KR20040053383A - 다지점-조정된 무선 네트워크간의 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

다지점-조정된 무선 네트워크간의 통신 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20040053383A
KR20040053383A KR10-2004-7008177A KR20047008177A KR20040053383A KR 20040053383 A KR20040053383 A KR 20040053383A KR 20047008177 A KR20047008177 A KR 20047008177A KR 20040053383 A KR20040053383 A KR 20040053383A
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엑스트림스펙트럼, 인크.
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Abstract

적어도 2개의 네트워크를 지닌 무선 스캐터넷이 제공된다. 각 네트워크는 제어기 및 하나 이상의 장치를 포함한다. 각 네트워크의 제어기는 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 가용 물리층을 갖는다. 이 제어기는 네트워크간의 중첩도에 따라서 네트워크 정보를 각종 방식으로 서로에게 통과시킬 것이다. 2개의 네트워크가 가시 중첩을 갖는다면, 제어기는 네트워크 정보를 직접 통과시킬 것이다. 이들 네트워크가 감춰진 중첩을 갖는다면, 한 제어기는 다른 제어기의 네트워크 내의 장치를 사용하여 네트워크 정보를 통과시킨다. 이들이 간접적인 중첩을 갖는다면, 각 네트워크로부터의 한 장치는 챠일드 네트워크가 될 것이고, 이 제어기는 챠일드 네트워크 내의 장치를 통해서 네트워크 정보를 통과시킬 것이다. 이 네트워크 정보는 비콘 또는 별도의 방송 메시지를 통해서 통과될 것이다.

Description

다지점-조정된 무선 네트워크간의 통신 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF COMMUNICATION BETWEEN MULTIPLE POINT-COORDINATED WIRELESS NETWORKS}
국제 표준 조직(ISO)의 개방형 시스템간 상호 접속(OSI) 표준은 최종 사용자 및 물리적 장치간에 7계층을 제공하며, 이 계층을 통해서 여러 시스템을 통신시킨다. 각 계층은 서로 다른 작업을 행하고, OSI 표준은 계층들간 뿐 아니라 상기 표준에 부합하는 장치들 간의 상호 작용을 규정한다.
도1은 7계층의 OSI 표준의 계층을 도시한 것이다. 도1에 도시된 바와 같이, OSI 표준(100)은 물리층(110), 데이터 링크층(120), 네트워크 층(130), 전송층(140), 세션 층(150), 프리젠테이션 층(160) 및 응용층(170)을 포함한다.
물리(PHY) 층(110)은 전기적, 기계적, 기능적 및 절차적 레벨로 네트워크를 통해서 비트 스트림을 전달한다. 이는 캐리어상에 데이터를 송,수신하기 위한 하드웨어 수단을 제공한다. 데이터 링크층(120)은 물리적 매체에 대한 비트의 표현 및 상기 매체에 대한 메시지 포맷을 나타내며, 적절한 동기화로 데이터 블록(가령, 프레임)을 전송한다. 네트워킹 층(130)은 데이터를 적절한 목적지로 루팅 및 포워딩하며, 접속을 유지 및 종료시킨다. 전송층(140)은 종단간 제어 및 에러 검사를 관리하여 완전한 데이터 전송을 보장한다. 세션층(150)은 각 단부에서 응용간의 대화의 설정, 조정(coordinate) 및 종료, 교환 및 대화시킨다. 프리젠테이션 층(160)은 하나의 프리젠테이션 포맷으로부터 인입 및 인출 데이터를 또 다른 것으로 변환시킨다. 이 응용 층(170)은 통신 파트너를 식별, 서비스 품질을 식별, 사용자 인증 및 프라이버시를 고려 및 데이터 신택스에 대한 어떤 제한을 식별하는 것이다.
IEEE 802 위원회는 OSI 표준(100)의 데이터 링크 층(120) 및 물리층(110)에 대충 대응하는 로컬 네트워크용 3계층 구조를 개발하였다. 도2는 IEEE 802 표준(200)을 도시한다.
도2에 도시된 바와 같이, IEEE 802 표준(200)은 물리(PHY) 층(210), 매체 액세스 제어(MAC) 층(220), 및 논리 링크 제어(LLC) 층(225)을 포함한다. PHY 층(210)은 근본적으로, OSI 표준(100)에서 PHY 층(110)으로서 동작한다. MAC 및 LLC 계층(220 및 225)은 OSI 표준(100)에서 데이터 링크 층(120)의 기능을 공유한다. LLC 층(225)은 PHY 층(210)에서 통신될 수 있는 프레임으로 데이터를 배치하고, MAC 층(220)은 데이터 링크를 통해서 통신을 관리하며, 데이터 프레임을 전송하고 확인(ACK) 프레임을 수신한다. MAC 및 LLE 층(220 및 225) 모두는 예러 검사 뿐만 아니라 수신되지 않고 확인되지 않는 프레임의 재전송을 위한 역활을 한다.
도3은 IEEE 802 표준(200), 특히 제안된 IEEE 802.15 표준을 사용할 수 있는 무선 네트워크(305)의 블록도이다. 바람직한 실시예에서, 네트워크(305)는 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 또는 피코넷(piconet)이다. 그러나, 본 발명은 또한, 예를 들어, 무선 구내 통신망(WLAN) 또는 이외 다른 어떤 적절한 무선 네트워크와 같이,여러 사용자들간에 대역폭이 공유되도록 하는 다른 장치에 적용된다.
용어 피코넷이 사용될 때, 애드혹(ad-hoc) 접속된 장치의 네트워크라 하는데, 한 장치는 제어기로서 기능하는(즉, 마스터로서 기능한다) 반면, 다른 장치는 제어기의 명령을 따른다(즉, 슬레이브로서 기능한다). 이 제어기는 지정된 장치 또는 제어기로서 기능하도록 선택된 장치들 중 단지 한 장치 일 수 있다. 장치 및 제어기들간에 한 가지 주요한 차이는, 제어기가 네트워크 내의 모든 장치와 통신할 수 있도록 하여야 만 하는 반면에 각종 장치는 네트워크 내의 다른 모든 장치와 통신할 수 없도록 한다는 것이다.
도3에 도시된 바와 같이, 네트워크(305)는 제어기(310) 및 다수의 장치(321-325)를 포함한다. 이 제어기(310)는 네트워크(305)의 동작을 제어하도록 작용한다. 상술된 바와 같이, 제어기(310) 및 장치(321-325)의 시스템을 피코넷이라 칭할 수 있으며, 이 경우에, 제어기(310)는 피코넷 제어기(PNC)라 칭할 수 있다. 장치(321-325) 각각은 1차 무선 링크(330)를 통해서 제어기(310)에 접속되고, 또한 2차 무선 링크(340)를 통해서 하나 이상의 다른 장치(321-325)에 접속될 수 있다.네트워크(305)의 각 장치(321-325)는 여러 무선 장치, 예를 들어, 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라, 개인용 휴대 단말기(PDA), 디지털 음악 플레이어, 또는 다른 휴대용 무선 장치일 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기(310)는 시스템을 제어하는 부가적인 기능 및 네트워크(305) 내의 모든 장치(321-325)와 통신하는 조건을 제외하면, 임의의 장치(321-325)와 동일한 분류의 장치일 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기(310)는 별도의 지정된 제어 장치일 수 있다.
각종 장치(321-325)는 가용 물리적 영역(350)으로 제한되는데, 이 영역은 제어기(310)가 각 장치(321-325)와 성공적으로 통신할 수 있는 것을 토대로 설정된다. 제어기(310)와 통신 할 수 있는 임의의 장치(321-325)(그 반대)는 네트워크(305)의 가용 영역(350) 내에 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 네트워크(305) 내의 모든 장치(321-325)가 모든 다른 장치(321-325)와 통신할 필요는 없다.
도4A는 도3의 네트워크(305)로부터 제어기(310) 또는 장치(321-325)의 블록도이다. 도4A에 도시된 바와 같이, 각 제어기(310) 또는 장치(321-325)는 물리(PHY) 층(410), 매체 액세스 제어(MAC) 층(420), 한 세트의 상위 층(430) 및 관리 엔터티(440)를 포함한다.
PHY 층(410)은 1차 또는 2차 무선 링크(330 또는 340)을 통해서 네트워크(305)의 나머지와 통신한다. 전송가능한 데이터 포맷으로 데이터를 발생 및 수신하여 이를 MAC 층(420)을 통해서 이용 가능한 포맷으로 이 포맷으로부터 변환시킨다. MAC 층(420)은 PHY 층(410)에 의해 요구되는 데이터 포맷 및 상위층(430)에 의해 요구되는 데이터 포맷 간의 인터페이스로서 작용한다. 상위층(205)은 장치(321-325)의 기능성을 포함한다. 이들 상위층(430)은 TCP/IP, TCP, UDP, RTP, IP, LLC 등을 포함할 수 있다.
통상적으로, WPAN 내의 제어기(310) 및 장치(321-325)는 동일한 대역폭을 공유한다. 따라서, 이 제어기(310)는 대역폭의 공유를 조정한다. 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 장치내에서 대역폭을 공유하도록 프로토콜을 설정하는 표준이 개발되었다. 예를 들어, IEEE 표준 802.15.3은 시분할 다중 접속(TDMA)를 사용하여 대역폭을 공유하도록 하는 이와 같은 장치에서 PHY 층(410) 및 MAC 층(420)을 위한 명세(specification)를 제공하도록 개발되었다. 이 표준을 사용하면, MAC 층(420)은 장치(321- 325)에 의한 대역폭의 공유를 제어기(310) 및/또는 장치(321-325)에 의해 관리하는 프레임 및 슈퍼프레임을 규정한다.
도4B는 종래의 동작 방법에 따른 경쟁 자유 기간(contention free period)동안 다수의 타임 슬롯을 갖는 일련의 슈퍼-프레임의 전형적인 구조를 도시한 것이다. 도4A에 도시된 바와 같이, 데이터 전송 방식은 네트워크(300) 전체에 걸쳐서 적시에 연속적인 슈퍼 프레임(450)을 전송하는 것을 포함한다. 각 슈퍼-프레임(450)은 비콘(beacon)(460), 선택적인 경쟁 액세스 기간(CAP)(470), 및 경쟁 자유 기간(CFP)(480)을 포함한다. 이 경쟁 자유 기간(480)은 하나 이상의 타임 슬롯(490)을 포함한다. 이들은 네트워크 동작에 요구되는 바와 같은, 보장된 타임 슬롯(GTSs), 관리 시간 슬롯(MSTs) 또는 다른 유형의 타임 슬롯일 수 있다.
슈퍼-프레임(450) 자체는 적시에 반복되는 고정 시간 구성이다. 슈퍼-프레임(450)의 특정 지속 기간은 비콘(460)에서 설명된다. 실제로, 비콘(460)은 얼마나 자주 비콘(460)이 반복되는지에 관한 정보를 포함하며, 이는 효율적으로 슈퍼-프레임(450)의 지속기간에 대응한다. 비콘(460)은 또한, 네트워크(300)에 관한 정보 및 제어기(310)의 아이덴터티를 포함한다.
동작시, 제어기(310)는 비콘(460)을 사용하여, 타임 슬롯(490)을 규정하고 할당한다. 모든 장치(321-325)는 비콘 기간(460)동안 제어기(310)를 따른다. 각 장치(321-325)는 제로 또는 보다 많은 타임 슬롯(490)을 수신하며, 비콘 기간(460)동안 제어기(310)로부터 각 시작 시간 및 지속기간을 통지받는다. 이 비콘 정보는 유형, 길이 및 값을 나타내는 소위 TLV 포맷이라 칭하는 것을 사용한다. 따라서, 각 장치는 전송할 때 및 수신할 때를 인지한다. 그러므로, 비콘 기간(460)은 장치(321-325)의 송, 수신을 조정하는데 사용된다.
이 제어기(310)는 각 슈퍼 프레임(450)의 처음에 모든 장치(321-325)에 비콘(4600을 전송한다. 이 비콘(460)은 각 장치(321-325)에게 슈퍼-프레임(450)의 지속기간 뿐만 아니라 MAC 어드레스에 관한 다른 정보, 즉 어쨌든 경쟁 액세스 기간(470)의 크기 및 지속기간 과 경쟁 자유 기간(480)의 지속기간을 통지하도록 한다.
각 비콘(460)은 정확하게는 채널 타임 할당(CTA)이 아닌 정보를 포함할 것이다. 정보의 한 부분은 비콘 기간(460)을 규정할 것이고 비콘 기간(460)의 시작 시간 및 지속기간을 서명한다. 또 다른 부분은 어쨋든 경쟁 액세스 기간(470)을 규정할 것이고 경쟁 액세스 기간(470)의 시작 시간 및 지속기간을 설명한다. 각 비콘은 또한, 다수의 CTAs를 가질 수 있다. 각 타임 슬롯(490)에 대한 CTA가 존재할 것이다. 동적 타임 슬롯(490)을 사용하면, 슬롯 할당은 수정된 CTAs로 인해 매 슈퍼 프레임마다 변경될 수 있다.
네트워크는 관리 타임 슬롯 동안 경쟁 액세스 기간(470)에 걸쳐서 제어기(310) 및 각종 장치(321-325)간에 제어 및 관리 정보를 제어를 통과시킨다. 예를 들어, 이는 네트워크(300)에 가입하길 원하는 새로운 장치에 관한 정보를 포함할 수 있다.
새로운 장치(321-325)가 네트워크(300)에 부가되길 원한다면, 경쟁 액세스 기간(330)에서 또는 관련 관리 타임 슬롯 동안 제어기(310)로부터 엔트리를 요청한다.
그 후, 각 장치는 경쟁 자유 기간(480) 동안 데이터 패킷을 전송한다. 이 장치(321-325)는 자신들에 할당된 타임 슬롯(49)을 사용하여, 데이터 패킷을 다른 장치(제어기(310)가 네트워크(300) 내의 장치(321-325)인 경우, 제어기(310)를 포함할 수 있다)에 전송한다. 각 장치(321-325)는 하나 이상의 데이터 패킷을 전송할 수 있고, 수신 장치(321-325)로부터 패킷이 성공적으로 수신되었다는 것을 나타내는 즉각적인 확인(ACK) 프레임을 요청하거나 지연된(그룹화된) 확인을 요청할 수 있다. 즉각적인 ACK 프레임이 요청된 경우, 전송 장치(321-325)는 타임 슬롯(490)에서 충분한 시간을 할당하여 ACK 프레임이 도달하도록 한다.
어느 장치(321-325)가 전송되고 어느 장치가 전송된 데이터의 충돌을 피하도록 청취할지를 조직할 필요가 있다. 예를 들어, 장치 1(321) 및 장치 4(324) 둘 다가 동시에 데이터 전송을 시도한 경우, 이 데이터는 충돌하여 수신 장치가 신호 획득 및 수신하는데 실패하게 한다.
슈퍼-프레임(450)에서 각 타임 슬롯(490)을 할당하는 이유는 소정의 장치, 예를 들어, 장치 1(321)이 또 다른 장치, 예를 들어, 장치 5(325)에 전송할 때, 신호를 모든 사람에게 실제로 방송, 즉 청취하는 모든 사람이 들을 수 있는 오픈 에어(open air)로 방송하기 때문이다. 장치 1(321)이 전송중인 동안, 장치 5(325)는 청취하는 유일한 장치로 하는 것이 선호된다. 이는 근본적으로 TDMA 방식이다. 방송 매체가 무선이기 때문에, 한 장치가 전송중일 때, 시스템은 그 밖의 누군가가 채널을 사용하는 것을 제한하여야 한다.
각 특정 장치(321-325)가 비콘 기간(460)동안 수신된 정보로부터의 전송 시작 시간 및 지속 기간을 인지하기 때문에, 각 장치(321-325)는 전송할 때까지 침묵(silent)한채로 유지될 수 있다.
이 실시예에서 도시된 타임 슬롯(490)은 상이한 크기로 이루어질 수 있다. 타임 슬롯(490)의 시작 시간 및 지속기간은 제어기(310)에 의해 결정되고 비콘(460)에서 장치(321-325)로 전송된다.
현재의 네트워킹 토포로지를 사용하면, 각 네트워크 내의 장치는 동일한 네트워크 내에서 단지 무선으로 다른 장치와 통신한다. 한 무선 네트워크의 제1 장치가 또 다르 무선 네트워크의 제2 장치와 통신하도록 하기 위하여, 제1 장치는 에더넷, HomePNA, 또는 HomePLUG와 같은 유선 백본을 사용하여 접속을 이룬다.
이 종류의 시스템에서, 각 무선 네트워크는 셀을 형성하고, 각각의 셀은 유선 백본을 통해서 접속된다. IEEE 802.11 시스템 및 HomeRF 둘 다는 이 부류의 유선 기반구조의 토포로지를 따른다.
게다가, 이와 같은 네트워크 방식에서, 애드혹(ad-hoc) 네트워킹은 거의 지원되지 않는다. 이것이 지원될 때, 일반적으로, 다른 애드혹 네트워크와 가능한 접속하지 않는 단일 피코넷으로 제한된다.
기반구조를-기반으로 한 방식의 또 다른 결점은 네트워크를 서로 링킹하는 유선 백본에 좌우된다. 어떤 주어진 상황에서, 이 유선 백본이 이용될 수 있다라고 보장하지 않는다. 게다가, 가정 환경에서 오늘날 사용중인 대부분의 유선 백본은 다매체 응용을 취급하는데 필요로되는 서비스 속도 및 품질 조건을 지원하지 않는다.
그러므로, 고정된 유선 백본을 필요로 하지 않고도 네트워크가 인접 네트워크와 통신할 수 있는 방법을 제공하는 것이 유용하다.
본 문서는 본원에 참조된 "SCATTERNET OR MULTI-HOP AD-HOC NETWORKING TOPOLOGY"라는 명칭으로 2001년 11월 28일에 출원된 미국 가 특허 출원 번호 60/333,524호의 이점을 주장한 것이다.
본 발명은 무선 개인 영역 네트워크 및 무선 구내 통신망에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중 중첩하거나 인접 무선 개인 영역 네트워크 또는 무선 구내 통신망간의 통신을 손쉽게 하기 위한 시스템, 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
도1은 컴퓨터 통신 구조에 대한 OSI 표준의 블록도.
도2는 컴퓨터 통신 구조에 대한 IEEE 802 표준의 블록도.
도3은 무선 네트워크의 블록도.
도4A는 도3의 무선 네트워크 내의 장치 또는 제어기의 블록도.
도4B는 종래 방법을 따른 경쟁 자유 기간 동안 다수의 타임 슬롯을 갖는 일련의 슈퍼-프레임의 전형적인 구조를 도시한 도면.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예를 따른 스캐터넷의 블록도.
도6A 내지 도6C는 본 발명의 바람직한 실시예를 따른 3가지 유형의 네트워크 중첩을 도시한 도면.
도7은 본 발명의 바람직한 실시예를 따른 슈퍼프레임 조정 명령을 도시한 도면.
도8은 본 발명의 바람직한 실시예를 따른 방송 메시지의 포맷을 도시한 도면.
이 장의 발명의 명칭에 부합하여, 본 발명의 선택된 특징에 대한 간략한 설명 만이 지금부터 제공된다. 본 발며에 대한 보다 완전한 설명은 이 전체 문서의 요지이다.
본 발명의 특징은 자기 전개 및 구성 성능을 지닌 "스마트" 다중-네트워크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 다수의 중첩 또는 인접 무선 네트워크 간의 무선 링크를 발견하여 갱신하는 방식을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 유선 접속없이도 서로 다른 무선 네트워크와 관계된 장치간의 통신을 수용하는 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적들 중 일부는 다수의 무선 네트워크 간의 무선 링크를 발견하고 갱신하여 다중-홉 애드혹 네트워크 전체에 걸쳐서 통신 경로를 구축하는 방식에 의해 성취된다.
이들 및 그외 다른 양상을 따르면, 초광 대역폭 무선 스캐터넷(scatternet)이 제공된다. 이 스캐터넷은 제1 네트워크의 동작을 제어하는 제1 제어기를 포함하는 제1 네트워크로서, 상기 제1 제어기는, 상기 제1 제어기가 성공적으로 통신하는 최대 거리를 나타내는 제1 가용 물리적 영역 및 상기 제1 가용 물리적 영역에 위치된 하나 이상의 제1 장치를 갖는, 제1 네트워크; 및, 제2 네트워크의 동작을 제어하는 제2 제어기를 포함하는 제2 네트워크로서, 상기 제2 제어기는, 상기 제2 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 제2 가용 물리적 영역 및 상기 제2 가용 물리적 영역에 위치되는 하나 이상의 제2 장치를 갖는, 제2 네트워크를 포함한다. 상기 제1 제어기는 제2 가용 물리적 영역 내에 있고, 상기 제2 제어기는 상기 제1 가용 물리적 영역내에 있다. 이 시스템에서, 상기 제1 및 제2 제어기는 초광 대역폭 신호를 통해서 네트워크 정보 데이터를 교환한다.
네트워크 정보 데이터는 라우터/제어기 식별자, 네트워크 정보 데이터의 년령 표시자, 네트워크 정보 데이터가 제어기 또는 장치간에 통과하는 횟수의 카운트, 시퀀스 번호, 부하 피드백, 다수의 관련 네트워크 장치, 인접 매체 액세스 제어기 어드레스의 리스트, 지원된 데이터 레이트의 리스트, 이용 가능한 네트워크 브리지 접속의 리스트 및 이용 가능한 네트워크 서비스의 리스트를 포함하는 것이 바람직하다.
네트워크 정보 데이터는 제1 및 제2 제어기에 의해 각각 전송되는 제1 및 제2 초광 대여폭 비콘을 통해서 교환될 수 있다. 대안적으로, 네트워크 정보 데이터는 제1 및 제2 제어기 각각에 의해 전송되는 제1 및 제2 초광 대역폭 방송 메시지를 통해서 교환될 수 있다.
초광 대역폭 무선 스캐터넷이 또한 제공되는데, 이 스캐터넷은: 제1 네트워크의 동작을 제어하는 제1 제어기를 포함한 제1 네트워크로서, 상기 제1 제어기는, 상기 제1 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 제1 가용 물리적 영역 및 상기 제1 가용 물리적 영역에 위치된 하나 이상의 제1 장치를 갖는, 제1 네트워크; 및, 제2 네트워크의 동작을 제어하는 제2 제어기를 포함하는 제2 네트워크로서, 상기 제2 제어기는, 상기 제2 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 제2 가용 물리적 영역 및 상기 제2 가용 물리적 영역에 위치되는 하나 이상의 제2 장치를 갖는, 제2 네트워크를 포함한다. 상기 제1 제어기는 제2 가용 물리적 영역 내에 있고, 상기 제2 제어기는 상기 제1 가용 물리적 영역내에 있다. 하나 이상의 제1 장치중 적어도 하나는 제2 가용 물리적 영역 내에 있고 중계 장치로서 동작한다. 이 시스템에서, 상기 제1 및 제2 제어기는 중계 장치를 통과하는 초광 대역폭 신호를 통해서 네트워크 정보 데이터를 교환한다.
또 다른 초광 대역폭 무선 스캐터넷이 제공되는데, 이 스캐터넷은: 제1 네트워크의 동작을 제어하는 제1 제어기를 포함한 제1 네트워크로서, 상기 제1 제어기는, 상기 제1 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 제1 가용 물리적 영역 및 상기 제1 가용 물리적 영역에 위치된 하나 이상의 제1 장치를 갖는, 제1 네트워크; 및, 제2 네트워크의 동작을 제어하는 제2 제어기를 포함하는 제2 네트워크로서, 상기 제2 제어기는, 상기 제2 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 제2 가용 물리적 영역 및 상기 제2 가용 물리적 영역에 위치되는 하나 이상의 제2 장치를 갖는, 제2 네트워크를 포함한다. 하나 이상의 제1 장치들 중 한 장치는 제어기-실행가능한 장치이며, 상기 제어기-실행가능한 장치는 챠일드 네트워크(child network)의 동작을 제어하는 챠일드 네트워크 제어기로서 동작하며, 상기 챠일드 네트워크 제어기는, 상기 챠일드 네트워크 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 최대 거리를 나타내는 챠일드 네트워크 가용 물리적 영역을 갖는다. 하나 이상의 제2 장치들중 적어도 하나는 상기 챠일드 네트워크 가용 물리적 영역내에 있고 상기 챠일드 네트워크 내의 챠일드 장치로서 동작한다. 이 시스템에서, 상기 제1 및 제2 제어기는 상기 챠일드 네트워크 내의 챠일드 제어기 및 챠일드 장치를 통해서 네트워크 정보 데이터를 교환한다.
초광 대역폭 스캐터넷 내의 제1 및 제2 초광 대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법에 제공된다. 이 방법은 상기 제1 네트워크 내의 제1 제어기로부터 제1 비콘을 전송하는 단계로서, 상기 제1 비콘은 제1 네트워크 정보 데이터를 포함하는 전송 단계; 상기 제2 네트워크내의 제2 제어기에서 상기 제1 비콘을 수신하는 단계; 및, 상기 제2 제어기에서 상기 제1 비콘으로부터 상기 제1네트워크 정보 데이터를 추출하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 또한, 상기 제1 제어기 및 제2 제어기 둘다의 가용 물리적 영역 내에 위치된 중계 장치를 통해서 상기 제1 제어기로부터 상기 제2 제어기로 제1 비콘을 중계하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 비콘의 중계는 상기 제1 비콘을 전송하고 상기 제1 비콘을 수신하는 단계들 간에서 수행된다.
상기 중계 장치는 상기 제1 네트워크의 멤버 또는 상기 제2 네트워크의 멤버 중 하나 인 것이 바람직하다.
상기 방법은 상기 제 2 제어기로부터 제 2 비콘을 전송하는 단계로서, 상기 제 2 비콘은 제 2 네트워크 정보 데이터를 포함하는, 전송 단계; 상기 제 1 제어기에서 상기 제2 비콘을 수신하는 단계; 및, 상기 제 1 제어기에서 상기 제 2 비콘으로부터 상기 제 2 네트워크 정보 데이터를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 제 1 제어기의 가용 물리적 영역 및 상기 제 2 제어기의 가용 물리적 영역내에 위치된 중계 장치를 통해 상기 제 2 제어기로부터 상기 제 1 제어기로 상기 제 2 비콘을 중계하는 단계를 더 포함하는데, 상기 제 2 비콘의 중계는 상기 제 2 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 2 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행된다.
이 중계 장치는 제1 네트워크의 멤버 또는 제2 네트워크의 멤버중 하나인 것이 바람직하다.
이 방법은 상기 제 1 제어기의 가용 물리적 영역 및 상기 제 2 제어기의 가용 물리적 영역내에 위치된 중계 장치를 통해 상기 제 1 제어기로부터 상기 제 2제어기로 상기 제 1 비콘을 중계하는 단계로서, 상기 제 1 비콘의 중계는 상기 제 1 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 1 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행되는, 중계 단계 및, 상기 중계 장치를 통해 상기 제 2 제어기로부터 상기 제 1 제어기로 상기 제 2 비콘을 중계하는 단계로서, 상기 제 2 비콘의 중계는 상기 제 2 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 2 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행되는, 중계 단계를 더 포함한다.
상기 제 2 네트워크 정보 데이터는, 버젼 식별자, 방송 메시지 유형, 라우터/제어기 식별자, 상기 네트워크 정보 데이터의 년령 표시자, 상기 네트워크 정보 데이터가 제어기 또는 장치 사이로 전송된 횟수의 카운트, 시퀀스 번호, 부하 피드백, 관련 네트워크 장치의 수, 인접 매체 액세스 제어기 어드레스, 데이터 레이트, 이용 가능한 네트워크 브리지 접속 리스트 및, 이용 가능한 네트워크 서비스의 리스트 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 네트워크 정보 데이터는, 버젼 식별자, 방송 메시지 유형, 라우터/제어기 식별자, 상기 제 1 네트워크 정보 데이터의 년령 표시자, 상기 제 1 네트워크 정보 데이터가 제어기 또는 장치 사이로 전송된 횟수의 카운트, 시퀀스 번호, 부하 피드백, 관련 네트워크 장치의 수, 인접 매체 액세스 제어기 어드레스, 데이터 레이트, 이용 가능한 네트워크 브리지 접속 리스트 및, 이용 가능한 네트워크 서비스의 리스트 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 장점 및 본 발명의 보다 완전한 이해는 첨부한 도면을 참조한 이하의 상세한 설명을 통해서 이해될 것이다. 이들 도면에서, 동일한 참조 번호가 동일하거나 상응하는 부품에 병기될 것이다.
본 발명의 실시예는 스캐터넷 내의 여러 장치들간의 무선 통신을 허용하는 스캐터넷 토포로지를 제공한다. 동작 동안, 스캐터넷 장치는 서로 간에 무선으로 트래픽을 통과시킨다. 비교하면, 통상적인 네트워킹 방식은 2개의 서로 다른 네트워크로부터의 장치가 단지 유선 접속(즉, 브리징)을 통해서만 통신하도록 한다.
스캐터넷은 하나 이상의 무선 링크(홉이라 칭함)에 의해 서로에 접속되는 다수의 무선 네트워크로 이루어진 시스템으로서 규정된다. 이 네트워크킹 시스템은 이들 여러 이동 장치의 그룹을 발견하고 이들 경로를 구축하여 갱신하도록 기능하여, 각 장치가 스캐터넷을 형성하는 네트워크들 중 한 네트워크에 링크되는 한 어떠한 사용자도 어떠한 다른 사용자와 통신하도록 한다. 이 자동 이동 장치 시스템은 분리된 방식으로 동작할 수 있으며, 고정, 즉 유선 네트워크와 인터페이스하도록 게이트웨이를 가질 수 있다.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예를 따른 스캐터넷의 블록도이다. 이 스캐터넷(500)은 3개의 별도의 중첩 네트워크, 네트워크A(505a), 네트워크 B(505b), 및 네트워크 C(505c)를 포함한다. 기본 기능에서, 이들 네트워크(505a, 505b, 505c)의 소자는 도3에 도시된 대응하는 소자로서 작용한다. 이 네트워크(505a, 505b, 505c)는 도3과 관련하여 상술된 바와 같은 피코넷 또는 다른 무선 네트워크일 수 있다.
도5에 도시된 바와 같이, 네트워크A(505a)는 제어기(510a) 및 다수의 장치(521a-524a)를 포함하며, 네트워크B(505b)는 제어기(510a) 및 다수의 장치(521b-522b)를 포함하며, 네트워크 C(505c)는 제어기(510c) 및 다수의 장치(521c-523c)를 포함한다. 각각의 장치(521a-524a), (521b-522b), (521c-523c)는 1차 무선 링크(530)를 통해서 각 제어기(510a, 510b, 510c)에 접속된다. 게다가, 도시되지 않았지만, 각 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)는 또한, 도3과 관련하여 상술된 바와 같이 2차 무선 링크를 통해서 네트워크(505a, 505b, 505c) 내의 하나 이상의 다른 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)에 접속될 수 있다.
소정 네트워크의 각종 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)는 제어기(510a, 510b, 510c)가 자치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c) 각각과 성공적으로 통신할 수 있는 것을 토대로 설정된 가용 물리적 영역(550a, 550b, 550c)에 한정된다. 소정 제어기(510a, 510b, 510c)와 통신할 수 있는 어떤 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)(및 그 반대로 통신)는 네트워크(505a, 505b, 505c)의 가용 영역(550a, 550b, 550c)내에 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 소정 네트워크(505a, 505b, 505c) 내의 모든 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)가 상기 네트워크 내의 다른 모든 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)와 통신할 필요는 없다.
3개의 중첩 네트워크(505a, 505b 및 505c)가 도5에 도시되었지만, 또 다른 실시예는 보다 적거나 많은 네트워크를 포함할 수 있다. 도5의 실시예가 가용 영역(550a, 550b, 550c)내에서 중첩하는 모든 네트워크(505a, 505b 및 505c)를 도시하지만, 네트워크(505a, 505b, 505c)의 소자들 간에 어떤 통신이 있는 경우에 이는 필요치 않다.
게다가, 네트워크A(550a)가 4개의 장치(521a-524a)를 갖는 것으로서 도시되었지만, 네트워크B(550b)는 2개의 장치(521b-522b)를 갖는 것으로서 도시되며, 네트워크C(550c)는 3개의 장치(521c-523c)를 갖는 것으로 도시되며, 또 다른 실시예는 각 네트워크 내의 장치 수를 변화시킬 수 있다.
도5와 관련하여 상술된 바와 같은 스캐터넷(500)에서, 2개의 서로다른 네트워크(505a, 505b, 505c)의 가청 범위 내에 동시에 존재하는 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)는 네트워크(505a, 505b, 505c)간의 물선 링크/무선 브리지의 역활을 수행할 것이다. 이들 특정 브리징 장치를 무선 게이트웨어 또는 프록시 노드라 칭한다.
도5에서, 장치A-4(524a) 및 장치C-1(521c)는 무선 게이트웨이로서 작용할 수 있다. 장치 A-4(524a)는 네트워크 A(505a) 및 네트워크 C(505c) 각각의 가용 영역(550a 및 550c)내에 있다. 유사하게, 장치 C-1(521c)는 네트워크 B(505b) 및 네트워크 C(505c) 각각의 가용 영역(550b 및 550c)내에 있다.
어떤 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)가 무선 게이트웨이로서 작용할 수 있는 것이 바람직하기 때문에, 모든 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)는 무선 브리징을 취급하도록 충분한 버퍼링 및 처리 성능을 갖고, 인접 네트워크(505a, 505b, 505c)가 발신중인 한 네트워크(505a, 505b, 505c)와 동일한 채널 주파수를 사용할 수 없기 때문에 2개의 상이한 채널 주파수 간에서 스위칭할 수 있어야만 된다. 그러나, 또 다른 실시예에서, 브리징 성능은 어떤 장치로 제한될 수 있다.
상술된 바와 같이, 네트워크(505a, 505b, 505c)의 제어기(510a, 510b, 510c)는 시스템을 제어하는 부가적인 기능성 및 네트워크(505a, 505b, 505c)내의 모든 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)와 통신하는 조건을 제외하면, 임의의 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)와 동일한 부류의 장치가 될 수 있다.
전형적인 제어기-실행가능한 장치 및 전형적인 비제어기 실행가능한 장치의 동작이 지금부터 고려될 것이다.
파워-업 상태에서, 제어기 실행가능 장치는 랜덤한 시간 주기 동안에 앞서 구성된 하나 이상의 채널로 청취할 것이다. 청취 주기가 끝날 시에는, 기존 네트워크를 정규 장치로서 결합하고, 기존 네트워크내의 제어기의 역할을 주장하며, 기존 네트워크의 챠일드 네트워크를 형성하거나, 또는 인접한 어떤 기존 네트워크로부터 상이한 채널상에 새로운 네트워크를 작성할 것이다.
제어기 실행가능 장치가 새로운 네트워크를 구성한다면, 인접한 잠재적(potential) 네트워크에 대한 어떤 상당한 간섭을 유발시키지 않는 채널 주파수를 선택하는 것이 바람직하다. 제안된 IEEE 802.15.3 규격에서 설명된 바와 같이, 신호 간섭은 동적 전송 전력 제어 알고리즘을 이용하여 더욱 감소될 수 있다. 이것은 네트워크의 사용 가능한 물리적 영역(즉, 셀 영역)의 크기를 조정하여, 공간 재사용을 증대하면서, 네트워크간의 양호한 접속도를 유지한다.
초기화 상태에서, 비제어기 실행가능 장치는 랜덤한 시간 주기 동안에 앞서 구성된 하나 이상의 채널로 청취할 것이다. 청취 주기가 끝날 시에는, 기존 네트워크를 정규 장치로서 결합하거나, 또는 기존 네트워크를 결합할 수 없음을 나타낼 시에(예컨대, 기존 네트워크가 존재하지 않거나, 충분한 대역폭등이 없을 시에) 에러 상태에 들어갈 것이다.
동작 시에, 스캐터넷(scatternet)(500)내의 각 제어기(510a,510b,510c)는 사용 가능한 물리적 영역(550a,550b,550c)내의 장치로 비콘(beacon)을 주기적으로 송출할 것이다. 바람직하게는, 이들 비콘, 또는 그 문제에 관한 어떤 다른 방송 메시지는 종종 관련 네트워크(505a,505b,505c)에 관한 부가적인 네트워크의 정보를 포함할 것이다. 이 네트워크의 정보는 채널 부하, 서비스 부류마다 이용 가능한 대역폭, 네트워크(505a,505b,505c)와 관련된 모든 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)의 MAC 어드레스 테이블, 각 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)의 각각의 데이터 레이트/링크 품질, 각 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)가 가질 수 있는 결과적인 어떤 브리지 접속 및, 각 장치(521a-524a, 521b-522b, 521c-523c)가 제공하는 서비스의 유형(예컨대, 인쇄, 주사, 기록, DVD 플레이어, TV 디스플레이)을 포함할 수 있다. 이 네트워크의 정보는 관련 데이터 전송 규격(예컨대, IEEE 802.15.3 규격)에 의해 이미 지정되어 있는 다른 정보 분야에 추가한다.
네트워크(505a,505b,505c)를 결합하기 전에, 능동 전송 요구를 갖지 않은 비관련 장치는 먼저 네트워크(505a,505b,505c)를 선택하기 전에 결합할 제어기(510a,510b,510c)를 선택함으로써 다수의 채널(즉, 비콘)을 주사할 것이다. 이 결정은, 예컨대, 이용 가능한 대역폭, 링크 품질 또는 배터리 수명과 같은 기준에 기초할 수 있다. 물론, 다른 기준도 가능하다.
장치가 선택된 제어기(510a,510b,510c)와 결합할 시에는, 주사 위상 동안에 수집한 인접한 네트워크(505a,505b,505c)에 관한 어떤 정보를 제어기(510a,510b,510c)에 전송하는 것이 바람직하다. 이것은, 네트워크(505a,505b,505c)를 결합할 장치의 제어기(510a,510b,510c)가 필요로 하는 어떤 정보에 추가한다.
인접한 네트워크에 관한 정보는 주어진 네트워크(505a,505b,505c)에 대한 특정 정보, 즉, 채널 수, 채널 부하, 관련된 장치(즉, 노드)의 테이블, 각 장치로부터 이용 가능한 서비스의 유형 뿐만 아니라, 결합된 네트워크와 장치의 청취 범위내의 어떤 다른 네트워크 간의 중첩 영역의 유형을 포함한다. (도 6A-6C 및 관련 기술 참조).
도 6A-6C는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3개의 유형의 네트워크 중첩을 도시한 것이다. 도 6A는 직접 중첩을 도시하고, 도 6B는 숨겨진 중첩을 도시하며, 도 6C는 간접 중첩을 도시한 것이다.
도 6A는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접 중첩 네트워크를 도시한 것이다. 도 6A에 도시된 바와 같이, 2개의 네트워크는 네트워크 A(505a) 및 네트워크 B(505b)를 부분적으로 중첩한다. 네트워크 A(505a)는 제어기(510a) 및 3개의 장치(521a-523a)를 포함한다. 네트워크 B(505b)는 제어기(510b) 및 2개의 장치(521b-522b)를 포함한다. 이들 2개의 네트워크(505a, 505b)는 단지 예로서 도시된다. 선택적인 실시예에서는, 많은 수의 네트워크가 중첩하고, 각 네트워크는 변화하는 수의 장치를 가진다.
직접 중첩 상황에서, 제어기(510a,510b)는 양자 모두 다른 네트워크의 가용 물리적 영역(550a, 550b)내에 있다. 따라서, 각 제어기(510a,510b)는, 직접 네트워크간 무선 링크(570)를 통해 다른 네트워크(505a, 505b)의 제어기(510a,510b)에 의해 제공된 비콘을 직접 모니터함으로써 다른 네트워크(505a, 505b)의 존재 및 설정에 관해 학습할 수 있다.
선택적으로, 제어기(510a,510b)는, 한 채널에서 다른 채널로 스위치하도록 보증된 타임 슬롯 중 하나를 이용하여, 자신의 네트워크를 방해하지 않고 다른 제어기와 통신한다.
그러나, 이 직접 접속에 추가하여, 다른 네트워크(505a, 505b)의 가용 물리적 영역(550a, 550b)내의 장치를 가진 직접 중첩 상황의 어떤 네트워크(505a, 505b)(이것은 현재 예에서 양방의 네트워크에 적용한다.)는 또한 2개의 상이한 채널에 위치한 2개의 제어기 간의 통신의 중간 수단을 형성하도록 상기 장치를 대용(proxy) 노드로서 사용한다.
도 6B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 숨겨진 중첩 네트워크를 도시한 것이다. 도 6B에 도시된 바와 같이, 제어기(510a,510b)는 양자 모두 다른 네트워크(505a, 505b)의 가용 물리적 영역(550a, 550b)내에 있지 않다. 따라서, 어떤 제어기(510a,510b)도, 다른 네트워크(505a, 505b)의 제어기(510a,510b)에 의해 제공된 비콘을 청취할 수 없기 때문에, 다른 네트워크(505a, 505b)의 존재 및 설정에 관해 직접 학습할 수 없다.
양방의 가용 물리적 영역(550a 및 550b)이 동일한 사이즈이면, 이것은 상호 조건일 것이다. 그러나, 가용 물리적 영역(550a 및 550b)이 상이한 사이즈이면, 제어기(510a,510b)중 하나가 다른 제어기(510a,510b)를 청취할 수 있지만, 그 역으로는 청취할 수 없다. 이것은, 양방의 제어기(510a,510b)가 서로 청취할 수 없기 때문에, 여전히 숨겨진 중첩 상황일 것이다.
그러나, 숨겨진 중첩에 의해, 하나 이상의 네트워크(505a, 505b)는 다른 네트워크(505a, 505b)의 가용 물리적 영역(550a 및 550b)내에 있는 장치를 가질 수 있다. 그 후, 이 중첩 장치는, 대용 노드 역할을 하고, 간접 네트워크간 무선링크(580)를 통해 2개의 제어기(510a 및 510b) 사이로 비콘 또는 방송 메시지 정보를 전송할 수 있다.
도 6B는 양방의 네트워크 A(505a) 및 네트워크 B(505b)로부터의 중첩 장치를 나타내지만, 이러한 장치 중 하나만이 숨겨진 중첩 접속에 요구된다는 사실에 주목해야 한다.
도 6C는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간접 중첩 네트워크를 도시한 것이다. 도 6C에 도시된 바와 같이, 2개의 인접한 네트워크(네트워크 A(505a) 및 네트워크 B(505b))는 직접적으로 중첩하지 않는다. 네트워크 A(505a)는 제어기(510a) 및 3개의 장치(521a-523a)를 포함한다. 네트워크 B(505b)는 제어기(510b) 및 2개의 장치(521b-522b)를 포함한다. 이들 2개의 네트워크(505a, 505b)는 단지 예로서 도시된다. 선택적인 실시예에서는, 많은 수의 네트워크가 서로 인접하여 형성되고, 각 네트워크는 변화하는 수의 장치를 가진다.
간접 중첩 상황에서, 2개의 네트워크(505a 및 505b)의 가용 물리적 영역(550a 및 550b) 중 어느 것도 중첩하지 않는다. 따라서, 제어기(510a,510b) 중 어느 것도, 다른 제어기(510a,510b)로부터 직접, 또는 다른 네트워크(505a, 505b)내의 장치를 통해 다른 네트워크(505a, 505b)의 존재 및 설정에 관해 학습할 수 없다. 이것은 각 제어기(510a,510b)가 다른 네트워크(505a, 505b)의 어떤 소자와 통신할 수 없기 때문이다.
그러나, 간접 중첩이 있을 경우, 네트워크(505a, 505b) 중 하나로부터의 하나 이상의 제어기 실행가능 장치는, 다른 기존 네트워크(505a, 505b)로부터의 하나이상의 장치가 챠일드 네트워크의 가용 물리적 영역(560a, 560b)내에 있도록 챠일드 네트워크(즉, 기존 네트워크내의 네트워크)를 형성할 수 있다.
도 6C에 도시된 바와 같이, 네트워크 A(505a)내의 장치 A-2(522a)는 제어기가 가능해진다(즉, 제어기가 될 수 있다). 장치 A-2(522a)가 챠일드 네트워크를 형성할 시에, 챠일드 네트워크의 가용 물리적 영역(560a)은 장치 B-2(522b)를 포함할 만큼 크다. 마찬가지로, 네트워크 B(505b)내의 장치 B-2(522b)는 또한 제어기가 가능해질 경우(즉, 제어기가 될 수 있을 경우), 가용 물리적 영역(560b)이 장치 A-2(522a)를 포함할 만큼 큰 챠일드 네트워크를 형성할 수 있다. 어느 장치(522a, 522b)가 챠일드 네트워크를 작성하는 것과는 무관하게, 2개의 장치(522a 및 522b)는 챠일드 무선 링크(590)를 통해 서로 통신한다.
도 6C는 양방의 장치 A-2(522a) 및 장치 B-2(522b)가 제어기 실행가능해진 상황을 도시하지만, 이들 장치 A-2(522a) 및 장치 B-2(522b) 중 하나만이 제어기 실행가능해진다. 어느 한 경우에, 이 장치는 챠일드 네트워크를 형성하여, 통신선을 개방한다.
도 6C에 나타낸 간접 중첩 상황에서, 장치 A-2(522a)는 장치 B-2(522b)에 의해 전송되는 비콘 메시지를 모니터함으로써 네트워크 B(505b)의 존재 및 설정에 관해 학습한다. 그 후, 장치 A-2(522a)는 이 정보를 네트워크 A(505a)의 제어기(510a)로 전송한다. 마찬가지로, 장치 B-2(522b)는 장치 A-2(522a)에 의해 전송되는 비콘 메시지를 모니터함으로써 네트워크 A(505a)의 존재 및 설정에 관해 학습한다. 그 후, 장치 B-2(522b)는 이 정보를 네트워크 B(505b)의 제어기(510b)로전송한다.
이런 식으로, 한쌍의 대용 노드는 챠일드 네트워크를 작성하는 각 네트워크(505a, 505b)로부터 하나의 장치에 의해 형성된다. 그 후, 이 챠일드 네트워크는 2개의 네트워크(505a 및 505b) 간에 브리지하는 무선 기능을 처리한다.
중첩 유형과는 무관하게, 네트워크(505a, 505b)내에 결합될 동안, 각 장치(521a-523a, 521b-522b)는 제어기(510a, 510b)의해 주기적으로 강제되어, 더욱 양호한 제어기, 예컨대, 더욱 이용 가능한 대역폭, 더욱 양호한 QoS, 더욱 양호한 링크 품질 또는 더욱 저 전송 전력을 가진 제어기가 이용 가능한 지를 결정하도록 다른 채널을 주사한다. 장치는 또한 제어기(510a, 510b)의해 주기적으로 강제되어, 인접한 네트워크를 찾고, 가능하다면 이들 네트워크와의 대용 역할을 추정한다.
이것은, 장치를 선택적으로 전력 절약 모드로 강제적으로 들어감으로써 달성될 수 있다. 시간이 허용한다면, 네트워크는 수퍼프레임(450)의 이용 가능한 비활동 주기를 레버리지(leverage)할 수 있다(즉, 타임 슬롯(490)은 다른 장치에 전용된다). 이것은, 특히 동적 GTS가 타임 슬롯(490)에 사용될 경우에 잘 동작하는데, 그 이유는 네트워크(505a, 505b)의 제어기(510a, 510b)가 그의 전송 순서를 재배치할 수 있기 때문이다. 장치(521a-523a, 521b-522b)가 범위내의 더욱 양호한 제어기(510a, 510b)를 발견할 경우에는 이 제어기(510a, 510b)로 롬(roam)해야 한다.
2개의 네트워크(505a, 505b)의 범위내의 장치(521a-523a, 521b-522b)가 대용 노드가 되도록 결정할 경우에는 2개의 제어기(510a, 510b) 중 하나를 요구하여, 수퍼프레임 조정 명령을 전송함으로써 수퍼프레임 사이즈 및 비콘 전송 시간(TBTT)을 동적으로 조정한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수퍼프레임 조정 명령(700)을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 수퍼프레임 조정 명령(700)은 명령 유형 필드(710), 길이 필드(720), 수퍼프레임 기간 필드(730) 및 비콘 전송 시간(TBTT) 위상 필드(740)를 포함할 수 있다.
수퍼프레임 조정 명령(700)은, 대용 노드가 한 네트워크(505a, 505b)에서 다른 네트워크로 쉽게 스위치하도록 하면서, 2개의 제어기(510a, 510b)에 의해 전송된 비콘 메시지를 선택적으로 수신할 수 있다.
수개의 장치가 인접한 동일 무선 네트워크를 가진 대용 노드를 추정할 수 있을 경우, 가장 큰 반복기 메모리 사이즈를 가진 대용 노드가 선택될 것이다.
더욱이, 다수의 네트워크(505a, 505b)를 가진 대용 노드의 동기화를 유지하기 위하여, 스캐터넷(500)내의 각 네트워크(505a, 505b)는 동일한 기간를 가진 수퍼프레임(450)을 사용해야 한다(예컨대, 디폴트 값으로 설정해야 한다).
그 후, 각 제어기(510a, 510b)는 정규 구간에서(예컨대, 매초 또는 2초마다) 방송 메시지(비콘 또는 다른 전송 메시지)를 전송할 책임이 있다. 이 방송 메시지는 그것에 관련된 모든 장치의 리스트, 관련된 각 장치에 의해 제공된 서비스 유형 뿐만 아니라, 지원된 데이터 레이트와 같은 어떤 부가적인 정보, 외부 세계에 대한 이용 가능한 배선 접속 및 필요하다면 다른 필드를 포함한다.
갱신 시간(즉, 방송 구간)은 장치의 이동도 및 특정 응용을 위한 토폴로지컬레이트에 따라 변할 수 있다. 저 듀티 사이클로 전송된 갱신은 오버헤드를 최소화할 것이다.
가시 중첩 상황에서(도 6A 참조), 제어기(510a 및 510b)는 이 정보를 직접 전송한다. 숨겨진 중첩 상황에서(도 6B 참조), 관련 제어기(510a, 510b)는 이 정보를 대용 노드(무선 브리지)로 전송하며, 이 대용 노드는 방송 메시지를 다른 제어기(510a, 510b)로 중계한다. 간접 중첩 상황에서(도 6C 참조), 관련 제어기(510a, 510b)는 방송 정보를 자신의 네트워크(505a, 505b)내의 제 1 대용 노드로 전송한다. 그 후, 제 1 대용 노드는 방송 메시지를 제 2 대용 노드로 중계하며, 이 제 2 대용 노드는 제 1 대용 노드를 가진 챠일드 네트워크 및, 다른 제어기(510a, 510b)에 의해 제어된 다른 네트워크 양방에 있다. 그 후, 제 2 대용 노드는 방송 메시지를 다른 제어기(510a, 510b)로 중계한다.
중첩 유형과 무관하게, (메시지가 갖는 어떤 경로를 통해) 다른 네트워크로부터 방송 메시지를 수신하면, 수신 제어기(510a, 510b)는 이 정보를 각각의 장치(521a-523a, 521b-522b)로 전송하며, 이 장치는 이에 따라 이들의 네트워크 인접 리스트를 갱신한다. 결과적으로, 각 네트워크(505a, 505b)내의 각 장치는 시간내의 어떤 주어진 포인트에서 전체 스캐터넷(500)에 대한 전 포폴로지 정보를 가질 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소위 인접 정보 메시지라 하는 방송 메시지의 포맷을 도시한 것이다. 이 방송 메시지는 수정된 비콘 또는 개별 방송 메시지일 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른방송 메시지는, MAC 헤더 필드(805), 시퀀스 번호 필드(810), 라우터/제어기 식별자(ID) 필드(815), 년령(age) 필드(820), 호프(hop) 카운트 필드(825), 부하 피드백 필드(830), 다수의 관련 장치 필드(835) 및 장치 기록 필드(840)를 포함한다. 장치 기록 필드(840)는 하나 이상의 장치 기록(845)을 포함한다. 각 장치 기록(845)은, 필요한 대로, 인접 MAC 어드레스 필드(850), 브리지 접속 필드(855), 서비스 필드(860), 데이터 레이트 필드(865) 및 어떤 부가적인 필드(870)를 포함한다. 이 부가적인 정보 필드(870)는 어떤 실시예에서 제거될 수 있다. 장치 기록 필드(840)내의 장치 기록(845)의 수는 네트워크내의 장치의 수에 따라 변할 수 있다.
시퀀스 번호 필드(810)는 더욱 최신 인접 정보 메시지를 구 정보 메시지와 구별하는데 사용될 수 있는 시퀀스 번호를 포함한다.
라우터/제어기 ID 필드(815)는 방송 메시지를 통해 인접 테이블을 전송하는 제어기의 MAC 어드레스를 식별하는 라우터/제어기 ID를 포함한다.
년령 필드(820)는 방송 메시지가 버려지기 전에 얼마나 오래 유효한 지(예컨대, 1 또는 2 초)를 나타내는 정보를 포함한다.
호프 카운트 필드(825)는 인접 정보 메시지가 이동하는 소스로부터 얼마나 많은 호프를 나타내는 정보를 포함한다. 이 필드는 발신 제어기/라우터에 의해 "0"으로 설정되는 것이 바람직하다. 각 대용 노드는 그것을 수신할 시에 값이 1만큼 증대한다. 이런 바람직한 실시예에서, 인접 정보 방송 메시지는, 호프 카운트 필드가 2보다 큰 호프의 수를 나타낼 경우에는 전송되지 않는다. 이런 제한은 이 프로토콜에 의해 발생되는 오버헤드를 제한할 것이다. 결과적으로, 장치는 0, 1 또는 2호프 떨어진 인접 리스트를 표시할 뿐이다. 이 수는 선택적인 실시예에서 변화된다.
부하 피드백 필드(830)는 관련 장치에 의해 현재 데이터 전송을 위해 사용되는 시간 단위의 채널 대역폭의 량을 나타낸다. 이것은, 새로운 장치가 어떤 결합을 시도하기 전에 현재 채널 부하를 추정할 수 있도록 한다.
관련 장치 필드(835)의 수는 이 특정 무선 네트워크의 제어기에 직접 결합되는 장치의 전체 수를 나타낸다.
장치 기록 필드(840)는 제어기/라우터에 직접 결합된 모든 장치의 리스트 뿐만 아니라 각 장치와 결합된 어떤 매트릭스를 포함한다. 인접 MAC 어드레스 필드(850)는 그 입구와 결합된 장치의 인접 MAC 어드레스를 포함한다. 브리지 접속 필드(855)는 그 입구와 결합된 장치를 통해 외부 세계에 대한 브리지 접속의 가용성에 관한 정보를 포함한다. 서비스 필드(860)는 그 입구와 결합된 장치, 예컨대, 프린터, DVD, TV 디스플레이 등에 의해 제공된 서비스의 유형에 관한 정보를 포함한다. 데이터 레이트 필드(865)는 그 입구와 결합된 장치의 링크 데이터 레이트에 관한 정보를 포함한다. 상술한 바와 같이, 다른 정보(870)도 필요한 만큼 장치 기록부(845)내에 포함될 수 있다.
외부 세계(예컨대, 인터넷)에 대한 접속(즉, 브리지)을 가진 장치(521a-523a, 521b-522b, 521c-523c)를 통지함으로써, 시스템은, 브리지 접속의 물리적 위치로부터 떨어져 있을 지라도, 외부 접속도를 획득하도록 장치(521a-523a, 521b-522b, 521c-523c)에 대한 메카니즘을 제공한다.
각 장치(521a-523a, 521b-522b, 521c-523c), 바람직하게는, 또한 그래픽 인터페이스가 구비된 최종 사용자가 모든 장치(521a-523a, 521b-522b, 521c-523c)를 스크린 상에 표시할 수 있도록 하는 네트워크 인접 시각화 도구를 가지며, 장치(521a-523a, 521b-522b, 521c-523c)는 무선 게이트웨이/대용 노드 뿐만 아니라, 이들 장치(521a-523a, 521b-522b, 521c-523c)(예컨대, 프린터, 스캐너, DVD 플레이어, TV 디스플레이 등)의 각각이 제공하는 서비스를 통해 직간접적으로 도달될 수 있다. 모든 동작은, 이 사용자-친한 애플리케이션(예컨대, 범용 원격 명령)으로부터 실행되는 것이 바람직하다.
이 인터페이스는, 바람직하게는, 최종 사용자가 이용 가능한 장치를 윈도우 기반 컴퓨터 상의 관리 파일과 매우 유사한 방식으로 관리하도록 한다. 네트워크(505a, 505b, 505c)내의 링크가 현재 위치하는 곳을 사용자에 알려, 5 또는 10 초마다 갱신되도록 하는 것이 바람직하다.
네트워크 인접 시각화 도구의 갱신 주기는 링크 발견 방송 메시지의 주기(예컨대, 1 또는 2 초와 비교되는 5 또는 10 초)보다 임의로 더 길어, 새로운 링크를 보고하거나 비사용(dead) 링크를 제거하기를 결정하기 전에 여분 안정도를 보증하도록 한다.
다수의 네트워크를 가지는 잠재적으로 높게 배치 가능한 스캐터넷의 복잡성을 줄이기 위해, 스캐터넷의 장치의 맵의 해상도는 제한된다. 네트워크 인접 시각화 도구는, 바람직하게는, 인접 장치 및, 이 장치로부터 1 또는 2 호프 떨어진 서비스를 표시할 뿐이다. 그러나, 선택적인 실시예에서는, 이 제한은, 호프의 수를더욱 크거나 더욱 작도록 설정하도록 수정되거나, 아주 제거된다.
명백하게도, 상기 요지로부터 본 발명의 많은 수정 및 변형이 가능하다. 예컨대, 주어진 예가 모두 초광대역폭 네트워크 예이지만, 상술한 시스템 및 방법은 다른 무선 네트워크에 동등하게 적용할 수 있다. 그래서, 첨부한 청구 범위내에서, 본 발명은 특히 여기에 기술된 것과 달리 실시될 수 있다.

Claims (17)

  1. 초광대역폭 무선 스캐터넷에 있어서,
    제 1 네트워크의 동작을 제어하는 제 1 제어기로서, 상기 제 1 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 제 1 가용 물리적 영역을 가진 제 1 제어기 및,
    상기 제 1 가용 물리적 영역내에 위치된 하나 이상의 제 1 장치를 포함하는 제 1 네트워크와,
    제 2 네트워크의 동작을 제어하는 제 2 제어기로서, 상기 제 2 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 제 2 가용 물리적 영역을 가진 제 2 제어기 및,
    상기 제 2 가용 물리적 영역내에 위치된 하나 이상의 제 2 장치를 포함하는 제 2 네트워크를 구비하는데,
    상기 제 1 제어기는 상기 제 2 가용 물리적 영역내에 있고, 상기 제 2 제어기는 상기 제 1 가용 물리적 영역내에 있으며,
    상기 제 1 및 2 제어기는 초광대역폭 신호를 통해 네트워크 정보 데이터를 교환하는 것을 특징으로 하는 초광대역폭 무선 스캐터넷.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 정보 데이터는, 라우터/제어기 식별자, 상기 네트워크 정보데이터의 년령 표시자, 상기 네트워크 정보 데이터가 제어기 또는 장치 사이로 전송된 횟수의 카운트, 시퀀스 번호, 부하 피드백, 관련 네트워크 장치의 수, 인접 매체 액세스 제어기 어드레스의 리스트, 지원된 데이터 레이트의 리스트, 이용 가능한 네트워크 브리지 접속 리스트 및, 이용 가능한 네트워크 서비스의 리스트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역폭 무선 스캐터넷.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 정보 데이터는 상기 제 1 및 2 제어기에 의해 제각기 전송된 제 1 및 2 초광대역폭 비콘을 통해 교환되는 것을 특징으로 하는 초광대역폭 무선 스캐터넷.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 정보 데이터는 상기 제 1 및 2 제어기에 의해 제각기 전송된 제 1 및 2 초광대역폭 방송 메시지를 통해 교환되는 것을 특징으로 하는 초광대역폭 무선 스캐터넷.
  5. 초광대역폭 스캐터넷내에서 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법에 있어서,
    제 1 네트워크내의 제 1 제어기로부터 제 1 비콘을 전송하는 단계로서, 상기 제 1 비콘은 제 1 네트워크 정보 데이터를 포함하는 단계,
    제 2 네트워크내의 제 2 제어기에서 상기 제 1 비콘을 수신하는 단계 및,
    상기 제 2 제어기에서의 상기 제 1 비콘으로부터 상기 제 1 네트워크 정보 데이터를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 제어기 및 상기 제 2 제어기 양방의 가용 물리적 영역내에 위치된 중계 장치를 통해 상기 제 1 제어기로부터 상기 제 2 제어기로 상기 제 1 비콘을 중계하는 단계를 더 포함하는데, 상기 제 1 비콘의 중계는 상기 제 1 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 1 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 중계 장치는 상기 제 1 네트워크의 멤버인 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 중계 장치는 상기 제 2 네트워크의 멤버인 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 제어기로부터 제 2 비콘을 전송하는 단계로서, 상기 제 2 비콘은 제 2 네트워크 정보 데이터를 포함하는 단계,
    제 1 제어기에서 상기 제 2 비콘을 수신하는 단계 및,
    상기 제 1 제어기에서의 상기 제 2 비콘으로부터 상기 제 2 네트워크 정보 데이터를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 제어기의 가용 물리적 영역 및 상기 제 2 제어기의 가용 물리적 영역내에 위치된 중계 장치를 통해 상기 제 2 제어기로부터 상기 제 1 제어기로 상기 제 2 비콘을 중계하는 단계를 더 포함하는데, 상기 제 2 비콘의 중계는 상기 제 2 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 2 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 중계 장치는 상기 제 1 네트워크의 멤버인 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 중계 장치는 상기 제 2 네트워크의 멤버인 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 제어기의 가용 물리적 영역 및 상기 제 2 제어기의 가용 물리적 영역내에 위치된 중계 장치를 통해 상기 제 1 제어기로부터 상기 제 2 제어기로 상기 제 1 비콘을 중계하는 단계로서, 상기 제 1 비콘의 중계는 상기 제 1 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 1 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행되는 단계 및,
    상기 중계 장치를 통해 상기 제 2 제어기로부터 상기 제 1 제어기로 상기 제 2 비콘을 중계하는 단계로서, 상기 제 2 비콘의 중계는 상기 제 2 비콘을 전송하는 단계와 상기 제 2 비콘을 수신하는 단계 사이에서 실행되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 네트워크 정보 데이터는, 버젼 식별자, 방송 메시지 유형, 라우터/제어기 식별자, 상기 제 2 네트워크 정보 데이터의 년령 표시자, 상기 제 2 네트워크 정보 데이터가 제어기 또는 장치 사이로 전송된 횟수의 카운트, 시퀀스 번호, 부하 피드백, 관련 네트워크 장치의 수, 인접 매체 액세스 제어기 어드레스,데이터 레이트, 이용 가능한 네트워크 브리지 접속 리스트 및, 이용 가능한 네트워크 서비스의 리스트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 네트워크 정보 데이터는, 버젼 식별자, 방송 메시지 유형, 라우터/제어기 식별자, 상기 제 1 네트워크 정보 데이터의 년령 표시자, 상기 제 1 네트워크 정보 데이터가 제어기 또는 장치 사이로 전송된 횟수의 카운트, 시퀀스 번호, 부하 피드백, 관련 네트워크 장치의 수, 인접 매체 액세스 제어기 어드레스, 데이터 레이트, 이용 가능한 네트워크 브리지 접속 리스트 및, 이용 가능한 네트워크 서비스의 리스트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 및 2 초광대역폭 네트워크 간의 네트워크 정보 데이터를 공유하는 방법.
  16. 초광대역폭 무선 스캐터넷에 있어서,
    제 1 네트워크의 동작을 제어하는 제 1 제어기로서, 상기 제 1 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 제 1 가용 물리적 영역을 가진 제 1 제어기 및,
    상기 제 1 가용 물리적 영역내에 위치된 하나 이상의 제 1 장치를 포함하는 제 1 네트워크와,
    제 2 네트워크의 동작을 제어하는 제 2 제어기로서, 상기 제 2 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 제 2 가용 물리적 영역을 가진 제 2 제어기 및,
    상기 제 2 가용 물리적 영역내에 위치된 하나 이상의 제 2 장치를 포함하는 제 2 네트워크를 구비하는데,
    상기 하나 이상의 제 1 장치 중 하나 이상은 상기 제 2 가용 물리적 영역내에 있고, 중계 장치로서 동작하며,
    상기 제 1 및 2 제어기는 상기 중계 장치를 통과한 초광대역폭 신호를 통해 네트워크 정보 데이터를 교환하는 것을 특징으로 하는 초광대역폭 무선 스캐터넷.
  17. 초광대역폭 무선 스캐터넷에 있어서,
    제 1 네트워크의 동작을 제어하는 제 1 제어기로서, 상기 제 1 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 제 1 가용 물리적 영역을 가진 제 1 제어기 및,
    상기 제 1 가용 물리적 영역내에 위치된 하나 이상의 제 1 장치를 포함하는 제 1 네트워크와,
    제 2 네트워크의 동작을 제어하는 제 2 제어기로서, 상기 제 2 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 제 2 가용 물리적 영역을 가진 제 2 제어기 및,
    상기 제 2 가용 물리적 영역내에 위치된 하나 이상의 제 2 장치를 포함하는 제 2 네트워크를 구비하는데,
    상기 하나 이상의 제 1 장치 중 하나는 제어기 실행가능 장치이고,
    상기 제어기 실행가능 장치는 챠일드 네트워크의 동작을 제어하기 위한 챠일드 네트워크 제어기로서 동작하고, 상기 챠일드 네트워크 제어기는 상기 챠일드 네트워크 제어기가 성공적으로 통신할 수 있는 가장 먼 거리를 나타낸 챠일드 네트워크 가용 물리적 영역을 가지며,
    상기 하나 이상의 제 2 장치 중 하나 이상은 상기 챠일드 네트워크 가용 물리적 영역내에 있고, 상기 챠일드 네트워크내의 챠일드 장치로서 동작하며,
    상기 제 1 및 2 제어기는 상기 챠일드 네트워크내의 챠일드 제어기 및 챠일드 장치를 통해 네트워크 정보 데이터를 교환하는 것을 특징으로 하는 초광대역폭 무선 스캐터넷.
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