KR20100087207A

KR20100087207A - 애드혹 네트워크에서 이동 커버리지 확장 및 피어-투-피어 통신을 가능하게 하는 시스템 및 그 동작 방법

Info

Publication number: KR20100087207A
Application number: KR1020107012359A
Authority: KR
Inventors: 제프리 디. 본타; 조지 칼세브; 베네디토 제이. 폰세카; 니틴 망갈라베데; 나단 제이. 스미스
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-08-03
Also published as: WO2009061592A1; US8068454B2; EP2218289A1; US20090116430A1

Abstract

애드혹 네트워크에서 이동 커버리지 확장(mobile coverage extension) 및 피어-투-피어 통신을 가능하게 하는 방법이 제공된다. 이 방법은 복수의 노드들 간에 적어도 하나의 메시지를 전달하는 단계를 포함하며, 이 적어도 하나의 메시지가 애드혹 구역을 포함하고, 이 애드혹 구역이 커버리지를 벗어난 노드들(out of coverage nodes)을 동기화시키는 적어도 하나의 동기화 채널, 피어-투-피어(peer-to-peer) 통신을 위한 적어도 하나의 액세스 채널, 및 하나 이상의 노드들 간의 데이터 세션 동안에 데이터를 교환하는 적어도 하나의 애드혹 중계 데이터/트래픽 채널(ad hoc relay data/traffic channel)을 포함하는 한 그룹의 채널들 중에서 선택된 적어도 하나의 채널을 포함한다.

Description

애드혹 네트워크에서 이동 커버리지 확장 및 피어-투-피어 통신을 가능하게 하는 시스템 및 그 동작 방법{SYSTEM FOR ENABLING MOBILE COVERAGE EXTENSION AND PEER-TO-PEER COMMUNICATIONS IN AN AD HOC NETWORK AND METHOD OF OPERATION}

본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 애드혹 네트워크(ad hoc network)에서 이동 커버리지(mobile coverage)를 확장시키고 피어-투-피어 통신(peer to peer communication)을 가능하게 하는 것에 관한 것이다.

P2P(peer to peer) 네트워크에 의해 무선 장치들은 서로 직접 통신을 할 수 있다. 서로의 통달 범위(range) 내에 있는 무선 장치들은 중앙 액세스 포인트를 관여시키지 않고 서로를 찾아내어 직접 통신을 할 수 있다.

"애드혹 네트워크(ad hoc network)"는 임의적인 토폴로지를 형성하는 무선 링크들로 연결된 노드들의 자체-구성 네트워크(self-configuring network)를 말한다. 애드혹 네트워크는 통상적으로 하나 이상의 링크들(예를 들어, 무선 주파수 통신 채널들)에 의해 서로 무선 연결되어 있는 다수의 지리적으로 분산된 유닛들(어쩌면 이동 유닛일 수 있음)(때때로 "노드"라고 함)을 포함한다. 이 노드들은 인프라-기반 또는 유선 네트워크의 지원 없이 무선 매체를 통해 서로 통신을 할 수 있다. 이 노드들 간의 링크 또는 연결은, 기존의 노드들이 애드혹 네트워크 내에서 이동할 때, 새로운 노드들이 애드혹 네트워크에 참여하거나 들어갈 때, 또는 기존의 노드들이 애드혹 네트워크를 이탈하거나 그로부터 빠져 나갈 때, 임의적인 방식으로 동적으로 변할 수 있다. 그 노드들의 한가지 특성은 각각의 노드가 단일 "홉(hop)" 떨어져 있는 노드들과 단거리에 걸쳐 직접 통신을 할 수 있다는 것이다. 이러한 노드들을 때때로 "이웃 노드(neighbor node)"라고 한다. 무선 노드들에 유선 백홀(wired backhaul)에 대한 액세스를 제공하는 IAP(intelligent access point)를 사용하여 대규모 네트워크가 실현될 수 있다.

무선 메쉬 네트워크(wireless mesh network)는, 노드들이 다수의 홉에 걸쳐 도달될 수 있게 해줌으로써 통달 범위 확장(range extension)을 제공하기 위해 분산 방식으로 구성되어 있는 무선 노드들 또는 무선 장치들의 모음이다. 멀티-홉 네트워크(multi-hop network)에서는, 소스 노드에 의해 전송된 통신 패킷들이, 목적지 노드에 도달하기 전에, 하나 이상의 중간 노드들을 통해 중계될 수 있다. 노드가 목적지 노드로 패킷들을 전송하고 이들 노드가 2개 이상의 홉만큼 떨어져 있을 때[예를 들어, 2개의 노드 사이의 거리가 노드의 무선 전송 범위(radio transmission range)를 초과하거나 물리적 장벽이 그 노드들 사이에 존재할 때], 패킷들은 목적지 노드에 도달할 때까지 중간 노드들을 통해 중계될 수 있다["멀티-호핑(multi-hopping)"]. 이러한 상황에서, 패킷들(예를 들어, 데이터 및 제어 정보)이 그들의 최종 목적지에 도달할 때까지, 각각의 중간 노드는 그 패킷들을 경로를 따라 그 다음 노드로 라우팅한다. 패킷들을 그 다음 노드로 중계하기 위해, 각각의 노드는 이웃 노드들과의 통신을 통해 수집된 라우팅 정보를 유지하고 있다. 이 라우팅 정보는 또한 현재의 네트워크 토폴로지(network topology)를 반영하기 위해 네트워크에서 주기적으로 브로드캐스트될 수 있다. 대안으로서, 정확한 라우팅 정보를 유지하기 위해 전송되는 정보의 양을 줄이기 위해, 네트워크 노드들은 필요할 때에만 라우팅 정보를 교환할 수 있다.

다양한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 표준들 내에서의 최근의 개발들은 ITU(International Telecommunication Union)의 IMT(International Mobile Telecommunications) Advanced 요구조건들에 대한 지원을 고려하고 있다(본 명세서에 언급된 IEEE 표준들에 대해서는, http://standards.ieee.org/getieee802/index.html를 참조하거나 IEEE, 445 Hoes Lane, PO Box 1331, Piscataway, NJ 08855-1331, USA 소재의 IEEE에 연락해 볼 것).

IMT-Advanced(International Mobile Telecommunications - Advanced)는 현재의 시스템 요구조건들보다 앞서 있는 성능을 갖는 이동 통신 시스템에 대한 ITU로부터의 개념이다. ITU의 비전에서, 이동 접속(mobile access)과 같은 높은 이동성을 위한 최대 대략 100 메가비트/초(Mbit/s) 및 비정주형/로컬 무선 접속(nomadic/local wireless access)과 같은 낮은 이동성을 위한 최대 대략 1 기가비트/초(Gbit/s)의 목표 피크 데이터율(target peak data rate)을 갖는 다중-사용자 환경에서의 경제적 요구 및 서비스 요구에 따라 광범위한 데이터율(data rate)을 지원할 수 있는 새로운 무선 접속 기술이 필요할 수도 있다.

IMT-Advanced에 대한 스펙트럼 고려사항은 6 기가헤르쯔(GHz) 미만의 면허 스펙트럼(licensed spectrum) 또는 비면허 스펙트럼(unlicensed spectrum)에서 최대 100 메가헤르쯔(MHz)의 대역폭을 포함한다. IMT-Advanced 네트워크 토폴로지 요구조건은 멀티-홉(multi-hop) 모드, 메쉬(mesh) 모드 및 P2P(peer-to-peer) 모드를 제안하고 있다. 그에 따라, IEEE 802.16m 동작 요건은 멀티-홉 중계 지원은 물론 서비스 이용가능성, 서비스 품질(QoS), 네트워크 효율 및 처리율(throughput)과 관련한 네트워크 성능의 자기-최적화(self-optimization)를 요구한다.

직접 링크(direct link) 및 멀티-홉 메쉬(multi-hop mesh)를 지원하는 애드혹 네트워크 토폴로지에서, P2P(peer-to-peer) 통신 세션이 커버리지를 벗어난 통달 범위 확장(out-of-coverage range extension), 빌딩내 침투(in-building penetration), 소셜 네트워킹(social networking), 게임, 공공 안전, 및 고밀도 환경 또는 인프라 부하 경감(infrastructure off-loading)을 위한 단거리 통신과 같은 사용 사례들을 지원할 수 있게 하기 위해 몇가지 과제들이 있다. 이들 과제로는 효율적인 자원 할당, 동기화, 경로 발견, 및 원근 간섭(near-far interference)이 있다. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 물리 계층(PHY)(IEEE 802.16e 등)을 이용하는 시스템 설계에서, 부가적인 과제는 동기화 오류(synchronization error)로 인해 발생되는 다중-접속 간섭(multi-access interference)이다. 현재의 IEEE 802.16e 프레임 구조에서는, 이들 과제가 해결되지 않는 한, P2P 통신에 대한 대역내(in-band) 및 대역외(out-of-band) 멀티-홉 중계를 가능하게 할 수 없다.

그에 따라, 애드혹 네트워크에서 이동 커버리지 확장(mobile coverage extension) 및 P2P 통신을 가능하게 하는 시스템이 필요하다.

유사한 참조 번호들이 서로 다른 도면들에 걸쳐 동일하거나 기능이 유사한 구성요소들을 나타내고 있는 첨부 도면들은, 이하의 상세한 설명과 함께, 명세서에 포함되어 그 일부를 형성하고, 또한 청구된 발명을 포함하는 개념들의 실시예들을 예시하고 이 실시예들의 다양한 원리들 및 이점들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 다양한 실시예들의 이점들을 구현하는 애드혹 네트워크를 나타낸 블록도이다.
도 2의 (a)는 일부 실시예들에 따른 IEEE 802.16e/m 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 2의 (b)는 일부 실시예들에 따른 대안의 IEEE 802.16e/m 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)의 프레임 구조와 연관되어 있는, 일부 실시예들에 따른 2개의 예시적인 애드혹 구역 분포를 나타낸 도면이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 네트워크 내에서 대기 동작(standby operation)을 개시하는 노드 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, 네트워크 내의 노드들 간에 통신 링크를 설정하는 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 전대역 할당(full-band allocation)의 경우 P2P 링크에서의 타이밍 오류의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, OFDMA의 경우 P2P 링크에서의 타이밍 오류의 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 대안의 IEEE 802.16e/m 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 도 8의 프레임 구조의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 10은 일부 실시예들에 따른 대안의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
당업자라면 도면들에서의 구성요소들이 간단 명료하도록 도시되어 있으며 반드시 축척대로 그려져 있는 것은 아니라는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 대한 이해를 증진시키는 데 도움이 되도록 도면들에서의 구성요소들 중 몇몇 구성요소의 크기가 다른 구성요소들에 대해 과장되어 있을 수 있다.
따라서, 장치 및 방법 구성요소들이, 적절한 경우, 도면들에서 종래의 기호들로 표현되어 있고, 이 도면들은 본 명세서에서의 설명의 이득을 보는 당업자에게 즉각 명백하게 될 상세한 내용으로 본 개시 내용을 불명료하게 하지 않기 위해 본 발명의 실시예들을 이해하는 데 관련있는 특정의 상세들만을 도시하고 있다.

본 명세서에서 앞서 "배경 기술"에서 기술한 바와 같이, IMT-Advanced 네트워크 토폴로지 요구조건은 멀티-홉(multi-hop) 모드, 메쉬(mesh) 모드 및 P2P(peer-to-peer) 모드를 제안하고 있다. 그에 따라, IEEE 802.16m 동작 요구조건은 멀티-홉 중계 지원은 물론 서비스 이용가능성, 서비스 품질(QoS), 네트워크 효율 및 처리율(throughput)과 관련한 네트워크 성능의 자기-최적화를 요구한다. 멀티-홉 중계는 저렴한 이동국들을 사용하여 확장되는 네트워크 아키텍처들에 대한 엄청난 기회를 열어주고 있다. 본 발명은 직접 링크 및 멀티-홉 메쉬 네트워킹 토폴로지에서의 멀티-홉 중계의 P2P 측면을 이용한다. 멀티-홉 중계 및 자체-최적화 요구조건은 저비용의 커버리지 확장, 빌딩내 침투, 공공 안전, 및 인프라 부하 경감을 위한 P2P 통신과, 소셜 네트워킹 및 게임 등의 응용과 같은 사용 사례들을 지원한다. P2P 직접 링크의 부가적인 이점은 향상된 주파수 재사용이다.

본 발명은 핸드셋들 간의 BS 제어 직접 링크 및 메쉬 연결(단일 홉 또는 멀티-홉 P2P 통신 세션)은 물론 IEEE 802.16 시스템의 커버리지 확장을 가능하게 하는 방법들에 의해 IEEE 802.16m 시스템에서의 확장된 프레임 포맷을 제공한다. 용어 '직접 링크 및 메쉬'는 또한 "애드혹 중계(ad hoc relay)" 또는 "애드혹 중계 모드(ad hoc relay mode)"라고도 한다. 주된 구성요소는 IEEE 802.16 시스템 커버리지를 벗어나 있는 노드들을 동기화시키는 수단과, 커버리지 확장 및 기타 전술한 사용 사례들/응용들을 위한 P2P 통신을 설정하기 위해, IEEE 802.16m 메쉬 지원 노드들이 경로들을 찾아내고 공간적으로 떨어져 있는 자원들의 재사용을 피어 노드들과 협상할 수 있게 하는 수단이다.

도 1은 직접 링크 및 멀티-홉 메쉬 네트워킹 토폴로지에서의 멀티-홉 중계의 P2P 측면을 가능하게 하는 것의 이점들을 나타낸 것이다. 구체적으로는, 도 1은 IEEE 802.16m 직접 링크/메쉬 사용 사례들의 예를 나타내고 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 메쉬/애드혹 혼성 네트워크(100)는 레거시 IEEE 802.16e 이동 노드들(104-n) 및 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드들(102-n) 둘다를 포함할 수 있다. P2P(peer-to-peer) 통신 세션을 위해 직접 링크 및 멀티-홉 메쉬를 지원할 수 있게 하는 주요 실행 요소(key enabler)는 이동국(MS) 피어들[즉, 이웃 노드들(102-n 및/또는 104-n)]이 동기화되어 서로 통신할 수 있게 하는 제어 및 접속 메커니즘이다.

본 발명에 의해 메쉬 및 직접 링크들(106-n)을 레거시 IEEE 802.16e P2MP(point to multi-point) 링크들과 동일한 프레임에 멀티플렉싱하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 본 발명에 의해 구체적으로는 이동국들(102-n, 104-n) 간의 이동 메쉬 및 직접 링크(mobile mesh and direct link)가 가능하게 된다. 본 발명은 또한 P2P 연결의 비동기적 성질도 처리한다. 본 발명에 의해 이동국들이 저렴한 고정식 중계국(fixed relay station)으로 될 수 있음은 물론 이동 메쉬 지원(mobile mesh capable)으로 될 수도 있다[즉, 이동국이 사용자 데이터의 소스, 목적지 또는 중계기(relay)일 수 있다]. 예를 들어, 이동 노드들(102-2, 102-8, 102-9, 및 102-11)이 도 1에서 멀티-홉 메쉬 중계기로서 예시되어 있다.

MS 노드들 간의 P2P 통신에서, 네트워크 동기화 및 물리 계층 동기화 둘다가 고유의 요구조건들을 갖는다. 모든 무선 시스템에서, 커버리지 홀(coverage hole)이 존재한다. 직접 링크 및 메쉬 네트워킹에 의해 지원되는 주요 사용 사례는 커버리지 홀에 있는 MS 노드들에 대한 서비스 확장이다. 이것은 커버리지의 가장자리에 있는 노드[예를 들어, 도 1의 노드(102-1)], 음영(shadow)되어 있는 노드[예를 들어, 도 1의 노드(102-12)], 및 빌딩 내에 있는 노드[예를 들어, 도 1의 노드들(102-15, 102-16 및 102-17)]를 포함한다. 애드혹 중계기[예를 들어, 도 1의 노드(102-18)]에 의해 빌딩내 침투(in-building penetration)가 제공될 수 있다. 이들 사례 중 임의의 사례에서, 이 서비스를 커버리지를 벗어난 MS 노드(out of coverage MS node)[예를 들어, 도 1의 노드(102-1)]로 확장하는 방법은 커버리지내 MS 노드(in-coverage MS node)[도 1의 노드(102-2)]를 통하는 것이다. 기지국(BS)(108)의 커버리지를 벗어나 있는 MS 노드는 그의 프레임들을 커버리지내 MS 중계기들과 동기화시킬 수 있어야만 한다. 본 발명은 커버리지를 벗어나 있는 노드들과의 네트워크 동기화를 수행하는 메커니즘을 제공한다. 당업자라면 중계 노드가 휴대용 핸드셋일 필요는 없고 MS 중계기의 임무의 수행이라는 명확한 의도로 배포된 노드일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이러한 노드들은 종종 씨드 노드(seed node)라고 하며, 비휴대성으로 인해, 중계기의 임무를 수행하는 데 바람직한 기타 속성들[고이득 안테나(high-gain antenna), 연결 코드를 갖는 전원 공급 장치(tethered power supply) 등의 속성]을 가질 수 있다. 이러한 씨드 노드는 BS와의 연결 없이 2개의 MS 노드 간의 멀티-홉 P2P 연결을 용이하게 할 수 있다.

물리 계층 동기화도 P2P 통신을 가능하게 하는 시스템에 고유의 요구조건들을 부과한다. 제1 요구조건은 AGC(automatic gain control, 자동 이득 제어)에 관련되어 있다. 예를 들어, 셀의 가장자리에 있는 2개의 인접 노드들이 P2P 통신에 참여하고자 하는 경우, AGC를 설정하는 데 물리 계층 프리앰블(physical layer preamble)이 사용된다. AGC가 BS로부터 수신된 프리앰블로 설정되어 있는 경우, 인접 노드로부터의 데이터 전송이 수신측 노드의 수신기를 포화시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은 BS 전송의 프리앰블에 대해서보다는 인접한 전송측 피어 노드와 관련하여 AGC를 설정하는 메커니즘을 제공한다. 제2 요구조건은 인접한 자원들을 P2P 통신에 참여하고 있는 2개의 전송측 노드들[이 노드들 중 한쪽 노드는 수신기들 중 하나와 관련하여 다른쪽 노드에 대해 멀리 떨어져 위치해 있음]에 할당하는 것에 의해 야기되는 다중-접속 간섭의 완화에 관련되어 있다. 이러한 노드들이 그 각자의 전송에 참여하고 있을 때, 전파 지연이 충분히 큰 경우, 심볼들이 수신기에서 오정렬될 수 있고, 이로 인해 다중-접속 간섭이 일어날 수 있다. 본 발명은 이러한 동기화 오류들을 완화시키는 메커니즘을 제공한다.

단일 홉 또는 멀티-홉 P2P 통신을 가능하게 하는 네트워크에서, 피어 노드들은 피어 노드들 사이의 통신 경로를 발견하는 메커니즘을 필요로 한다. 단일-홉 P2P 통신을 지원하는 데 필요한 발견 메커니즘(discovery mechanism)에서는 적어도 Hello 메시지(또는 동등한 메시지)를 브로드캐스트해야만 하는 반면, 멀티-홉 P2P 통신에서의 동등한 발견 메커니즘에서는 종종 최적의 통신 경로를 검색하기 위해 경로 요청[route request(RREQ)] 메시지를 이웃하는 MS 노드들로 브로드캐스트할 수 있어야만 한다. 멀티-홉 P2P 발견 메커니즘에서는 또한 종종, 통신 경로가 발견될 때, 어쩌면 연속해 있을 수 있는 이웃하는 MS 노드들을 통해 경로 응답[route reply(RREP)] 메시지를 유니캐스트할 수 있어야만 한다. 본 발명은 피어 MS 노드들 간에 전송될 메시지들을 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트할 수 있게 하는 메커니즘을 제공한다.

마지막으로, 직접 링크 토폴로지, 멀티-홉 중계 토폴로지, 및 멀티-홉 메쉬 중계 토폴로지 각각에서는 P2P 통신을 위한 트래픽 채널 자원을 얻기 위해 피어 노드와 협상할 수 있어야만 한다. 이 협상에서는 BS(108)가 자원을 할당해야만 할 수도 있거나, 이 할당이 피어 MS 노드들 사이에서 엄격하게 결정될 수 있다. 이 제안에서, MS 할당의 한 성과는 공간적으로 떨어져 있는 자원들의 효율적인 재사용이다. 이것은 개개의 피어 노드들이 각각의 피어에 의해 사용되지 않는 것으로 인지되는 자원을 얻기 위해 서로 협상해야만 한다는 것을 암시한다. 경로 발견의 문제에서와 같이, 이 자원 협상에서도, 이웃하는 MS 노드가 로컬적으로 유니캐스트되는 메시지를 수신할 수 있게 하는 방식으로, MS 노드가 자원 협상 메시지를 유니캐스트할 수 있어야만 한다. 이 협상은 BS(108)에 의해 관리 또는 제어될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 본 발명은 유니캐스트된 자원 협상 메시지들이 피어 MS 노드들 간에 전송될 수 있게 하는 메커니즘을 제공한다.

요약하면, 애드혹 네트워크에서 무선 노드들 간의 BS(108)-제어 직접 링크 및 메쉬 연결을 가능하게 하는 메커니즘은 지원 방법들에 의해 확장된 프레임 포맷(extended frame format)을 구비하고 있다. 주된 구성요소는 피어 통신을 위해 노드들을 동기화시키는 수단과, IEEE 802.16m 메쉬 지원 노드들이 커버리지 확장 및 기타 전술한 사용 사례들 및 응용들을 위해 P2P 통신을 설정할 수 있게 하는 수단이다. 확장된 프레임 포맷 및 지원 방법들이 이하에서 기술될 것이다.

매체 접근 제어(MAC)

IEEE 802.16e는 프레임 구조에 새로운 구역들을 부가하는 것을 가능하게 한다. 직접 링크 및 멀티-홉 메쉬 네트워킹을 위한 애드혹 중계 능력을 갖는 새로운 IEEE 802.16m 이동국에 부가하여 레거시 IEEE 802.16e 이동국을 지원하기 위해, 본 발명은 새로운 "애드혹 구역(Ad Hoc Zone)"을 제공한다. 이 구역은 논리 제어 채널들(logical control channel) 및/또는 트래픽 채널들(traffic channel)로 이루어져 있다. 애드혹 구역은 크기, 내용 및 주기성이 동적이다. 애드혹 구역은 IEEE 802.16e/m 프레임 내에 통합되어 있다.

도 2의 (a)는 새로운 애드혹 구역(205)이 통합되어 있는 IEEE 802.16m 프레임 구조(200)를 나타낸 것이다. 애드혹 구역에 존재하는 논리 채널들이 변할 수 있으며, 도 2의 (a)의 애드혹 구역에 예시된 채널들을 전부 포함하는 것은 아닐 수도 있다. 애드혹 구역(205)의 부가는 빌딩내 침투를 위한 통달 범위 확장(range extension), 가장자리 및 음영된 사용자에 대한 커버리지 및 처리율 확장, 그리고 기업, 캠퍼스, 경기장, 대도시, 및 홈 환경 내에서의 P2P 통신을 위한 BS 제어 멀티-홉/메쉬 네트워킹과 같은 각종의 사용 사례에 대한 지원을 제공한다.

이 프레임 구조에 의해, IEEE 802.16m 애드혹 지원 MS 노드들도 지원하는 시스템 구성에서 레거시 IEEE 802.16e MS 노드들을 지원하는 통합된 해결책이 제공된다. 통합된 공존 시나리오에서, BS는 계속하여 IEEE 802.16e 노드들에 서비스를 제공하지만, 그에 부가하여 애드혹 구역(205)을 사용해 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드들에도 서비스를 제공하여 BS 내에서 새로운 기능들을 지원한다. 이러한 새로운 기지국 기능들로는 최소한으로 BS 커버리지를 벗어나 있는 노드들의 네트워크 동기화를 제어하는 것, 커버리지를 벗어나 있는 노드들의 관리, 및 ADCH(Ad Hoc Data Channel)(210) 자원들의 크기의 관리가 있다. 이들 최소한의 부가적인 BS 기능들에 의해, 기존의 IEEE 802.16e 스펙트럼을 사용함으로써 도 2의 (a)의 ADCH(Ad Hoc Data Channel)(210)로부터 할당된 트래픽 채널 자원을 이용하여 P2P 통신을 위한 직접 링크 및 멀티-홉 메쉬 연결을 설정할 수 있다. 또한, 적절한 물리 계층 변경에 의해 IEEE 802.16m 프레임의 상향링크 부분 또는 하향링크 부분으로부터 트래픽 채널 자원이 할당될 수 있다. 자원 할당에 대해서는 본 명세서의 "자원 할당" 섹션에서 더 기술할 것이다.

도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프레임 구조(200)는 현재 정의되어 있는 대로 IEEE 802.16e/m 장치에 대한 자원 허가(resource grant)를 계속 지원하는 MAP 필드(215)를 포함하며, 여기서 허가증(grant)는 프레임(200)의 하향링크(DL) 부분(220) 또는 상향링크(UL) 부분(225)으로부터의 자원 할당을 식별한다. 새로운 IEEE 802.16m 애드혹 지원 장치도 기지국과의 임의의 직접 연결을 위해 동일한 방식으로 지원된다. 직접 링크 및 멀티-홉 메쉬를 위한 ADCH(Ad Hoc Data Channel)(210)로부터의 자원 할당에 대한 허가가 MAP(215)에 지정되어 있지 않게 된다. 할당에 관한 추가의 상세에 대해 이하에서 기술할 것이다.

상향링크 부분(225) 내에서, RACH(Random Access CHannel)(230)는 CDMA(Code Division Multiple Access) 코드를 사용한 다중-접속(다수의 노드들이 개별적인 직교 확산 코드를 사용하여 동시에 채널을 통해 전송할 수 있게 하는 것을 포함함)(이에 의해 하나 이상의 수신기가 전송 신호들 중 하나 이상을 동시에 수신할 수 있음)을 위한 종래의 기능을 제공한다. 대안의 구성에서, RACH 채널은 다중-접속을 위한 설비를 갖지 않을 수 있고, 그 대신에 단일-접속 채널(single-access channel)일 수 있다.

DL(220) 및 UL(225)는 BS와의 하향링크 통신 및 상향링크 통신을 위해 BS에 의해 관리되는 트래픽 채널 자원이다. MAP(215)은 BS와의 직접 연결들 모두에 대해 자원 허가를 개개의 IEEE 802.16e 노드는 물론 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 전달하기 위해 BS에 의해 사용된다. 본 발명에 따르면, IEEE 802.16m 프레임(200)의 DL 부분(220) 및/또는 UL 부분(225)은 또한 적절한 물리 계층 변경에 의해 피어 통신을 위한 이용가능한 트래픽 채널 자원으로서 사용된다.

DSC(Distributed Synchronization Channel)(235)은 논리 채널이고, BS에 의해 애드혹 구역(205)의 일부로서 할당된다. DSC(235)는 주기적으로[예를 들어, 매 20 밀리초(msec)마다] 존재하기만 하면 된다. DSC(235)는 애드혹 구역들(205) 전부 또는 그 일부에 존재할 수 있다. DSC(235)의 내용은 네트워크 동기화는 물론 페이징 채널 요소들을 지원하는 파라미터들, 페이징 그룹 식별자, 네트워크 식별자, 상태 정보, ADCH(Ad Hoc Data Channel) 기술자(descriptor), 애드혹 구역 및 애드혹 채널의 크기 및 주기성 등을 포함한다. IEEE 802.16m 노드들 중 적어도 일부가 DSC(235)를 전송할 책임을 공유한다. 예를 들어, 커버리지내 IEEE 802.16m 노드들만이 DSC를 전송할 책임을 공유하도록 네트워크가 구성될 수 있다. 네트워크 동기화를 위해 DSC를 이용하는 한 방법은 2007년 9월 18일자로 특허되고 본 발명의 양수인에게 양도된, 발명의 명칭이 "Method And Apparatus For Synchronizing A Node Within An Ad-Hoc Communication System(애드혹 통신 시스템 내에서 노드를 동기화시키는 방법 및 장치)"인 Calcev 등의 미국 특허 제7,272,129호에 기술되어 있으며, 이 미국 특허는 여기에 인용함으로써 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다.

UAC(Unscheduled Access Channel)(240)는 다중-접속 채널이고, 직접 링크 또는 멀티-홉 메쉬 연결에서 동작할 수 있는 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 대해 제공된다. 이 노드들은 브로드캐스트 메시지, 멀티캐스트 메시지 또는 유니캐스트 메시지를 사용하여 피어 노드들과 직접 통신할 수 있어야만 한다. UAC(240)는 라우팅(routing) 절차, 자원 협상(resource negotiation) 절차, 및 비커닝(beaconing) 절차(커버리지를 벗어난 노드들에 대한 페이징 절차를 포함할 수 있음)를 위한 수단을 제공한다. 예를 들어, UAC(240)에 의해 애드혹 지원 노드들이 소스 노드와 목적지 노드 간의 경로를 찾아내서 설정할 수 있다. 경로가 식별되면, 이 노드들은 트래픽 채널 자원을 얻기 위해 서로 협상할 수 있어야만 한다. 협상 중인 MS들은 애드혹 구역(205)의 ADCH(210)로부터 어느 자원이 할당되어야 하는지를 결정할 수 있거나, BS는 프레임의 UL 부분(225) 또는 DL 부분(220)으로부터의 자원 할당을 제공할 수 있거나, BS는 애드혹 구역(205)의 ADCH(210)로부터의 자원 할당을 제공할 수 있다. 따라서, UAC(240)는, RREQ(route request) 메시지, Hello 메시지(로컬 이웃을 설정하기 위한 것임), 또는 DSC 전송 프로토콜 메시지 등의 메시지의 브로드캐스트 또는 멀티캐스트와 자원 협상[예를 들어, RTS(request to send), CTS(clear to send) 및 CFT(clear for transmission) 또는 RREP(route reply) 메시지 등] 등의 메시지의 유니캐스트를 가능하게 해줌으로써, 피어 노드들이 통신할 수 있게 한다.

RTS, CTS 또는 CFT 등의 메시지(또는 다른 전술한 메시지들 중 임의의 메시지)에 대해 UAC(240)를 사용하려고 시도하는 것이 채널에의 동시 접속을 가능하게 하는 CDMA 코드 풀(pool)에 의해 달성된다. 동시 접속을 위한 충분한 처리 이득을 가능하게 하기 위해 확산 OFDM(spread OFDM)(예를 들어, 다중-반송파 CDMA)이 사용될 수 있다. 채널의 대역폭이 이 메시지들을 전송하는 데 필요한 심볼의 수를 좌우하게 된다. UAC(240)에 대한 각각의 프레임마다 예약된 심볼의 수를 최소화하기 위해, 메시지가 다수의 프레임에 걸쳐 있을 필요가 있을 수 있으며 그 대가로 디코딩하는 데 부가의 지연 시간이 있게 된다. 이 경우에, 한 노드가 다른 노드에 의한 다른 메시지의 전송 도중에 새로운 메시지의 전송을 시작하지 않도록, 고유의 UAC 프레임 경계를 설정할 필요가 있게 된다. 본질적으로, UAC 논리 채널(240)은 단일의 애드혹 구간보다 더 많은 심볼들을 포함할 수 있다. 노드가 다른 노드로 RTS, CTS 또는 CFT를 동시에 전송하는 것으로 인해 자기에게로 보내지는 RTS를 디코딩할 수 없는 경우(즉, 노드가 전송과 수신을 동시에 할 수 없는 경우), 소정의 지연 이후에 RTS를 재전송하는 것은 전송측 노드의 책임이다. 노드는, RTS를 수신할 때, 동시적인 RTS 메시지들로 인해 동시적인 CTS 전송들이 있게 될 확률을 줄이기 위해 CTS를 전송할 UAC 논리 채널(240)을 랜덤하게 선택한다. CTS 및 CFT가 확인 응답되는 메시지가 아니기 때문에, 노드들은 이들 메시지에 의존하여 점유된 ADCH(Ad Hoc Data Channel) 자원의 맵을 작성할 수 없게 된다(즉, RTS를 전송하고 있는 노드가 CTS 또는 CFT의 동시 전송을 듣지 않게 된다). 노드들은 ADCH 자원의 측정치에 의존할 필요가 있거나 ADCH 자원의 장기간 할당을 위해 그 다음 RTS/CTS/CFT 협상에 의존할 필요가 있다.

RREQ 및 Hello 등의 라우팅 메시지들이 RTS, CTS 및 CFT와 같은 직접 링크 자원 협상 메시지들과 분리되어 있도록 UAC(240)가 분할될 수 있다. 대안으로서, 소정의 UAC 채널들이 RREQ에 전용될 수 있는 반면, 다른 UAC 채널들은 HELLO에 전용될 수 있고, 또 다른 UAC 채널들은 RTS/CTS/CFT에 전용될 수 있다. 주기적으로, RREQ 및 Hello를 위해 부가의 슬롯들/심볼들이 제공될 수 있거나, 기존의 슬롯들/심볼들이 RREQ와 RTS/CTS/CFT 사이에 교대로 있을 수 있다.

당업자라면 검색 시간 및 수신기 복잡도를 최소화하기 위해서는 CDMA 코드의 수가 작게 유지되어야만 하지만 충돌을 줄이기 위해서는 충분히 크게 유지되어야만 한다는 것을 잘 알 것이다. 이용가능한 CDMA 코드의 수는 확산 인자(spreading factor)에 달려 있으며, 이 확산 인자는 대역폭 낭비를 최소화하기 위해 필요한 것보다 커서는 안 된다.

RTS/CTS/CFT 협상과 같은 메시지 전송 시퀀스의 일부인 메시지를 수신하는 노드는 메시지가 수신된 동일한 CDMA 코드를 사용하여 응답을 전송하게 된다. 이것은 동시적인 메시지들 간의 충돌 가능성을 감소시키게 된다.

애드혹 구역(205) 내의 ADCH(Ad Hoc Data Channel)(210)는 직접 링크 또는 메쉬 연결을 위해 애드혹 중계 모드에서 동작하는 노드들에 대한 통신 자원을 제공한다. 이것은 시스템 구성 및 트래픽 요청에 의존한다. 자원이 UAC(240) 채널을 통해 협상되거나 BS, DSC를 전송하는 노드, 또는 이 둘의 조합에 의해 중재된다. 자원 할당에 대해서는 본 명세서의 이하에서 물리 계층(PHY)과 관련하여 더 기술할 것이다.

애드혹 구역(205)은 주기적으로 프레임의 IEEE 802.16m 부분 내에 존재하기만 하면 되고, 직접 링크 및 메쉬 연결에 대한 트래픽 요구(traffic demand)의 함수이다. DSC(235), UAC(240), 및 ADCH(210) 논리 채널이 동시에 또는 서로 다른 때에 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (b)는 애드혹 구역(205)이 DSC, UAC 또는 ADCH 중 하나만을 포함하는 예시적인 프레임을 나타낸 것이다. MAP(215) 및 DSC(235)는 애드혹 구역(205)의 이 논리 채널들의 구성 및 주기성을 기술한다. 애드혹 구역(205)은 프레임에서 4개 정도로 적은 심볼을 점유할 수 있고 매 20개(10-20) 프레임마다 하나의 DSC(235) 및 하나의 UAC(240)의 최소 주기성을 갖는다.

도 3은 도 2의(a) 및 도 2의 (b)의 프레임 구조와 연관되어 있는, 일부 실시예들에 따른 2개의 예시적인 애드혹 구역 분포를 나타낸 것이다. 구체적으로는, 도 3은 애드혹 구역들의 부하가 많이 걸린 시스템의 제1 예시적인 프레임 분포(300) 및 애드혹 구역들의 부하가 적게 걸린 시스템의 제2 예시적인 프레임 분포(305)를 나타내고 있다.

분포(300)로 나타낸 바와 같이, 직접 링크 및 메쉬 트래픽의 부하가 많은 것을 지원하는 시스템은 DSC(305), UAC(310), 또는 ADCH(315)로 이루어진 하나의 애드혹 구역을 프레임마다 가질 수 있다. 이 예에서, 애드혹 구역의 반복 패턴은 매 20개 프레임마다 하나의 DSC, 4개의 UAC, 및 15개의 ADCH를 포함할 수 있다.

부하가 적게 걸린 시스템 분포(305)에서, 매 4번째 프레임마다 하나의 애드혹 구역만이 있을 수 있으며, 매 20개 프레임마다 하나의 DSC, 하나의 UAC 및 3개의 ADCH의 반복 패턴을 갖는다.

당업자라면 이 패턴에서 DSC, UAC 및 ADCH 채널의 양 및 비율이 변할 수 있으며 패턴에서의 임의의 변경이 DSC 전송에서 표시된다는 것을 잘 알 것이다. 애드혹 구역을 사용하는 노드들은 DSC 채널을 모니터링함으로써 그 뒤에 오는 애드혹 구역들에서의 논리 채널들의 패턴을 알게 된다. 패턴에서의 변경들이 사실상 동적이며 DSC 채널을 통해 통보된다. 예를 들어, BS가 보다 많은 UAC 논리 채널들이 필요하다는 것을 알게 되는 경우, 그 다음 DSC 채널은 다수의 UAC 논리 채널들을 갖게 되는 새로운 할당 패턴에 관해 노드들에 통보하게 된다.

도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, IEEE 802.16m 프레임 향상(frame enhancement)을 사용하는 노드 동작(400)을 나타낸 흐름도이다. 구체적으로는, 도 4는 도 1의 네트워크(100) 내에서 대기 동작을 개시하는 노드(102-19)의 동작을 나타낸 것이다.

예시된 바와 같이, 이 동작은 노드(102-19)가 인프라의 존재의 표시와 함께 IEEE 802.16m BS의 MAP 또는 다른 IEEE 802.16m 노드[즉, 노드(102-2)]로부터의 DSC를 수신했는지 여부를 판정하는 단계(405)로 시작한다.

도 4의 동작을 설명하기 위해 도 1을 참조하여, 이제부터 노드(102-19)가 인프라의 존재의 표시와 함께 IEEE 802.16 BS의 MAP 또는 다른 IEEE 802.16m 노드(102-2)로부터의 DSC를 수신하지 않은 것으로 가정하면, 동작은 미리 정해진 기간이 만료되었는지를 판정하는 단계(410)로 계속된다. 미리 정해진 기간이 만료되지 않은 경우, 동작은 수신이 있는지 계속 검사하기 위해 다시 단계(405)로 되돌아간다. 미리 정해진 기간이 만료된 경우, 동작은 노드(102-19)가 BS 제어 없이 자율적인 애드혹 네트워킹 모드를 지원하기 위해, 즉 직접 링크 또는 메쉬 연결을 위해 상기한 새로운 애드혹 구역(205)이 포함되어 있는 IEEE 802.16m 프레임 구조(200)를 사용하도록 허용되는 단계(415)로 계속된다. 노드(102-19)는 인프라의 부존재를 알려주는 DSC를 전송하기 시작한다. 이 시나리오에서, 애드혹 구역의 지속기간은 최대 허용값인 것으로 추정될 수 있다. 노드(102-19)는 또한 그의 전송에서 UAC 논리 채널들의 할당을 알려준다. 인프라의 존재의 표시와 함께 노드(102-2)로부터 DSC를 수신한 노드(102-1)가 인프라의 부존재의 표시와 함께 노드(102-19)로부터 DSC를 수신하는 경우, 노드(102-1)는 인프라의 존재의 표시와 함께 노드(102-19)로 DSC 메시지를 전송한다. 이러한 경우에, 노드(102-19)는 인프라의 존재를 존중하고 DSC 메시지의 전송을 중지한다.

단계(405)로 돌아가서, 노드(102-19)가 IEEE 802.16m BS의 MAP 또는 다른 IEEE 802.16m 노드(102-2)로부터의 DSC를 수신할 때, 동작은 노드(102-19)가 IEEE 802.16m 시스템 클럭에 동기화되는 단계(420)로 계속된다. 그 다음에, 단계(422)에서, 노드(102-19)는 애드혹 구역의 반복 패턴 및 그 구역의 논리 채널들의 구성에 대한 그의 지식을 갱신한다. 이것에 의해 노드(102-19)는 다른 애드혹 중계 지원 IEEE 802.16e/m 노드들로부터의 통신을 들을 수 있게 된다. 그 다음에, 단계(425)에서, 노드(102-19)는 기지국에 등록을 한다. 노드(102-19)가 IEEE 802.16m BS MAP를 수신하는 경우, 이 노드는 정의된 IEEE 802.16m 시스템 프로토콜에 따라 BS에 등록을 한다. 노드(102-19)가 BS로부터 MAP를 수신하지 않고 다른 IEEE 802.16m 노드(102-2)로부터 DSC를 수신하는 경우, 노드(102-19)는 먼저 애드혹 구역의 UAC 채널을 사용하여 IEEE 802.16m BS로의 경로를 찾고 이어서 IEEE 802.16m BS에 등록을 한다.

그 다음에 단계(415) 후에, 네트워크 내에서의 노드의 대기 동작이 그에 따라 설정된다.

당업자라면, 본 발명에 따라, 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트 메시지를 듣고 적절한 경우 그에 응답하기 위해 모든 비슬리핑 노드(non-sleeping node)가 UAC를 리스닝해야만 한다는 것을 잘 알 것이다. 서로 다른 확산 코드를 갖는 다수의 메시지가 동시에 수신될 수 있는 가능성이 있는 경우, 노드들은 어쩌면 디코딩될 수 있는 메시지의 손실을 방지하기 위해 모든 확산 코드를 "찾아"야만 한다.

도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 시스템 동작(500)을 나타낸 흐름도이다. 구체적으로는, 도 5는 네트워크 내의 노드들 간에 통신 링크를 설정할 때의 시스템의 동작(500)을 나타낸 것이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 단계(505)에서, 비유휴 애드혹 지원 노드들(non-idle ad hoc capable nodes), 즉 커버리지를 벗어나 있는(그의 여부는 BS에 의해 판정됨) 비유휴 애드혹 지원 노드들 중 적어도 일부가 이웃 노드들로부터 수신된 주기적인 HELLO 메시지들(또는 식별 정보를 포함하는 동등한 메시지들)을 수신하고 처리한다. 그 다음에, 단계(510)에서, 노드는 그의 1-홉 이웃 내의 노드들의 아이덴티티들(identities)을 판정한다. 이 노드는 주기적인 Hello 메시지들의 내용에 기초하여 그의 1-홉 이웃 내의 노드들의 식별자를 인식한다. 1-홉 이웃 범위는 Hello 메시지의 신호/잡음 측정치에 의해 제한된다.

그 다음에 단계(515)에서, 소스 노드는 이웃 노드와 직접 링크 연결을 설정할 수 있는지 여부를 판정한다. 노드는, 주기적인 Hello 메시지들로부터 자기가 타당한 통달 범위 내에 있다는 것이 알려져 있는 경우, 1-홉 이웃과의 직접 링크 연결만을 설정할 수 있다.

원하는 목적지 노드가 기지의 이웃 내에 있을 때, 단계(522)에서, 소스 노드는 미사용 자원을 얻기 위해 목적지 노드와 협상함으로써 직접 링크를 통해 목적지 노드와 통신을 설정한다. 노드가 직접 링크 이웃 노드로부터 자원 협상 요청(예를 들어, RTS)을 받을 때, 이 요청은 ADCH(Ad Hoc Data Channel) 내의 자원들에 관련된 것이거나 프레임의 UL 또는 DL 부분으로부터 BS에 의해 할당된 자원에 관련된 것일 수 있다. ADCH의 위치, 크기 및 사용이 DSC 또는 MAP에 기술되어 있다. ADCH로부터의 직접 링크 협상 요청의 경우, 노드들 간의 자원 협상은 소스로부터의 RTS, 목적지가 유휴인 것으로 인지하는 자원들의 목록을 식별하는 목적지로부터의 CTS(즉, 문턱값보다 높은 측정된 에너지는 자원이 현재 사용 중이라는 것을 암시함), 및 소스도 역시 유휴인 것으로 동의하는 자원 목록 중의 선택된 자원을 식별하는 소스로부터의 CFT로 이루어져 있다. 자원 할당에 대해서는 다음 섹션에서 더 기술한다.

단계(515)로 되돌아가서, 원하는 목적지 노드가 기지의 이웃 내에 있지 않을 때, 소스 노드는 자기가 기지국의 커버리지 영역 내에 있는지 여부를 판정한다(단계 517). 소스 노드가 기지국의 커버리지 영역에 있을 때, 소스 노드는 이어서 BS에 연결 요청을 한다(단계 520). 노드가 그 자신을 위해 또는 커버리지를 벗어난 노드를 대신하여 BS에 연결 요청을 하고자 하는 경우, 노드는 CDMA 코드를 랜덤하게 선택하고 IEEE 802.16e에 대해 현재 정의되어 있는 RACH를 통해 이 코드를 접속 요청(access request)으로서 전송한다. BS는 이어서 이 코드의 송신자에 대해 UL 자원을 할당하며, 이는 연결을 설정하기 위해 BS 자신 및 BS의 요구조건을 식별할 기회를 노드에게 제공한다.

그 다음에, 단계(525)에서, 기지국은 원하는 목적지 노드가 소스 노드의 멀티-홉 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 단계(530)에서, BS가 다른 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 연결될 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드로부터 연결 요청을 수신할 때, BS는 목적지 노드가 요청측 노드의 타당한 멀티-홉 범위 내에 있다(예를 들어, 소스 및 목적지가 동일한 섹터 또는 동일한 셀 내에 있다)는 표시로 요청측 노드에 응답을 할 수 있다. 환언하면, 원하는 목적지 노드가 소스 노드의 멀티-홉 범위 내에 있을 때, BS는 소스 노드에 알려준다.

대안의 실시예에서, BS는 경로 발견에 도움을 줄 수 있다. 이 실시예에서, BS는, 발견 시간 및 브로드캐스트 스톰(broadcast storm)의 정도를 감소시키기 위해, 소스 노드 및 목적지 노드 둘다에게 각각 목적지 노드 및 소스 노드로의 경로를 동시에 발견하도록 지시한다. 이 절차는 2004년 12월 30일자로 공개되고 본 발명의 양수인에게 양도된, 발명의 명칭이 "Method And Apparatus For Route Discovery Within A Communication System(통신 시스템 내에서의 경로 발견 방법 및 장치)"인 Calcev 등의 미국 특허 공개 번호 US20040264422A1에 기술되어 있으며, 이 미국 특허 공개는 여기에 인용함으로써 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다. 소스 및 목적지로부터의 경로 발견이 교차할 때, BS는 통지를 받고 발견된 경로가 소스 노드에 알려지게 된다.

그 다음에, 단계(535)에서, BS에 의해 허용되고 표시되는 경우, 소스 노드는 목적지로의 멀티-홉 경로를 발견하기 위해 UAC를 통해 RREQ를 브로드캐스트한다. 이 시나리오에서, 요청측 노드는 이어서 목적지로의 멀티-홉 경로를 발견하기 위해 UAC를 사용하여 RREQ 메시지를 브로드캐스트한다. 그 다음에, 단계(538)에서, 목적지로의 경로가 설정되었는지 여부가 판정된다. 경로가 설정되지 않은 경우, 이 동작은 단계(535)로 되돌아간다. 경로가 설정된 경우, 이 동작은 단계(522)로 진행한다.

노드가 UAC를 통해 RREQ 메시지를 수신하는 경우, 수신측 노드가 목적지 노드가 아니면 노드는 UAC를 통해 RREQ를 다시 브로드캐스트한다. 수신측 노드가 목적지 노드인 경우, 경로 응답이 소스 노드로 다시 중계될 수 있도록, 노드는 RREQ를 브로드캐스트하는 노드로 UAC를 통해 경로 응답을 유니캐스트한다. 당업자라면 라우팅 절차(경로 발견 및 유지)의 상세가 달라질 수 있는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, BS는 라우팅 정보를 노드에 제공할 수 있다. 노드는 자신의 1-홉 이웃들을 BS에 보고할 수 있고, BS는 이어서 노드들을 대신하여 경로를 결정할 수 있다.

대안의 실시예에서, 노드가 BS의 커버리지 내에 있는 경우, BS는, UL 프레임 부분을 통해 BS로 유니캐스트되는 RREQ 메시지에 응답하여, DL 프레임 부분을 통해 유니캐스트 메시지로 그 경로를 MS 노드에 제공할 수 있다. 그러나, BS의 커버리지를 벗어나 있는 노드들은 여전히 UAC를 통해 RREQ 메시지를 브로드캐스트해야만 한다.

단계(525)에서 원하는 목적지 노드가 소스 노드의 멀티-홉 범위 내에 있지 않을 때, 동작은 목적지에의 연결이 종래의 P2MP(point to multipoint) 호 설정 프로토콜을 사용하여 BS에 의해 처리되는 단계(540)로 계속된다.

단계(517)로 되돌아가서, 노드가 BS의 커버리지 내에 있지 않고 그의 원하는 목적지 노드가 그의 1-홉 이웃 내에 있지 않을 때, 노드는 BS에의 연결을 중계할 1-홉 이웃을 선택해야만 한다(단계 545). Hello 메시지는, 소스 노드가 BS로의 최단 홉 경로를 선택할 수 있게 하기 위해, BS까지의 홉 카운트(hop count)를 포함하고 있다. 이웃에 대한 지식이 또한 1-홉 이웃들의 이웃에 관한 보고에 의해 2-홉 이웃에 대한 지식으로 확장될 수 있다.

그 다음에, 단계(548)에서, 소스 노드는 소스 노드와 목적지 노드 사이에서 본 명세서에서 앞서 기술한 절차(단계 522)를 사용하여 미사용 자원을 얻기 위해 선택된 1-홉 이웃 노드와 협상함으로써 직접 링크를 통해 선택된 1-홉 이웃 노드와 통신을 설정한다. 이어서, 이 동작은 단계(517)로 되돌아간다.

마지막으로, 단계(550)에서, 단계(540) 및 단계(545) 이후에 소스 노드와 목적지 노드 사이에 통신이 설정된다.

자원 할당

IEEE 802.16m의 경우, 본 발명에 따르면, IEEE 802.16e/m 프레임의 채널 구조는 IEEE 802.16e 상향링크 및 하향링크 트래픽, IEEE 802.16m 상향링크 및 하향링크 트래픽에 대한 슬롯 할당들을 포함하고 있는 구역들, 그리고 P2P 통신에 대한 트래픽 채널 자원을 포함하는 IEEE 802.16m 애드혹 구역으로 분할되어 있다. 앞서 기술한 MAC 변경에서, 애드혹 구역의 ADCH로부터의 또는 도 2의 IEEE 802.16m 프레임의 UL 부분 또는 DL 부분으로부터의 피어 노드들 간에 자원이 협상될 수 있는 것으로 기술하였다.

자원이 전대역 할당(full band allocation)으로서 또는 서브채널 할당(subchannel allocation)으로서 할당될 수 있다. 전대역 할당은 AGC에 관련되어 있기 때문에 서브채널 할당보다 덜 엄격한 물리 계층 요구조건을 갖지만, 양쪽 할당 방법이 동일한 물리 계층 동기화 요구조건을 갖는다. 자원이 서브채널 할당으로서 할당될 수 있는 경우, 이 할당은 응용의 트래픽 요구조건에 정합하도록 크기가 조정될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 직접 링크 또는 메쉬 연결을 사용하는 P2P 통신에 대한 자원 할당은 동기화 및 AGC와 관련된 물리 계층 설계에서의 지연 확산 요구조건을 감소시키기 위해 최대 통달 범위(예를 들어, 100 미터)까지만 허용된다.

BS가 IEEE 802.16m 프레임의 UL 또는 DL 부분으로부터의 직접 링크 및 메쉬 연결 자원을 할당할 수 있게 해줌으로써 BS가 IEEE 802.16 스펙트럼에 대해 더 많은 제어를 할 수 있다. 반면에, IEEE 802.16m 프레임의 UL 부분 또는 DL 부분으로부터의 할당이 BS에 의해 지시되는 것으로 인해 피어 MS 노드들이 ADCH로부터의 공간적으로 분리된 자원들의 재사용을 협상할 필요가 없게 된다. 대안으로서, UAC 논리 채널이 협상을 위한 충분한 대역폭을 제공하지 않는 경우에, ADCH로부터의 자원이 기지국, DSC를 전송하는 노드들 또는 이 둘의 조합에 의해 조정될 수 있다.

애드혹 구역의 ADCH로부터의 자원이 직접 링크 또는 메쉬 연결을 위해 피어들 간에 협상될 때, 피어 노드들은 개선된 주파수 재사용을 가능하게 하기 위해 자원들을 로컬적으로 측정할 수 있다. ADCH 자원의 사용은 트래픽 수요에 기초한 ADCH의 크기의 동적 조정을 필요로 한다. ADCH의 크기는 시스템 MAP를 통해 브로드캐스트되어 DSC에 복제되어야만 한다.

PHY 변경

물리 계층 동기화 및 하드웨어 AGC는 P2P 통신을 위한 직접 링크 및 메쉬 연결을 지원하기 위해 물리 계층 설계의 변경의 필요성을 주도하는 주제들이다. 이들 주제에 대해서는 별도로 설명할 것이다.

동기화 오류로부터의 보호

종래의 시스템에서는, 하향링크를 통한 전송들 전부가 자동으로 동기화되는데, 그 이유는 그 전송들 전부가 기지국(BS)에서 발신되기 때문이다. 상향링크 전송이 BS에서 동기하여 수신되도록 하기 위해, 즉 상향링크 전송이 BS 수신 프레임과 시간-정렬되어(time-aligned) 예상된 시간에 도달하도록 하기 위해, 레인징 프로세스(ranging process)가 사용된다.

그러나, 레인징 프로세스는 이동국 노드들 간의 P2P 전송들 모두가 다른 MS 노드들에 동기하여 수신되도록 보장하지 않는다. 그 결과, 각각의 P2P 링크에 전대역이 할당될 때, 서로 다른 MS 노드들(이들 중 하나가 원하는 소스임)로부터 수신된 인접 심볼들이 중첩할 수 있고, 중첩의 정도는 송신기와 수신기 간의 전파 지연 차이에 의존하는데, 즉 BS, 전송측 MS 노드, 및 수신측 MS 노드의 위치에 의존한다. 수신된 신호들의 시간-오정렬의 효과가 다중 접속 간섭이다. 한 사용자에 의해 전송된 마지막 심볼의 후미가 제2 사용자에 의해 전송된 첫번째 심볼의 선두와 중첩할 때, 중첩의 정도가 충분히 작은 경우, 제2 사용자에 대한 간섭이 심볼의 OFDM 순환 프리픽스(cyclic prefix)에 의해 흡수된다. 그러나, 제1 사용자의 신호에 대해서는 어떤 보호도 제공되지 않으며, 그 결과 생기는 간섭이 성능을 열화시킨다.

이 문제점은 도 6에 나타낸 바와 같이 서로 다른 사용자들에 할당되는 슬롯들 사이에 보호 시간(guard time)(600)을 삽입함으로써 극복될 수 있다. 보호 시간(600)의 지속기간은 예상된 최악의 타이밍 오류를 초과해야만 한다. 도 6은 전대역 할당의 경우 P2P 링크에서의 타이밍 오류를 나타낸 것이다. 도 6에서, 프레임(610)은 레거시 심볼들을 나타낸다. 프레임(615)은 보호 구간(600)을 갖는 보다 짧은 심볼들을 나타낸다.

그러나, 개개의 서브채널들이 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)에 의해 서로 다른 P2P 링크들에 할당될 수 있을 때, 인접한 서브채널들을 통해 수신된 신호들의 시간 오정렬로 인해 모든 심볼에 대해 다중 접속 간섭[실제로는 이들 서브채널 간의 반송파간 간섭(inter-carrier interference)으로 인한 것임]이 생기게 된다. 이 경우에, 슬롯의 끝에 있는 하나의 보호 구간으로 충분하지 않다. 순환 포스트픽스(cyclic postfix)(605-n)가 어쩌면 각각의 심볼의 후미에 대한 보호를 제공하는 역할을 할 수 있다.

도 7은 OFDMA의 경우 P2P 링크에서의 타이밍 오류를 나타낸 것이다. 도 7에 예시된 바와 같이, 프리픽스(PR)(700-n) 및 포스트픽스(PO)(705-n)가 구현될 수 있다. 여기서 다시 말하지만, 순환 포스트픽스(705-n)의 길이가 최악의 타이밍 오류를 초과해야만 한다. 다른 문제점들을 야기하지 않고 총 심볼 지속기간을 유지하기 위해 어쩌면 순환 프리픽스 길이가 감소될 수 있다. 이 설계에서 슬롯들 간의 부가의 보호 구간이 필요하지 않다.

하드웨어 AGC

종래에, MS 노드들은 각각의 프레임의 시작에서 BS에 의해 전송되는 프리앰블을 사용하여 AGC(automatic gain control)를 수행한다. 그러나, P2P 링크 상에서, 수신 신호 전력이 프리앰블이 수신되는 전력과 상당히 다를 수 있다. 따라서, MS 노드로부터 수신된 전력이 BS로부터 수신된 전력에 비해 너무 높은지 또는 너무 낮은지에 따라, 수신기 프런트 엔드가 포화되거나 감도 저하(desensitize)될 수 있다. 따라서, 다른 MS 노드로부터 신호를 수신하기 위해 MS 수신기에서의 AGC가 재조정되어야만 한다. 이것은 P2P 링크에 할당된 슬롯(들)의 시작에 프리앰블을 포함시킬 필요가 있다는 것을 암시한다. 이러한 프리앰블은 AGC 정착 시간(settling time)보다 더 길어야 하지만 데이터 심볼보다 훨씬 더 짧은 것도 생각해볼 수 있다. 이러한 설계에 대한 동기는 오버헤드의 감소이다. AGC를 위해 할당된 슬롯의 첫번째 심볼의 순환 프리픽스의 제1 부분을 사용하는 것이 가능할 수도 있다. 대안으로서, 적절히 설계된 신호가 대체될 수 있고, 첫번째 심볼이 이어서 이러한 비순환 프리픽스를 고려하기 위해 적당한 처리에 의해 복조될 수 있다.

MS-MS 링크에 전대역이 할당될 때, 최적의 AGC 레벨이 오랜 기간 동안 거의 동일하게 유지되며, 그 지속기간은 채널 변동성(channel variability), 즉 이동성(mobility)에 관련되어 있다. MS 수신기 내의 AGC 서브시스템은 하향링크 및 그 서브시스템이 능동적으로 수신하고 있는 각각의 P2P 링크에 대한 정확한 AGC 레벨을 기억하고 있을 수 있다. 이것이 가능한 경우, AGC 서브시스템은 모든 프레임 동안 동작할 필요가 없다. 디코딩되는 각각의 신호에 대한 정확한 AGC 레벨이 메모리로부터 검색될 수 있다. 이것은 프리앰블이 원하는 AGC 정정의 비율로 전송될 수 있다는 것을 암시한다.

OFDMA의 경우, 프레임의 임의의 슬롯을 생각하면, 서브채널들이 연속적인 프레임들에서 서로 다른 (P2P) 링크들에 할당될 수 있다. 이어서, MS가 일련의 서브채널들을 통해 신호를 수신하는 경우, 다른 서브채널들을 통해 수신되는 신호들의 전력(따라서, 총 수신 전력)이, 다른 서브채널들을 사용하는 송신기의 위치 및 전력에 따라, 어쩌면 프레임마다 급격히 변할 수 있다. 따라서, 수신기가 모든 프레임에서 AGC를 수행할 필요가 있고, 그에 따라 프리앰블이 모든 프레임에서 각각의 할당의 시작에서 전송되어야만 한다. 이것은 본질적으로 프리앰블이 모든 슬롯에서 전송되어야만 한다는 것을 의미한다. 따라서, 오버헤드를 최소화하기 위해, 이상에서 제안한 바와 같이 짧은 프리앰블을 사용하는 것이 바람직하다.

대안의 주파수 대역에 대한 확장된 MAC

P2P 연결 및 통달 범위 확장을 위해 멀티-홉 이동 메쉬를 지원하는 것이 새로운 광대역 면허 IMT-Advanced 스펙트럼 또는 비면허 광대역 스펙트럼 또는 기회적 스펙트럼(TV whitespace 등)과 같은 대안의 주파수 대역들에 접속함으로써 향상될 수 있다. 이와 같이 성능을 향상시키려면 대안의 대역을 관리하기 위해 BS가 사용하는 제2 송수신기를 사용할 필요가 있다.

도 8은 대안의 스펙트럼 또는 주파수 대역에의 접속을 지원하기 위해 프레임 포맷(800) 및 애드혹 구역(805)이 어떻게 확장될 수 있는지를 나타낸 것이다. 여기서, 기본 채널 프레임 내의 애드혹 구역(800)은 RMC(Resource Management Channel) 포인터(810)라고 하는 새로운 요소를 포함하고 있다. BS가 대안의 대역으로부터의 자원을 새로운 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 할당하기로 선택할 때, BS는 RMC 포인터 정보 요소(810)를 가리키는 IEEE 802.16e MAP(815) 내의 하향링크 자원 허가(downlink resource grant)를 제공한다. RMC 포인터(810)는 IEEE 802.16e MAP의 일부이거나 애드혹 구역(805) 내의 논리 채널의 일부일 수 있으며, 이들 중 어느 하나가 BS에 의해 브로드캐스트된다. RMC 포인터 정보 요소(810)는 주파수, 대역폭, RMC(810)로 시작하는 그 다음 프레임에 대한 시간 오프셋, 및 기타 사용 파라미터들과 같은 대안의 대역을 기술하는 파라미터들을 포함하고 있다. 그 후에, 이 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 대한 모든 자원 허가는 대안의 대역 RMC에서 발견된다. 대안으로서, IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 대한 초기 허가는 RMC 포인터 정보 요소(810)의 파라미터들에 기초하여 노드에게 대안의 대역을 사용하라고 지시하는 IEEE 802.16e MAP(815) 내의 고유의 메시지 또는 정보 요소이다. 대안의 대역으로부터의 자원을 할당하기로 하는 BS에 의한 결정은 시스템 구성에 기초한다. 대안의 광대역 스펙트럼[면허 또는 비면허 또는 기회적(TV whitespace) 스펙트럼]으로부터의 자원 할당은 표준의 접속 프로토콜의 일부일 수 있거나, 접속이 부가의 용량을 요구할 때 대안의 오버플로우 대역(overflow band)으로서 제공될 수 있다. 대안의 오버플로우 대역은 또한 스펙트럼 할당에 따라 보다 낮은 또는 보다 높은 QoS 응용을 위해 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 대안의 광대역 트래픽 채널들을 관리하기 위해, 최신의 기지국 기능들이 선택적으로 지원된다. 대안의 대역 내의 보조 채널의 관리는 대안의 대역 내의 ADCH 트래픽 채널 자원, 적응적 대역폭, 그리고 스펙트럼 민첩성(spectrum agility), 간섭 회피, 및 스펙트럼 공유 및 공존을 위해 인지(cognition)를 사용하는 기회적 스펙트럼 접속을 관리할 책임을 포함한다. 자원 할당의 효율성을 관리하는 향상된 방법들도 역시 최신의 BS 기능일 수 있다. 이와 같이 할 수 있음으로써 멀티-홉/메쉬/P2P 네트워크 토폴로지 및 커버리지 향상을 계속하여 지원할 뿐만 아니라, 커버리지내 노드들의 성능도 향상시킴으로써, 보다 높은 처리율, 보다 높은 용량, 애드혹 장치들에 대한 배터리 절감, 큰 대역폭으로 확장가능한 확장가능 대역폭을 제공하며, 비면허 대역 접속과 관련하여, MAC/PHY에 내장된 QoS 관리에 의한 간섭 저감 및 보다 높은 QoS를 제공할 수 있다.

프레임 구조(800)에서, 도 2와 관련하여 기술한 기본 프레임(primary frame)의 필드들은 동일한 채로 있다. 부가의 필드는 CSC(Cluster Synchronization Channel)(820)이다. 이 논리 채널은 DSC(825)[즉, 도 2의 DSC(235)에 대해 기술한 바와 같음]와 유사한 정보를 포함한다. 그러나, CSC(820)는, DSC(825)를 위해 사용된 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드들의 브로드캐스트 책임의 공유보다는, BS에 의해 브로드캐스트된다. CSC(820)에 대한 대안으로서, RMC 포인터 정보 요소(810)가 MAP(815)의 정보 요소로서 포함된 IEEE 802.16e MAP의 일부일 수 있으며, 따라서 CSC(820)가 필요없게 된다.

DSC(825)는, 도 2의 DSC(235)에 대한 설명에 부가하여, RMC 포인터 정보 요소(810)의 내용도 포함하고 있다. 이것은 RMC 포인터 정보(810)를 BS의 커버리지를 벗어나 있는 노드들로 다시 브로드캐스트하는 데 필요하다.

기본 채널(primary channel)의 선택적인 ADCH(830)는 직접 링크 또는 메쉬 P2P 통신 세션에 대한 이동 멀티-홉/메쉬 네트워킹에 대해 여전히 선택적이며, 이 경우 자원이 기본 채널로부터 할당된다.

도 9를 참조하면, RMC(Resource Management Channel)(910)는, 대안의 대역으로부터 할당된 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 대한 자원의 허가를 제공한다는 점에서, 기본 채널 내의 IEEE 802.16e MAP와 유사한 논리 채널이다.

조정된 기간(Coordinated Period)(915)은 BS의 서비스 영역(예를 들어, 단일 홉 커버리지) 내에 있는 모든 IEEE 802.16m 지원 노드들에 할당되는 상향링크, 하향링크 및 멀티-홉 메쉬 자원을 포함한다.

BS의 서비스 영역 내의 노드에 의해 개시되는 BS의 서비스 영역을 벗어나 있는 노드에의 연결을 위한 자원은 조정된 기간(915)으로부터 할당될 수 있다. 개시측 노드는 통상의 방식으로 BS에 자원을 요청한다. BS가 RMC 포인터(810)를 통해 RMC(910) 내의 자원을 할당한 후에, 개시측 노드는 기본 대역(primary band)의 UL 또는 DL 또는 대안의 대역의 ADCH(Ad Hoc Data Channel)(920)로부터의 자원 허가 정보를 중계할 수 있다. 허가-중계 절차는 RTS-CTS 교환과 유사할 수 있다. 이렇게 하는 이유는 효율적인 자원 할당인데, 즉 할당이 이동국에 의해 관리되는 것이 아니라 기지국에 의해 관리될 때 불필요한 전대역 할당이 회피된다. 그러나, 역방향 연결은 ADCH(920)를 통해야만 한다.

ADCH(Ad Hoc Data Channel)(920)는 직접 링크 또는 메쉬 연결을 위해 BS의 서비스 범위를 벗어나 있는 모든 IEEE 802.16m 지원 노드들에 할당되는 멀티-홉 메쉬 자원을 포함한다. 이 자원들에 대한 협상이 기본 채널의 UAC(835)를 통해 행해지지만, UAC(835)가 대안의 대역 내에, 예를 들어, RMC의 일부로서, 또는 조정된 기간(915)의 일부로서, 또는 ADCH(920)의 일부로서, 또는 이들 필드(910, 915 또는 920) 중 하나의 일부를 대체하는 고유의 논리 채널로서 설정될 수 있다.

이 시스템 동작 방법들은 기본 채널만을 갖는 시스템과 관련하여 앞서 기술한 것과 아주 유사하다. 본 명세서에서 앞서 기술한 바와 같이, 유일한 차이점은 대안의 대역으로부터의 초기 자원 할당에 관련된 것이다. 다시 말하면, BS가 대안의 대역으로부터의 자원을 새로운 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 할당하기로 선택할 때, BS는 RMC 포인터 정보 요소를 가리키는 IEEE 802.16e MAP 내의 하향링크 자원 허가를 제공한다. RMC 포인터 정보 요소는 주파수, 대역폭, RMC로 시작하는 그 다음 프레임에 대한 시간 오프셋, 및 기타 사용 파라미터들과 같은 대안의 대역을 기술하는 파라미터들을 포함하고 있다. 노드는 이어서 RMC를 포함하는 그 다음 프레임의 시작 이전에 대안의 대역을 관리하는 그의 제2 송수신기를 켠다. 그 후에, 이 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 대한 모든 자원 허가는 대안의 대역 RMC에서 발견된다.

이상에서 기술한 보조 채널 프레임 포맷은 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드와의 직접 링크 및 메쉬 연결을 지원한다. 제안된 프레임 포맷에 대한 대안은 대안의 대역 프레임을 기본 대역의 애드혹 구역(1010)에 포함시키기 위해 대역내 향상된 PHY 및 자원 관리자 채널(1005)을 포함한다. 도 10은 이 대안의 프레임 포맷(1000)을 나타낸 것이다. 이 대안의 애드혹 구역(1010) 내의 모든 논리 채널들은 앞서 기술한 바와 기능상 동일하다. 이 대안의 프레임 포맷은 단지 IEEE 802.16m 애드혹 지원 노드에 대한 것이다.

이상의 설명에서, 특정의 실시예들이 기술되어 있다. 그러나, 당업자라면 이하의 청구항들에 기재되어 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 행해질 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 그에 따라, 이상의 설명 및 도면이 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 보아야 하며, 모든 이러한 수정이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 보아야 한다. 이점, 장점, 문제점에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점 또는 해결책이 얻어지거나 보다 두드러지게 될 수 있게 하는 임의의 구성요소(들)이 청구항들 중 일부 또는 그 전부의 중요한, 요구된 또는 필수적인 특징들 또는 구성요소들인 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명은 본 출원의 계류 중에 행해진 보정을 포함하는 첨부된 청구항들 및 발행된 청구항들의 모든 등가물에 의해서만 정의된다.

게다가, 본 문서에서, 이러한 엔티티들 또는 동작들 간의 임의의 실제의 이러한 관계 또는 순서를 꼭 요구하거나 암시하지 않고, 단지 한 엔티티 또는 동작을 다른 엔티티 또는 동작과 구분하기 위해서 제1 및 제2, 상부 및 하부 등과 같은 관계적 용어가 사용될 수 있다. 용어 "구비한다", "구비하는" "갖는다", "갖는", "포함한다", "포함하는", "내포한다", "내포하는" 또는 그의 임의의 다른 변형이 비배타적인 포함을 의미하기 위한 것이며, 따라서 일련의 구성요소들을 구비하는, 갖는, 포함하는, 내포하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치가 이들 구성요소 뿐만 아니라 명시적으로 열거되지 않거나 이러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치가 본래 가지고 있지 않은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. "구비한다", "갖는다", "포함한다", "내포한다" 이전에 오는 구성요소는, 추가의 제약조건 없이, 그 구성요소를 구비하는, 갖는, 포함하는, 내포하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 부가의 동일한 구성요소들이 존재하는 것을 배제하지 않는다. 단수로 표현된 용어는 본 명세서에서 명시적으로 달리 언급하지 않는 한 하나 이상인 것으로 정의된다. 용어 "실질적으로", "본질적으로", "대략', "약" 또는 이들 용어의 임의의 다른 형태는 당업자가 이해하는 바와 같이 그에 가까운 것으로 정의되며, 한 비제한적인 실시예에서, 이들 용어는 10% 이내, 다른 실시예에서 5% 이내, 다른 실시예에서 1% 이내, 다른 실시예에서 0.5% 이내인 것으로 정의된다. 용어 "결합된"은, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 연결된으로서 정의되지만, 꼭 직접 연결되어 있을 필요는 없고 또한 꼭 기계적으로 연결되어 있을 필요도 없다. 소정의 방식으로 "구성"되어 있는 장치는 적어도 그 방식으로 구성되어 있지만, 또한 열거되어 있지 않은 방식들로 구성되어 있을 수도 있다.

일부 실시예들이 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리기, 커스터마이즈된 프로세서 및 FPGA와 같은 하나 이상의 범용 또는 전용 프로세서(또는 "처리 장치") 및, 소정의 비프로세서 회로와 함께, 본 명세서에 기술된 방법 및/또는 장치의 기능들 중 일부, 대부분 또는 그 전부를 구현하도록 하나 이상의 프로세서를 제어하는 고유의 저장된 프로그램 명령어들(소프트웨어 및 펌웨어 둘다를 포함함)로 이루어져 있을 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 대안으로서, 일부 또는 모든 기능들이 저장된 프로그램 명령어를 갖지 않는 상태 기계에 의해, 또는 각각의 기능 또는 소정의 기능들의 일부 조합이 커스텀 로직(custom logic)으로서 구현되는 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)에서 구현될 수 있다. 물론, 이 2가지 방법의 조합이 사용될 수 있다.

게다가, 일 실시예가 본 명세서에 기술되고 청구된 방법을 수행하도록 컴퓨터(예를 들어, 프로세서를 포함함)를 프로그램하는 컴퓨터-판독가능 코드가 저장되어 있는 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터-판독가능 저장 매체의 예로는 하드 디스크, CD-ROM, 광 저장 장치, 자기 저장 장치, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 및 플래쉬 메모리가 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 게다가, 당업자가, 예를 들어, 이용가능한 시간, 현재의 기술, 및 경제적 고려사항들에 기인한 어쩌면 상당한 노력 및 많은 설계 선택사항들에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 개념들 및 원리들에 의해 안내될 때, 최소한의 실험으로 이러한 소프트웨어 명령어 및 프로그램 및 IC를 용이하게 생성할 수 있다는 것이 예상된다.

본 명세서를 읽어볼 때 기술적 개시 내용의 본질을 신속하게 확인할 수 있도록 발명의 요약이 제공되어 있다. 이 요약이 청구항들의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않는다는 이해 하에 제공된 것이다. 또한, 이상의 상세한 설명에서, 본 개시 내용을 간소화하기 위해 다양한 실시예들에서 다양한 특징들이 서로 그룹화되어 있다는 것을 잘 알 것이다. 본 발명의 이 방법은 청구된 실시예들이 각각의 청구항에 명확하게 인용되어 있는 것보다 더 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이하의 청구항들이 반영하고 있는 바와 같이, 본 발명의 발명 대상이 하나의 개시된 실시예의 특징들 전부보다 적은 특징들에 있다. 따라서, 이하의 청구항들은 이에 따라 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 그 자체로서 개별적으로 청구된 발명 대상이다.

Claims

애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법으로서,
상기 복수의 노드들 간에 적어도 하나의 메시지를 전달하는 단계
를 포함하며,
상기 적어도 하나의 메시지는,
커버리지를 벗어난 노드들(out of coverage nodes)을 동기화시키는 적어도 하나의 동기화 채널,
피어-투-피어(peer-to-peer) 통신을 위한 적어도 하나의 액세스 채널, 및
하나 이상의 노드들 간의 데이터 세션들 동안에 데이터를 교환하기 위한 적어도 하나의 애드혹 중계 데이터/트래픽 채널(ad hoc relay data/traffic channel)
을 포함하는 한 그룹의 채널들 중에서 선택된 적어도 하나의 채널을 포함하는 애드혹 구역(ad hoc zone)을 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 복수의 노드들은 애드혹 지원 피어 노드들(ad hoc capable peer nodes)을 포함하며,
상기 방법은,
상기 애드혹 구역 내의 상기 액세스 채널을 인에이블시킴으로써 애드혹 지원 피어 노드들 간의 라우팅 및 자원 협상을 가능하게 하는 단계를 더 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 애드혹 중계 트래픽/데이터 채널의 로컬 측정치에 기초하여 피어 노드들 간의 상기 애드혹 중계 트래픽/데이터 채널의 자원을 협상하는 단계를 더 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 애드혹 네트워크는 기지국을 더 포함하며,
상기 방법은,
기지국 선택에 기초하여 상기 애드혹 중계 트래픽/데이터 채널의 자원을 할당하는 단계를 더 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 동기화 채널, 상기 액세스 채널, 및 상기 애드혹 중계 데이터/트래픽 채널 각각은 기본 주파수 대역 프레임(primary frequency band frame) 내에 할당되는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 동기화 채널 및 상기 액세스 채널 각각은 기본 주파수 대역 프레임 내에 할당되고,
상기 애드혹 중계 데이터/트래픽 채널은 대안의 주파수 대역 프레임 내에 할당되는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 메시지는 제어 채널 정보 요소를 더 포함하고,
상기 제어 채널 정보 요소는 대안의 주파수 대역을 이용하기 위해 리디렉션(redirection)을 제공하는 논리 채널을 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제7항에 있어서, 상기 대안의 주파수 대역은, 면허 스펙트럼(licensed spectrum), 비면허 스펙트럼(unlicensed spectrum), 및 기회적 스펙트럼(opportunistic spectrum)을 포함하는 그룹 중에서 선택된 스펙트럼을 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 동기화 채널은, 네트워크 동기화 페이징 채널 요소들을 지원하는 파라미터들, 페이징 그룹 식별자, 네트워크 식별자, 상태 정보, 애드혹 데이터 채널(Ad Hoc Data Channel) 기술자(descriptors), 상기 애드혹 구역의 크기, 상기 애드혹 구역의 주기성, 애드혹 채널의 크기 및 애드혹 채널의 주기성을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 파라미터를 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 액세스 채널은, 브로드캐스트 메시지, 멀티캐스트 메시지, 및 유니캐스트 메시지를 포함하는 한 그룹의 메시지 중에서 선택된 하나 이상의 메시지의 통신을 제공하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 액세스 채널에의 동시 접속을 제공하는 단계를 더 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 액세스 채널은,
라우팅 메시지들을 전달하기 위한 제1 부분 액세스 채널, 및
직접 링크 자원 협상 메시지들을 전달하기 위한 제2 부분 액세스 채널을 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
제1항에 있어서,
메시지의 동기화 채널 내의 애드혹 구역의 상기 동기화 채널, 액세스 채널, 및 애드혹 중계 데이터/트래픽 채널의 패턴의 변화를 전달하는 단계를 더 포함하는, 애드혹 네트워크에서 복수의 노드들 간의 통신 방법.
애드혹 네트워크 내에서 동작하는 노드에 통신 서비스를 제공하는 방법으로서,
노드에서, 그 노드가 인프라의 존재의 표시를 수신하지 않았을 때 그 노드가 커버리지를 벗어난 노드인 것으로 판정하는 단계;
상기 커버리지를 벗어난 노드가 기지국 제어 없이 자율적인 애드혹 네트워킹 모드(autonomous ad hoc networking mode)에서 통신하도록 허용하는 단계; 및
상기 커버리지를 벗어난 노드에서 적어도 하나의 메시지를 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 메시지는,
인프라의 부재를 알려주는 동기화 채널, 및
액세스 논리 채널들의 할당을 포함하는 통신 서비스 제공 방법.
제14항에 있어서, 상기 노드는, 기지국의 MAP, 및 인프라의 존재의 표시를 갖는 다른 노드로부터의 분산 동기화 채널을 포함하는 그룹 중 적어도 하나를 수신하지 않았을 때, 상기 노드가 커버리지를 벗어난 노드인 것으로 판정하는 통신 서비스 제공 방법.
제14항에 있어서, 상기 허용하는 단계 이전에,
미리 정해진 기간이 만료되었는지 여부를 판정하는 단계; 및
상기 미리 정해진 기간이 만료되지 않았을 때 인프라의 존재의 표시의 수신이 있는지 주기적으로 검사하는 단계를 더 포함하는 통신 서비스 제공 방법.
제14항에 있어서,
다른 노드에서 인프라의 존재의 표시를 갖는 다른 동기화 채널을 수신하는 단계;
상기 다른 노드에서 인프라의 부재의 표시를 갖는, 커버리지를 벗어난 노드로부터의 동기화 채널을 수신하는 단계; 및
상기 다른 노드로부터 상기 커버리지를 벗어난 노드로 인프라의 존재의 표시를 갖는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 통신 서비스 제공 방법.
제17항에 있어서,
상기 커버리지를 벗어난 노드에 의한 인프라의 부재를 나타내는 동기화 채널의 전송을 중단하는 단계를 더 포함하는 통신 서비스 제공 방법.
제14항에 있어서, 상기 메시지가 애드혹 구역을 포함하고, 상기 동기화 채널 및 상기 액세스 논리 채널들의 할당이 상기 애드혹 구역 내에 포함되어 있는 통신 서비스 제공 방법.