KR20110071629A - 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법 - Google Patents

분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법 Download PDF

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Abstract

분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은, 비콘 그룹에 속하지 않는 외부 디바이스로의 경로 탐색을 위해 제1 멀티-홉 정보 요소를 포함한 비콘 프레임을 생성하여 주변 디바이스로 송신하는 단계; 상기 주변 디바이스로부터 상기 외부 디바이스가 생성한 제2 멀티-홉 정보 요소에 기반하여 생성된 제3 멀티-홉 정보 요소를 수신하는 단계; 및 상기 제3 멀티-홉 정보 요소에 대응하여 상기 외부 디바이스와의 멀티-홉 경로를 설정하고, 상기 외부 디바이스로 데이터를 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 확장된 비콘 그룹 내의 디바이스들 간의 멀티-홉 경로를 효율적으로 설정할 수 있다.
분산 매체접근제어, 멀티-홉, 고속무선통신망

Description

분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법 {Method of multi-hop communication based on distributed medium access control}
본 발명은 멀티-홉 통신 기술에 관한 것으로, 특히 분산 매체접근제어 기반의 무선통신망에서의 확장된 비콘 그룹 내의 디바이스들 간의 멀티-홉 경로 설정에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-S-013-01, 과제명: Wireless Video Area Network 구축을 위한 지능형 WiX 시스템 개발].
WiMedia Alliance의 분산 매체접근제어(Distributed Medium Access Control; DMAC) 기반의 고속무선통신망은 단일 비콘 그룹 내의 근거리에 존재하는 오디오/비디오 장치, 컴퓨터 및 주변 기기 등을 무선으로 연결하고, 저전력으로 휴대하기 편리한 소형 멀티미디어 기기 간의 통신을 지원함으로써, 다양한 서비스를 지원할 수 있도록 하는 기술이다.
일반적으로, 고속무선통신망은 2개 이상의 디바이스의 연결 즉 통신은, 동일한 비콘 구간 시작 시간(Beacon Period Start Time; BPST)을 공유하는 비콘 그 룹(Beacon Group; BG) 내의 디바이스간의 비콘 송/수신으로부터 시작된다. 그런데, 비콘 그룹 내의 모든 디바이스들의 비콘 그룹들의 합집합인 확장된 비콘 그룹(Extended Beacon Group, EGB)은 단일-홉 방식의 통신만으로는 모든 디바이스들간의 경로를 설정할 수가 없다.
즉, 동일한 비콘 구간 시작 시간을 공유하여 동일한 비콘 그룹 내에 속하는 디바이스들은 단일-홉 방식으로 통신할 수 있으나, 다른 비콘 그룹에 속하는 디바이스들은 단일-홉 방식으로는 서로 경로를 설정할 수 없다. 따라서, 서로 상이한 비콘 그룹에 속하는 확장된 비콘 그룹 내의 두 디바이스가 경로를 설정하여 서로 통신할 수 있도록 하는 새로운 통신 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분산 매체접근제어 기반의 단일 비콘 그룹 내의 디바이스들만의 단일-홉 통신뿐만 아니라 확장된 비콘 그룹 내의 디바이스들 간의 멀티-홉 통신이 가능하도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신에 효과적으로 활용될 수 있는 멀티-홉 정보 요소를 정의하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다중 전송 속도(multi-rate)를 사용하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신에 있어 최적의 경로가 설정될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은 최초 소스 디바이스의 입장에서, 비콘 그룹에 속하지 않는 외부 디바이스로의 경로 탐색을 위해 제1 멀티-홉 정보 요소를 포함한 비콘 프레임을 생성하여 주변 디바이스로 송신하는 단계; 상기 주변 디바이스로부터 상기 외부 디바이스가 생성한 제2 멀티-홉 정보 요소에 기반하여 생성된 제3 멀티-홉 정보 요소를 수신하는 단계; 및 상기 제3 멀티-홉 정보 요소에 대응하여 상기 외부 디바이스와의 멀티-홉 경로를 설정하고, 상기 외부 디바이스로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 제1 멀티-홉 정보 요소는 멀티-홉 경로의 최초 소스 디바이스로부터 전송되는 비콘 프레임에 포함되고, 제2 멀티-홉 정보 요소는 멀티-홉 경로의 최종 목적지 디바이스로부터 전송되는 비콘 프레임에 포함되고, 제3 멀티-홉 정보 요소는 멀티-홉 경로의 최초 소스 디바이스의 비콘 그룹 내에 있는 이웃 디바이스로부터 전송되는 비콘 프레임에 포함될 수 있다.
이 때, 멀티-홉 정보 요소들은 각각 경로의 최초 출발지(최초 소스 디바이스)를 나타내기 위한 필드, 경로의 최종 목적지(최종 목적지 디바이스)를 나타내기 위한 필드, 홉 수를 나타내기 위한 필드 및 필요한 자원의 양을 나타내기 위한 필드 및 자원 할당 정보를 나타내기 위한 필드를 포함할 수 있다. 이 때, 필요한 자원의 양은 필요한 매체접근슬롯(Medium Access Slot; MAS)의 수이고, 자원 할당 정보는 할당된 타임 슬롯 정보일 수 있다.
이 때, 제3 멀티-홉 정보 요소는 제2 멀티-홉 정보 요소가 포함된 자원 할당 정보를 그대로 포함할 수 있다. 즉, 제3 멀티-홉 정보 요소에는 제2 멀티 홉 정보 요소에 포함된 자원 할당 정보에 더하여 현재 노드에서 생성된 자원 할당 정보가 추가로 기록될 수 있다.
이 때, 멀티-홉 경로를 해제하기 위해 제1 멀티-홉 정보 요소가 제거된 비콘 프레임이 주변 디바이스로 전송될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 멀티-홉 통신 방법은 최종 목적지 디바이스의 입장에서, 멀티-홉 경로 탐색을 위해 생성된 제1 멀티-홉 정보 요소를 수신하여 상기 멀티-홉 경로의 최종 목적지가 현재 디바이스인지 여부를 판단하는 단계; 상기 최종 목적지가 상기 현재 디바이스인 경우, 상기 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바 이스를 포함하는 멀티-홉 경로를 선택할지 여부를 판단하는 단계; 상기 멀티-홉 경로가 선택된 경우, 자원 할당 정보를 포함하여 제2 멀티-홉 정보 요소를 생성하는 단계; 및 상기 제2 멀티-홉 정보 요소를 상기 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바이스로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 제1 멀티-홉 정보 요소는 최종 목적지 디바이스가 수신하는 비콘 프레임에 포함될 수 있고, 제2 멀티-홉 정보 요소는 최종 목적지 디바이스에 의하여 생성된 것일 수 있다.
이 때, 상기 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바이스는 현재 디바이스와 동일한 비콘 그룹에 속하는 현재 디바이스의 이웃 디바이스일 수 있다.
이 때, 제1 멀티-홉 정보 요소는 필요한 자원의 양을 나타내기 위한 필드 및 홉 수를 나타내기 위한 필드를 포함할 수 있다. 이 때, 필요한 자원의 양은 매체접근슬롯(Medium Access Slot; MAS)의 수일 수 있다.
이 때, 멀티-홉 경로를 선택할지 여부를 판단하는 단계는 상기 필요한 매체접근슬롯의 수를 일차적으로 고려하고, 상기 홉 수를 이차적으로 고려하여 상기 멀티-홉 경로를 선택할지 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 자원 할당 정보는 할당된 타임 슬롯 정보일 수 있다.
이 때, 멀티-홉 경로를 해제하기 위해 기설정된 값을 가지는 예약 상태 비트를 포함하는 제2 멀티-홉 정보 요소가 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바이스로 전송될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은 중간 디바이스의 관점에서, 멀티-홉 경로 탐색을 위해 생성된 제1 멀티-홉 정보 요소를 수신하여 상기 멀티-홉 경로의 최종 목적지가 현재 디바이스인지 여부를 판단하는 단계; 상기 최종 목적지가 상기 현재 디바이스가 아닌 경우, 상기 현재 디바이스의 주변 디바이스들 중 상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스가 있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스가 있는 경우, 상기 제1 멀티-홉 정보 요소에 상응하는 홉 수에 1을 더한 홉 수를 포함하는 제2 멀티-홉 정보 요소를 생성하는 단계; 및 상기 제2 멀티-홉 정보 요소를 포함하는 비콘 프레임을 상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 제1 멀티-홉 정보 요소는 중간 디바이스에 의하여 수신되는 비콘 프레임에 포함될 수 있고, 제2 멀티-홉 정보 요소는 상기 중간 디바이스로부터 전송되는 비콘 프레임에 포함될 수 있다.
이 때, 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스가 없는 경우, 상기 멀티 홉 경로 탐색은 중단될 수 있다.
이 때, 제2 멀티-홉 정보 요소는 상기 제1 멀티-홉 정보 요소에 포함된 필요한 매체접근슬롯의 수에 상기 현재 노드에서 산출된 필요한 매체접근슬롯의 수를 더한 숫자를, 상기 제2 멀티 홉 정보 요소의 필요한 매체접근슬롯의 수를 나타내기 위한 필드에 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 분산 매체접근제어 기반의 단일 비콘 그룹 내의 디바이스들만의 단일-홉 통신뿐만 아니라 확장된 비콘 그룹 내의 디바이스들 간의 멀티-홉 통신이 가능하다.
또한, 본 발명은 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신에 효과적으로 활용될 수 있는 멀티-홉 정보 요소를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다중 전송 속도(multi-rate)를 사용하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신에 있어 최적의 경로가 설정될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 WiMedia Alliance의 MAC 슈퍼프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 65,536us의 길이를 갖는 슈퍼프레임은 256개의 매체접근슬롯(Medium Access Slot; MAS)이라는 256us의 길이의 타임슬롯으로 구성된다.
각 슈퍼프레임은 비콘구간(Beacon Period; BP)으로 시작되며, BP의 첫 번째 MAS의 시작을 비콘구간시작시간(Beacon Period Start Time, BPST)이라고 한다. 슈 퍼프레임에서 BP를 제외한 나머지 MAS는 데이터를 전송하는 우선순위경쟁(Prioritized Contention Access; PCA) 구간과, 분산예약프로토콜(Distributed Reservation Protocol; DRP) 구간으로 이루어진 데이터 전송 구간(Data Period)으로 구성된다.
도 2는 WiMedia Alliance의 단일 비콘 그룹(Beacon Group)을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, WiMedia Alliance의 MAC 프로토콜은 중앙제어 디바이스 없이 분산적으로 동작할 수 있도록 모든 디바이스가 동일한 기능을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 각각의 디바이스들(210, 220, 230)은 BP의 자신의 비콘 슬롯에 자신의 비콘을 송신하고 다른 디바이스들의 비콘을 수신한다. 이들 비콘 프레임에는 네트워크 관리 정보가 포함되어 디바이스들의 동기화, 전력관리, 데이터 전송 구간 할당이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 디바이스(210)는 주변에 존재하는 비콘을 탐색하여 탐색 결과에 따라 디바이스(210)의 주변에서 동작하는 BG의 존재 여부를 판단한다. BG이 존재하지 아니하는 것으로 판단되는 경우, 디바이스(210)는 디바이스 아이디(DEVID), 디바이스 슬롯 번호, 디바이스 제어 정보(BP Length, Beacon Slot Info Bitmap, Beacon Slot Info Bitmap에 대응하는 디바이스 어드레스)를 바탕으로 생성된 비콘 프레임을 전송하여 새로운 BG를 생성한다. 이 때, 다른 디바이스들(220, 230)은 각각 이 비콘 프레임을 탐색한 후 이 비콘 프레임 정보를 바탕으로 자신의 비콘 프 레임을 생성하여 전송하고, 이들 디바이스들(210과 220 또는 210과 230)이 서로 비콘 송수신이 이루어져 단일-홉 방식으로 통신할 수 있다.
디바이스(210)의 탐색 결과 주변에 BG이 존재하는 경우, 이 BG에 자신의 비콘을 전송함으로써 BG의 멤버가 될 수 있다.
도 3은 WiMedia Alliance의 확장된 비콘 그룹(Extended Beacon Group)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 같은 BPST를 사용하는 디바이스들은 같은 비콘 그룹(Beacon Group)을 형성한다.
즉, 디바이스들(311, 312, 313, 314, 324)은 모두 동일한 비콘구간시작시간(Beacon Period Start Time, BPST)을 공유하므로 비콘 그룹(310)을 형성하고, 디바이스들(314, 321, 322, 323, 324)은 모두 동일한 BPST을 공유하므로 비콘 그룹(320)을 형성한다.
또한, 이 비콘 그룹에 속하는 디바이스들의 비콘그룹의 집합으로 확장된 비콘 그룹을 형성한다.
즉, 디바이스들(314, 324)은 비콘 그룹(310)에도 속하고, 비콘 그룹(320)에도 속하므로 이 두 디바이스들(314, 324)을 매개로 두 개의 비콘 그룹이 확장되어 확장된 비콘 그룹(330)이 형성된다.
본 발명에 따르면 비콘 그룹(310) 내의 디바이스(311)가 비콘 그룹(320)에도 속하는 디바이스(314)를 매개로 비콘 그룹(320) 내의 외부 디바이스(321)와 멀티- 홉 통신을 할 수 있게 되어 서로 다른 비콘 그룹 내의 두 디바이스들 사이의 멀티-홉 통신이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법을 위해 추가된 멀티-홉 정보 요소의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법을 위해 추가된 멀티-홉 정보 요소(Multi-hop DRP Information Element; MDRP IE)는 엘리먼트 ID 필드(410), 길이 필드(420), MDRP 컨트롤 필드(430), 타겟/오너 디바이스 어드레스 필드(441), 소스 어드레스 필드(442), 목적지 어드레스 필드(443), 최소 대역폭 필드(451), 희망 대역폭 필드(452), 홉 수 필드(460), MAS 개수 필드(470), 시퀀스 넘버 필드(480) 및 MDRP 할당 필드들(490)을 포함한다.
본 발명에서는 네트워크 계층의 라우팅이 아니고 MAC 계층에서 라우팅 기능이 수행될 수 있도록 하여 현재 단일-홉 통신만을 전제로 하고 있는 WiMedia Alliance의 MAC 계층에 새로운 MDRP IE를 추가하여 멀티-홉 통신으로 확장할 수 있도록 한다.
엘리먼트 ID 필드(410)는 정보 요소(Information Element)의 아이디를 나타낸다.
길이(length) 필드(420)는 엘리먼트 ID 필드(410)와 길이 필드(420)를 정보 요소의 나머지 부분의 바이트(byte) 단위의 길이를 나타낸다.
MDRP 컨트롤 필드(430)에 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
타겟/오너 디바이스 어드레스 필드(441)는 MDRP IE를 전송하는 목적지 디바이스의 ID를 나타낸다. 타겟/오너 디바이스 어드레스 필드(441)는 브로드캐스트의 경우 Oxffff로 설정될 수 있다.
소스 어드레스 필드(442)는 경로를 요청하는 최초 소스 디바이스의 ID를 나타낸다.
목적지 어드레스 필드(443)는 경로의 최종 목적지 디바이스의 ID를 나타낸다.
최소 대역폭 필드(451)는 출발지 디바이스의 MAC 클라이언트가 요청하는 데이터 전송을 위해 필요한 최소의 대역폭을 의미하며, 단위는 Kbps일 수 있다.
희망 대역폭 필드(452)는 출발지 디바이스의 MAC 클라이언트가 요청하는 데이터 전송을 위해 가능하다면 할당을 요청하는 대역폭을 의미하며, 단위는 Kbps일 수 있다.
홉 수 필드(460)는 출발지 디바이스에서 목적지 디바이스까지의 홉 수를 최종적으로 의미하며, 중간 디바이스를 통과할 때마다 1씩 증가한다.
MAS 개수 필드(470)는 출발지 디바이스에서 목적지 디바이스까지의 MAS의 수를 최종적으로 의미하며, 중간 디바이스를 통과할 때마다 필요한 MAS의 수만큼 증가한다.
시퀀스 넘버 필드(480)는 MDRP IE의 순차 번호를 의미하며, 메시지를 구분하기 위해 사용된다.
MDRP 할당 필드(490)는 2바이트의 존 비트맵(zone bitmap) 정보와 2바이트의 MAS 비트맵 정보를 포함한다. 이 때, 존(zone)은 16개의 MAS로 구성되며, 하나의 슈퍼프레임에는 16개의 존이 존재할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 MDRP 컨트롤 필드의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 MDRP 컨트롤 필드는 언세이프(unsafe) 필드(510), 컨플릭트 타이-브레이커(conflict tie-breaker) 필드(520), 오너(owner) 필드(530), 예약 상태(reservation status) 필드(540), 리즌 코드(reason code) 필드(550), 스트림 인덱스(stream index) 필드(560) 및 예약 타입(reservation type) 필드(570)를 포함한다.
언세이프 필드(510)는 자원할당의 임계값을 초과한 MAS인지 여부를 표시한다.
컨플릭트 타이-브레이커 필드(520)는 자원을 할당할 때 '0' 또는 '1'로 랜덤하게 설정되며 같은 MDRP IE에 대해서는 동일한 값을 가져야 한다.
오너 필드(530)는 해당 MDRP IE를 사용하는 디바이스가 데이터를 전송하는 경우에는 '1'로 설정되고, 데이터를 수신하는 경우에는 '0'으로 설정된다.
예약 상태 필드(540)는 자원할당이 완료된 경우에는 '1'로 설정된다.
리즌 코드 필드(550)는 설정 값에 따라 다음과 같은 의미를 갖는다.
- 0: DRP 예약 요청이 완료되었음을 의미하는 "Accepted"
- 1: DRP 예약 요청이 충돌이 있음을 의미하는 "Conflict"
- 2: DRP 예약 요청이 진행중임을 의미하는 "Pending"
- 3: DRP 예약 요청이 거절되었음을 의미하는 "Denied"
- 4: DRP 예약 요청이 변경되었음을 의미하는 "Modified"
- 5: 링크에 오류가 발생하였음을 의미하는 "Route error"
스트림 인덱스 필드(560)는 해당 MDRP IE를 이용하여 전송되는 스트림의 아이디를 나타낸다.
예약 타입 필드(570)는 설정 값에 따라 다음과 같은 의미를 갖는다.
- 0: 다른 BG의 BP를 의미하는 "Alien BP"
- 1: 출발지 디바이스만이 사용할 수 있는 "Hard"
- 2: 출발지 디바이스가 우선적으로 사용하지만 사용하지 않을 경우 다른 디바이스들이 경쟁적으로 사용할 수 있는 "Soft"
- 3: 벤더에 의해 규정되는 자원할당 방식을 적용하는 "Private"
- 4: CSMA/CA 방식으로 자원을 활용할 수 있는 "PCA"
이 때, CSMA는 캐리어 센스 멀티플 액세스(Carrier Sense Multiple Access)를 나타내고, CA는 충돌 회피(Collision Avoidance)를 나타낸다.
도 6은 멀티-홉 통신을 위한 경로 설정 과정을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 최초 출발지 디바이스인 디바이스 A(610)에서 최종 목적지 디바이스인 디바이스 E(650)로의 경로 설정 과정을 알 수 있다.
즉, 디바이스 A(610)가 자신의 비콘 그룹에 속하지 않는 외부 디바이스(E)로 멀티-홉 경로 설정을 위해 MDRP IE를 포함하는 비콘 프레임을 전송하면, 이를 수신한 디바이스 B(620) 및 C(630)에서 자신의 정보를 반영한 MDRP IE를 생성하여 주변으로 전송하고, 이러한 과정이 반복되어 최종 목적지 디바이스인 디바이스 E(650)에서 MDRP IE가 포함된 비콘 프레임을 수신하게 된다. 다만, 디바이스 C와 같이 주변에 후보 디바이스가 없는 경우 경로 탐색을 중단할 수 있다.
특히, 최초 출발지 디바이스인 디바이스 A(610)에서 최종 목적지 디바이스인 디바이스 E(650)로 전송되는 MDRP IE들은 모두 오너 비트가 '1'로 설정될 수 있다.
디바이스 E(650)가 디바이스 A(610)로부터 경로 설정을 요청하는 MDRP IE를 수신하면, 복수 개의 디바이스로부터 MDRP IE를 수신한 경우 MAS 개수 필드를 참조하여 MAS 개수가 최소인 디바이스를 선택하고, MAS 개수가 동일한 경우 홉 수 필드를 참조하여 홉 수가 최소인 디바이스를 선택한다. MAS 개수 및 홉 수가 모두 동일한 경우에는 먼저 도착한 디바이스를 선택한다.
디바이스 E(650)는 매체접근슬롯(Medium Access Slot; MAS) 등의 채널 시간자원을 할당하여 이 정보를 MDRP 할당 필드에 포함시키고, 오너 비트를 '0'으로 설정하여 생성된 MDRP IE를 디바이스 D(640)로 전송한다.
디바이스 D(640)는 자신의 채널 시간자원 할당 정보를 MDRP 할당 필드에 추가하고, 오너 비트를 '0'으로 설정하여 생성된 MDRP IE를 디바이스 B(620)로 전송한다.
디바이스 B(620)는 자신의 채널 시간자원 할당 정보를 MDRP 할당 필드에 추가하고, 오너 비트를 '0'으로 설정하여 생성된 MDRP IE를 디바이스 A(610)로 전송 한다.
디바이스 A(610)는 수신된 MDRP IE에 근거하여 디바이스 E(650)와의 멀티-홉 경로 설정을 완료하고 디바이스 E(650)로 데이터를 전송한다.
이와 같이, 디바이스 A(610)는 비콘 프레임의 수신을 통해 비콘 그룹 외부의 디바이스 E(650)의 정보를 알아낼 수 있고, 이를 기초로 디바이스 E(650)까지의 멀티-홉 경로를 설정할 수 있다.
디바이스 E(650)는 복수 개의 MDRP IE를 수신하는 경우 출발지 디바이스에서 목적지 디바이스까지의 할당 가능한 채널 시간 자원, 홉 수 및 링크의 상태를 기준으로 중간 디바이스를 선택할 수 있다.
이하, 도 7을 통하여 최초 출발지 디바이스인 디바이스 A(610)에서 최종 목적지 디바이스인 디바이스 E(650)까지의 경로 설정 과정을 보다 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법의 경로 설정 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은 디바이스 A가 디바이스 E로의 데이터 전송을 위해 MDRP IE를 생성하고 이를 포함한 비콘 프레임을 송신한다(S710).
즉, 디바이스 A는 MAC 클라이언트로부터 디바이스 E로의 데이터 전송 요청을 받아서, 자신의 라우팅 테이블을 검색한 후 경로를 알 수 없다면 MDRP IE를 통한 경로 탐색 과정을 시작한다.
이 때, 디바이스 A는 비콘 그룹 내의 다른 디바이스의 비콘을 수신한 후, 비콘이 수신된 각각의 디바이스가 지원하는 데이터의 전송 속도, 최소 대역폭, 희망 대역폭 등을 고려하여 필요한 MAS 개수(=a)를 계산하고, 수신 비콘 분석을 통해 이를 수용할 수 있는 이웃 디바이스들 디바이스 B 및 디바이스 C를 발견한다.
디바이스 A는 MDRP IE(Target/Owner DevAddr=B, SrcAddr=A, DestAddr=E, MASNum=a, HopCnt=1, MinBW, DesiredBW, ...)와 MDRP IE(Target/Owner DevAddr=C, SrcAddr=A, DestAddr=E, MASNum=a, HopCnt=1, MinBW, DesiredBW, ...)을 생성하여, 이를 비콘 프레임에 포함시켜서 전송한다.
또한, 디바이스 B는 MDRP IE를 포함하는 디바이스 A의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스들의 비콘을 수신한 후, 비콘이 수신된 각각의 디바이스가 지원하는 데이터 전송속도, 최소 대역폭, 희망 대역폭 등을 고려하여 필요한 MAS 개수(=b)를 계산하고, 이를 수용할 수 있는 이웃 디바이스 D를 발견하고, MDRP IE(Target/Owner DevAddr=D, SrcAddr=A, DestAddr=E, MASNum=a+b, HopCnt=2, MinBW, DesiredBW, ...)을 생성하여, 이를 비콘 프레임에 포함시켜서 전송한다(S720).
이 때, 디바이스 B는 라우팅 테이블을 다음과 같이 갱신한다.
- Dest(=A), NextHop(=A), HopCnt(=1)
또한, 디바이스 C는 MDRP IE를 포함하는 A의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스의 비콘을 수신한 후, 비콘이 수신된 각각의 디바이스가 지원하는 데이터 전송속도, 최소 대역폭, 희망 대역폭 등을 고려하여 필요한 MAS 개수를 계 산하고, 이를 수용할 수 있는 이웃 디바이스를 발견하지 못한 경우 MDRP IE를 통한 경로 탐색과정을 중지한다(S730).
또한, 디바이스 D는 MDRP IE를 포함하는 B의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스들의 비콘을 수신한 후, 비콘이 수신된 각각의 디바이스가 지원하는 데이터 전송속도, 최소 대역폭, 희망 대역폭 등을 고려하여 필요한 MAS 개수(=d)를 계산하고, 이를 수용할 수 있는 이웃 디바이스 E를 발견하고, MDRP IE(Target/Owner DevAddr=E, SrcAddr=A, DestAddr=E, MASNum=a+b+d, HopCnt=3, MinBW, DesiredBW, ...)을 생성하여, 이를 비콘 프레임에 포함시켜서 전송한다(S740).
이 때, 디바이스 D는 라우팅 테이블을 다음과 같이 갱신한다.
- Dest(=B), NextHop(=B), HopCnt(=1)
- Dest(=A), NextHop(=B), HopCnt(=2)
또한, 디바이스 E는 MDRP IE를 포함하는 D의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스들의 비콘을 수신한 후, 경로를 선택하고 MDRP IE를 생성하여 이를 비콘 프레임에 포함시켜서 전송한다(S750).
이 때, 디바이스 E는 2이상의 디바이스로부터 MDRP IE를 수신한 경우에 다음과 같이 최적의 경로를 선택한다.
- MASNum 값이 최소인 디바이스 선택
- MASNum 값이 동일한 경우에는 HopCnt 값이 최소인 디바이스 선택
- MASNum과 HopCnt가 동일한 경우에는 제일 먼저 도착한 디바이스 선택
이 때, 디바이스 E는 라우팅 테이블을 다음과 같이 갱신한다.
- Dest(=D), NextHop(=D), HopCnt(=1)
- Dest(=A), NextHop(=D), HopCnt(=3)
이 때, 디바이스 E는 MDRP IE(Target/Owner DevAddr=D, SrcAddr=A, DestAddr=E, HopCnt=1, DRP Allocation, ...)을 생성하여 이를 비콘에 포함시켜서 최적의 경로로 전송한다.
또한, 디바이스 D는 MDRP IE를 포함하는 E의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스의 비콘을 수신한 후 MDRP IE(Target/Owner DevAddr=B, SrcAddr=A, DestAddr=E, HopCnt=2, DRP Allocation, ...)을 생성하여 이를 비콘에 포함시켜서 최적의 경로로 전송한다(S760).
이 때, 디바이스 D는 라우팅 테이블을 다음과 같이 갱신한다.
- Dest(=B), NextHop(=B), HopCnt(=1)
- Dest(=A), NextHop(=B), HopCnt(=2)
- Dest(=E), NextHop(=E), HopCnt(=1)
또한, 디바이스 B는 MDRP IE를 포함하는 D의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스들의 비콘을 수신한 후 MDRP IE(Target/Owner DevAddr=A, SrcAddr=A, DestAddr=E, HopCnt=3, DRP Allocation, ...)을 생성하여 이를 비콘에 포함시켜서 최적의 경로로 전송한다(S770).
이 때, 디바이스 B는 라우팅 테이블을 다음과 같이 갱신한다.
- Dest(=A), NextHop(=A), HopCnt(=1)
- Dest(=D), NextHop(=D), HopCnt(=1)
- Dest(=E), NextHop(=D), HopCnt(=2)
또한, 디바이스 A는 MDRP IE를 포함하는 B의 비콘을 비롯하여 비콘 그룹 내의 다른 디바이스들의 비콘을 수신한 후 최종 목적지 E로의 최적 경로 설정이 완료되었음을 판단한다(S780).
이 때, 디바이스 A는 라우팅 테이블을 다음과 같이 갱신한다.
- Dest(=B), NextHop(=B), HopCnt(=1)
- Dest(=E), NextHop(=B), HopCnt(=3)
최적 경로 설정이 완료되면, 디바이스 A는 데이터를 다음 로컬 목적지인 디바이스 B로 전송하고, 디바이스 B는 라우팅 테이블을 참조하여 이를 디바이스 D로 전송하며, 디바이스 D는 라우팅 테이블을 참조하여 이를 디바이스 E로 전송한다(S790).
데이터를 수신한 디바이스 E는 수신된 데이터를 MAC 클라이언트로 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 최초 소스 디바이스로부터의 경로 해지 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이 최초 출발지 디바이스인 디바이스 A에서 최종 목적지 디바이스인 디바이스 E로의 경로가 설정되어 있는 경우 디바이스 A가 MDRP IE를 해지할 수 있는 것을 알 수 있다.
비콘 프레임이나 어떤 프레임도 4회 이상 수신되지 않는 경우 순방향 및 역방향 MDRP IE가 해지될 수 있다.
디바이스 A는 A에서 B로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거함으로써 자원예약 해지를 시작한다(S810).
디바이스 B는 디바이스 A의 비콘을 수신한 후, 디바이스 A에서 디바이스 B로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하고, 순방향 다음 홉에 대한 B에서 D로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하여 자원예약을 해지한다(S820).
디바이스 D는 B의 비콘을 수신한 후, B에서 D로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하고, 순방향 다음 홉에 대한 D에서 E로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하여 자원예약을 해지한다(S830).
디바이스 E는 D의 비콘을 수신한 후, D에서 E로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하여 자원예약을 해지한다(S840).
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 최종 목적지 디바이스로부터의 경로 해지 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이 최초 출발지 디바이스인 디바이스 A에서 최종 목적지 디바이스인 디바이스 E로의 경로가 설정되어 있는 경우 디바이스 E가 MDRP IE를 해지할 수 있는 것을 알 수 있다.
디바이스 E는 디바이스 D에서 디바이스 E로의 MDRP IE의 예악 상태 비트(reservation status bit)를 '0'으로 설정하여 비콘 프레임을 전송함으로써 자원 예약 해지를 시작한다(S910).
디바이스 D는 디바이스 E의 비콘을 수신한 후, 디바이스 D에서 디바이스 E로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하고, 역방향 다음 홉에 대한 디바이스 B에서 디바이스 D로의 MDRP IE의 예약 상태 비트를 '0'으로 설정하여 비콘 프레임을 전송한다(S920).
디바이스 B는 디바이스 D의 비콘을 수신한 후, 디바이스 B에서 디바이스 D로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하고, 역방향 다음 홉에 대한 디바이스 A에서 디바이스 B로의 MDRP IE의 예악 상태 비트를 '0'으로 설정하여 비콘 프레임을 전송한다(S930).
디바이스 A는 디바이스 B의 비콘을 수신한 후, 디바이스 A에서 디바이스 B로의 MDRP IE를 비콘 프레임에서 제거하여 자원예약을 해지한다(S940).
도 7 내지 도 9를 통하여 설명된 각 단계는 도 7 내지 도 9에 도시된 순서, 그 역순 또는 동시에 수행될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1은 WiMedia Alliance의 MAC 슈퍼프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 WiMedia Alliance의 단일 비콘 그룹(Beacon Group)을 나타낸 도면이다.
도 3은 WiMedia Alliance의 확장된 비콘 그룹(Extended Beacon Group)을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법을 위해 추가된 멀티-홉 정보 요소의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 MDRP 컨트롤 필드의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 멀티-홉 통신을 위한 경로 설정 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법의 경로 설정 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 최초 소스 디바이스로부터의 경로 해지 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 최종 목적지 디바이스로부터의 경로 해지 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.

Claims (16)

  1. 비콘 그룹에 속하지 않는 외부 디바이스로의 경로 탐색을 위해 제1 멀티-홉 정보 요소를 포함한 비콘 프레임을 생성하여 주변 디바이스로 송신하는 단계;
    상기 주변 디바이스로부터 상기 외부 디바이스가 생성한 제2 멀티-홉 정보 요소에 기반하여 생성된 제3 멀티-홉 정보 요소를 수신하는 단계; 및
    상기 제3 멀티-홉 정보 요소에 대응하여 상기 외부 디바이스와의 멀티-홉 경로를 설정하고, 상기 외부 디바이스로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 멀티-홉 정보 요소, 상기 제2 멀티-홉 정보 요소 및 상기 제3 멀티-홉 정보 요소는 각각 상기 경로의 최초 출발지를 나타내기 위한 필드, 상기 경로의 최종 목적지를 나타내기 위한 필드, 홉 수를 나타내기 위한 필드 및 필요한 자원의 양을 나타내기 위한 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 멀티-홉 정보 요소 및 상기 제3 멀티-홉 정보 요소는
    자원 할당 정보를 나타내기 위한 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 필요한 자원의 양은 필요한 매체접근슬롯의 수이고, 상기 자원 할당 정보는 할당된 타임 슬롯 정보인 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 멀티-홉 정보 요소는 상기 제2 멀티-홉 정보 요소가 포함한 상기 자원 할당 정보를 그대로 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 멀티-홉 경로를 해제하기 위해 상기 제1 멀티-홉 정보 요소가 제거된 비콘 프레임이 상기 주변 디바이스로 전송되는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  7. 멀티-홉 경로 탐색을 위해 생성된 제1 멀티-홉 정보 요소를 수신하여 상기 멀티-홉 경로의 최종 목적지가 현재 디바이스인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 최종 목적지가 상기 현재 디바이스인 경우, 상기 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바이스를 포함하는 멀티-홉 경로를 선택할지 여부를 판단하는 단계;
    상기 멀티-홉 경로가 선택된 경우, 자원 할당 정보를 포함하여 제2 멀티-홉 정보 요소를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 멀티-홉 정보 요소를 상기 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바이스로 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 멀티-홉 정보 요소는 필요한 자원의 양을 나타내기 위한 필드 및 홉 수를 나타내기 위한 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 필요한 자원의 양은 필요한 매체접근슬롯의 수이고, 상기 멀티-홉 경로를 선택할지 여부를 판단하는 단계는 상기 필요한 매체접근슬롯의 수를 일차적으로 고려하고, 상기 홉 수를 이차적으로 고려하여 상기 멀티-홉 경로를 선택할지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 자원 할당 정보는 할당된 타임 슬롯 정보인 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 멀티-홉 경로를 해제하기 위해 기설정된 값을 가지는 예약 상태 비트를 포함하는 상기 제2 멀티-홉 정보 요소가 상기 제1 멀티-홉 정보 요소를 송신한 디바이스로 전송되는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  12. 멀티-홉 경로 탐색을 위해 생성된 제1 멀티-홉 정보 요소를 수신하여 상기 멀티-홉 경로의 최종 목적지가 현재 디바이스인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 최종 목적지가 상기 현재 디바이스가 아닌 경우, 상기 현재 디바이스의 주변 디바이스들 중 상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스가 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스가 있는 경우, 상기 제1 멀티-홉 정보 요소에 상응하는 홉 수에 1을 더한 홉 수를 포함하는 제2 멀티-홉 정보 요소를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 멀티-홉 정보 요소를 포함하는 비콘 프레임을 상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스로 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스가 없는 경우, 상기 멀티-홉 경로 탐색을 중단하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 멀티-홉 정보 요소는
    상기 제1 멀티-홉 정보 요소에 포함된 필요한 매체접근슬롯의 수에 상기 현재 노드에서 산출된 필요한 매체접근슬롯의 수를 더한 숫자를, 상기 제2 멀티-홉 정보 요소의 필요한 매체접근슬롯의 수를 나타내기 위한 필드에 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은,
    상기 멀티-홉 경로가 설정된 후 상기 제1 멀티-홉 정보 요소가 삭제된 비콘 프레임이 수신되면 상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스로 상기 제2 멀티-홉 정보 요소가 삭제된 비콘 프레임을 송신하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법은,
    상기 멀티-홉 경로를 설정할 디바이스로부터 기설정된 값을 가지는 예약 상태 비트를 포함하는 제3 멀티-홉 정보 요소가 수신되는 경우, 상기 제2 멀티-홉 정보 요소를 삭제하는 것을 특징으로 하는 분산 매체접근제어 기반의 멀티-홉 통신 방법.
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