KR100878538B1

KR100878538B1 - 무선 네트워크에서 대역폭 할당 방법 및 장치, 데이터송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100878538B1
Application number: KR1020070063770A
Authority: KR
Inventors: 권창열
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-13
Also published as: EP2052498A4; WO2008060071A1; TW200828857A; KR20080043210A; EP2052498B1; CN101184007B; EP2052498A1; CN101184007A

Abstract

본 발명은 시간 분할 전송 방식에 기반한 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 네트워크에서 데이터 전송 방법은, 네트워크 조정자에게, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 전송하는 단계와, 상기 네트워크 조정자로부터 상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 단계와, 상기 시간 슬롯의 지속 시간 동안 상기 데이터를 상기 전송 모드로 다른 무선 기기에 전송하는 단계를 포함하고, 상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호에 의하여 이루어지는가 협대역 신호에 의하여 이루어지는가를 나타내는 것을 특징으로 한다.

네트워크, 전송 모드, 안테나 패턴, 비콘 프레임

Description

무선 네트워크에서 대역폭 할당 방법 및 장치, 데이터 송수신 방법 및 장치{Method and apparatus for allocating bandwidth on wireless network, and method and apparatus for transceving data on the network}

도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하기 위한 도면.

도 2는 IEEE 802.15.3에 따른 시분할 방식을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명이 적용되는 개략적인 환경을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 예약 요청 프레임의 구성을 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 예약 응답 프레임의 구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구성을 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 조정자의 구성을 도시하는 블록도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기의 구성을 도시하는 블록도.

(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)

100 : 네트워크 조정자 110, 210 : CPU

120, 220 : 메모리 130, 230 : 버스

140, 240 : MAC 유닛 141, 241 : 컨트롤 프레임 생성부

150, 250 : PHY 유닛 151, 251 : 기저대역 프로세서

152, 252 : RF 유닛 153, 253 : 안테나

200 : 무선 기기 245 : 데이터 생성부

254 : 전송 모드 제어부 255 : 안테나 패턴 제어부

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시간 분할 전송 방식에 기반한 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 요구의 증대로 인하여 무선 네트워크 환경에서의 효과적인 전송법에 대한 연구가 요구되고 있다. 주어진 무선 자원을 여러 디바이스들이 공유하여 사용하는 무선 네트워크의 특성상, 경쟁이 증가하면 통신 중에 충돌로 인해 귀중한 무선 자원을 허비하게 될 가능성이 크다. 이러한 충돌(collision) 또는 손실(loss)을 줄이고 안정하게 데이터를 송수신하도록 하기 위하여, 무선 LAN(wireless Local Area Network) 환경에서는 경쟁 기반의 DCF(Distributed Coordination Function) 또는 무경쟁 방식의 PCF(Point Coordination Function)를 사용하고 있고, 무선 PAN(wireless Personal Area Network) 환경에서는 채널 시간 할당(channel time allocation)이라는 시분할 방식을 사용하고 있다.

무선 네트워크에 이와 같은 방법들을 적용함으로써 어느 정도 충돌을 감소시키고 안정적으로 통신을 할 수 있기는 하지만, 유선 네트워크에 비해서는 여전히 전송 데이터간의 충돌이 발생될 가능성이 크다. 왜냐하면, 무선 네트워크 환경에는 본질적으로 다중 경로(multi-path), 감쇠(fading), 간섭(interference) 등 안정적인 통신을 방해하는 요소들이 많이 존재하기 때문이다. 뿐만 아니라, 상기 무선 네트워크에 참여하는 무선 네트워크의 수가 증가할 수록 충돌, 손실 등의 문제가 발생할 가능성은 더욱 커지게 된다.

이러한 충돌은 무선 네트워크의 전송속도(throughput)에 치명적인 악영향을 미치는 재전송(retransmission)을 요구하게 된다. 특히 오디오/비디오 데이터(AV 데이터)와 같이 보다 나은 QoS(Quality of Service)가 필요한 경우에 있어서는, 이러한 재전송 횟수를 줄임으로써 가용 대역폭을 보다 많이 확보하는 것이 매우 중요한 문제이다.

더욱이, DVD(Digital Video Disk) 영상, HDTV(High Definition Television) 영상 등 고품질 비디오를 다양한 홈 디바이스 간에 무선으로 전송할 필요성이 높아지고 있는 추세를 감안할 때, 넓은 대역폭을 요구하는 상기 고품질 비디오를 끊김 없이 지속적으로 송수신하기 위한 기술적 표준이 요구되는 시점에 있다.

현재 IEEE 802.15.3c의 한 태스크 그룹(task group)에서는 무선 홈 네트워크에서 대용량의 데이터를 전송하기 위한 기술 규격을 추진 중에 있다. 소위, mmWave(Millimeter Wave)라고 불리는 이 규격은, 대용량 데이터 전송을 위하여 물 리적인 파장의 길이가 밀리미터인 전파(즉, 30GHz 내지 300GHz의 주파수를 갖는 전파)를 이용한다. 종래에는 이러한 주파수대는 무허가 밴드(unlicensed band)로서 통신사업자용이나 전파 천문용, 또는 차량 충돌방지 등의 용도로 제한적으로 사용되어 왔다.

도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하는 도면이다. IEEE 802.11b나 IEEE 802.11g는 반송파 주파수가 2.4GHz이며, 채널 대역폭은 20MHz 정도이다. 또한, IEEE 802.11a나 IEEE 802.11n은 반송파 주파수가 5GHz이며, 채널 대역폭은 마찬가지로 20MHz 정도이다. 이에 반하여, mmWave는 60GHz의 반송파 주파수를 사용하며, 대략 0.5 내지 2.5GHz의 채널 대역폭을 갖는다. 따라서, mmWave는 기존의 IEEE 802.11 계열의 표준에 비하여 훨씬 큰 반송파 주파수 및 채널 대역폭을 가짐을 알 수 있다.

이와 같이, 밀리미터 단위의 파장을 갖는 60GHz 주파수 대역의 신호(밀리미터 웨이브)를 이용하면, 수 기가 비트(Gbps) 단위의 매우 높은 전송률을 나타낼 수 있고, 안테나 크기를 1.5mm이하로 할 수 있어 안테나를 포함한 단일 칩을 구현할 수 있다. 또한, 공기 중 감쇠율(attenuation ratio)이 매우 높기 때문에 기기간에 간섭을 감소시킬 수 있는 장점도 있다.

반면에, 상기와 같은 높은 감쇠율로 인하여 통달 거리가 짧으며, 신호의 직진성이 높기 때문에 음영 지역(Non-Line-of-Sight) 환경에서는 통신이 제대로 이루어지기 어려운 문제가 있다. 이에, mmWave에서는 전자의 문제는 높은 이득을 갖는 배열 안테나(array antenna)를 이용함으로써, 후자의 문제는 빔 스티어링(beam steering) 내지 빔 포밍(beam forming) 방식을 사용함으로써 해결하고 있다.

그런데, 이와 같은 광대역 신호(wide-band signal)의 전송과 무선 LAN 또는 무선 PAN 등에서 사용하는 일반적인 주파수 대역의 신호(이하, 협대역 신호(narrow-band signal)라고 함)의 전송은 다양한 차이점이 있을 수 밖에 없다. 따라서, 협대역 신호의 전송만이 이루어지는 네트워크와는 달리, 협대역 신호 및 광대역 신호의 전송이 함께 이루어지는 네트워크에서의 대역폭 예약(bandwidth reservation) 방식도 수정될 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광대역 신호 및 협대역 신호가 함께 전송되는 네트워크에서 대역폭 예약 방법 및 장치, 그리고 이를 위한 각종 프레임의 데이터 구조를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른, 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 방법은, 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 수신하는 단계; 상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 무선 기기에 전송하는 단계; 및 상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 상기 네트워크에 방송하는 단계를 포함하고, 상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호에 의하여 이루어지는가 협대역 신호에 의하여 이루어지는가를 나타낸다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른, 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법은, 네트워크 조정자에게, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 전송하는 단계; 상기 네트워크 조정자로부터 상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 시간 슬롯의 지속 시간 동안 상기 데이터를 상기 전송 모드로 다른 무선 기기에 전송하는 단계를 포함하고, 상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호에 의하여 이루어지는가 협대역 신호에 의하여 이루어지는가를 나타낸다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른, 무선 네트워크에서 데이터 수신 방법은, 네트워크 조정자로부터, 데이터의 전송 모드, 수신 무선 기기의 식별자, 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 단계; 무선 기기의 식별자가 상기 식별자와 일치하는 경우에, 상기 데이터를 상기 전송 모드로 수신하기 위한 상태로 상기 무선 기기를 조정하는 단계; 및 상기 시간 슬롯의 지속시간 동안 상기 데이터를 다른 무선 기기로부터 수신하는 단계를 포함하고, 상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호에 의하여 이루어지는가 협대역 신호에 의하여 이루어지는가를 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 IEEE 802.15.3에 따른 시분할 방식을 보여주는 도면이다. IEEE 802.15.3 MAC의 특징은 무선 네트워크의 형성이 신속하며, AP(Access Point) 기반이 아니라 PNC(Piconet Coordinator)를 중심으로 한 피코넷이라고 하는 애드 혹 네트워크(Ad Hoc Network)를 기반으로 한다. 도 2와 같은 슈퍼프레임(superframe)이라고 하는 시간적인 배치 구조 안에 디바이스 간에 데이터 송수신을 위한 시간 구간들이 배치된다. 슈퍼프레임의 구성으로는 제어정보를 담고 있는 비콘(beacon; 12)과 백오프(backoff)를 통해 데이터를 전송하는 CAP(Contention Access Period; 13) 구간, 그리고 할당받은 시간에 경합 없이 데이터를 보내는 CTAP(Channel Time Allocation Period; 11) 구간이 있다. 이 때, CAP(13) 및 MCTA(14)에서는 모두 경쟁적 접근 방식이 사용된다. 구체적으로 CAP(13)에서는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식이 사용되고, MCTA에서는 Slotted Aloha 방식이 사용된다.

CTAP(11)는 상기 MCTA(14)외에 여러 개의 CTA(Channel Time Allocation; 15) 로 구성된다. CTA(15)의 종류에는 동적 CTA(Dynamic CTA)와 의사 정적 CTA(Pseudo static CTA) 두 가지 종류가 있다. 동적 CTA는 슈퍼프레임마다 그 위치가 바뀔 수 있으며, 비콘을 놓치면 해당 슈퍼프레임에서 CTA를 사용하지 못한다. 이에 반해, 의사 정적 CTA는 위치가 변하지 않고 같은 위치에 고정되어 있으며, 비콘을 놓치더라도 고정된 위치에서 CTA 구간을 사용할 수 있다. 하지만, 의사 정적 CTA도 mMaxLostBeacons에 해당하는 횟수 이상 연속해서 비콘을 놓치면 사용할 수 없도록 하고 있다.

이와 같이, IEEE 802.15.3의 MAC은 협대역 신호에 대하여 안정적인 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반으로 구성되어 있다. 그러나, 그러나, 협대역 신호 및 광대역 신호의 전송이 함께 이루어지는 네트워크에서의 대역폭 예약 방식은 다소 수정되어야 할 필요가 있다.

도 3은 본 발명이 적용되는 개략적인 환경을 도시하는 도면이다. 네트워크 조정자(100)와 적어도 하나 이상의 기기들(200a, 200b, 200c)이 하나의 네트워크를 구성하고 있다. 네트워크 조정자(100)는 주기적으로 비콘 기간 동안 수퍼프레임을 방송한다. 상기 비콘 기간은 상기 수퍼프레임의 구간에 포함되는데, 네트워크 조정자(100)는 상기 비콘 기간 동안 비콘 신호를 방송함으로써 상기 수퍼프레임을 각 기기들(200a, 200b, 200c)에게 전달할 수 있게 된다.

이에 따라 기기들(200a, 200b, 200c)은 상기 수퍼프레임에 포함된 경쟁 구간 또는 비경쟁 구간 내에서 컨트롤 프레임, 데이터 프레임, ACK 등을 전송할 수 있 다.

만약, 최초에 네트워크에 속하지 않았던 기기 1(200a)이 네트워크에 참여하기 위해서는, 수퍼프레임의 경쟁 기간 중에 다른 기기들(200b, 200c)과의 경쟁을 통하여 네트워크 조정자(100)에게 결합 요청 프레임을 전송하고(①), 그로부터 결합 응답 프레임을 수신하여야 한다(②).

상기 결합 요청 프레임은 예를 들어, 기기 주소 필드, 기기 정보 필드 및 ATP 필드 등으로 이루어질 수 있다. 상기 기기 주소 필드에는 결합 요청 프레임을 전송하는 기기 1(200a)의 하드웨어 주소(예: 최대 8바이트의 MAC 주소)가 기록된다. 또한, 상기 기기 정보 필드에는 기기 1(200a)이 갖는 기능, 성능, 용량 등의 다양한 기기 정보가 기록된다. 예를 들어, 기기 정보 필드(44)에는 해당 기기가 광대역 신호를 송수신하기 위한 HRP(High Rate PHY) 모드를 지원하는지, 협대역 신호를 송수신하기 위한 LRP(Low Rate PHY) 모드를 지원하는지 등이 기록될 수 있다. 또한, 상기 ATP 필드에는 네트워크 조정자(100)와 기기 1(200a) 간에 통신이 없이도 결합 관계가 유지될 수 있는 최대 시간이 표시된다. 상기 시간 동안 통신이 이루어지지 않으면 다시 결합이 해제되도록 하기 위함이다.

상기 결합 요청 프레임에 대한 응답으로서, 네트워크 조정자(100)는 기기 1(200a)에 결합 응답 프레임을 전송한다. 상기 결합 응답 프레임에는 결합 요청에 대한 승인 또는 거절을 표시하는 값이 포함된다.

기기 1(200a)이 상기 결합 응답 프레임을 통하여 조정자(100)로부터 결합 요청을 승인 받은 경우, 기기 1(200a)은 비로소 네트워크의 구성원이 된다. 그 다음, 기기 1(200a)이 기기 2(200b)에 데이터를 전송하고자 하면, 네트워크 조정자(100)에 상기 데이터를 전송하기 위한 시간 슬롯을 요청하여야 한다(도 3의 ③).

상기 시간 슬롯의 요청은 도 4와 같은 대역폭 예약 요청(bandwidth reservation request) 프레임(400)을 통하여 이루어진다. 대역폭 예약 요청 프레임(400)은 네트워크 조정자(100)에 데이터 전송을 위해 보장된 시간 즉, 시간 슬롯을 요청하는 프레임이다.

대역폭 예약 요청 프레임(400)의 페이로드(420)에는 컨트롤 ID 필드(430), 길이 필드(440), 및 적어도 하나 이상의 BW 요청 블록(450, 460, 470)이 포함된다. 컨트롤 ID 필드(430)나 길이 필드(440)는 다른 컨트롤 프레임들에서 사용되는 것과 마찬가지이다.

하나의 BW(Bandwidth) 요청 블록(460)은 적어도 하나 이상의 수신 기기의 기기 ID를 열거하는 타겟 ID 필드(461), 대역폭 예약 요청 프레임(400)의 버전을 식별하는 스트림 요청 ID 필드(462), 전송하고자 하는 데이터를 식별하기 위한 스트림 인덱스 필드(463), 하나의 수퍼프레임의 스케쥴 내에서 요청하고자 하는 시간 슬롯의 수를 나타내는 "시간 슬롯의 수(Number of time slots)" 필드(464), 하나의 수퍼프레임의 스케쥴 내에서 요청하고자 하는 시간 슬롯의 길이를 나타내는 "시간 슬롯 지속시간(Time slot duration)" 필드(465), 동일한 수퍼프레임에 속하는 두 개의 인접한 시간 슬롯들의 시작 시간의 차이, 즉 "스케쥴 기간"의 최소값을 나타내는 최소 스케쥴 기간 필드(466) 및 요청 제어(request control) 필드(467)를 포함한다.

요청 제어 필드(467)은 다시 몇 개의 세부 필드들(467a 내지 467e)로 나뉘어진다. 요청 제어 필드(467)는 우선권 필드(467a), 정적 표시 필드(467b), 전송 모드 필드(467c), 안테나 패턴 필드(467d)를 포함한다. 요청 제어 필드(467)는 1 Octet(1 바이트)로 되어 있으므로, 상기 필드들 이외에 2비트의 Reseved 필드(467e)가 추가될 수 있다.

우선권 필드(467a)는 요청하고자 하는 시간 슬롯의 우선권에 관한 정보가 기록된다. 상기 우선권이 높을수록 조정자(100)에게 시간 슬롯을 요구하는 정도가 높다고 볼 수 있다.

정적 표시 필드(467b)에는 정적인 시간 슬롯을 요구하는지, 동적인 시간 슬롯을 요구하는지에 관한 정보가 기록된다. 정적인 시간 슬롯이란 복수의 수퍼프레임들의 동일한 위치에서 반복되어 나타나는 시간 슬롯을 의미하고, 동적인 시간 슬롯이란 정정인 시간 슬롯과 같은 고정된 위치를 갖지 않는 시간 슬롯을 의미한다. 예를 들어, 등시적(Isochronus) 데이터의 전송을 위해서는 정적인 시간 슬롯을, 비동기(Asynchronus) 데이터의 전송을 위해서는 동적인 시간 슬롯을 요청할 수 있다.

전송 모드 필드(467c)는 요청하는 시간 슬롯을 통하여 전송하고자 하는 데이터의 전송 모드가 광대역 신호를 전송하는 모드인지 협대역 신호를 전송하는 모드인지를 기록하는 필드이다. 전자는 HRP(High Rate PHY) 모드라고 하고, 후자는 LRP(Low Rate PHY) 모드라고 한다.

안테나 패턴 필드(467d)는 데이터 전송을 위한 신호가 방향성을 갖는가 여부를 기록하는 필드이다. 상기 방향성의 종류에는 무방향성(omni-directional) 또는 빔 포밍(beam forming)이 있다. 무방향성이란 IEEE 802.11 또는 IEEE 802.15.3 계열 표준에서와 같이 신호의 송신 또는 수신에 있어, 방향성이 없는 안테나를 사용하는 경우를 의미하고, 빔 포밍이란 광대역 신호를 송신 또는 수신하기 위하여, 송신 방향 또는 수신 방향으로 안테나(예: 배열 안테나)의 방향성을 제어해야 하는 경우를 의미한다.

기기 1(200a)이 이와 같은 대역폭 예약 요청 프레임(400)을 수퍼프레임의 경쟁 기간 중에 다른 기기들(200b, 200c)과의 경쟁을 통하여 네트워크 조정자(100)에게 전송하면(③), 이에 대하여 네트워크 조정자(100)는 도 5와 같은 대역폭 예약 응답 프레임(500)을 기기 1(200a)에 전송한다(④).

대역폭 예약 응답 프레임(500)의 페이로드(505)는 컨트롤 ID 필드(520), 길이 필드(530), 스트림 요청 ID 필드(540), 스트림 인덱스 필드(550), 시간 슬롯의 수 필드(560), 시간 슬롯 지속시간 필드(570), 최소 스케쥴 기간 필드(580) 및 요청 제어 필드(590)를 포함하여 구성될 수 있다. 대역폭 예약 요청 프레임(400)과 마찬가지로, 요청 제어 필드(590)는 우선권 필드(591), 정적 표시 필드(592), 전송 모드 필드(593), 안테나 패턴(594) 및 Reserved 필드(595)를 포함하여 구성된다.

마지막으로, 코드 필드(595)에는 대역폭 예약 요청에 대한 승인 또는 거절을 표시하는 값이 표시된다. 예를 들어, 상기 값이 0이면 승인을 나타내고, 다른 값이면 각각의 이유를 나타낸다. 거절되는 이유로는, 할당할 수 있는 타임 슬롯의 부족, 채널 상태의 불량 등이 있다.

상기 응답 프레임(500)을 기기 1(200a)에 전송한 후, 네트워크 조정자(100) 는 기기들(200a, 200b, 200c)에 할당되는 시간 슬롯들을 포함하는 비콘 프레임을 방송한다(⑤). 상기 방송된 비콘 프레임에 의하여, 기기 1(200a)이 네트워크 조정자(100)로부터 시간 슬롯을 할당 받으면, 상기 할당된 시간 슬롯 동안 소정의 수신 기기(200b)에 데이터를 전송할 수 있다(⑥). 상기 데이터의 전송에 대하여 기기 2(200b)는 기기 1(200a)에 ACK 프레임을 전송할 수도 있다(⑦).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임(600)의 구조를 도시하는 도면이다. 비콘 프레임(600)은 비콘 헤더(610)와 정보 요소(Information Element, 605)를 포함하여 이루어진다. 정보 요소(605)는 정보 요소의 종류를 나타내는 IE 인덱스(620), 정보 요소의 크기를 나타내는 IE 길이(630) 및 복수의 스케쥴 블록들(640, 650, 660)로 이루어진다.

복수의 스케쥴 블록들(640, 650, 660) 중에서 하나의 스케쥴 블록은 하나의 시간 슬롯에 대응되며, 하나의 시간 슬롯에서 이루어지는 데이터 전송에 관한 정보를 네트워크 내의 기기들에게 방송하기 위하여 사용된다.

보다 자세히 보면, 하나의 스케쥴 블록(660)은, 시간 슬롯 지속시간 필드(669), 전송 모드 필드(662), 안테나 패턴 필드(663)를 적어도 포함한다. 또한, 정적 표시 필드(661), Reserved 필드(664), 소스 ID 필드(665), 목적 ID 필드(666), 스트림 인덱스 필드(667), 시작 오프셋 필드(668), 최소 스케쥴 기간 필드(670) 및 시간 슬롯의 수 필드(671)을 더 포함한다.

정적 표시 필드(661)에는 정적인 시간 슬롯을 요구하는지, 동적인 시간 슬롯을 요구하는지에 관한 정보가 기록된다.

전송 모드 필드(662)에는 요청하는 시간 슬롯을 통하여 전송하고자 하는 데이터가 HRP 모드를 통하여 전송되는지, LRP 모드를 통하여 전송되는지가 기록된다.

안테나 패턴 필드(663)에는 전송을 위하여 사용되는 안테나 패턴의 방향성이 기록된다. 상기 방향성의 종류에는 무방향성 및 빔 포밍이 있다.

Reserved 필드(664)는 Octet 단위를 맞추기 위한 필드로서, 추가적인 기능 확장을 위하여 예비되어 있는 필드이다.

소스 ID 필드(665)는 시간 슬롯을 할당받아 데이터를 전송하고자 하는 기기의 ID(STID, Station Identification)가 기록되는 필드이고, 목적 ID 필드(666)는 상기 전송되는 데이터가 수신되는 기기의 ID가 기록되는 필드이다.

스트림 인덱스 필드(667)는 할당된 시간 슬롯에 대응되는 스트림을 식별하기 위한 필드, 즉 전송하고자 하는 데이터를 식별하기 위한 필드이다.

시작 오프셋 필드(668)는 하나의 수퍼프레임의 스케쥴 내에서 첫번째 시간 슬롯의 시작 시간을 표시하는 필드이다. 이 필드에 기록되는 값은 비콘의 시작으로부터의 오프셋 시간이다.

시간 슬롯 지속시간 필드(669)는 하나의 수퍼프레임의 스케쥴 내에서 할당된 시간 슬롯의 길이를 나타내는 필드이다.

최소 스케쥴 기간 필드(670)는 동일한 수퍼프레임에 속하는 두 개의 인접한 시간 슬롯들의 시작 시간의 차이, 즉 "스케쥴 기간"의 최소값을 나타내는 필드이다.

마지막으로, 시간 슬롯의 수 필드(671)는 하나의 수퍼프레임의 스케쥴 내에 서 요청하고자 하는 시간 슬롯의 수를 나타내는 필드이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 조정자(100)의 구성을 도시하는 블록도이다.

네트워크 조정자(100)는 CPU(110), 메모리(120), MAC 유닛(140), PHY 유닛(150), 컨트롤 프레임 생성부(141) 및 안테나(153)를 포함하여 구성될 수 있다.

CPU(110)는 버스(130)에 연결되어 있는 다른 구성 요소들을 제어하며, MAC 층의 상위 층에서의 처리를 담당한다. CPU(110)는 MAC 유닛(140)으로부터 제공되는 수신 데이터(수신 MSDU; MAC Service Data Unit)를 처리하거나 전송 데이터(전송 MSDU)를 생성하여 MAC 유닛(140)에 제공한다.

메모리(120)는 상기 처리된 수신 데이터를 저장하거나 상기 생성된 전송 데이터를 임시 저장한다. 상기 메모리는 롬(ROM), 피롬(PROM), 이피롬(EPROM), 이이피롬(EEPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 램(RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체, 또는 기타 해당 분야에서 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수 있다.

MAC 유닛(140)은 CPU(110)로부터 제공된 MSDU, 즉 전송할 멀티미디어 데이터에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU(MAC Protocol Data Unit)을 생성하여 PHY 유닛(150)을 통하여 전송하고, PHY 유닛(150)을 통하여 수신되는 MPDU에서 MAC 헤더를 제거한다. 이와 같이, MAC 유닛(140)이 전송하는 MPDU는 비콘 기간 동안 전송되는 비콘 프레임(600), 결합 요청 프레임에 응답하는 결합 응답 프레임, 대역폭 예약 요청 프레임(400)에 응답하는 대역폭 예약 응답 프레임(500)을 포함한다. 또한, MAC 유 닛(140)이 수신하는 MPDU는 결합 요청 프레임, 대역폭 예약 요청 프레임(400)을 포함한다.

컨트롤 프레임 생성부(141)는 결합 응답 프레임, 대역폭 예약 응답 프레임(500) 및 비콘 프레임(600) 등의 컨트롤 프레임을 생성한다. 이 때, 대역폭 예약 응답 프레임(500) 및 비콘 프레임(600)에는 전송 모드 및 안테나 패턴 등이 기록되어야 한다.

따라서, MAC 유닛(140)은 대역폭 예약 요청 프레임(400)에 기록된 전송 모드 및 안테나 패턴 등의 정보를 판독하고, 대역폭 예약 응답 프레임(500) 및 비콘 프레임(600)에 상기 판독된 전송 모드 및 안테나 패턴을 기록한다. 전송 모드 및 안테나 패턴은 각각의 시간 슬롯 별로 이루어지므로, 상기 대역폭 예약 응답 프레임(500)에는 전송 모드 및 안테나 패턴이 하나씩만 기재되어도 좋지만, 비콘 프레임(600)에는 전송 모드 및 안테나 패턴이 각각의 스케쥴 블록(640, 650, 660) 별로 기재된다.

네트워크 내의 무선 기기는 비콘 기간 내에 방송되는 비콘 프레임(600)을 수신하고, 비콘 프레임(600)에서 목적 ID(666)가 자신으로 설정되어 있는 경우에는, 소정의 시간 슬롯이 할당된 시간 동안 데이터를 수신할 준비를 하게 된다. 이 때, 비콘 프레임(600) 중에서 상기 시간 슬롯에 대응되는 스케쥴 블록에 포함되는 전송 모드 및 안테나 패턴을 판독하여야만 정상적으로 데이터를 수신할 수가 있다.

보다 구체적으로, 상기 무선 기기는 상기 전송 모드가 HRP 모드이면 광대역 신호를 수신할 수 있도록 PHY 유닛을 제어하고, LRP 모드이면 협대역 신호를 수신 할 수 있도록 PHY 유닛을 제어한다. 또한, 상기 무선 기기는 상기 안테나 패턴이 무방향성으로 되어 있으면 무방향성 안테나를 가동하고, 빔 포밍으로 되어 있으면 방향성 안테나를 데이터를 전송할 무선 기기의 방향으로 포밍하게 된다.

도 7의 PHY 유닛(150)은 MAC 유닛(140)으로부터 제공된 MPDU에 시그널 필드 및 프리앰블을 부가하여 PPDU를 생성하고 생성된 PPDU, 즉 데이터 프레임을 무선 신호로 변환하여 안테나(153)를 통해 전송한다. PHY 유닛(150)은 기저 대역 신호를 처리하는 기저대역 프로세서(base band processor; 151)와 상기 처리된 기저 대역 신호로부터 실제 무선 신호를 생성하고 안테나(153)를 통하여 공중(air)으로 전송하는 RF(radio frequency) 유닛(152)로 세분화 될 수 있다.

구체적으로, 기저대역 프로세서(151)는 프레임 포맷팅(frame formatting), 채널 코딩(channel coding) 등을 수행하고, RF 유닛(152)은 아날로그 파 증폭, 아날로그/디지털 신호 변환, 변조 등의 동작을 수행한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기(200)의 구성을 도시하는 블록도이다. 무선 기기(200)의 구성 중 CPU(210), 메모리(220), MAC 유닛(240) 및 PHY 유닛(250)의 기본적인 기능은 네트워크 조정자(100)에서와 마찬가지이다.

데이터 생성부(245)는 소정의 시간 슬롯 동안 무선 기기(200)가 전송할 데이터를 생성한다. 상기 생성된 데이터가 협대역 신호로 전송하기 어려운 대용량 데이터(예: 무압축 AV 데이터)인 경우에는 HRP 모드로 전송되어야 하고, 그렇지 않은 경우에는 LRP 모드로 전송되어야 한다.

컨트롤 프레임 생성부(241)는 결합 요청 프레임, 대역폭 예약 요청 프레 임(400) 등의 컨트롤 프레임을 생성한다. 대역폭 예약 요청 프레임(400)에는 전송 모드 및 안테나 패턴 등의 정보가 기록된다. 상기 전송 모드는 데이터 생성부(245)에서 생성된 데이터가 협대역 신호로 전송될 데이터인지, 광대역 신호로 전송될 데이터인지의 판단에 근거하여 결정된다. 그리고, 상기 안테나 패턴은 상기 전송될 데이터를 수신할 안테나가 무방향성으로 동작하여야 하는지, 빔 포밍 방식으로 동작하여야 하는지에 근거하여 결정된다.

무선 기기(200)는 대역폭 예약 요청 프레임(400)에 대한 응답인 대역폭 예약 응답 프레임(500)에 의하여 조정자(100)로부터 데이터 전송을 허가받은 후, 조정자(100)에 의하여 방송되는 비콘 프레임(600)을 통하여 시간 슬롯의 위치를 확인한 후에는 해당 시간 슬롯을 동안 데이터를 전송할 수 있다.

MAC 유닛(240)은 상기 생성된 데이터에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU를 생성하고, 비콘 프레임(600)에 포함된 시간 슬롯의 시작 시간이 되었을 때 상기 MPDU를 PHY 유닛(250)을 통하여 전송한다.

이 때, 전송 모드 제어부(254)는 비콘 프레임(600) 중에서 상기 시간 슬롯에 대응되는 스케쥴 블록에 포함되는 전송 모드를 확인하고, 상기 확인된 전송 모드로 상기 생성된 데이터로 전송하도록 RF 유닛(252)를 제어한다. 보다 구체적으로, RF 유닛(252)은, 상기 전송 모드가 HRP 모드이면 상기 생성된 데이터를 광대역 신호로 변조하여 전송하고, 상기 전송 모드가 LRP 모드이면 협대역 신호로 변조하여 전송한다.

마찬가지로, 안테나 패턴 제어부(255)는 상기 스케쥴 블록에 포함되는 안테 나 패턴을 확인하고, 상기 확인된 안테나 패턴에 따라 상기 RF 유닛(252) 을 제어한다. RF 유닛(252)는 상기 안테나 패턴이 무방향성으로 되어 있으면 무방향성 안테나(253)를 가동하고, 빔 포밍으로 되어 있으면 방향성 안테나(253)를 데이터를 전송할 무선 기기의 방향으로 제어한다.

한편, 무선 기기(200)는 전송 기기로서 뿐만 아니라, 수신 기기로서도 동작할 수 있다. 무선 기기(200)는 수신 기기로 동작할 경우에도 비콘 프레임(600)을 수신하여 그 내용을 판독하여야 한다. 무선 기기(200)는 비콘 기간 내에 방송되는 비콘 프레임(600)을 수신하고, 비콘 프레임(600)에서 목적 ID(666)가 자신으로 설정되어 있는 시간 슬롯 동안에 데이터를 수신할 수 있다. 이 때, 무선 기기(200)의 MAC 유닛(240)은 비콘 프레임(600) 중에서 상기 시간 슬롯에 대응되는 스케쥴 블록에 포함되는 전송 모드 및 안테나 패턴을 판독하고, PHY 유닛(250)은 상기 데이터를 상기 전송 모드 및 상기 안테나 패턴에 따라 수신하기 위한 상태로 무선 기기(200)를 조정한다.

즉, 상기 시간 슬롯에 해당하는 시간이 되면, 전송 모드 제어부(254)는 상기 전송 모드가 HRP 모드이면 광대역 신호를 수신할 수 있도록 PHY 유닛(250)을 제어하고, LRP 모드이면 협대역 신호를 수신할 수 있도록 PHY 유닛(250)을 제어한다. 마찬가지로, 안테나 패턴 제어부(255)는 상기 안테나 패턴이 무방향성으로 되어 있으면 무방향성 안테나를 가동하고, 빔 포밍으로 되어 있으면 방향성 안테나를 데이터를 전송할 무선 기기의 방향으로 제어한다.

지금까지 도 7 및 도 8의 각 구성요소들은 메모리 상의 소정 영역에서 수행 되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소들은 컴퓨터로 판독가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광대역 신호 및 협대역 신호가 함께 전송되는 네트워크에서 대역폭 예약 및 무선 데이터 전송을 효율적으로 수행할 수 있다.

Claims

네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 수신하는 단계;

상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 무선 기기에 전송하는 단계; 및

상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 상기 네트워크에 방송하는 단계를 포함하고,

상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호를 전송하는 HRP(High Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가 협대역 신호를 전송하는 LRP(Low Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가를 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 방법.
제 1항에 있어서, 상기 시간 슬롯을 요청하는 프레임 및 상기 비콘 프레임은

상기 데이터를 전송하기 위한 신호가 방향성을 갖는가 여부를 나타내는 안테나 패턴을 더 포함하는, 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 방법.
제 2항에 있어서,

상기 전송 모드가 HRP 모드를 나타낼 때, 상기 안테나 패턴은 빔 포밍(beam forming)을 나타내고, 상기 전송 모드가 LRP 모드를 나타낼 때, 상기 안테나 패턴은 무방향성(omni-directional)을 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 방법.
제 3항에 있어서, 상기 데이터가 무압축 AV 데이터인 경우에는

상기 데이터의 전송은 HRP 모드를 통하여 이루어지고, 상기 데이터 전송시에 안테나는 빔 포밍 방식으로 구동되는, 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 방법.
네트워크 조정자에게, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 전송하는 단계;

상기 네트워크 조정자로부터 상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 단계; 및

상기 시간 슬롯의 지속 시간 동안 상기 데이터를 상기 전송 모드로 다른 무선 기기에 전송하는 단계를 포함하고,

상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호를 전송하는 HRP(High Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가 협대역 신호를 전송하는 LRP(Low Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가를 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법.
제 5항에 있어서, 상기 시간 슬롯을 요청하는 프레임 및 상기 비콘 프레임은

상기 데이터를 전송하기 위한 신호가 방향성을 갖는가 여부를 나타내는 안테나 패턴을 더 포함하는, 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법.
제 6항에 있어서,

상기 전송 모드가 HRP 모드를 나타낼 때, 상기 안테나 패턴은 빔 포밍(beam forming)을 나타내고, 상기 전송 모드가 LRP 모드를 나타낼 때, 상기 안테나 패턴은 무방향성(omni-directional)을 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법.
제 7항에 있어서, 상기 데이터가 무압축 AV 데이터인 경우에는

상기 데이터의 전송은 HRP 모드를 통하여 이루어지고, 상기 데이터 전송시에 안테나는 빔 포밍 방식으로 구동되는, 무선 네트워크에서 데이터 전송 방법.
네트워크 조정자로부터, 데이터의 전송 모드, 수신 무선 기기의 식별자, 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 단계;

무선 기기의 식별자가 상기 식별자와 일치하는 경우에, 상기 데이터를 상기 전송 모드로 수신하기 위한 상태로 상기 무선 기기를 조정하는 단계; 및

상기 시간 슬롯의 지속시간 동안 상기 데이터를 다른 무선 기기로부터 수신하는 단계를 포함하고,

상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호를 전송하는 HRP(High Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가 협대역 신호를 전송하는 LRP(Low Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가를 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 수신 방법.
제 9항에 있어서, 상기 비콘 프레임은

상기 데이터를 전송하기 위한 신호가 방향성을 갖는가 여부를 나타내는 안테나 패턴을 더 포함하는, 무선 네트워크에서 데이터 수신 방법.
제 10항에 있어서,

상기 전송 모드가 HRP 모드를 나타낼 때, 상기 안테나 패턴은 빔 포밍(beam forming)을 나타내고, 상기 전송 모드가 LRP 모드를 나타낼 때, 상기 안테나 패턴은 무방향성(omni-directional)을 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 수신 방법.
제 11항에 있어서, 상기 데이터가 무압축 AV 데이터인 경우에는

상기 데이터의 수신은 HRP 모드를 통하여 이루어지고, 상기 데이터 수신시에 안테나는 빔 포밍 방식으로 구동되는, 무선 네트워크에서 데이터 수신 방법.
네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 수신하는 수단;

상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 무선 기기에 전송하는 수단; 및

상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 상기 네트워크에 방송하는 수단을 포함하고,

상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호를 전송하는 HRP(High Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가 협대역 신호를 전송하는 LRP(Low Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가를 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 장치.
네트워크 조정자에게, 데이터의 전송 모드를 포함하고 시간 슬롯을 요청하는 프레임을 전송하는 수단;

상기 네트워크 조정자로부터 상기 전송 모드 및 상기 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 수단; 및

상기 시간 슬롯의 지속 시간 동안 상기 데이터를 상기 전송 모드로 다른 무선 기기에 전송하는 수단을 포함하고,

상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호를 전송하는 HRP(High Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가 협대역 신호를 전송하는 LRP(Low Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가를 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 전송 장치.
네트워크 조정자로부터, 데이터의 전송 모드, 수신 무선 기기의 식별자, 시간 슬롯의 지속시간에 관한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신하는 수단;

무선 기기의 식별자가 상기 식별자와 일치하는 경우에, 상기 데이터를 상기 전송 모드로 수신하기 위한 상태로 상기 무선 기기를 조정하는 수단; 및

상기 시간 슬롯의 지속시간 동안 상기 데이터를 다른 무선 기기로부터 수신하는 수단을 포함하고,

상기 전송 모드는 상기 데이터의 전송이 광대역 신호를 전송하는 HRP(High Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가 협대역 신호를 전송하는 LRP(Low Rate PHY) 모드에 의하여 이루어지는가를 나타내는, 무선 네트워크에서 데이터 수신 장치.