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WO2013058577A2 - 무선 통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Publication number
WO2013058577A2
WO2013058577A2 PCT/KR2012/008553 KR2012008553W WO2013058577A2 WO 2013058577 A2 WO2013058577 A2 WO 2013058577A2 KR 2012008553 W KR2012008553 W KR 2012008553W WO 2013058577 A2 WO2013058577 A2 WO 2013058577A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gts
periodic
allocation
period
coordinator
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/008553
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013058577A3 (ko
Inventor
임재원
김서욱
김봉회
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US14/352,985 priority Critical patent/US9351099B2/en
Priority to KR1020147009049A priority patent/KR20140084019A/ko
Publication of WO2013058577A2 publication Critical patent/WO2013058577A2/ko
Publication of WO2013058577A3 publication Critical patent/WO2013058577A3/ko

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    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
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    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for scheduling a transmission band in a wireless personal area network (WPAN) system and an apparatus supporting the same.
  • WPAN wireless personal area network
  • LR-WPAN low-rate wireless personal area networks
  • An example of an LR-WPAN is a network conforming to the IEEE 802.15.4 standard.
  • the IEEE 802.15.4 standard provides 20 Kbps and 40 Kbps transmission rates using Binary Phase-Shift Keying (BPSK) in the 868/915 MHz band, and Offset Quadrature Phase-Shift Keying (O-QPSK) in the 2.45 GHz band. Provides a transmission rate of 250 Kbps.
  • BPSK Binary Phase-Shift Keying
  • OF-QPSK Offset Quadrature Phase-Shift Keying
  • the IEEE 802.15.4b standard uses O-QPSK in the 868/915 MHz band to provide 250 Kbps transmission rates.
  • An object of the present invention is to propose a method and apparatus for smoothly transmitting and receiving data between a coordinator and a device in a wireless communication system, preferably a wireless personal area network (WPAN) system.
  • a wireless communication system preferably a wireless personal area network (WPAN) system.
  • WPAN wireless personal area network
  • Another object of the present invention is to propose a method for smoothly scheduling a transmission band for an apparatus in a WPAN system and an apparatus therefor.
  • a method for allocating a guaranteed time slot (GTS) in a WPAN system comprising: receiving a GTS request command for requesting periodic GTS allocation from a device; Transmitting a including beacon frame to the device, wherein the GTS allocation period is determined by GTS interval information included in the GTS request command, and data from the device within the interval determined by the GTS allocation period. Or if an acknowledgment (ACK) frame is not transmitted, the assigned periodic GTS is expired.
  • GTS guaranteed time slot
  • GTS request command for requesting the periodic GTS allocation from the Radio Frequency (RF) unit and the device for transmitting and receiving radio signals (GTS request command)
  • RF Radio Frequency
  • GTS request command for transmitting and receiving radio signals
  • a processor that transmits a beacon frame including periodic GTS allocation information to the device, wherein the GTS allocation period is determined by GTS interval information included in the GTS request command, and the GTS interval. If no data or acknowledgment (ACK) frame is transmitted from the device within the interval determined by the allocation period, the allocated periodic GTS expires.
  • ACK acknowledgment
  • the interval determined by the GTS allocation period is a (2 ⁇ n) superframe, and the value of n is determined by the GTS allocation period.
  • the GTS allocation period is determined by exponentiating the GTS period information.
  • the device transmits information on whether to support periodic GTS allocation through a beacon frame.
  • the beacon frame includes a GTS Specification field, and the GTS Description field includes a periodic GTS permit subfield indicating whether to support periodic GTS allocation.
  • a method for allocating a GTS in a WPAN system transmitting a GTS request command for requesting periodic GTS allocation to a coordinator and receiving periodic GTS allocation information from the coordinator.
  • Receiving a beacon frame that includes, wherein the GTS allocation period is determined by the GTS interval (GTS interval) information included in the GTS request command, the data or ACK from the device within the interval determined by the GTS allocation period If an acknowledgment frame is not transmitted, the assigned periodic GTS is expired.
  • GTS interval GTS interval
  • a coordinator for requesting a radio frequency (RF) unit for transmitting / receiving a radio signal and a periodic GTS allocation
  • a processor that transmits to a coordinator and receives a beacon frame including periodic GTS allocation information from the coordinator, wherein the GTS allocation period is determined by GTS interval information included in a GTS request command, If no data or acknowledgment (ACK) frame is transmitted from the device within the interval determined by the GTS allocation period, the allocated periodic GTS expires.
  • ACK acknowledgment
  • the interval determined by the GTS allocation period is a (2 ⁇ n) superframe, and the value of n is determined by the GTS allocation period.
  • the GTS allocation period is determined by exponentiating the GTS period information.
  • information about whether periodic GTS allocation is supported through a beacon frame is received from the coordinator.
  • the beacon frame includes a GTS Specification field, and the GTS Description field includes a periodic GTS permit subfield indicating whether to support periodic GTS allocation.
  • data can be smoothly transmitted and received between a coordinator and a device in a wireless communication system, preferably a WPAN system.
  • power consumption of the device may be reduced by preventing unnecessary operation of the device through the expiration time of the synchronized transmission band between the device and the coordinator in the WPAN system.
  • FIG. 1 shows a network topology according to the IEEE 802.15.4 system.
  • 3 shows a superframe structure of the IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 4 illustrates each frame format in the MAC layer and the PHY layer in the IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a GTS allocation and retrieval procedure of the IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the structure of a beacon frame and a GTS descriptor of the IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of a GTS request command of the IEEE 802.15.4 system.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a transmission band allocation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a structure of a GTS request command according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing the structure of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a structure of a GTS request command according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing the structure of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the structure of a GTS request command according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing the structure of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a view showing the structure of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a block diagram of a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the base station has a meaning as a terminal node of the network that directly communicates with the terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a base station (BS) is a fixed station, Node B, eNode B (eNB), access point (AP), coordinator, PAN coordinator, MBAN coordinator (Medical Body Area Network coordinator), PAN MBAN coordinator and the like can be replaced by the terms.
  • the term 'terminal' may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), a device, and a machine-MTC. Terms such as type communication (M2M) devices, machine-to-machine (M2M) devices, device-to-device (D2D) devices, full function devices (FFDs), and reduced function devices (RFDs) Can be replaced with
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.15, IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced
  • 3GPP LTE Advanced
  • FIG. 1 shows a network topology according to the IEEE 802.15.4 system.
  • the topology of the network according to the IEEE 802.15 system may be determined according to the functions of devices participating in the network.
  • FIG. 1A is an example of a star topology
  • FIG. 1B is an example of a peer-to-peer topology.
  • the FFD is a device capable of performing all functions.
  • the FFD may communicate with the FFD or the RFD and perform functions such as network initialization, node management, and node information storage.
  • the FFD that operates other devices among the FFDs to form a network is called a PAN coordinator.
  • the PAN coordinator may be referred to as an MBAN coordinator, a PAN MBAN coordinator, or the like, and will be collectively described as a 'coordinator' for convenience of description.
  • the above-described network topology may be configured by the FFD serving as such a coordinator.
  • RFDs perform fewer functions than the FFDs can.
  • the counterpart device to which the RFD can communicate is limited to the FFD.
  • the RFD cannot act as a coordinator.
  • the RFD can have a small stack structure and save computational / memory resources by dedicating the network function to the FFD.
  • the RFD since the RFD finds a coordinator and transmits data, the RFD can immediately disconnect and enter a power saving mode (or sleep mode), which consumes very little power and can be operated for a long time even with battery power.
  • a device labeled "F” represents an FFD
  • a device labeled "R” represents an RFD
  • a device labeled "P” represents an FFD serving as a coordinator.
  • the devices may be a start point or an end point of communication
  • the coordinator may be a start point, an end point, or a router.
  • the coordinator functions as an access point to higher layers, and in the case of a Wireless Sensor Network (WSN), it functions as a sink for data collected by the sensors.
  • WSN Wireless Sensor Network
  • a star topology can operate devices to maintain battery life for a long time
  • a peer-to-peer topology can configure one or more data transfer paths and thus have high data reliability and connection recognition rate.
  • the star topology is very limited in communication range for each device (eg, several meters), and the peer-to-peer topology allows larger areas to be covered.
  • the topology can be dynamic, changing as devices are added or leave the network.
  • devices are generally mobile, whereas the coordinator may be mobile or stationary.
  • Peer-to-peer topologies may be better suited for fast-changing environments that require the rapid setup or change of a network, or allow for self-organization and self-healing of the network.
  • Self-healing may include, for example, establishing a new coordinator if an existing coordinator fails or leaves the network.
  • Each device has its own coordinator within the same location.
  • individual coordinators may collaborate to avoid mutual interference and to allow sharing or collation of data.
  • a 'cluster' such a network is referred to as a 'cluster' and a provision may be made to establish an overall coordinator for clusters and to divide and merge clusters.
  • the protocol stack of the IEEE 802.15.4 system includes a PHY layer, a medium access control layer, and an upper layer.
  • the PHY layer includes an RF transceiver and related control mechanisms.
  • the PHY layer may provide a PHY data service for transmitting and receiving PHY Protocol Data Units (PDUs) through a physical channel and a PHY management service for managing the PHY layer.
  • PDUs PHY Protocol Data Units
  • the MAC layer provides access to the physical channel for data transmission.
  • the MAC layer may provide a MAC data service for transmitting and receiving MAC PDUs and a MAC management service for managing the MAC layer through the physical layer.
  • the MAC layer may perform functions such as beacon management, channel access, GTS (Guaranteed Time Slot) management, frame confirmation, and security functions.
  • the upper layer is composed of a network layer and an application layer.
  • the network layer provides functions such as network configuration, processing, message routing, and the like.
  • the application layer provides the functionality that the device targets.
  • a device in an IEEE 802.15.4 system may function as a reduced function device (RFD), a full function device (FFD), or a coordinator according to a type of a mounted program, that is, a program processing data of an application layer. have.
  • 3 shows a superframe structure of the IEEE 802.15.4 system.
  • the IEEE 802.15.4 system uses a beacon-enabled network that operates periodically based on a beacon that is broadcast periodically, and a non-beacon enable that operates the network by requesting a beacon periodically to exchange communication frames. It can be classified as a non beacon-enabled operation.
  • the coordinator transmits beacons periodically, and devices periodically listen to the beacons to synchronize to the network and access the channel.
  • the channel access is sequentially transmitted in units of frames within the superframe according to the superframe structure defined by the coordinator, as shown in FIG.
  • the super frame may be configured to include a plurality of time slots (eg, 16) for transmitting and receiving data between beacon frames transmitted by the coordinator.
  • each superframe may be configured to include an active period and an inactive period due to a requirement for low power operation between beacon frames.
  • the active section is a section in which data transmission and reception between devices is performed, and the active section includes time slots for frames used for data transmission and reception.
  • the inactive section refers to a section in which data transmission and reception between the devices is not performed. That is, during the inactive period, the coordinator may enter the low power mode (or the sleep mode).
  • the ratio between active and inactive sections is called the duty cycle.
  • the duty cycle value can be adjusted taking into account the requirements for low power operation and the requirements for coexistence between communication schemes using the same physical transport channel.
  • the active period may be configured to include a Contention Access Period (CAP) and a subsequent Contention Free Period (CFP) for guaranteed access to applications with quality of service requirements.
  • CAP Contention Access Period
  • CCP Contention Free Period
  • the CAP consists of time slots for devices participating in the network to competitively transmit data frames. Therefore, a device that intends to perform communication using time slots belonging to a CAP between two beacon frames is in a competition with another device using a carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA-CA) scheme.
  • CSMA-CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • the CFP consists of Guaranteed Time Slots (GTSs), which are time slots allocated to allow a particular device to transmit data frames.
  • GTS Guaranteed Time Slots
  • the CFP is located after the CAP within the super frame and may be configured to include up to seven GTSs.
  • the CFP may be configured such that a plurality of GTSs are allocated for one device.
  • the coordinator determines which device each GTS in the CFP is assigned to.
  • the GTS allocation information of the CFP determined by the coordinator may be included in the beacon frame which is the first slot of the super frame and transmitted.
  • the coordinator does not send a beacon for synchronization unless a beacon is requested, for example for reasons of network discovery.
  • Channel access is not limited by the superframe structure, and the devices are asynchronous, performing all data transfers by the CSMA-CA. They are sensors-MAC (WiseMAC) that allow devices that do not have data to send to sleep most of the time, and that the coordinator puts a wake-up preamble before each data frame, ensuring that the receiving device is active upon data arrival. You can follow your own sleep pattern according to any protocol, such as:
  • the coordinator in the beacon-enabled network is responsible for providing synchronization and channel access to the network devices.
  • the start and end of the superframe is defined by the coordinator.
  • the coordinator has two main features: potential communication to other networks, and access to a sufficient power supply, for example by easy replacement of a charged battery.
  • FIG. 4 illustrates each frame format in the MAC layer and the PHY layer in the IEEE 802.15.4 system.
  • the frame format in the MAC layer includes a MAC header (MHR), a MAC payload, and a MAC footer (MFR).
  • MHR MAC header
  • MFR MAC footer
  • the MHR, MAC payload and MFR form one MAC data frame, namely MAC protocol data unit (MPDU).
  • MPDU MAC protocol data unit
  • the MHR includes a frame control field 401, a sequence number field 403, an addressing field 405, and an auxiliary security header field 407.
  • the frame control field 401 contains a value indicating the type (or type) of the frame format
  • the sequence number field 403 contains the current value of macDSN
  • the address field 405 May include a receiving and / or originating address.
  • the secondary security header field 407 may include information necessary for the security processing of the frame.
  • the MAC payload may be configured to include a command frame identifier and a command payload.
  • the MFR may be configured to include a frame check sequence (FCS) 411.
  • FCS 411 may be used to determine whether there is an error in data transmission for the MHR and MAC payload portions.
  • beacon frames used by the coordinator to transmit beacons
  • data frames used for data transmission acknowledgment frames used to confirm successful frame reception
  • data requests This involves four different types of frames, the MAC command frame used to handle the transmission.
  • the beacon frame, acknowledgment frame and MAC command frame have a similar structure except that in each case the MAC payload has a different function and the acknowledgment frame does not have a MAC payload.
  • the beacon frame, acknowledgment frame and MAC command frame may originate in the MAC sublayer without involvement of higher layers.
  • the MPDU is transmitted to the PHY layer as a PHY Service Data Unit (PSDU), which becomes a PHY payload in the PHY layer.
  • the PHY payload is preceded by a synchronization header (SHR) and a PHY payload in octets, including a preamble sequence 413 and a Start-of-Frame Delimiter (SFD).
  • SHR synchronization header
  • SFD Start-of-Frame Delimiter
  • a PHY header PHR: PHR header
  • Preamble sequence 413 and data SFD 415 enable the receiver to achieve symbol synchronization.
  • the SHR, PHR and PHY payloads form one PHY packet, that is, a PHY protocol data unit (PPDU).
  • PPDU PHY protocol data unit
  • a predetermined transmission band should be allocated for data transmission and reception through exclusive band allocation between a specific terminal and the coordinator.
  • a guaranteed time slot GTS
  • the allocation of the transmission band assumes the allocation of the GTS according to IEEE 802.15.4.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a GTS allocation and retrieval procedure of the IEEE 802.15.4 system.
  • the device when there is data to be transmitted to the PAN coordinator, the device requests a GTS allocation by transmitting a GTS request command for GTS allocation including a parameter for the required GTS to the PAN coordinator (S501). ).
  • the character type in the GTS characteristic field included in the GTS request command is set to 1 to indicate that the request is a GTS allocation request.
  • the PAN coordinator After determining the GTS allocation for the terminal, the PAN coordinator transmits an ACK (Acknowledgement) to the terminal (S503). Thereafter, the PAN coordinator transmits a beacon including information on the allocated GTS (GTS descriptor) (S505), so that the terminal receiving the beacon can use the GTS according to the information included in the beacon.
  • GTS descriptor information on the allocated GTS
  • the terminal transmits and receives data with the PAN coordinator using the assigned GTS.
  • the UE When the UE no longer needs to use the GTS, the UE transmits a GTS request command for GTS de-allocation to the PAN coordinator (S509).
  • the Characteristic Type in the GTS Characteristic field included in the GTS request command is set to 0 to indicate that the request is a GTS recovery request.
  • the PAN coordinator Upon receiving the GTS collection request from the terminal 100, the PAN coordinator recovers the GTS allocated to the terminal 100 and transmits an ACK to the terminal (S511).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the structure of a beacon frame and a GTS descriptor of the IEEE 802.15.4 system.
  • Beacon frame includes MHR, MAC payload and MFR.
  • the MHR includes a frame control field 601, a sequence number field 603, an addressing field 605, and an auxiliary security header field 607.
  • the MAC payload of the beacon frame includes a superframe description field (609), a GTS specification field (611), a GTS direction field (GTS Direction field) 613, and a GTS list field (GTS List field). 615, a Pending Address field 617, and a Beacon Payload field 619.
  • the MFR may be configured to include a frame check sequence (FCS) 621.
  • FCS frame check sequence
  • the allocation content for each GTS is set by the PAN coordinator in the form of a GTS descriptor.
  • GTS descriptors are included in the GTS list field of the beacon. That is, the GTS list field 615 may be configured to include a device short address subfield (Device Short Address) 623, a GTS Starting Slot subfield (GTS Starting Slot) 625, and a GTS Length subfield (GTS Length) 627.
  • the device short address subfield 623 indicates a short address of 16 bits in length for the device indicated by the GTS descriptor.
  • the GTS start slot subfield 625 is 4 bits long and indicates the slot number of the corresponding GTS.
  • the GTS length subfield 627 is 4 bits long and indicates how many slots the corresponding GTS is made of.
  • the superframe description field 609 may include information about a beacon order, a superframe order, a last CAP slot, a CAP, a CFP, the length of an active period, a battery life, and whether it is transmitted from a coordinator. This is only an example, and information included in the superframe description field 609 may be changed.
  • the GTS description field 611 may include a GTS descriptor count subfield.
  • the GTS descriptor count subfield indicates the number of GTS descriptors described above to be included in the GTS list field 615. For example, when the size of the GTS descriptor count subfield is 3 bits, the GTS list field 615 may include up to seven GTS descriptors.
  • the GTS Directions field 613 may include a GTS Directions Mask subfield indicating the directions of the GTSs in the subframe. That is, the GTS direction mask subfield may indicate whether each GTS included in the GTS list field 615 is for data transmission or only for data reception.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of a GTS request command of the IEEE 802.15.4 system.
  • the GTS request command includes a frame control field 701, a sequence number field 703, address fields 705, auxiliary security header fields 707, It may be configured to include a command frame identifier field 709, a GTS characteristics field 711, and a frame check sequence FCS 713.
  • the GTS feature field 711 in the GTS request command conveys the personality and characteristics of the GTS requested by the device to the PAN coordinator.
  • the GTS characteristic field 711 includes a GTS length subfield (GTS Length) 715, a GTS direction subfield (GTS Direction) 717, a characteristic type subfield (Characteristics Type 719), and a reserved subfield (Reserved) 721. do.
  • the GTS Length subfield 715 indicates how many super frame slots the GTS should be configured.
  • the GTS Direction subfield 717 indicates whether the GTS is used for reception or transmission by the device.
  • Feature type subfield 719 indicates whether the corresponding GTS request command is used for GTS allocation or for GTS retrieval.
  • the GTS expiration operation is defined as follows.
  • GTS For transmit GTS (transmit GTS) that a device sends to the PAN coordinator, if the PAN coordinator does not receive data from the device through the GTS assigned by the device during the (2 ⁇ n) superframe, it allocates for that device. GTS expires and is recovered.
  • the PAN coordinator does not receive an acknowledgment frame during the (2 ⁇ n) super frame after transmitting the data to the device using the corresponding GTS. If it fails, expire the receiving GTS. However, if the data transmitted by the PAN coordinator to the device does not need to transmit the ACK frame, the PAN coordinator is not limited and can expire the GTS at any time.
  • n value in the above-described scheme may be defined by Equation 1 below.
  • the 'macBeaconOrder' value means how often the PAN coordinator transmits a beacon to the device in the IEEE 802.15.4 system. That is, it means the transmission period of the beacon, and as the value increases, the PAN coordinator transmits the beacon to the device in a long period. However, when the 'macBeaconOrder' value is 15, the PAN coordinator does not periodically transmit a beacon.
  • the IEEE 802.1.5.4 standard prevents the recall of a specific GTS until after the super frame by the 'aGTSDescPersistenceTime' parameter value.
  • GTS descriptor a GTS descriptor that means that the beacon.
  • the GTS continues to be performed every super frame until the GTS deallocation occurs by the device request or the GTS expiration. Get assigned.
  • this method may be inefficient because the required GTS may be different for each device. This is because once a device is assigned a GTS, other devices cannot use that GTS until the assigned GTS is reclaimed.
  • the present invention proposes a method for allocating radio resources persistently or periodically through GTS on the IEEE 802.15.4 WPAN.
  • the meanings of persistent and periodic are equally used.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a transmission band allocation method according to an embodiment of the present invention.
  • the device may request allocation of a transmission band required for data transmission and reception.
  • a transmission band may be a guaranteed time slot (GTS).
  • GTS guaranteed time slot
  • the device may determine an allocation interval (interval or period) of the transmission band based on the characteristic information of the device (S801).
  • the characteristic information may be one obtained from data to be transmitted or one characteristic of the device itself. For example, the total amount of data to be transmitted, whether or not it is data to be transmitted periodically, the purpose of the device, and the like may correspond to the characteristic information.
  • the device determines the allocation period of the transmission band it may be determined in units of super frames or in units of predetermined time. That is, the device may determine the allocation period in such a manner as "one transmission band per three superframes" or "one transmission band per 20ms" based on the characteristic information.
  • the device may transmit a transmission band request including an allocation period of the determined transmission band to the PAN coordinator (S803).
  • the device may transmit a GTS request command to the PAN coordinator.
  • the Characteristic Type in the GTS Characteristics field included in the GTS request command may be set to 1 to indicate that the GTS allocation request.
  • the GTS request command and the GTS characteristic field may be referred to as a periodic GTS request command and a periodic GTS characteristic field, respectively, but for convenience of description, the GTS request command and the GTS characteristic field are described below. This is collectively described as follows.
  • the transmission band request may include a time (or superframe) for which GTS allocation is desired, information on a required transmission band, an allocation period determined by the device, and the like.
  • the transmission band request may be a GTS request command frame defined in IEEE 802.15.4.
  • the allocation period of the transmission band may be included in a GTS characteristic field in the GTS request command frame.
  • the GTS Characteristic field may further include a GTS interval or period field, and the GTS period field may indicate an allocation period of a transmission band determined by the device.
  • the PAN coordinator may transmit an acknowledgment (ACK) to inform the device of the approval of the transmission band allocation (S805).
  • ACK acknowledgment
  • the PAN coordinator may allocate the transmission band based on the allocation period of the transmission band included in the received transmission band request.
  • the device may be allocated as requested, or may be allocated differently from the request of the device in consideration of resource conditions, communication with other devices, and the like. For example, the device may request "one transmission band per two superframes" but may allocate "one transmission band per four superframes" if there is not enough assignable transmission band.
  • the PAN coordinator may transmit the allocation information of the transmission band to the device (S807).
  • the allocation information of the transmission band may be an allocation period of the transmission band determined by the PAN coordinator, a start and end time point of the transmission band, and the like.
  • the PAN coordinator may transmit transmission band allocation information to the device by including a subfield for continuous scheduling in a GTS descriptor of a beacon frame defined in IEEE 802.15.4.
  • the transmission band allocation information may be included in a GTS list field in the beacon frame.
  • the GTS list field may further include a start sequence number field and a GTS period field.
  • the Start Sequence Number field indicates the sequence number of the super frame in which the transmission band starts to be allocated to the device
  • the GTS period field indicates the period of the transmission band allocated to the device.
  • the device may transmit and receive data through a transmission band allocated from the PAN coordinator (S809).
  • a device that receives persistent scheduling information about a GTS allocated through a GTS descriptor of a beacon frame may periodically transmit and receive data with a PAN coordinator using a GTS allocated at a specific period from the starting superframe indicated in the GTS descriptor. have.
  • the device may transmit a transmission band recovery request (S811).
  • the characteristic type in the GTS Characteristics field included in the GTS request command may be set to 0 to indicate that it is a GTS allocation request.
  • the coordinator receiving the retrieval request transmits an ACK (S813) and stops further transmission band allocation.
  • the transmission band request in step S803 may be a request for allocating a transmission band in a content free period (CFP).
  • a content free period CFP
  • the transmission band is allocated in the CFP
  • data is transmitted and received through the above-described process.
  • the transmission band is not allocated in the CFP, the device transmits data in a content access period (CAP).
  • CAP content access period
  • each field / subfield illustrates a structure of a GTS request command according to an embodiment of the present invention.
  • the number of bits of each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • the GTS request command may further include a GTS period subfield (GTS interval / period, 907) subfield in a GTS Characteristic field defined in IEEE 802.15.4. That is, the GTS Length subfield (GTS Length) 901, the GTS Direction subfield (GTS Direction) 903, the Characteristic Type subfield (Characteristics Type) 907, and the reserved subfield (Reserved) included in the GTS Characteristic field
  • a GTS period subfield (GTS interval / period) 907 may be further added.
  • the GTS Length subfield 901 indicates the number of super frame slots requested for the corresponding periodic GTS.
  • the GTS Direction subfield 903 indicates whether the corresponding periodic GTS is used by the device for reception or transmission. For example, when the corresponding periodic GTS is a receive-only periodic GTS, it may be set to 1, and conversely, it may be set to 0 when it is a transmit-only periodic GTS.
  • the Characteristic Type subfield (Characteristics Type) 907 indicates whether the corresponding GTS request command is used for periodic GTS allocation or for periodic GTS retrieval. For example, it may be set to 1 for periodic GTS allocation and 0 for periodic GTS allocation.
  • the GTS period subfield 907 indicates a periodic GTS allocation period determined by the device. That is, the device estimates (or calculates) the size of the super frame of the PAN to which the device is currently connected or the amount and period of data transmission required by the device to determine a periodic GTS allocation period, and the PAN coordinator through the GTS period subfield 907. May request periodic GTS allocation.
  • the device may designate a periodic GTS allocation period in a superframe unit.
  • the GTS period subfield 907 may be set to request one GTS allocation every two super frames.
  • the device may designate a periodic GTS allocation period in units of time.
  • the value of the GTS period subfield 907 may be set to request one GTS allocation every 10 milliseconds (ms).
  • the value of the GTS period subfield 907 may directly indicate a periodic GTS allocation period.
  • the value of the GTS period subfield 907 may be used as a value for defining a periodic GTS allocation period.
  • the periodic GTS allocation period may be determined using a predetermined constant and a value of the GTS period subfield 907.
  • the GTS allocation period may be determined by exponentiating the GTS period subfield 907 value. That is, an exponential multiple of the value of the GTS period subfield 907 (a 2 GTS period subfield value or a 2 GTS period subfield value + 1 ) may be a GTS allocation period.
  • a value obtained by multiplying a specific constant by the value of the GTS period subfield 907 may be a GTS allocation period.
  • the information related to the constant may be known to the PAN coordinator and the device in advance, and the PAN coordinator may transmit the information to the device.
  • each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • a beacon frame includes a start sequence number (1007) and a GTS period subfield (GTS interval) in a GTS list field defined in IEEE 802.15.4. / period, 1009).
  • the starting sequence number subfield (Start Sequence Number, 1007) and a GTS period subfield (GTS interval / period, 1009) may be further added.
  • a reserved subfield (Reserved) 1011 may be further added.
  • the start sequence number subfield 1007 indicates the sequence number of the super frame in which the device begins to be assigned a periodic GTS.
  • the sequence number is included in every beacon frame, and means the super frame in which the beacon is transmitted.
  • GTS period subfield 1009 indicates the period of the periodic GTS assigned to the device.
  • the value of the GTS period subfield 1009 is determined by the PAN coordinator in consideration of the GTS period value requested from the device to the PAN coordinator by the GTS request command frame in FIG. 9.
  • the device may be larger or smaller than the value requested by the device according to the resource allocation policy of the PAN coordinator or the current GTS allocation status.
  • the manner of specifying the allocation period of the periodic GTS allocated to the device may use the same manner as the method of indicating the periodic GTS allocation period in the GTS request command.
  • each field / subfield illustrates a structure of a GTS request command according to an embodiment of the present invention.
  • the number of bits of each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • the same description as in FIG. 9 will be omitted.
  • the GTS period subfield 1107 may be configured to have a size of 2 bits in order to configure the number of bits having the same size as the GTS Characteristics field of the existing IEEE 802.15.4. If it is difficult to indicate a longer period with only 2 bits, the value of the GTS period subfield 907 may be used as a value for defining a periodic GTS allocation period.
  • the periodic GTS allocation period may be determined using a predetermined constant and a value of the GTS period subfield 1107. For example, the GTS allocation period may be determined by exponentiating the value of the GTS period subfield 1107.
  • an exponential multiple of the value of the GTS period subfield 1107 (2 GTS period subfield value or 2 GTS period subfield value + 1 ) may be a GTS allocation period to a specific constant.
  • a value obtained by multiplying a specific constant by the value of the GTS period subfield 1107 may be a GTS allocation period.
  • the information related to the constant may be known to the PAN coordinator and the device in advance, and the PAN coordinator may transmit the information to the device.
  • each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • FIG. 10 the same description as in FIG. 10 will be omitted.
  • the start sequence number subfield 1207 is 6 bits long and the GTS interval subfield 1209 is 2 bits to reduce the overhead of the beacon frame. It can be configured in length.
  • the start sequence number subfield 1207 indicates the sequence number of the super frame in which the device begins to be assigned a periodic GTS.
  • the sequence number is included in every beacon frame, and means the super frame in which the beacon is transmitted.
  • the start sequence number subfield 1207 may have a different size from the number of bits (8 bits) of the sequence number of the existing beacon frame. Therefore, when the start sequence number subfield 1207 is 6 bits, the super frame in which the periodic GTS allocation is started using 6 bits below (or low) of the sequence number of the beacon frame may be indicated. That is, the PAN coordinator can designate whether the periodic GTS allocated to the device starts by checking whether it is equal to 6 bits below (or low) the sequence number of the beacon frame.
  • GTS period subfield 1209 indicates the period of the periodic GTS assigned to the device.
  • the value of the GTS period subfield 1209 is determined by the PAN coordinator in consideration of the GTS period value, which means a GTS allocation period requested from the device to the PAN coordinator by the GTS request command frame in FIG. 11.
  • the value of the GTS period subfield 1209 may be used as a value for defining a periodic GTS allocation period.
  • a periodic GTS allocation period may be indicated by using a predetermined constant and a value of the GTS period subfield 1209.
  • the GTS allocation period may be determined by exponentiating the value of the GTS period subfield 1209.
  • an exponential multiple of the value of the GTS period subfield 1209 (2 GTS period subfield value or 2 GTS period subfield value + 1 ) may be a GTS allocation period to a specific constant.
  • a value obtained by multiplying a specific constant by the value of the GTS period subfield 1209 may be a GTS allocation period.
  • the information related to the constant may be known to the PAN coordinator and the device in advance, and the PAN coordinator may transmit the information to the device.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the structure of a GTS request command according to an embodiment of the present invention.
  • the number of bits of each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • the same description as in FIG. 9 will be omitted.
  • a start sequence number subfield (Start Sequence Number) 1307 and a GTS period subfield (GTS interval) 1309 in a GTS Characteristic field are included in the existing GTS Characteristic field of IEEE 802.15.4. It may further include. Due to this, the size of the GTS Characteristics field may be changed. For example, one octet / byte may be added.
  • the start sequence number subfield 1307 indicates the sequence number of the super frame in which the periodic GTS allocated to the device starts.
  • the value of the start sequence number subfield 1307 may be specified in a relative value format meaning a super frame after the number of super frames by the value of the specified GTS start sequence number from the current super frame. That is, the value of the GTS start sequence number subfield 1307 may be expressed as a difference value (the number of super frames) from the first super frame of the periodic GTS requested by the device from the current super frame.
  • a superframe after (GTS start sequence number subfield value + 1) from the current superframe may be the first superframe of the periodic GTS.
  • GTS period field 1309 indicates the period of the GTS assigned to the device.
  • the GTS period subfield may be used as a value for defining a periodic GTS allocation period as in FIG. 9.
  • the periodic GTS allocation period may be determined using a predetermined constant and a value of the GTS period subfield 1309.
  • the GTS allocation period may be determined by exponentiating the value of the GTS period subfield 1309. That is, an exponential multiple of the value of the GTS period subfield 1309 (a 2 GTS period subfield value or a 2 GTS period subfield value + 1 ) may be a GTS allocation period.
  • a value obtained by multiplying a specific constant by the value of the GTS period subfield 1309 may be a GTS allocation period.
  • the information related to the constant may be known to the PAN coordinator and the device in advance, and the PAN coordinator may transmit the information to the device.
  • each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • FIG. 10 the same description as in FIG. 10 will be omitted.
  • 20 to 23 bits which are areas of the GTS length subfield of the existing IEEE 802.15.4 illustrated in FIG. 6, are used as a start sequence number subfield (GTS Start Sequence Number) 1405.
  • GTS Start Sequence Number GTS Start Sequence Number
  • the GTS length subfield of the existing IEEE 802.15.4 is included in the GTS request command frame and has been requested from the device to the PAN coordinator, it can be omitted.
  • the start sequence number subfield 1405 indicates the sequence number of the super frame in which the periodic GTS assigned to the device starts.
  • the value of the start sequence number subfield 1405 may be specified in a relative value format meaning a super frame after the number of super frames by the value of the specified GTS start sequence number from the current super frame. That is, the value of the GTS start sequence number subfield 1307 may be expressed as a difference value (the number of super frames) from the first super frame of the periodic GTS requested by the device from the current super frame.
  • a superframe after (GTS start sequence number subfield value + 1) from the current superframe may be the first superframe of the periodic GTS.
  • each field / subfield is merely an example for convenience of description, and each field / subfield may be configured with a different number of bits.
  • Periodic GTS Permit Subfield (periodic GTS Permit, 1505) indicating for the UE may be added and transmitted to the device.
  • the value of the periodic GTS allowance subfield 1505 is 0, it may mean that the corresponding PAN coordinator does not allow (or support) the periodic GTS allocation, and when the value of the periodic GTS allowance subfield 1505 is 1, It may mean that the GTS allocation is allowed (or supported). Or vice versa.
  • the GTS is not assigned to one device, and the existing GTS expiration method of IEEE 802.15.4 is no longer valid and needs to be changed due to the periodicity of the GTS assignment. .
  • the PTS coordinator does not synchronize the GTS expiration time between the device and the PAN coordinator due to the periodicity of the GTS assignment, the PAN coordinator performs data transmission or data transfer from an already expired GTS. This is because unnecessary operation waiting for reception may occur.
  • a device in the IEEE 802.15.4 system is one of the main functions of low power operation, such unnecessary operation may cause a problem that inhibits the low power operation of the device.
  • the GTS expiration method of the existing IEEE 802.15.4 may be equally applied to a portion not specifically described in the GTS expiration method.
  • GTS expiration may be performed as follows. That is, various methods for determining the interval (period) or time point for performing GTS expiration may be defined.
  • the PAN coordinator may perform GTS expiration after at least (2 ⁇ n super frame) in consideration of the GTS interval (GTS interval) in the super frame to which the GTS is periodically allocated.
  • the method can be applied to both the transmission periodic GTS (receive periodic GTS) and the receiving periodic GTS (receive periodic GTS).
  • the PAN coordinator may transmit the corresponding transmission periodic GTS. Can expire.
  • the PAN coordinator transmits data to the device using the GTS, and then an ACK (acknowledge) frame from the device in the GTS for at least (2 ⁇ n) super frame. If this is not transmitted, the PAN coordinator may expire the corresponding receive periodic GTS.
  • GTS expiration occurs after at least a (2 ⁇ n) super frame, where n may be defined as in Equation 2 below.
  • the PAN coordinator may perform GTS expiration after at least (2 ⁇ n + GTS periods) super frames in consideration of GTS intervals (GTS intervals) in super frames to which GTSs are periodically allocated.
  • the method can be applied to both the transmission periodic GTS (receive periodic GTS) and the receiving periodic GTS (receive periodic GTS).
  • the PAN coordinator may transmit the corresponding transmission. Periodic GTS may expire.
  • the PAN coordinator transmits data to the device using the GTS, and then ACKs the device from within the GTS for at least (2 ⁇ n + GTS periods) superframes. If a frame is not transmitted, the PAN coordinator may expire the corresponding receive periodic GTS.
  • GTS expiration occurs after at least (2 ⁇ n + GTS periods) super frames, where n may be defined as in Equation 3 below.
  • the PAN coordinator may perform GTS expiration after at least (2 ⁇ n) super frame in consideration of the GTS interval (GTS interval) in the super frame to which the GTS is periodically allocated.
  • the timing of the super frame in which the GTS expiration is performed may be adjusted by a multiple of the GTS interval (GTS interval). That is, n may be set as a multiple of the GTS period.
  • the method can be applied to both the transmission periodic GTS (receive periodic GTS) and the receiving periodic GTS (receive periodic GTS).
  • the PAN coordinator may transmit the corresponding transmission periodic GTS. Can expire.
  • the PAN coordinator transmits data to the device using the GTS, and then an ACK (acknowledge) frame from the device in the GTS for at least (2 ⁇ n) super frame. If this is not transmitted, the PAN coordinator may expire the corresponding receive periodic GTS.
  • GTS expiration occurs after at least a (2 ⁇ n) super frame, where n may be defined as Equation 4 or Equation 5 below.
  • the IEEE 802.1.5.4 standard includes a GTS descriptor (GTS descriptor) indicating that the number of times of a specific GTS has been performed until after the super frame by the 'aGTSDescPersistenceTime' parameter value.
  • GTS descriptor a GTS descriptor indicating that the number of times of a specific GTS has been performed until after the super frame by the 'aGTSDescPersistenceTime' parameter value.
  • the 'aGTSDescPerstenceTime' parameter indicating how long to transmit a GTS descriptor indicating that a deallocation has been made for the corresponding GTS may also be changed.
  • a GTS descriptor indicating that the number of GTSs is performed until after a super frame having a value of 'aGTSDescPersistenceTime ⁇ GTS period' may be transmitted. That is, the PAN coordinator may include a GTS indicator indicating the number of GTSs in a beacon frame transmitted in every super frame within a super frame of 'aGTSDescPersistenceTime ⁇ GTS period' value after the number of GTSs, and transmit the same to the device.
  • the GTS descriptor may be periodically transmitted during the super frame period of 'aGTSDescPersistenceTime ⁇ GTS period' value in accordance with the super frame corresponding to the GTS period value of the corresponding GTS. That is, the PAN coordinator may include the GTS indicator indicating the number of GTSs in the beacon frame transmitted in the super frame according to the GTS period of the GTS during the super frame period of 'aGTSDescPersistenceTime ⁇ GTS period' value after the number of GTSs, and transmit the same to the device.
  • FIG. 16 illustrates a block diagram of a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a coordinator 160 and a plurality of devices 170 located within an area of the coordinator 160.
  • the coordinator 160 includes a processor 161, a memory 162, and a radio frequency unit 163.
  • Processor 161 implements the proposed functions, processes and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 161.
  • the memory 162 is connected to the processor 161 and stores various information for driving the processor 161.
  • the RF unit 163 is connected to the processor 161 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the device 170 includes a processor 171, a memory 172, and an RF unit 173.
  • Processor 171 implements the proposed functions, processes and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 171.
  • the memory 172 is connected to the processor 171 and stores various information for driving the processor 171.
  • the RF unit 173 is connected to the processor 171 and transmits and / or receives a radio signal.
  • the memories 162 and 172 may be inside or outside the processors 161 and 171, and may be connected to the processors 161 and 171 by various well-known means.
  • coordinator 160 and / or device 170 may have a single antenna or multiple antennas.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명에서는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, WPAN 시스템에서 GTS(guaranteed time slot)를 할당하는 방법에 있어서, 장치로부터 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 수신하는 단계 및 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 장치에 전송하는 단계를 포함하되, GTS 할당 주기는 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)된다.

Description

무선 통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 전송 대역을 스케줄링하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
개인 휴대 기기들은 저속도 무선 개인 영역 네트워크(LR-WPAN: Low-Rate Wireless Personal Area Networks)을 구축하여 통신을 수행할 수 있다. LR-WPAN의 예로서 IEEE 802.15.4 표준을 따르는 네트워크가 있다. IEEE 802.15.4 표준은 868/915 MHz 대역에서는 BPSK(Binary Phase-Shift Keying)를 사용하여 20 Kbps와 40 Kbps의 전송 속도를 제공하고, 2.45 GHz 대역에서는 O-QPSK(Offset Quadrature Phase-Shift Keying)를 사용하여 250 Kbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.15.4b 표준에서는 868/915 MHz 대역에서도 O-QPSK를 사용하여 250 Kbps의 전송 속도를 제공한다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템, 바람직하게 WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 코디네이터(coordinator)와 장치(device) 간 데이터를 원활하게 송수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 WPAN 시스템에서 장치를 위한 전송 대역을 원활하게 스케줄링하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 WPAN 시스템에서 구현되는 장치의 전력 소모를 감소시키기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, WPAN 시스템에서 GTS(guaranteed time slot)를 할당하는 방법에 있어서, 장치로부터 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 수신하는 단계 및 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 장치에 전송하는 단계를 포함하되, GTS 할당 주기는 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)된다.
본 발명의 다른 양상은, WPAN 시스템에서 GTS를 할당하는 코디네이터(coordinator)에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛 및 장치로부터 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 수신하고, 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 장치에 전송하는 프로세서를 포함하되, GTS 할당 주기는 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)된다.
바람직하게, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간은 (2 × n) 수퍼 프레임(superframe)이고, n 값은 GTS 할당 주기에 의하여 결정된다.
바람직하게, GTS 할당 주기는 GTS 주기 정보를 지수화(exponentiation)하여 결정된다.
바람직하게, 장치에 비콘 프레임을 통하여 주기적 GTS 할당의 지원 여부에 대한 정보를 전송한다.
바람직하게, 비콘 프레임은 GTS 설명(GTS Specification) 필드를 포함하고, GTS 설명 필드는 주기적 GTS 할당의 지원 여부를 지시하는 주기적 GTS 허용(periodic GTS permit) 서브필드를 포함한다.
본 발명의 일 양상은, WPAN 시스템에서 GTS를 할당받는 방법에 있어서, 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 코디네이터(coordinator)에 전송하는 단계 및 코디네이터로부터 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 수신하는 단계를 포함하되, GTS 할당 주기는 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)된다.
본 발명의 다른 일 양상은, WPAN 시스템에서 GTS를 할당받는 장치에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛 및 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 코디네이터(coordinator)에 전송하고, 코디네이터로부터 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 수신하는 프로세서를 포함하되, GTS 할당 주기는 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)된다.
바람직하게, GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간은 (2 × n) 수퍼 프레임(superframe)이고, n 값은 GTS 할당 주기에 의하여 결정된다.
바람직하게, GTS 할당 주기는 GTS 주기 정보를 지수화(exponentiation)하여 결정된다.
바람직하게, 코디네이터로부터 비콘 프레임을 통하여 주기적 GTS 할당의 지원 여부에 대한 정보를 수신한다.
바람직하게, 비콘 프레임은 GTS 설명(GTS Specification) 필드를 포함하고, GTS 설명 필드는 주기적 GTS 할당의 지원 여부를 지시하는 주기적 GTS 허용(periodic GTS permit) 서브필드를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템, 바람직하게는 WPAN 시스템에서 코디네이터와 장치 간 데이터를 원활하게 송수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, WPAN 시스템에서 주기적인 전송 대역을 할당 및 만료(expiration) 시키는 방법을 정의함으로써 장치를 위한 전송 대역을 원활하게 스케줄링할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, WPAN 시스템에서 장치와 코디네이터 간 동기화된 전송 대역의 만료 시기를 통해 장치의 불필요한 동작을 방지함으로써 장치의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 IEEE 802.15.4 시스템에 따른 네트워크 토폴로지(Network Topology)를 나타낸다.
도 2는 IEEE 802.15.4 시스템의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타낸다.
도 3은 IEEE 802.15.4 시스템의 수퍼프레임 구조를 나타낸다.
도 4는 IEEE 802.15.4 시스템에서 MAC 계층과 PHY 계층에서의 각 프레임 포맷을 예시한다.
도 5는 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 할당 및 회수 절차에 대한 흐름도이다.
도 6은 IEEE 802.15.4 시스템의 비콘 프레임 및 및 GTS 기술자의 구조를 예시하는 도면이다.
도 7은 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 대역 할당 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point), 코디네이터(coordinator), PAN 코디네이터(Personal Area Network coordinator), MBAN 코디네이터(Medical Body Area Network coordinator), PAN MBAN 코디네이터(PAN MBAN coordinator) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), 장치(device), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D 장치(Device-to-Device) 장치, 전체 기능 장치(FFD: Full Function Device), 축소 기능 장치(RFD: Reduced Function Device) 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.15, IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
이하, 설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.15.4 시스템을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
1. 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.15.4 시스템
1. 1. 시스템 일반
도 1은 IEEE 802.15.4 시스템에 따른 네트워크 토폴로지(Network Topology)를 나타낸다.
IEEE 802.15.4 시스템에 따른 네트워크에는 전체 기능 장치(FFD)와 축소 기능 장치(RFD) 두 가지 형태의 장치가 참여할 수 있다. IEEE 802.15 시스템에 따른 네트워크의 토폴로지는 네트워크에 참여하는 장치들의 기능에 따라 결정될 수 있다.
도 1의 (a)는 스타형 토폴로지(star topology)의 예시이고, 도 1의 (b)는 피어-투-피어 토폴로지(peer-to-peer topology)의 예시이다.
FFD는 전체 기능을 수행할 수 있는 장치로서, 예를 들어, FFD 또는 RFD와 통신을 수행할 수 있고, 네트워크 초기화, 노드 관리, 노드 정보 저장 등의 기능을 수행할 수 있다. 특히, FFD 중에서 다른 장치들이 네트워크를 구성할 수 있도록 동작하는 FFD를 PAN 코디네이터(PAN coordinator)라고 한다. PAN 코디네이터는 MBAN 코디네이터, PAN MBAN 코디네이터 등으로 지칭할 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 '코디네이터(coordinator)'로 통칭하여 설명한다. 이와 같은 코디네이터 역할을 수행하는 FFD에 의하여 상술한 네트워크 토폴로지가 구성될 수 있다.
반면, RFD는 상기 FFD가 수행할 수 있는 기능보다 적은 기능을 수행한다. 특히, RFD가 통신을 수행할 수 있는 상대 장치는 FFD로 제한된다. 따라서, RFD는 코디네이터 역할을 수행할 수 없다. 따라서, RFD는 네트워크 기능을 FFD에 전담시킴으로써, 작은 크기의 스택 구조를 가질 수 있고, 연산/메모리 자원을 절약할 수 있다. 특히, RFD는 코디네이터를 찾아 데이터를 전송한 후 접속을 바로 끊고 절전 모드(또는 수면(Sleep) 모드)로 진입할 수 있으므로 전력 소모량이 매우 적으며 배터리 전원으로도 장시간 동작될 수 있다.
도 1을 참조하면, "F"라고 표시된 장치(device)는 FFD를 나타내고, "R"로 표시된 장치는 RFD를 나타내며, "P"로 표시된 장치는 코디네이터 역할을 수행하는 FFD를 나타낸다.
도 1의 (a)에 도시된 스타형 토폴로지에서는 장치와 코디네이터 사이에서의 통신만이 이루어진다. 이 때, 장치들은 통신의 시작점 또는 종단점인 반면, 코디네이터는 시작점, 종단점 또는 라우터(router)가 될 수 있다.
도 1의 (b)에 도시된 피어 투 피어 형 토폴로지에서는 장치와 코디네이터 간의 통신이 릴레이로서 기능하는 중간 장치들을 이용한 1회 이상의 홉(hop)을 따라 수행된다. 여기서, 각 장치는 네트워크 내의 어떤 다른 장치와도 통신할 수 있다. 따라서, 메시(mesh) 네트워크와 같이 더 복잡한 형태의 네트워크를 구성할 수도 있다. 여기서, 코디네이터는 상위층들로의 액세스 포인트로서 기능하며, 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)의 경우에서, 그것은 센서들에 의해 수집되는 데이터를 위한 싱크로서 기능한다.
또한, 스타 토폴로지는 배터리 수명이 장시간 유지되도록 장치들을 운용할 수 있고, 피어 투 피어(Peer to Peer) 토폴로지는 하나 이상의 데이터 전달 경로를 구성할 수 있으므로 높은 데이터 신뢰성과 접속 인식률을 가진다.
또한, 스타 토폴로지는 각 장치에 대한 통신 범위가 매우 제한적이며(예를 들어, 수미터), 피어-투-피어 토폴로지는 더 큰 영역이 커버되는 것을 허용한다. 토폴로지는 동적일 수 있어서, 장치들이 추가되거나 네트워크를 떠날 때 변화한다.
따라서, 장치들은 일반적으로 이동성을 가지는 것에 반하여, 코디네이터는 이동성을 가지거나 고정형일 수 있다. 피어-투-피어 토폴로지는 네트워크를 신속하게 셋업 또는 변화시킬 것이 요구되거나 네트워크의 자기조직(self-organisation) 및 자기 치유(self-healing)를 허용할 것이 요구되는, 빠르게 변화하는 환경에 더 적합할 수 있다. 자기 치유는 예를 들어, 기존 코디네이터가 고장 나거나 네트워크를 떠난 경우에 새로운 코디네이터를 확립하는 것을 포함할 수 있다.
동일한 위치 내에서 각 장치들이 자기 자신의 코디네이터를 갖는 다수의 스타 및/또는 피어-투-피어 토폴로지가 셋업될 수 있다. 이 경우, 개별 코디네이터들은 상호 간섭을 회피하고 데이터의 공유 또는 대조(collation)를 허용하기 위해 협업할 수 있다. IEEE 802.15.4 시스템에서는 이러한 네트워크를 '클러스터(cluster)'라고 말하며, 클러스터들에 대한 전체적인 코디네이터를 확립하고, 클러스터들을 분할 및 병합하기 위한 준비(provision)가 이루어질 수 있다.
도 2는 IEEE 802.15.4 시스템의 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타낸다.
도 2를 참조하면, IEEE 802.15.4 시스템의 프로토콜 스택은 PHY 계층(Physical Layer), MAC 계층(Medium Access Control Layer), 상위 계층(Upper Layer)으로 이루어진다.
PHY 계층은 RF 송수신기 및 관련된 제어 메커니즘을 포함한다. PHY 계층은 물리 채널을 통하여 PHY PDU(Protocol Data Units)을 송수신하는 PHY 데이터 서비스(PHY data service)와 상기 PHY 계층을 관리하기 위한 PHY 관리 서비스(PHY management service)를 제공할 수 있다.
MAC 계층은 데이터 전송을 위한 물리 채널에 대한 액세스(access)을 제공한다. MAC 계층은 상기 물리 계층을 통하여 MAC PDU(Protocol Data Units)들을 송수신하기 위한 MAC 데이터 서비스(MAC data service)와 MAC 계층의 관리를 위한 MAC 관리 서비스(MAC management service)를 제공할 수 있다. MAC 계층은 비콘(beacon) 관리, 채널 접속, GTS(Guaranteed Time Slot) 관리, 프레임 확인, 보안 기능 등의 기능을 수행할 수 있다.
상위 계층(Upper Layer)은 네트워크 계층(Network Layer)과 응용 계층(Application Layer)으로 구성된다. 네트워크 계층은 네트워크의 구성(configuration), 처리, 메시지 라우팅(routing) 등의 기능을 제공한다. 응용 계층은 장치가 목표하는 기능을 제공한다. 일 예로, IEEE 802.15.4 시스템에서의 장치는 탑재된 프로그램의 종류, 즉 응용 계층의 데이터를 처리하는 프로그램의 종류에 따라 RFD(Reduced Function Device), FFD(Full Function Device) 또는 코디네이터로 기능할 수 있다.
도 3은 IEEE 802.15.4 시스템의 수퍼프레임 구조를 나타낸다.
IEEE 802.15.4 시스템은 주기적으로 방송되는 비콘을 기반으로 네트워크가 운용되는 비콘 이네이블드(beacon-enabled)와 통신 프레임의 교환을 위해 비 주기적으로 비콘을 요청하여 네트워크를 운용하는 넌-비콘 이네이블드(non beacon-enabled) 동작으로 구분될 수 있다.
비콘 이네이블드(beacon-enabled) 네트워크에서, 코디네이터는 비콘을 주기적으로 송신하고, 장치들은 네트워크에 동기화하고 채널에 액세스하기 위해 그 비콘을 주기적으로 청취한다. 채널 액세스는 도 3에 도시된 바와 같이, 코디네이터에 의해 정의되는 수퍼프레임 구조에 따라 수퍼프레임 내에서, 프레임의 단위로 순차적으로 송신된다.
수퍼 프레임은 코디네이터가 송신하는 비콘 프레임들 사이에 데이터 송수신을 위한 복수의 시간 슬롯(예를 들어, 16개)이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 각 수퍼프레임은 비콘 프레임들 사이에 저전력 동작에 대한 요구 사항으로 인하여 활성 구간(active period) 및 비활성 구간(inactive period)을 포함하도록 구성될 수 있다. 활성 구간은 장치들 간의 데이터 송수신이 수행되는 구간으로서, 활성 구간은 데이터 송수신을 위해 사용되는 프레임들을 위한 시간 슬롯들로 구성된다. 반면, 비활성 구간은 상기 장치들 간의 데이터 송수신이 수행되지 아니하는 구간을 말한다. 즉, 비활성 구간 동안 코디네이터는 저전력 모드(또는 수면 모드)로 진입할 수 있다.
활성 구간 및 비활성 구간의 비율을 듀티 사이클(duty cycle)이라 한다. 듀티 사이클 값은 저전력 동작을 위한 요구 사항 및 동일한 물리적 전송 채널을 사용하는 통신 방식간의 공존을 위한 요구 사항을 고려하여 조절 될 수 있다.
활성 구간은 경쟁적 액세스 구간(CAP: Contention Access Period) 및 서비스 품질 요구조건을 갖는 어플리케이션들에 대한 보장된 액세스를 위한 그에 후속하는 비경쟁적 액세스 구간(CFP: Contention Free Period)를 포함하도록 구성될 수 있다.
CAP는 네트워크에 참여한 장치들이 경쟁적으로 데이터 프레임을 전송하기 위한 시간 슬롯들로 구성된다. 따라서, 두 비콘 프레임들 사이의 CAP에 속한 시간 슬롯들을 이용하여 통신을 수행하고자 하는 장치는 다른 장치와 CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 이용한 경쟁 관계에 놓이게 된다.
CFP는 특정 장치가 데이터 프레임을 전송할 수 있도록 할당된 타임 슬롯인 GTS(Guaranteed Time Slot)들로 구성된다. GTS는 장치 내의 응답 속도가 빠른(low-latency) 응용 프로그램 또는 특정 전송 대역폭(bandwidth)을 요구하는 응용 프로그램을 위해 사용될 수 있다. CFP는 수퍼 프레임 내에서 CAP 이후에 위치하고, 최대 7개의 GTS까지 포함하도록 구성될 수 있다. CFP는 하나의 장치를 위하여 복수의 GTS가 할당되도록 구성될 수도 있다.
코디네이터는 CFP 내의 각 GTS가 어느 장치에게 할당되는지 결정한다. 코디네이터에 의하여 결정된 CFP의 GTS 할당 정보는 수퍼 프레임의 최초 슬롯인 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다.
반면, 넌-비콘 이네이블드(non beacon-enabled) 네트워크에서, 코디네이터는 예를 들어, 네트워크 발견의 목적 등을 이유로 비콘을 요청 받지 않는 한 동기화를 위해 비콘을 전송하지 않는다. 채널 액세스는 수퍼프레임 구조에 의해 제한되지 않으며, 장치들은 비동기적이어서, CSMA-CA에 의해 모든 데이터 전송을 수행한다. 이들은 보낼 데이터를 가지고 있지 않은 장치들이 대부분의 시간 동안 수면 상태로 유지할 수 있고, 코디네이터가 각 데이터 프레임 앞에 웨이크 업 프리앰블을 두어, 데이터 도달 시에 수신 장치가 활성일 것을 보장하는 센서-MAC(WiseMAC)과 같은 소정의 프로토콜에 따라 자기 자신의 수면 패턴을 따를 수 있다.
상술한 바와 같이, 비콘 이네이블드(beacon-enabled) 네트워크 내의 코디네이터는 네트워크 장치들에 동기화 및 채널 액세스를 제공하는 것을 담당한다. 또한, 수퍼프레임의 시작과 끝은 코디네이터에 의해 정의된다. 코디네이터는 다른 네트워크들로의 잠재적인 통신, 및 예를 들어 충전된 배터리의 용이한 교체에 의한 충분한 전력 공급에의 액세스라는 2가지 주된 특징을 갖는다.
도 4는 IEEE 802.15.4 시스템에서 MAC 계층과 PHY 계층에서의 각 프레임 포맷을 예시한다.
도 4를 참조하면, MAC 계층에서의 프레임 포맷은 MAC 헤더(MHR: MAC Header), MAC 페이로드(MAC Payload) 및 MAC 풋터(MFR: MAC Footer)로 구성된다. MHR, MAC 페이로드 및 MFR은 하나의 MAC 데이터 프레임, 즉 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU: MAC protocol data unit)을 형성한다.
MHR은 프레임 제어 필드(Frame Control, 401), 시퀀스 번호 필드(Sequence Number, 403), 주소 필드(Addressing Field, 405) 및 보조 보안 헤더 필드(Auxiliary Security Header, 407)를 포함한다.
MHR을 구성하는 필드들 중, 프레임 제어 필드(401)는 프레임 포맷의 타입(또는 종류)을 나타내는 값을 포함하고, 시퀀스 번호 필드(403)는 macDSN의 현재 값을 포함하고, 주소 필드(405)는 수신 및/또는 발신 주소를 포함할 수 있다. 또한 보조 보안 헤더 필드(407)는 프레임의 보안 처리를 위해 필요한 정보를 포함할 수 있다.
MAC 페이로드는 도시하지 않았지만 명령 프레임 식별자(Command Frame Identifier) 및 명령 페이로드(Command Payload)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, MFR은 프레임 검사 시퀀스(FCS: Frame Check Sequence, 411)를 포함하도록 구성될 수 있다. FCS(411)는 MHR 및 MAC 페이로드 부분에 대하여 데이터 전송의 오류가 있는지 여부를 판단하기 위하여 사용될 수 있다.
IEEE 802.15.4 네트워크에서는 비콘을 송신하기 위해 코디네이터에 의해 이용되는 비콘 프레임, 데이터 전송을 위해 이용되는 데이터 프레임, 성공적인 프레임 수신을 확인하기 위해 이용되는 확인응답 프레임 및 데이터 요청과 같은 모든 MAC 피어 엔티티 제어 전송을 다루기 위해 이용되는 MAC 명령(command) 프레임, 이처럼 4가지 상이한 타입의 프레임을 수반한다. 여기서, 비콘 프레임, 확인 응답 프레임 및 MAC 명령 프레임은, 각 경우에서 MAC 페이로드가 상이한 기능을 가지며 확인응답 프레임은 MAC 페이로드를 갖지 않는다는 점을 제외하고는 유사한 구조를 갖는다. 또한, 비콘 프레임, 확인 응답 프레임 및 MAC 명령 프레임은 상위 계층들의 관여 없이 MAC 서브층에서 발원할 수 있다.
한편, MPDU는 PHY 서비스 데이터 유닛(PSDU: PHY Service Data Unit)으로서 PHY 계층에 전송되고, 이것이 PHY 계층에서의 PHY 페이로드가 된다. PHY 페이로드 앞에는 프리앰블 시퀀스(preamble sequence, 413) 및 프레임 시작 구획자(SFD: Start-of-Frame Delimiter, 415)를 포함하는 동기화 헤더(SHR: synchronization header) 및 옥텟(octet) 단위의 PHY 페이로드의 길이를 나타내는 프레임 길이/예약(417)을 포함하는 PHY 헤더(PHR: PHY Header)가 위치한다. 프리앰블 시퀀스(413) 및 데이터 SFD(415)는 수신기가 심볼 동기화를 달성하는 것을 가능하게 한다. 이와 같은 SHR, PHR 및 PHY 페이로드는 하나의 PHY 패킷, 즉 PHY 프로토콜 데이터 유닛(PPDU: PHY protocol data unit)을 형성한다.
1. 2. GTS 할당(allocation)/회수(de-allocation)
WPAN 시스템에서 특정 단말과 코디네이터 간의 배타적인 대역 할당을 통한 데이터 송수신을 위해 소정의 전송 대역이 할당되어야 하며, IEEE 802.15.4에서는 이와 같은 전송 대역으로서 GTS(guaranteed time slot)를 정의하였다. 이하, 설명의 편의를 위해 전송 대역의 할당은 IEEE 802.15.4에 따른 GTS의 할당을 가정한다.
도 5는 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 할당 및 회수 절차에 대한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 장치는 PAN 코디네이터로 전송할 데이터가 있는 경우, 필요한 GTS에 대한 파라미터가 포함된 GTS 할당 요청(GTS request command for GTS allocation)을 PAN 코디네이터로 전송함으로써, GTS 할당을 요청한다(S501). 이 때, GTS 할당 요청(GTS request command)에 포함된 GTS 특성(Characteristics) 필드 내의 특성 형태(Characteristics Type)를 1로 설정하여 GTS 할당 요청임을 나타낸다.
PAN 코디네이터는 단말에 대한 GTS 할당을 결정한 후, GTS를 할당하기로 결정하면 ACK(Acknowledgement)를 단말에게 전송한다(S503). 이후, PAN 코디네이터는 할당한 GTS에 대한 정보(GTS descriptor)를 포함한 비콘을 전송하여(S505), 비콘을 수신한 단말이 비콘에 포함된 정보에 따라 GTS를 사용할 수 있도록 한다.
단말은 할당된 GTS를 이용하여 PAN 코디네이터와 데이터를 송수신한다.
단말은, 더 이상 GTS를 사용할 필요가 없게 되면 GTS 회수 요청(GTS request command for GTS de-allocation)을 PAN 코디네이터로 전송한다(S509). 이 때 GTS 회수 요청(GTS request command)에 포함된 GTS 특성(Characteristics) 필드 내의 특성 형태(Characteristics Type)를 0으로 설정하여 GTS 회수 요청임을 나타낸다. 단말(100)로부터 GTS 회수 요청을 수신한 PAN 코디네이터는 단말(100)에게 할당한 GTS를 회수하고, 단말에게 ACK를 전송한다(S511).
도 6은 IEEE 802.15.4 시스템의 비콘 프레임 및 및 GTS 기술자의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 비콘 프레임에 포함된 각 필드의 내용은 IEEE 802.15.4에서 정의한 내용을 따른다. 비콘 프레임은 MHR, MAC 페이로드 및 MFR을 포함한다. MHR은 프레임 제어 필드(Frame Control, 601), 시퀀스 번호 필드 (Sequence Number, 603), 주소 필드(Addressing Fields, 605) 및 보조 보안 헤더 필드(Auxiliary Security Header, 607)를 포함한다. 그리고, 비콘 프레임의 MAC 페이로드는 수퍼프레임 설명 필드(Superframe specification, 609), GTS 설명 필드(GTS specification field, 611), GTS 방향 필드(GTS Direction field, 613), GTS 리스트 필드(GTS List field, 615), 보류 주소 필드(Pending Address fields, 617) 및 비콘 페이로드 필드(Beacon Payload, 619)를 포함할 수 있다. 또한, MFR은 프레임 검사 시퀀스(FCS, 621)를 포함하도록 구성될 수 있다.
특히, 각 GTS에 대한 할당 내용은 PAN 코디네이터에 의해서 GTS 기술자(descriptor) 형식으로 설정된다. GTS 기술자(descriptor)들은 비콘의 GTS 리스트(list) 필드에 포함된다. 즉, GTS 리스트 필드(615)에 장치 간략 주소 서브필드(Device Short Address, 623), GTS 시작 슬롯 서브필드(GTS Starting Slot, 625) 및 GTS 길이 서브필드(GTS Length, 627)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 장치 간략 주소 서브필드(623)는 GTS 기술자가 지시하는 디바이스에 대한 16 비트(bit) 길이의 간략 주소(short address)를 나타낸다. GTS 시작 슬롯 서브필드(625)는 4 비트 크기로 해당 GTS가 시작하는 슬롯(slot)의 번호를 표시한다. GTS 길이 서브필드(627)는 4 비트 크기로 해당 GTS가 몇 개의 슬롯으로 이루어졌는지 나타낸다.
또한, 도시하지는 않았지만 수퍼프레임 설명 필드(609)는 비콘 순서, 수퍼 프레임 순서, 마지막 CAP 슬롯, CAP, CFP, 활성 구간의 길이, 배터리 수명, 코디네이터로부터 전송되는지 여부 등에 대한 정보를 포함할 수 있으나, 이는 일례에 불과하며 수퍼프레임 설명 필드(609)에 포함되는 정보는 변경이 가능하다.
GTS 설명 필드(611)는 GTS 기술자 카운트(GTS descriptor count) 서브필드를 포함할 수 있다. GTS 기술자 카운트 서브필드는 GTS 리스트 필드(615)에 포함될 상술한 GTS 기술자(GTS descriptor)의 개수를 나타낸다. 예를 들어, GTS 기술자 카운트 서브필드의 크기가 3 비트(bits)인 경우에 GTS 리스트 필드(615)는 최대 7개의 GTS 기술자들을 포함할 수 있다.
GTS 방향 필드(613)는 서브 프레임 내의 GTS들의 방향을 나타내는 GTS 방향 마스크 (GTS Directions Mask) 서브 필드를 포함할 수 있다. 즉, 상기 GTS 방향 마스크 서브 필드는 GTS 리스트 필드(615)에 포함되는 각 GTS가 데이터 송신(transmit-only)을 위한 것인지 또는 데이터 수신(receive-only)을 위한 것인지를 나타낼 수 있다.
도 7은 IEEE 802.15.4 시스템의 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 비콘 프레임에 포함된 각 필드의 내용은 IEEE 802.15.4에서 정의한 내용을 따른다. GTS 요청 커맨드(GTS request command)는 프레임 제어 필드(Frame Control, 701), 시퀀스 번호 필드 (Sequence Number, 703), 주소 필드(Addressing Fields, 705), 보조 보안 헤더 필드(Auxiliary Security Header, 707), 커맨드 프레임 식별자 필드(Command Frame Identifier, 709), GTS 특성 필드(GTS Characteristics, 711) 및 프레임 검사 시퀀스(FCS, 713)를 포함하도록 구성될 수 있다.
특히, GTS 요청 커맨드(GTS request command) 내의 GTS 특성 필드(711)는 장치가 요청하는 GTS의 성격 및 특징을 PAN 코디네이터에게 전달한다.
GTS 특성 필드(711)는 GTS 길이 서브필드(GTS Length, 715), GTS 방향 서브필드(GTS Direction, 717), 특성 형태 서브필드(Characteristics Type, 719) 및 예비 서브필드(Reserved, 721)를 포함한다. GTS 길이 서브필드(715)는 해당 GTS가 몇 개의 수퍼 프레임 슬롯으로 구성되어야 하는지 나타낸다. GTS 방향 서브필드(717)는 해당 GTS가 디바이스에 의해 수신 용도로 사용되는지 또는 전송 용도로 사용되는지 나타낸다. 특성 형태 서브필드(719)는 해당 GTS 요청 커맨드가 GTS 할당을 위해 사용되는지 또는 GTS 회수를 위해 사용되는지 나타낸다.
1. 3. GTS 만료(expiration)
IEEE 802.15.4 시스템에서는 GTS 만료(expiration) 동작은 다음과 같이 정의되어 있다.
장치가 PAN 코디네이터로 전송하는 전송 GTS(transmit GTS)의 경우, PAN 코디네이터가 (2 × n) 수퍼 프레임 동안 장치로부터 해당 장치가 할당 받은 GTS를 통해 데이터가 수신되지 않는 경우, 해당 장치를 위해 할당한 GTS를 만료시켜 회수한다.
반면, PAN 코디네이터가 장치에게 전송하는 수신 GTS(receive GTS)의 경우, PAN 코디네이터가 해당 GTS를 사용하여 데이터를 장치에게 전송한 후, (2 × n) 수퍼 프레임 동안 ACK(acknowledge) 프레임을 수신하지 못하는 경우 해당 수신 GTS를 만료시킨다. 다만, PAN 코디네이터가 장치에게 전송한 데이터가 ACK 프레임을 전송할 필요가 없는 데이터인 경우, PAN 코디네이터는 제한되지 않고 어느 때나 해당 GTS를 만료시킬 수 있다.
여기서, 상술한 방식에서 n 값은 아래 수학식 1에 의하여 정의될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2012008553-appb-M000001
여기서, 'macBeaconOrder' 값은 IEEE 802.15.4 시스템에서 PAN 코디네이터가 장치에게 얼마나 자주 비콘(beacon)을 전송하는지를 의미한다. 즉, 비콘의 전송 주기를 의미하며, 그 값이 커질수록 긴 주기로 PAN 코디네이터는 비콘을 장치에게 전송하게 된다. 다만, 'macBeaconOrder' 값이 15일 때는 PAN 코디네이터는 비콘을 주기적으로 전송하지 않는다.
또한, GTS 만료를 포함하는 상위 레이어에서의 GTS 회수 요청, 유지(maintenance) 등의 이유로 GTS 회수가 이뤄질 때, IEEE 802.1.5.4 표준에서는 'aGTSDescPersistenceTime' 파라미터 값만큼의 수퍼 프레임 뒤까지 특정 GTS의 회수가 이루어졌음을 의미하는 GTS 기술자(GTS descriptor)를 비콘에 포함시킨다.
2. 지속적 스케줄링(persistent scheduling)
상술한 바와 같이, IEEE 802.15.4의 GTS 할당 방식에서는, PAN 코디네이터에 의해 장치가 GTS를 할당 받으면, 장치의 요청 또는 GTS 만료에 의해서 GTS 회수(deallocation)가 될 때까지 매 수퍼 프레임마다 계속적으로 GTS를 할당 받는다. 다만, 이와 같은 방식은 각 장치마다 필요한 GTS가 다를 수 있기 때문에 비효율적일 수 있다. 특정 장치가 한 번 GTS를 할당 받으면 할당된 GTS가 회수될 때까지 다른 장치들이 해당 GTS를 사용할 수 없기 때문이다.
따라서, 장치 별로 다른 주기로 GTS를 할당 받을 수 있고, 다수의 장치가 하나의 GTS에 대하여 시간 분할 방식으로 GTS를 사용할 수 있도록 하기 위한 방법이 필요하다. 이하, 본 발명에서는 이를 위해 IEEE 802.15.4 WPAN 상에서 GTS를 통해 지속적(persistent) 또는 주기적(periodic)으로 무선 자원을 할당하는 방법을 제안한다. 이하, 설명의 편의를 위해 지속적(persistent)과 주기적(periodic)의 의미를 동일하게 사용한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 대역 할당 방법을 예시하는 흐름도이다.
장치는 PAN 코디네이터로 전송할 데이터가 있는 경우, 데이터 송수신에 필요한 전송 대역의 할당을 요청할 수 있다. 여기서, 전송 대역의 일 예는 보장된 타임 슬롯(GTS: Guaranteed Time Slot)일 수 있다.
PAN 코디네이터에 전송 대역의 할당을 요청하는 경우, 장치는 자신이 가지고 있는 특성 정보에 기초하여 전송 대역의 할당 주기(interval 또는 period)를 결정할 수 있다(S801). 여기서, 특성 정보는, 전송할 데이터로부터 획득된 것 또는 장치 자신의 특성으로부터 획득된 것일 수 있다. 예를 들어, 전송할 데이터의 총량, 주기적으로 전송할 데이터인지 여부, 장치의 용도 등이 특성 정보에 해당될 수 있다. 이때, 장치는 전송 대역의 할당 주기를 결정할 때, 수퍼 프레임 단위로 결정할 수도 있고 또는 소정의 시간 단위로 결정할 수도 있다. 즉, 장치는 특성 정보에 기초하여 "3 수퍼프레임 당 1 번의 전송 대역" 또는 "20ms 당 1 번의 전송 대역" 같은 방식으로 할당 주기를 결정할 수 있다.
이 후, 장치는 결정된 전송 대역의 할당 주기를 포함한 전송 대역 요청을 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다(S803). 예를 들어, GTS의 할당을 요청하는 경우라면, 장치는 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다. 이 때, GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 특성(GTS Characteristics) 필드 내의 특성 형태(Characteristics Type)를 1로 설정하여 GTS 할당 요청임을 나타낼 수 있다. 이때, GTS 요청 커맨드, GTS 특성 필드를 각각 주기적 GTS 요청 커맨드(Periodic GTS request command), 주기적 GTS 특성(Periodic GTS Characteristics) 필드라고 지칭할 수 있으나, 이하 설명의 편의를 위해 GTS 요청 커맨드, GTS 특성 필드로 통칭하여 설명한다.
전송 대역 요청에는, GTS 할당을 원하는 시간(또는 수퍼프레임), 필요한 전송 대역에 관한 정보, 장치가 결정한 할당 주기 등을 포함할 수 있다. 이때, 전송 대역 요청은 IEEE 802.15.4에서 정의된 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 프레임일 수 있다. 그리고, 전송 대역의 할당 주기는 GTS 요청 커맨드 프레임 내의 GTS 특성(Characteristics) 필드에 포함될 수 있다. 또한, GTS 특성(Characteristics) 필드는 GTS 주기(interval 또는 period) 필드를 더 포함할 수 있고, GTS 주기 필드는 장치가 결정한 전송 대역의 할당 주기를 나타낼 수 있다.
장치로부터 전송 대역 요청을 수신한 PAN 코디네이터는 ACK(Acknowledgement)를 전송하여 전송 대역 할당의 승인을 장치에게 알릴 수 있다(S805). 또는 장치에게 할당할 전송 대역이 없는 경우, 전송 대역을 할당할 수 없다는 통지를 송신할 수도 있다. 장치에게 전송 대역을 할당하는 경우, PAN 코디네이터는 수신한 전송 대역 요청에 포함된 전송 대역의 할당 주기에 근거하여 전송 대역을 할당할 수 있다. 이 때, 장치가 요청한 대로 할당할 수도 있고, 자원 상황, 타 장치와의 통신 상황 등을 고려하여 장치의 요청과 다르게 할당할 수도 있다. 예를 들어, 장치는 "2 수퍼프레임 당 1 회의 전송 대역"을 요청하였으나, 할당 가능한 전송 대역이 부족하다면 "4 수퍼프레임 당 1 회의 전송 대역"을 할당할 수 있다.
PAN 코디네이터는 전송 대역의 할당 정보를 장치로 전송할 수 있다(S807). 전송 대역의 할당 정보는, PAN 코디네이터가 결정한 전송 대역의 할당 주기, 전송 대역의 시작 및 종료 시점 등이 될 수 있다.
PAN 코디네이터는 IEEE 802.15.4에서 정의한 비콘(beacon) 프레임의 GTS 기술자(descriptor)에 지속적 스케줄링을 위한 서브 필드를 포함시켜 전송 대역 할당 정보를 장치로 전송할 수 있다. 여기서, 전송 대역 할당 정보는 비콘 프레임 내의 GTS 리스트(list) 필드에 포함될 수 있다. 이 때, GTS 리스트(list) 필드는 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드 및 GTS 주기 필드를 더 포함할 수 있다. 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 필드는 장치에게 전송 대역이 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타내고, GTS 주기 필드는 장치에게 할당된 전송 대역의 주기를 나타낸다.
장치는 PAN 코디네이터로부터 할당 받은 전송 대역을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다(S809). 예를 들어, 비콘 프레임의 GTS 기술자를 통해 할당 받은 GTS에 대한 지속적 스케줄링 정보를 수신한 장치는 GTS 기술자에 표시된 시작 수퍼 프레임에서부터 특정 주기로 할당 받은 GTS를 이용하여 PAN 코디네이터와 주기적으로 데이터를 송수신할 수 있다.
데이터의 송수신이 완료된 경우, 장치는 전송 대역 회수 요청을 송신할 수 있다(S811). 이 때, GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 특성(GTS Characteristics) 필드 내의 특성 형태(Characteristics Type)를 0으로 설정하여 GTS 할당 요청임을 나타낼 수 있다.
이어, 회수 요청을 수신한 코디네이터는 ACK를 전송하고(S813), 더 이상의 전송 대역 할당을 중단한다.
한편, S803 단계의 전송 대역 요청은, CFP(contention free period)에서 전송 대역을 할당할 것을 요청하는 것일 수 있다. 이 때, CFP에서 전송 대역을 할당 받는 다면, 상술한 과정을 통하여 데이터를 송수신한다, 만약 CFP에서 전송 대역을 할당 받지 못한다면 장치는 CAP(Contention Access Period)에서 데이터를 전송한다.
이하, 지속적 스케줄링(persistent scheduling)을 위하여 장치와 PAN 코디네이터 간 송수신하는 GTS 요청 커맨드(GTS request command) 프레임 및 비콘 프레임(Beacon Frame)의 구조를 설명한다.
2. 1. GTS 요청 커맨드 & 비콘 프레임 - 1
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 9에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다.
도 9를 참조하면, GTS 요청 커맨드는 IEEE 802.15.4에서 정의된 GTS 특성(Characteristics) 필드에 GTS 주기 서브필드(GTS interval/period, 907) 서브필드를 더 포함할 수 있다. 즉, GTS 특성(Characteristics) 필드에 포함되는 GTS 길이 서브필드(GTS Length, 901), GTS 방향 서브필드(GTS Direction, 903), 특성 형태 서브필드(Characteristics Type, 907) 및 예비 서브필드(Reserved, 909) 서브필드 외에 GTS 주기 서브필드(GTS interval/period, 907)가 더 추가될 수 있다.
GTS 길이 서브필드(901)는 해당 주기적 GTS를 위해 요청되는 수퍼 프레임 슬롯의 개수를 나타낸다.
GTS 방향 서브필드(903)는 해당 주기적 GTS가 디바이스에 의해 수신 용도로 사용되는지 또는 전송 용도로 사용되는지 나타낸다. 예를 들어, 해당 주기적 GTS가 수신 전용 주기적 GTS(receive-only periodic GTS)인 경우 1로 설정되고, 반대로 전송 전용 주기적 GTS(transmit-only periodic GTS)인 경우 0으로 설정될 수 있다.
특성 형태 서브필드(Characteristics Type, 907)는 해당 GTS 요청 커맨드가 주기적 GTS 할당을 위해 사용되는지 또는 주기적 GTS 회수를 위해 사용되는지 나타낸다. 예를 들어, 주기적 GTS 할당인 경우 1로 설정되고, 주기적 GTS 회수인 경우 0으로 설정될 수 있다.
GTS 주기 서브필드(907)는 장치가 결정한 주기적 GTS 할당 주기를 나타낸다. 즉, 장치는 현재 장치가 접속하고 있는 PAN의 수퍼 프레임의 크기 또는 자신이 필요한 데이터 전송량과 주기를 추정(또는 산출)하여 주기적 GTS 할당 주기를 결정하고, GTS 주기 서브필드(907)를 통해 PAN 코디네이터에 주기적 GTS 할당을 요청할 수 있다.
여기서, 장치는 주기적 GTS 할당 주기를 수퍼 프레임(superframe) 단위로 지정할 수 있다. 예를 들어, 2번의 수퍼 프레임마다 1회씩의 GTS 할당을 요청하도록 GTS 주기 서브필드(907) 값을 설정할 수 있다. 또한, 장치는 주기적 GTS 할당 주기를 시간 단위로 지정할 수도 있다. 예를 들어, 10 밀리초(ms)마다 1회씩의 GTS 할당을 요청하도록 GTS 주기 서브필드(907) 값을 설정할 수도 있다. 이와 같이, GTS 주기 서브필드(907) 값은 주기적 GTS 할당 주기를 직접 나타낼 수 있다.
또한, GTS 주기 서브필드(907) 값은 주기적 GTS 할당 주기를 정의하기 위한 값으로 사용될 수 있다. 이 경우, 소정의 상수와 GTS 주기 서브필드(907) 값을 이용하여 주기적 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 예를 들어, GTS 주기 서브필드(907) 값을 지수화(exponentiation)하여 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 즉, 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(907) 값의 지수 배 값(2GTS 주기 서브필드 값 또는 2GTS 주기 서브필드 값+1)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 또는 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(907) 값을 곱한 값(상수×GTS 주기 서브필드 값)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 이때, 상수와 관련된 정보는 PAN 코디네이터와 장치가 미리 알고 있을 수 있으며, PAN 코디네이터가 장치로 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다. 도 10에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비콘 프레임은 IEEE 802.15.4에서 정의된 GTS 리스트(list) 필드 내에 시작 시퀀스 번호 서브필드(Start Sequence Number, 1007)와 GTS 주기 서브필드(GTS interval/period, 1009)를 더 포함할 수 있다.
즉, GTS 리스트 필드에 포함되는 장치 간략 주소 서브필드(Device Short Address, 623), GTS 시작 슬롯 서브필드(GTS Starting Slot, 625) 및 GTS 길이 서브필드(GTS Length, 627) 외에 시작 시퀀스 번호 서브필드(Start Sequence Number, 1007)와 GTS 주기 서브필드(GTS interval/period, 1009)가 더 추가될 수 있다. 또한, 예비 서브필드(Reserved, 1011)가 더 추가될 수도 있다.
시작 시퀀스 번호 서브필드(1007)는 장치에게 주기적 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타낸다. 여기서, 시퀀스 번호는 매 비콘 프레임에 포함되어 비콘이 전송되는 수퍼 프레임이 몇 번째 수퍼 프레임인지를 의미한다.
GTS 주기 서브필드(1009)는 장치에게 할당된 주기적 GTS의 주기를 나타낸다. GTS 주기 서브필드(1009) 값은 도 9에서의 GTS 요청 커맨드 프레임에 의하여 장치로부터 PAN 코디네이터에게 요청된 GTS 주기 값을 고려하여 PAN 코디네이터에 의하여 결정된 값이다. 이때, PAN 코디네이터의 자원 할당 정책이나 현재 GTS 할당 현황에 따라 장치가 요청한 값보다 커질 수 있으며, 작아질 수도 있다. 비콘 프레임에서, 장치에게 할당된 주기적 GTS의 할당 주기를 지정하는 방식은 GTS 요청 커맨드에서 주기적 GTS 할당 주기를 나타내는 방식과 동일한 방식을 사용할 수 있다.
2. 2. GTS 요청 커맨드 & 비콘 프레임 - 2
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 11에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다. 이하, 설명의 편의를 위하여 도 9와 동일한 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 특성(Characteristics) 필드와 동일한 크기의 비트 수로 구성하기 위해, GTS 주기 서브필드(1107)를 2 비트 크기로 구성할 수 있다. 만약 2 비트만으로 더 긴 주기를 나타내기에 어려운 경우에는 GTS 주기 서브필드(907) 값은 주기적 GTS 할당 주기를 정의하기 위한 값으로 사용될 수 있다. 이 경우, 소정의 상수와 GTS 주기 서브필드(1107) 값을 이용하여 주기적 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 예를 들어, GTS 주기 서브필드(1107) 값을 지수화(exponentiation)하여 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 즉, 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(1107) 값의 지수 배 값(2GTS 주기 서브필드 값 또는 2GTS 주기 서브필드 값+1)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 또는 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(1107) 값을 곱한 값(상수×GTS 주기 서브필드 값)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 이때, 상수와 관련된 정보는 PAN 코디네이터와 장치가 미리 알고 있을 수 있으며, PAN 코디네이터가 장치로 전송할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다. 도 12에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다. 이하, 설명의 편의를 위하여 도 10과 동일한 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 비콘 프레임의 오버헤드(overhead)를 줄이기 위해 시작 시퀀스 번호(Start Sequence Number) 서브필드(1207)를 6 비트 길이로, GTS 주기(GTS interval) 서브필드(1209)를 2 비트 길이로 구성할 수 있다.
시작 시퀀스 번호 서브필드(1207)는 장치에게 주기적 GTS가 할당되기 시작하는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)을 나타낸다. 여기서, 시퀀스 번호는 매 비콘 프레임에 포함되어 비콘이 전송되는 수퍼 프레임이 몇 번째 수퍼 프레임인지를 의미한다. 다만, 시작 시퀀스 번호 서브필드(1207)가 6 비트로 구성되면, 기존 비콘 프레임의 시퀀스 번호의 비트 수(8 비트)와는 크기가 상이할 수 있다. 따라서, 시작 시퀀스 번호 서브필드(1207)가 6 비트인 경우, 비콘 프레임의 시퀀스 번호의 아래(또는 낮은) 6 비트를 이용하여 주기적 GTS 할당이 시작되는 수퍼 프레임이 지시될 수 있다. 즉, PAN 코디네이터는 비콘 프레임의 시퀀스 번호의 아래(또는 낮은) 6 비트와 동일한지 여부를 확인하여 장치에게 할당되는 주기적 GTS가 시작하는 프레임을 지정할 수 있다.
GTS 주기 서브필드(1209)는 장치에게 할당된 주기적 GTS의 주기를 나타낸다. GTS 주기 서브필드(1209) 값은 도 11에서의 GTS 요청 커맨드 프레임에 의하여 장치로부터 PAN 코디네이터에게 요청된 GTS 할당 주기를 의미하는 GTS 주기 값을 고려하여 PAN 코디네이터에 의하여 결정된 값이다. 다만, GTS 주기 서브필드(1209)의 2 비트만으로 더 긴 주기를 나타내기에 어려운 경우에는 GTS 주기 서브필드(1209) 값은 주기적 GTS 할당 주기를 정의하기 위한 값으로 사용될 수 있다. 이 경우, 소정의 상수와 GTS 주기 서브필드(1209) 값을 이용하여 주기적 GTS 할당 주기가 지시될 수 있다. 예를 들어, GTS 주기 서브필드(1209) 값을 지수화(exponentiation)하여 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 즉, 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(1209) 값의 지수 배 값(2GTS 주기 서브필드 값 또는 2GTS 주기 서브필드 값+1)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 또는 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(1209) 값을 곱한 값(상수×GTS 주기 서브필드 값)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 이때, 상수와 관련된 정보는 PAN 코디네이터와 장치가 미리 알고 있을 수 있으며, PAN 코디네이터가 장치로 전송할 수 있다.
2. 3. GTS 요청 커맨드 & 비콘 프레임 - 3
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 요청 커맨드(GTS request command)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 13에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다. 이하, 설명의 편의를 위하여 도 9와 동일한 설명은 생략한다.
도 13을 참조하면, 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 특성(Characteristics) 필드 내에 GTS 특성(Characteristics) 필드 내 시작 시퀀스 번호 서브필드(Start Sequence Number, 1307) 및 GTS 주기 서브필드(GTS interval, 1309)를 더 포함할 수 있다. 이로 인하여 GTS 특성(Characteristics) 필드의 크기가 변경될 수 있으며, 그 일례로, 1 옥텟(octet)/바이트(byte)가 추가될 수 있다.
시작 시퀀스 번호 서브필드(1307)는 장치에게 할당되는 주기적 GTS가 시작되는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타낸다. 여기서, 시작 시퀀스 번호 서브필드(1307)의 값은 현재의 수퍼 프레임으로부터 지정된 GTS 시작 시퀀스 번호의 값만큼 수퍼 프레임의 횟수 이후의 수퍼 프레임을 의미하는 상대값(relative value) 형식으로 지정될 수 있다. 즉, GTS 시작 시퀀스 번호 서브필드(1307)의 값은 현재 수퍼 프레임으로부터 장치가 요청하는 주기적 GTS의 최초 수퍼 프레임과의 차이값(수퍼 프레임의 개수)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 현재 수퍼 프레임으로부터 (GTS 시작 시퀀스 번호 서브필드 값+1) 이후의 수퍼프레임이 주기적 GTS의 최초 수퍼 프레임이 될 수 있다.
GTS 주기 필드(1309)는 장치에게 할당된 GTS의 주기를 나타낸다. 여기서, GTS 주기 서브필드는 앞서 도 9와 마찬가지로 주기적 GTS 할당 주기를 정의하기 위한 값으로 사용될 수 있다. 이 경우, 소정의 상수와 GTS 주기 서브필드(1309) 값을 이용하여 주기적 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 예를 들어, GTS 주기 서브필드(1309) 값을 지수화(exponentiation)하여 GTS 할당 주기가 결정될 수 있다. 즉, 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(1309) 값의 지수 배 값(2GTS 주기 서브필드 값 또는 2GTS 주기 서브필드 값+1)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 또는 특정 상수에 GTS 주기 서브필드(1309) 값을 곱한 값(상수×GTS 주기 서브필드 값)이 GTS 할당 주기가 될 수 있다. 이때, 상수와 관련된 정보는 PAN 코디네이터와 장치가 미리 알고 있을 수 있으며, PAN 코디네이터가 장치로 전송할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다. 도 14에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다. 이하, 설명의 편의를 위하여 도 10과 동일한 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 앞서 도 6에서 도시한 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 길이 서브필드의 영역인 20~23 비트를 시작 시퀀스 번호 서브필드(GTS Start Sequence Number, 1405)로 이용한다. 이를 통해 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 기술자를 전송하기 위하여 필요한 비트 수를 유지함으로써 기존 IEEE 802.15.4 시스템과의 호환성을 유지할 수 있다. 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 길이 서브필드는 GTS 요청 커맨드 프레임에 포함되어 장치로부터 PAN 코디네이터에 요청되었으므로 생략이 가능하다.
시작 시퀀스 번호 서브필드(1405)는 장치에게 할당되는 주기적 GTS가 시작되는 수퍼 프레임의 시퀀스 번호(sequence number)를 나타낸다. 여기서, 시작 시퀀스 번호 서브필드(1405)의 값은 현재의 수퍼 프레임으로부터 지정된 GTS 시작 시퀀스 번호의 값만큼 수퍼 프레임의 횟수 이후의 수퍼 프레임을 의미하는 상대값(relative value) 형식으로 지정될 수 있다. 즉, GTS 시작 시퀀스 번호 서브필드(1307)의 값은 현재 수퍼 프레임으로부터 장치가 요청하는 주기적 GTS의 최초 수퍼 프레임과의 차이값(수퍼 프레임의 개수)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 현재 수퍼 프레임으로부터 (GTS 시작 시퀀스 번호 서브필드 값+1) 이후의 수퍼프레임이 주기적 GTS의 최초 수퍼 프레임이 될 수 있다.
2. 4. 지속적 스케줄링(persistent scheduling) 지시자
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 나타낸 도면이다. 도 15에서 각 필드/서브필드의 비트 수는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 각 필드/서브필드는 이와 다른 비트 수로 구성될 수 있음은 물론이다.
도 15를 참조하면, PAN 코디네이터는 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임의 GTS 설명 필드(GTS Specification)의 값에 해당 PAN 코디네이터가 지속적 스케줄링(persistent scheduling) 즉, 주기적 GTS(periodic GTS) 할당을 지원하는지 여부에 대하여 지시하는 주기적 GTS 허용 서브필드(Periodic GTS Permit, 1505)를 추가하여 장치에 전송할 수 있다. 여기서, 주기적 GTS 허용 서브필드(1505) 값이 0인 경우 해당 PAN 코디네이터에서 주기적 GTS 할당을 허용(또는 지원)하지 않음을 의미할 수 있으며, 주기적 GTS 허용 서브필드(1505) 값이 1인 경우 주기적 GTS 할당을 허용(또는 지원)함을 의미할 수 있다. 또는, 그 반대로 지시될 수도 있다.
2. 5. GTS 만료(expiration)
본 발명에 따른 지속적 GTS 할당 방법을 사용할 때, GTS가 하나의 장치에게 할당되는 것이 아니며, GTS 할당의 주기성에 의하여 기존 IEEE 802.15.4의 GTS 만료 방식이 더 이상 유효하지 않고 변경되어야 할 필요가 있다. 이는 GTS 할당의 주기성에 의하여 장치와 PAN 코디네이터 간에 GTS 만료 시기에 대한 동기화가 이루어지지 않아 PAN 코디네이터에서는 장치에 할당한 GTS에 대하여 만료가 수행되었음에도 불구하고, 해당 장치는 이미 만료된 GTS에서 데이터 전송 또는 수신을 기다리는 불필요한 동작이 발생될 수 있기 때문이다. IEEE 802.15.4 시스템에서의 장치가 저전력 동작이 주된 기능 중에 하나라는 측면에서 살펴보면, 이러한 불필요한 동작은 장치의 저전력 동작을 저해시키는 문제가 발생시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 이하, 지속적 GTS 할당 방식에 따른 GTS 만료 방법에 대하여 제안한다. 이하, 설명하는 GTS 만료 방법에서 구체적으로 설명되지 않은 부분은 기존 IEEE 802.15.4 의 GTS 만료 방식이 동일하게 적용될 수 있다.
주기적 GTS 할당 시, GTS 만료는 아래와 같이 수행될 수 있다. 즉, GTS 만료가 수행되기 위한 구간(기간) 또는 시점을 결정하기 위한 다양한 방법이 정의될 수 있다.
2. 5. 1. 제1 방식
PAN 코디네이터는 주기적으로 GTS가 할당되는 수퍼 프레임에서 GTS 주기(GTS interval)를 고려하여 적어도 (2×n 수퍼 프레임) 이후에 GTS 만료를 수행할 수 있다. 본 방법은 전송 주기적 GTS(transmit periodic GTS) 경우와 수신 주기적 GTS(receive periodic GTS) 경우 모두 적용될 수 있다.
구체적으로, 장치가 PAN 코디네이터로 전송하는 전송 주기적 GTS의 경우, GTS 할당이 이루어진 수퍼 프레임으로부터 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 동안 장치로부터 데이터 프레임이 전송되지 않은 경우, PAN 코디네이터는 해당 전송 주기적 GTS를 만료시킬 수 있다. 반면, PAN 코디네이터가 장치에게 전송하는 수신 주기적 GTS의 경우, PAN 코디네이터가 해당 GTS를 사용하여 데이터를 장치에게 전송한 후, 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 동안 GTS 내에서 장치로부터 ACK(acknowledge) 프레임이 전송되지 않은 경우, PAN 코디네이터는 해당 수신 주기적 GTS를 만료시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 GTS 만료는 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 후에 발생하고, 여기서 n 값은 아래의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2012008553-appb-M000002
2. 5. 2. 제2 방식
PAN 코디네이터는 주기적으로 GTS가 할당되는 수퍼 프레임에서 GTS 주기(GTS interval)를 고려하여 적어도 (2 × n + GTS 주기) 수퍼 프레임 이후에 GTS 만료를 수행할 수 있다. 본 방법은 전송 주기적 GTS(transmit periodic GTS) 경우와 수신 주기적 GTS(receive periodic GTS) 경우 모두 적용될 수 있다.
구체적으로, 장치가 PAN 코디네이터로 전송하는 전송 주기적 GTS의 경우, GTS 할당이 이루어진 수퍼 프레임으로부터 적어도 (2 × n + GTS 주기) 수퍼 프레임 동안 장치로부터 데이터 프레임이 전송되지 않은 경우, PAN 코디네이터는 해당 전송 주기적 GTS를 만료시킬 수 있다. 반면, PAN 코디네이터가 장치에게 전송하는 수신 주기적 GTS의 경우, PAN 코디네이터가 해당 GTS를 사용하여 데이터를 장치에게 전송한 후, 적어도 (2 × n + GTS 주기) 수퍼 프레임 동안 GTS 내에서 장치로부터 ACK(acknowledge) 프레임이 전송되지 않은 경우, PAN 코디네이터는 해당 수신 주기적 GTS를 만료시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 GTS 만료는 적어도 (2 × n + GTS 주기) 수퍼 프레임 후에 발생하고, 여기서 n 값은 아래의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2012008553-appb-M000003
2. 5. 3. 제3 방식
PAN 코디네이터는 주기적으로 GTS가 할당되는 수퍼 프레임에서 GTS 주기(GTS interval)를 고려하여 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 이후에 GTS 만료를 수행할 수 있다. 여기서, GTS 만료가 수행되는 수퍼 프레임의 시기를 GTS 주기(GTS interval)의 배수 배만큼으로 조정할 수 있다. 즉, n 값을 GTS 주기의 배수로 설정할 수 있다. 본 방법은 전송 주기적 GTS(transmit periodic GTS) 경우와 수신 주기적 GTS(receive periodic GTS) 경우 모두 적용될 수 있다.
구체적으로, 장치가 PAN 코디네이터로 전송하는 전송 주기적 GTS의 경우, GTS 할당이 이루어진 수퍼 프레임으로부터 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 동안 장치로부터 데이터 프레임이 전송되지 않은 경우, PAN 코디네이터는 해당 전송 주기적 GTS를 만료시킬 수 있다. 반면, PAN 코디네이터가 장치에게 전송하는 수신 주기적 GTS의 경우, PAN 코디네이터가 해당 GTS를 사용하여 데이터를 장치에게 전송한 후, 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 동안 GTS 내에서 장치로부터 ACK(acknowledge) 프레임이 전송되지 않은 경우, PAN 코디네이터는 해당 수신 주기적 GTS를 만료시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 GTS 만료는 적어도 (2 × n) 수퍼 프레임 후에 발생하고, 여기서 n 값은 아래의 수학식 4 또는 수학식 5과 같이 정의될 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2012008553-appb-M000004
수학식 5
Figure PCTKR2012008553-appb-M000005
2. 5. 4. GTS 회수(deallocation) 기술자
상술한 바와 같이, GTS 회수가 이뤄질 때, IEEE 802.1.5.4 표준에서는 'aGTSDescPersistenceTime' 파라미터 값만큼의 수퍼 프레임 뒤까지 특정 GTS의 회수가 이루어졌음을 의미하는 GTS 기술자(GTS descriptor)를 비콘에 포함시킨다.
다만, 지속적 GTS 스케줄링의 경우, 해당 GTS에 대하여 회수(deallocation)이 이루어졌음을 표시하는 GTS 기술자(descriptor)를 언제까지 전송해야 하는지를 나타내는 'aGTSDescPerstenceTime' 파라미터 또한 변경될 수 있다. 그 일례로, 지속적 GTS 할당 방법에서는 'aGTSDescPersistenceTime × GTS 주기' 값의 수퍼 프레임 이후까지 GTS 회수가 이루어졌음을 의미하는 GTS 기술자가 전송될 수 있다. 즉, PAN 코디네이터는 GTS 회수 이후 'aGTSDescPersistenceTime × GTS 주기' 값의 수퍼 프레임 내에서 매 수퍼 프레임 마다 전송되는 비콘 프레임에 GTS 회수를 나타내는 GTS 지시자를 포함시켜 장치에 전송할 수 있다.
또한, GTS 기술자가 해당 GTS의 GTS 주기 값에 맞는 수퍼 프레임에 맞추어 주기적으로 'aGTSDescPersistenceTime × GTS 주기' 값의 수퍼 프레임 기간 동안 전송될 수도 있다. 즉, PAN 코디네이터는 GTS 회수 이후 'aGTSDescPersistenceTime × GTS 주기' 값의 수퍼 프레임 기간 동안 해당 GTS의 GTS 주기에 따른 수퍼 프레임에서 전송되는 비콘 프레임에 GTS 회수를 나타내는 GTS 지시자를 포함시켜 장치에 전송할 수도 있다.
3. 본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 16을 참조하면, 무선 통신 시스템은 코디네이터(160)과 코디네이터(160) 영역 내에 위치한 다수의 장치(170)를 포함한다.
코디네이터(160)는 프로세서(processor, 161), 메모리(memory, 162) 및 RF부(radio frequency unit, 163)을 포함한다. 프로세서(161)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(161)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(162)는 프로세서(161)와 연결되어, 프로세서(161)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(163)는 프로세서(161)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
장치(170)는 프로세서(171), 메모리(172) 및 RF부(173)을 포함한다. 프로세서(171)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(171)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(172)는 프로세서(171)와 연결되어, 프로세서(171)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(173)는 프로세서(171)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(162, 172)는 프로세서(161, 171) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(161, 171)와 연결될 수 있다. 또한, 코디네이터(160) 및/또는 장치(170)는 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에서 제안하는 방안은 IEEE 802.15.4 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.15.4 시스템 이외에도 다양한 무선 접속 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 GTS(guaranteed time slot)를 할당하는 방법에 있어서,
    장치로부터 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 수신하는 단계; 및
    주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 상기 장치에 전송하는 단계를 포함하되,
    GTS 할당 주기는 상기 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고,
    상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 상기 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 상기 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)되는, 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간은 (2 × n) 수퍼 프레임(superframe)이고, 상기 n 값은 상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정되는, 스케줄링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 GTS 할당 주기는 상기 GTS 주기 정보를 지수화(exponentiation)하여 결정되는, 스케줄링 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 장치에 상기 비콘 프레임을 통하여 상기 주기적 GTS 할당의 지원 여부에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 스케줄링 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비콘 프레임은 GTS 설명(GTS Specification) 필드를 포함하고, 상기 GTS 설명 필드는 상기 주기적 GTS 할당의 지원 여부를 지시하는 주기적 GTS 허용(periodic GTS permit) 서브필드를 포함하는, 스케줄링 방법.
  6. WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 GTS(guaranteed time slot)를 할당받는 방법에 있어서,
    주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 코디네이터(coordinator)에 전송하는 단계; 및
    상기 코디네이터로부터 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 수신하는 단계를 포함하되,
    GTS 할당 주기는 상기 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고,
    상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 상기 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 상기 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)되는, 스케줄링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간은 (2 × n) 수퍼 프레임(superframe)이고, 상기 n 값은 상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정되는, 스케줄링 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 GTS 할당 주기는 상기 GTS 주기 정보를 지수화(exponentiation)하여 결정되는, 스케줄링 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 코디네이터로부터 상기 비콘 프레임을 통하여 상기 주기적 GTS 할당의 지원 여부에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 스케줄링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비콘 프레임은 GTS 설명(GTS Specification) 필드를 포함하고, 상기 GTS 설명 필드는 상기 주기적 GTS 할당의 지원 여부를 지시하는 주기적 GTS 허용(periodic GTS permit) 서브필드를 포함하는, 스케줄링 방법.
  11. WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 GTS(guaranteed time slot)를 할당하는 코디네이터(coordinator)에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및
    장치로부터 주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 수신하고, 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 상기 장치에 전송하는 프로세서를 포함하되, GTS 할당 주기는 상기 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, 상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 상기 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 상기 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)되는, 코디네이터.
  12. WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에서 GTS(guaranteed time slot)를 할당받는 장치에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및
    주기적 GTS 할당을 요청하기 위한 GTS 요청 커맨드(GTS request command)를 코디네이터(coordinator)에 전송하고, 상기 코디네이터로부터 주기적 GTS 할당 정보를 포함하는 비콘(beacon) 프레임을 수신하는 프로세서를 포함하되, GTS 할당 주기는 상기 GTS 요청 커맨드에 포함된 GTS 주기(GTS interval) 정보에 의하여 결정되고, 상기 GTS 할당 주기에 의하여 결정된 구간 내에 상기 장치로부터 데이터 또는 ACK(acknowledgement) 프레임이 전송되지 않으면, 상기 할당된 주기적 GTS가 만료(expiration)되는, 장치.
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