내는 수퍼 프레임의 구조를 도시한다. 도 3a를 참조하면, 상기 LR-WPAN 시스템에서의 수퍼 프레임은 상기 코디네이터가 송신하는 비콘 프레임들(10a 내지 10b 등) 사이에 데이터 송수신을 위한 복수의 시간 슬롯(20)(예를 들어, 16개)이 포함된 형태로 구성된다. 이와 같은 수퍼 프레임 구조가 이용되는 경우, 상기 WPAN에 참여한 디바이스들은 상기 수퍼 프레임 내의 시간 슬롯을 이용하여 CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식에 기초하여 데이터 프레임을 상기 코디네이터에게 전송할 수 있다.
도 3b는 활성 구간 및 비활성 구간을 포함하는 수퍼 프레임의 구조를 도시한다. 도 3b를 참조하면, 상기 LR-WPAN 시스템에서의 수퍼 프레임은 비콘 프레임들(10a 내지 10b 등) 사이에 활성 구간(active period)(21) 및 비활성 구간(inactive period)(25)을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 활성 구간(21)은 상기 디바이스들 간의 데이터 송수신이 수행되는 구간으로서, 상기 활성 구간(21)은 데이터 송수신을 위해 사용되는 프레임들을 위한 시간 슬롯들로 구성된다. 다만, 상기 비활성 구간(25)은 상기 디바이스들 간의 데이터 송수신이 수행되지 아니하는 구간을 말한다.
상기 비활성 구간(25) 동안 상기 코디네이터는 저전력 모드로 진입할 수 있다.
상기 활성 구간(21) 및 상기 비활성 구간(25)의 비율을 듀티 사이클(duty cycle)이라 칭할 수 있으며, 상기 듀티 사이클의 값은 상기 LR-WPAN 시스템의 저전력 동작을 위한 요구 사항 및 동일한 물리적 전송 채널을 사용하는 통신 방식간의 공존을 위한 요구 사항을 고려하여 조절 될 수 있다.
도 3c는 활성 구간의 구조를 도시한다. 도 3c를 참조하면, 데이터 송수신을 위해 사용되는 상기 활성 구간(21)은 경쟁적 액세스 구간(Contention Access Period; 이하 CAP)(211) 및 비경쟁적 액세스 구간(Contention Free Period; 이하 CFP)(212)을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 CAP(211)는 상기 WPAN에 참여한 디바이스들이 경쟁적으로 데이터 프레임을 전송하기 위한 시간 슬롯들로 구성된다. 따라서, 상기 두 비콘 프레임들(10a 및 10b) 사이의 상기 CAP(211)에 속한 시간 슬롯들을 이용하여 통신을 수행하고자 하는 디바이스는 다른 디바이스와 CSMA-CA 방식을 이용한 경쟁 관계에 놓이게 된다.
상기 CFP(212)는 특정 디바이스가 데이터 프레임을 전송할 수 있도록 할당된 타임 슬롯인 GTS(Guaranteed Time Slot)들로 구성된다. 상기 GTS는 상기 디바이스 내의 응답 속도가 빠른(low-latency) 응용 프로그램 또는 특정 전송 대역폭(bandwidth)을 요구하는 응용 프로그램을 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 LR-WPAN의 일 예에 해당하는 IEEE 802.15.4 표준에서는, 상기 CFP(212)는 상기 수퍼 프레임 내에서 상기 CAP(211) 이후에 위치하고, 최대 7 개의 GTS까지 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 CFP(212)는 하나의 디바이스를 위하여 복수의 GTS가 할당되도록 구성될 수도 있다.
상기 코디네이터는 상기 CFP(212) 내의 각 GTS가 어느 디바이스에게 할당되는지 결정한다. 상기 코디네이터에 의하여 결정된 상기 CFP(212)의 GTS 할당 정보는 상기 수퍼 프레임의 최초 슬롯인 비콘 프레임(10a)에 포함되어 전송될 수 있다.
도 4 - GTS allocation/de-allocation
도 4는 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 할당 및 회수 절차에 대한 흐름도이다.
WPAN 시스템에서 특정 단말과 코디네이터 간의 배타적인 대역 할당을 통한 데이터 송수신을 위해 소정의 전송 대역이 할당되어야 하며, IEEE 802.15.4에서는 상기 전송 대역으로서 GTS(guaranteed time slot)를 정의하였다. 이하에서는 GTS의 할당을 위주로 설명한다.
단말(100)은 WPAN 코디네이터(200)로 전송할 데이터가 있는 경우, 필요한 GTS에 대한 파라미터가 포함된 GTS 할당 요청(GTS request command)을 상기 WPAN 코디네이터(200)로 전송함으로써, GTS 할당을 요청한다(S110). 이 때 상기 GTS 할당 요청(GTS request command)에 포함된 GTS 특성(Characteristics) 필드내의 특성 형태(Characteristics Type)를 1로 설정하여 GTS 할당 요청임을 나타낸다.
상기 WPAN 코디네이터(200)는 상기 단말(100)에 대한 GTS 할당을 결정한 후, GTS를 할당하기로 결정하면 ACK(Acknowledgement)를 상기 단말(100)에게 전송한다(S120). 이 후 WPAN 코디네이터(200)는 상기 할당한 GTS에 대한 정보(GTS descriptor)를 포함한 비콘을 전송하여(S140), 상기 비콘을 수신한 상기 단말(100)이 상기 정보에 따라 GTS를 사용할 수 있도록 한다.
상기 단말(100)은 상기 할당된 GTS를 이용하여 상기 WPAN 코디네이터(200)와 데이터를 송수신한다(S160).
상기 단말(100)은, 더 이상 GTS를 사용할 필요가 없게 되면 GTS 회수 요청(GTS request command)을 WPAN 코디네이터(200)로 전송한다(S180). 이 때 상기 GTS 회수 요청(GTS request command)에 포함된 GTS 특성(Characteristics) 필드내의 특성 형태(Characteristics Type)를 0으로 설정하여 GTS 회수 요청임을 나타낸다. 상기 단말(100)로부터 GTS 회수 요청을 수신한 상기 WPAN 코디네이터(200)는 상기 단말(100)에게 할당한 GTS를 회수하고, 상기 단말(100)에게 ACK를 전송한다(S190).
도 5 - Beacon Frame 구조
도 5는 IEEE 802.15.4 시스템에서 사용되는 비콘 프레임 및 GTS 기술자의 구조를 나타낸 도면이다.
비콘 프레임에 포함된 각 필드의 내용은 IEEE 802.15.4에서 정의한 내용을 따른다. 특히, 각 GTS에 대한 할당 내용은 WPAN 코디네이터에 의해서 GTS 기술자(descriptor) 형식으로 설정된다. GTS 기술자(descriptor)들은 비콘의 GTS 리스트(list) 필드에 포함된다.
장치 간략 주소(Device Short Address) 서브필드(sub field)는 GTS 기술자가 지시하는 디바이스에 대한 16 비트(bit) 길이의 간략 주소(short address)를 나타낸다. GTS 시작 슬롯(Start Slot) 서브필드는 4 비트 크기로 해당 GTS가 시작하는 슬롯(slot)의 번호를 표시한다. GTS 길이(Length) 서브필드는 4 비트 크기로 해당 GTS가 몇 개의 슬롯으로 이루어졌는지 나타낸다.
도 6 - GTS Request Command Frame
도 6은 IEEE 802.15.4 시스템에서 사용되는 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다.
GTS 요청 커맨드(GTS request command)는 GTS 특성(characteristics) 필드를 포함하고 있으며, 요청되는 GTS의 성격 및 특징을 WPAN 코디네이터에게 전달한다.
GTS 특성(Characteristics) 필드는 GTS 길이(Length), GTS 방향(Direction) 및 특성 형태(Characteristics Type) 서브필드를 포함한다. 상기 GTS 길이(Length) 서브필드는 해당 GTS가 몇 개의 수퍼 프레임 슬롯으로 구성되어야 하는지 나타낸다. 상기 GTS 방향(Direction) 서브필드는 해당 GTS가 디바이스에 의해 수신용도로 사용되는지 또는 전송용도로 사용되는지 나타낸다. 상기 특성 형태(Characteristics Type) 서브필드는 해당 GTS 요청 커맨드가 GTS 할당을 위해 사용되는지 또는 GTS 회수를 위해 사용되는지 나타낸다.
도 7 - GTS allocation procedure Ⅰ
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전송 대역 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
단말(100)은 WPAN 코디네이터(200)로 전송할 데이터가 있는 경우, 데이터 송수신에 필요한 전송 대역의 할당을 요청할 수 있다. 상기 전송 대역의 일 예는 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot; GTS)일 수 있다.
전송 대역의 할당을 요청하는 경우, 단말(100)은 자신이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 전송 대역의 할당 주기(interval 또는 period)를 결정할 수 있다(S200). 상기 특성 정보는, 전송할 데이터로부터 획득된 것 또는 단말 자신의 특성으로부터 획득된 것일 수 있다. 예를 들어, 전송할 데이터의 총량, 주기적으로 전송할 데이터인지 여부, 단말의 용도 등이 상기 특성 정보에 해당될 수 있다. 단말은 상기 전송 대역의 할당 주기를 결정할 때, 수퍼 프레임 단위로 결정할 수도 있고 또는 소정의 시간 단위로 결정할 수도 있다. 즉, 단말은 상기 특성 정보에 기초하여 "3 수퍼프레임 당 1 번의 전송 대역" 또는 "20ms 당 1 번의 전송 대역" 같은 방식으로 할당 주기를 결정할 수 있다.
이 후, 단말(100)은 상기 결정된 전송 대역의 할당 주기를 포함한 전송 대역 요청을 WPAN 코디네이터(200)로 전송할 수 있다(S210). 예컨대 GTS의 할당을 요청하는 경우라면, 단말은 GTS 요청 커맨드(GTS request command)을 상기 WPAN 코디네이터(200)로 전송한다.
상기 전송 대역 요청에는, GTS 할당을 원하는 시간(또는 수퍼프레임), 필요한 전송 대역에 관한 정보, 상기 단말이 결정한 할당 주기 등을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 전송 대역 요청은 IEEE 802.15.4에서 정의된 GTS request command일 수 있다. 상기 전송 대역의 할당 주기는 상기 GTS request command 내의 GTS 특성(Characteristics) 필드에 포함될 수 있다. 상기 GTS 특성(Characteristics) 필드는 GTS 주기(interval 또는 period) 필드를 더 포함할 수 있고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말(100)이 결정한 전송 대역의 할당 주기를 나타낼 수 있다.
단말(100)로부터 상기 전송 대역 요청을 수신한 상기 WPAN 코디네이터(200)는 ACK(Acknowledgement)를 전송하여 전송 대역 할당의 승인을 상기 단말(100)에게 알릴 수 있다(S220). 또는 상기 단말(100)에게 할당할 전송 대역이 없는 경우, 전송 대역을 할당할 수 없다는 통지를 송신할 수도 있다. 상기 단말(100)에게 전송 대역을 할당하는 경우, 상기 WPAN 코디네이터(200)는 상기 수신한 전송 대역 요청에 포함된 전송 대역의 할당 주기에 근거하여 전송 대역을 할당할 수 있다. 이 때, 단말이 요청한 대로 할당할 수도 있고, 자원 상황, 타 단말과의 통신 상황 등을 고려하여 단말의 요청과 다르게 할당할 수도 있다. 예를 들어, 단말은 "2 수퍼프레임 당 1 회의 전송 대역"을 요청하였으나, 할당 가능한 전송 대역이 부족하다면 "4 수퍼프레임 당 1 회의 전송 대역"을 할당할 수 있다.
상기 WPAN 코디네이터(200)는 상기 전송 대역의 할당 정보를 단말로 전송할 수 있다(S240). 상기 전송 대역의 할당 정보는, 상기 WPAN 코디네이터(200)가 결정한 전송 대역의 할당 주기, 전송 대역의 시작 및 종료 시점 등이 될 수 있다.
상기 WPAN 코디네이터(200)는 IEEE 802.15.4에서 정의한 비콘(beacon)을 통하여 상기 할당 정보를 상기 단말(100)로 전송할 수 있으며, 상기 전송 대역 할당 정보는 상기 비콘 내의 GTS 리스트(list) 필드에 포함될 수 있다. 이 때, 상기 GTS 리스트(list) 필드는 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 더 포함할 수 있다. 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 전송 대역이 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낸다.
상기 단말(100)은 상기 WPAN 코디네이터(200)로부터 할당 받은 전송 대역을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다(S260).
데이터의 송수신이 완료된 경우, 단말은 전송 대역 회수 요청을 송신할 수 있다(S280). 상기 회수 요청을 수신한 코디네이터는 ACK를 전송하고(S290), 더 이상의 전송 대역 할당을 중단한다.
상기 S210 단계의 전송 대역 요청은, CFP(contention free period)에서 전송 대역을 할당할 것을 요청하는 것일 수 있다. 이 때, CFP에서 전송 대역을 할당 받는 다면, 상술한 과정을 통하여 데이터를 송수신한다, 만약 CFP에서 전송 대역을 할당 받지 못한다면 단말은 CAP(Contention Access Period)에서 데이터를 전송한다.
도 8 - GTS request command & Beacon Frame - 1
도 8a 및 8b는 본 발명의 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 및 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 8a는 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸다.
상기 GTS request command는 단말이 WPAN 코디네이터로 요청하는 전송 대역이 GTS인 경우에 사용될 수 있다. 도 8a를 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 GTS request command는 IEEE 802.15.4에서 정의된 GTS 특성(Characteristics) 필드에 GTS 주기(interval 또는 period) 필드를 더 포함한다. 상기 GTS 주기 필드는 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 나타낸다. 상기 단말은 상기 GTS 할당 주기를 수퍼 프레임(superframe) 단위로 지정할 수 있다. 예를 들어, 2번의 수퍼 프레임마다 1회씩의 GTS 할당을 요청하도록 상기 GTS 주기 필드값을 설정할 수 있다.
또한, 상기 단말은 상기 GTS 할당 주기를 시간 단위로 지정할 수도 있다. 예를 들어, 10 밀리초(ms)마다 1회씩의 GTS 할당을 요청하도록 상기 GTS 주기 필드값을 설정할 수도 있다.
단말은 현재 접속해 있는 WPAN의 수퍼 프레임 길이를 고려하여 GTS 주기 필드의 값을 결정할 수 있다.
다음으로, 도 8b는 비콘 프레임의 구조를 나타낸다.
상기 비콘은 WPAN 코디네이터가 단말에게 전송 대역 할당과 관련한 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 도 8b을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 비콘 프레임은 IEEE 802.15.4에서 정의된 GTS 리스트(list) 필드 내에 "시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드와 "GTS 주기(interval 또는 period)" 필드를 더 포함한다. 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타낸다. 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낸다. 상기 비콘에서, 단말에게 할당된 전송 대역(예컨대, GTS)의 할당 주기를 지정하는 방식은 GTS 요청 커맨드에서 GTS 할당 주기를 나타내는 방식과 동일한 방식을 사용할 수 있다.
도 9 - GTS request command & Beacon Frame - 2
도 9a 및 9b는 본 발명의 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 및 비콘 프레임의 또 다른 구조를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 9a는 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸다.
도 9a의 경우에 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 특성(Characteristics) 필드와 동일한 크기의 비트수로 구성하기 위해, GTS 주기 필드를 2 비트 크기로 구성할 수 있다. 만약 2 비트만으로 더 긴 주기를 나타내기에 어려운 경우에는 보조적으로 소정의 상수를 이용할 수 있다. 상기 상수는 상기 GTS 주기 필드 값에 곱해져서 실제 사용될 GTS 주기 값을 나타낼 수 있다. 즉, (상기 GTS 주기 필드 값) X (상수) 값이 GTS 할당 주기가 된다. 상기 상수와 관련된 정보는 PAN 코디네이터가 단말로 전송할 수 있다.
다음으로, 도 9b는 비콘 프레임의 구조를 나타낸다.
도 9b의 경우에 비콘 프레임의 오버헤드(overhead)를 줄이기 위해 GTS 주기 필드를 2 비트 길이로, 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드를 6 비트 길이로 구성할 수 있다. 상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타낸다. 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타낸다.
도 10 - GTS allocation procedure Ⅱ
도 10a 내지 10c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전송 대역 할당 방법을 나타낸 도면이다.
도 10a의 S1010 단계 내지 S1020 단계는 도 7의 S200 단계 및 S220 단계와 동일하다.
이후, 상기 WPAN 코디네이터(200)는 전송 대역 할당 정보를 단말로 전송할 수 있다(S1040). 상기 전송 대역 할당 정보는, 상기 WPAN 코디네이터(200)가 결정한 전송 대역의 할당 주기, 전송 대역의 시작 및 종료 시점 등이 될 수 있다. 이 때 상기 전송 대역 할당 정보는 GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)를 통해 전송될 수 있다.
상기 GTS 승인 커맨드는 GTS 특성(Characteristics) 필드를 포함할 수 있고, 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 더 포함할 수 있다. 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 전송 대역이 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낸다.
상기 GTS 승인 커맨드를 수신한 단말은 상기 GTS 승인 커맨드에 포함된 시작 시퀀스 번호 필드에서 지정한 수퍼프레임까지 통신을 중단하고 비활성화(inactive) 상태 또는 슬립(sleep) 상태로 동작하여 전력소모를 최소화할 수 있다. 이는 종래 기술에 비해 유리한 효과가 있으며 도 10b 및 도 10c에서 상세히 설명한다.
이후 S1060 단계 내지 S1090 단계는 도 7의 S260 단계 및 S290 단계와 동일하다.
도 10b는 종래 기술에서의 GTS 할당 과정을 나타낸다. 단말은 GTS 할당 정보를 확인하기 위해 최대 4번까지 연속으로 비콘 프레임을 수신해야 한다. 이 경우 단말은 비콘 프레임을 수신하기 위하여 슬립 모드(sleep mode)에서 활성화(active) 상태로 전환해야 하므로, 단말의 전력소모가 크다.
도 10c는 본 명세서에서의 GTS 할당 과정을 나타낸다. 단말은 GTS 승인 커맨드를 수신한 후 즉시 (또는 ACK를 전송한 후 즉시) 슬립 모드(sleep mode)로 동작할 수 있다. 따라서 단말의 전력소모를 최소화 할 수 있다.
도 11 - GTS request command & Beacon Frame - 3
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)의 구조를 나타낸 도면이다.
상기 GTS 승인 커맨드는 GTS 특성(Characteristics) 필드를 포함할 수 있고, 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 더 포함할 수 있다. 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 전송 대역이 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낸다.
도 12 - 장치
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 WPAN 단말 및 WPAN 코디네이터의 블록도이다.
WPAN 단말(100)은 메모리(101), 제어부(102) 및 무선통신부(103)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 메모리(101)는 본 명세서에서 제안된 방법들을 저장할 수 있다. 또한 상기 메모리(101)는 상기 제어부(102)에 의해 결정된 전송 대역의 할당 주기를 저장할 수 있다. 또한 상기 메모리(101)는 WPAN 코디네이터로부터 수신한 전송 대역 할당 정보를 저장할 수 있다.
상기 제어부(102)는 WPAN 단말의 전반적인 동작과 상기 메모리(101) 및 무선통신부(103)를 제어한다. 또한 상기 제어부(102)는 단말이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 전송 대역의 할당 주기를 결정할 수 있다. 상기 전송 대역의 일 예는 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot; GTS)일 수 있다.
상기 특성 정보는, 전송할 데이터로부터 획득된 것 또는 단말 자신의 특성으로부터 획득된 것일 수 있다. 예를 들어, 전송할 데이터의 총량, 주기적으로 전송할 데이터인지 여부, 단말의 용도 등이 상기 특성 정보에 해당될 수 있다. 상기 제어부(102)는 상기 전송 대역의 할당 주기를 수퍼 프레임 단위로 결정할 수도 있고 또는 소정의 시간 단위로 결정할 수도 있다.
상기 제어부(102)는 상기 결정된 전송 대역의 할당 주기를 포함한 전송 대역 요청을 WPAN 코디네이터(200)로 전송하도록 상기 무선통신부(103)를 제어할 수 있다(S210). 예컨대 GTS의 할당을 요청하는 경우라면, 상기 제어부(102)는 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 상기 WPAN 코디네이터(200)로 전송한다.
상기 전송 대역 요청에는 필요한 전송 대역에 관한 정보 및 상기 상기 제어부(102)가 결정한 할당 주기를 포함할 수 있다. 또한 상기 전송 대역 요청은 IEEE 802.15.4의 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 사용될 수 있다. 이 때, 상기 제어부(102)는 상기 할당 주기를 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 내의 GTS 특성(Characteristics) 필드에 포함시킬 수 있다.
상기 제어부(102)는 상기 WPAN 코디네이터(200)로부터 ACK(Acknowledgement)를 수신하여 전송 대역 할당의 승인을 알 수 있다. 또한, 상기 제어부(102)는 상기 WPAN 코디네이터(200)로부터 전송 대역 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부(103)를 제어할 수 있다. 상기 전송 대역 할당 정보는, 상기 WPAN 코디네이터(200)가 결정한 전송 대역의 할당 주기, 전송 대역의 시작 및 종료 시점 등이 될 수 있다. 상기 제어부(102)는 비콘 또는 GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)를 통하여 상기 할당 정보를 수신할 수 있으며, 상기 할당 정보는 비콘 내의 GTS 리스트(list) 필드 또는 GTS 승인 커맨드 내의 GTS 특성 필드에 포함되어 수신될 수 있다. 이 때, 상기 GTS 리스트(list) 필드 또는 GTS 특성 필드는 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기(interval 또는 period) 필드를 더 포함하며, 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는, 상기 단말에게 전송 대역이 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는, 상기 단말에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낼 수 있다.
상기 제어부(102)는 상기 WPAN 코디네이터로부터 할당 받은 전송 대역을 통하여 데이터를 송수신하도록 상기 무선통신부(103)를 제어할 수 있다.
데이터의 송수신이 완료된 경우, 상기 제어부(102)는 전송 대역 회수 요청을 송신하도록 상기 무선통신부(103)를 제어할 수 있다.
상기 무선통신부(103)는 상기 제어부(102)의 제어에 따라 상기 결정된 전송 대역을 이용하여 상기 WPAN 코디네이터와 데이터를 송수신할 수 있다.
WPAN 코디네이터(200)은 메모리(201), 제어부(202) 및 무선통신부(203)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 메모리(201)는 본 명세서에서 제안된 방법들을 저장할 수 있다. 또한 상기 메모리(201)는 상기 제어부(202)의 제어에 따라 특정 단말에 대한 전송 대역 할당 정보를 저장할 수 있다.
상기 제어부(202)는 WPAN 코디네이터(200)의 전반적인 동작과 상기 메모리(201) 및 무선통신부(203)를 제어한다. 또한 상기 제어부(202)는 WPAN 단말로부터 전송 대역 요청을 수신하도록 상기 무선통신부(203)를 제어할 수 있다. 이때 상기 전송 대역은 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot; GTS)일 수 있다.
상기 제어부(202)는 상기 수신한 전송 대역 요청에 기반하여 전송 대역을 할당할 수 있다. 이 때, 단말이 요청한 대로 할당할 수도 있고, 자원 상황, 타 단말과의 통신 상황 등을 고려하여 단말의 요청과 다르게 할당할 수도 있다. 또는 할당할 전송 대역이 없는 경우, 전송 대역을 할당할 수 없다는 통지를 송신할 수도 있다.
상기 제어부(202)는 상기 할당 정보를 단말로 전송하도록 상기 무선통신부(203)를 제어할 수 있다. 이 때 상기 할당 정보를 비콘(beacon)의 GTS 리스트(list) 필드에 포함하여 전송할 수 있다. 또는 상기 할당 정보를 GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)의 GTS 특성 필드에 포함하여 전송할 수 있다.
이 때, 상기 GTS 리스트(list) 필드 또는 GTS 특성 필드는 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기(interval 또는 period) 필드를 더 포함하며, 상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는, 상기 단말에게 전송 대역이 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고, 상기 GTS 주기 필드는, 상기 단말에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낼 수 있다.
상기 무선통신부(203)는 상기 제어부(202)의 제어에 따라 특정 전송 대역을 통해 특정의 WPAN 단말과의 통신을 수행할 수 있다. 또한, 상기 무선통신부(203)는 상기 제어부(202)의 제어에 따라 비콘 및 명령(command) 프레임들을 물리 채널로 전송할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 단말이 GTS(guaranteed time slot)를 할당받는 방법으로서,
    단말이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 GTS 할당 주기를 결정하는 단계;
    WPAN 코디네이터로 GTS 요청을 전송하는 단계와,
    상기 GTS 요청은 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 포함하며; 및
    상기 WPAN 코디네이터로부터 GTS 할당 정보를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 GTS 할당 정보는, 상기 단말이 전송한 GTS 요청에 기반하여 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 GTS 요청은 2 비트(bit) 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계는,
    비콘(beacon) 프레임을 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비콘(beacon) 프레임은,
    6 비트 길이의 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 2 비트 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고,
    상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고,
    상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계는,
    GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)를 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 GTS 승인 커맨드는,
    시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 포함하고,
    상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고,
    상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 GTS 할당 정보를 수신하는 단계 후에,
    상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS를 포함하는 수퍼프레임까지 슬립 모드(sleep mode)로 동작하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템의 단말로서,
    외부와 신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및
    상기 무선통신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는,
    단말이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 GTS 할당 주기를 결정하고,
    WPAN 코디네이터로 GTS 요청을 전송하도록 상기 무선통신부를 제어하고,
    상기 GTS 요청은 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 포함하며,
    상기 WPAN 코디네이터로부터 GTS 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하고,
    상기 GTS 할당 정보는, 상기 단말이 전송한 GTS 요청에 기반하여 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 GTS 요청은 2 비트(bit) 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고, 상기 GTS 주기 필드는 상기 단말이 결정한 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    비콘(beacon) 프레임을 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 비콘(beacon) 프레임은,
    6 비트 길이의 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 2 비트 길이의 GTS 주기 필드를 포함하고,
    상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고,
    상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    GTS 승인 커맨드(GTS confirmation command)를 통하여 상기 GTS 할당 정보를 수신하도록 상기 무선통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제12항에 있어서, 상기 GTS 승인 커맨드는,
    시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 포함하고,
    상기 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 상기 단말에게 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼프레임(superframe)의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타내고,
    상기 GTS 주기 필드는 상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS 할당 주기를 나타내는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 GTS 할당 정보를 수신한 후에,
    상기 WPAN 코디네이터에 의해 결정된 GTS를 포함하는 수퍼프레임까지 슬립 모드(sleep mode)로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
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