KR20140085200A - In-band communication for wireless power transfer - Google Patents
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Abstract
다수 기기의 무선 충전을 위한 무선 전력전송 시스템의 인밴드 통신을 위한 물리 계층 및 MAC 계층 프로토콜을 제공한다. 본 발명에 따른 무선 전력전송 시스템의 통신 방법은, 다수 기기의 무선 충전을 위한 무선 전력전송 시스템의 통신 방법으로서, 상기 무선 전력전송 시스템은, 기기에 대한 무선 전력전송, 충전 및 통신 영역 내의 기기에 대한 연결 및 해제, 상기 무선 전력전송 네트워크 내의 데이터 및 무선전력 전송의 송수신 시간을 관리하는 베이스 스테이션; 및 상기 무선 전력전송 네트워크를 구성하는 상기 베이스 스테이션을 제외한 기기로서, 상기 베이스 스테이션으로부터 무선 전력을 수신하는 기기인 다수의 노드를 포함하며, 상기 무선 전력전송 시스템은 80kHz와 400kHz 사이의 중심 주파수를 갖는 하나의 주파수 대역을 이용하여 무선 전력전송과 자기장 통신을 수행하고, 시간적 구성요소로서 요청 구간, 응답 구간 및 자율 구간으로 구성되는 수퍼프레임을 통해 무선 전력전송과 자기장 통신을 수행한다.And physical layer and MAC layer protocols for in-band communication of a wireless power transmission system for wireless charging of multiple devices. A communication method of a wireless power transmission system according to the present invention is a communication method of a wireless power transmission system for wireless charging of multiple devices, the wireless power transmission system comprising: A base station for managing connection and release of data and wireless power transmission in the wireless power transmission network; And a plurality of nodes that are devices that receive wireless power from the base station, the wireless power transmission system having a center frequency between 80 kHz and 400 kHz Performs wireless power transmission and magnetic field communication using one frequency band, and performs wireless power transmission and magnetic field communication through a superframe composed of a request section, a response section and an autonomous section as a temporal component.
Description
본 발명은 다수 기기의 무선 충전을 위한 무선 전력전송 시스템의 인밴드 통신 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 동일한 주파수 대역을 사용하여 무선 전력전송과 자기장 통신을 동시에 수행할 수 있는 인밴드 통신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an in-band communication method of a wireless power transmission system for wireless charging of multiple devices, and more particularly, to an in-band communication method capable of simultaneously performing wireless power transmission and magnetic field communication using the same frequency band .
무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다. A wireless charging system using a magnetic induction phenomenon is being used as a wireless power transmission technology for transferring energy wirelessly.
예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다. For example, an electric toothbrush or a wireless shaver is charged with the principle of electromagnetic induction, and recently, wireless charging products capable of charging a portable device such as a mobile phone, a PDA, an MP3 player, and a notebook computer by using electromagnetic induction have been introduced .
그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다.However, the magnetic induction method of inducing a current from one coil to another through a magnetic field is very sensitive to the distance between the coils and the relative position thereof, so that the transmission efficiency is rapidly deteriorated even if the distance between the two coils is slightly decreased or turned. Accordingly, such a magnetic induction type charging system has a weak point that it can be used only at a short distance of a few cm or less.
한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 기술로서 소개되고 있다. On the other hand, U.S. Patent No. 7,741,735 discloses a non-radiation energy transfer method based on attenuation wave coupling of a resonance field. This is because the resonator with two identical frequencies has a tendency to be coupled to each other without affecting other surrounding non-resonators, and this technique has been introduced as a technology capable of transmitting energy to a far distance as compared with the conventional electromagnetic induction .
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 동일한 주파수 대역을 사용하여 무선 전력전송과 자기장 통신을 동시에 수행할 수 있는 인밴드 통신 방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an in-band communication method capable of simultaneously performing wireless power transmission and magnetic field communication using the same frequency band.
본 발명에서는 다수 기기의 무선 충전을 위한 무선 전력전송 시스템의 인밴드 통신을 위한 물리 계층 및 MAC 계층 프로토콜을 제공한다. The present invention provides a physical layer and a MAC layer protocol for in-band communication of a wireless power transmission system for wireless charging of multiple devices.
본 발명에 따른 무선 전력전송 시스템의 통신 방법은, 다수 기기의 무선 충전을 위한 무선 전력전송 시스템의 통신 방법으로서, 상기 무선 전력전송 시스템은, 기기에 대한 무선 전력전송, 충전 및 통신 영역 내의 기기에 대한 연결 및 해제, 상기 무선 전력전송 네트워크 내의 데이터 및 무선전력 전송의 송수신 시간을 관리하는 베이스 스테이션; 및 상기 무선 전력전송 네트워크를 구성하는 상기 베이스 스테이션을 제외한 기기로서, 상기 베이스 스테이션으로부터 무선 전력을 수신하는 기기인 다수의 노드를 포함하며, 상기 무선 전력전송 시스템은 80kHz와 400kHz 사이의 중심 주파수를 갖는 하나의 주파수 대역을 이용하여 무선 전력전송과 자기장 통신을 수행하고, 시간적 구성요소로서 요청 구간(request period), 응답 구간(response period) 및 자율 구간(spontaneous period)으로 구성되는 수퍼프레임을 통해 무선 전력전송과 자기장 통신을 수행한다.A communication method of a wireless power transmission system according to the present invention is a communication method of a wireless power transmission system for wireless charging of multiple devices, the wireless power transmission system comprising: A base station for managing connection and release of data and wireless power transmission in the wireless power transmission network; And a plurality of nodes that are devices that receive wireless power from the base station, the wireless power transmission system having a center frequency between 80 kHz and 400 kHz A wireless power transmission and a magnetic field communication are performed using a single frequency band and wireless power transmission is performed through a superframe composed of a request period, a response period and a spontaneous period as a temporal component. Transmission and magnetic field communication.
본 발명에 따르면 수 미터의 거리 내에서 형성된 네트워크에 기반하여 무선 전력 전송과 수 kbps의 데이터 전송이 가능하다.According to the present invention, wireless power transmission and data transmission of several kbps are possible based on a network formed within a distance of several meters.
도 1은 무선 전력전송 시스템
도 2는 모바일 장치
도 3은 가전 장치
도 4는 MFC를 위한 iWPTN 수퍼프레임 구조
도 5는 WPT를 위한 iWPTN 수퍼프레임 구조
도 6은 iWPTN 구조
도 7은 UID 구조
도 8은 iWPTN-B 상태도
도 9는 iWPTN-D 상태도
도 10은 PHY layer 프레임 포맷
도 11은 프리앰블 포맷
도 12는 MAC 계층 프레임 포맷
도 13은 컨트롤 필드 프레임 포맷
도 14는 요청 프레임 포맷
도 15는 응답 프레임 포맷
도 16은 데이터 프레임 포맷
도 17은 응답 확인 프레임 포맷
도 18은 데이터 확인 프레임 포맷
도 19는 요청 프레임의 페이로드 포맷
도 20은 연결 요청 블록 포맷
도 21은 분리 요청 블록 포맷
도 22는 연결 상태 요청 블록 포맷
도 23은 데이터 요청 블록 포맷
도 24는 그룹 ID 셋업 요청 블록 포맷
도 25는 전력 전송 요청 블록 포맷
도 26은 전력 전송 시작 요청 블록 포맷
도 27은 응답 프레임의 페이로드 포맷
도 28은 연결 응답 블록 포맷
도 29는 분리 응답 블록 포맷
도 30은 연결 상태 응답 블록 포맷
도 31은 데이터 응답 블록 포맷
도 32는 그룹 ID 셋업 응답 블록 포맷
도 33은 전력 전송 응답 블록 포맷
도 34는 데이터 프레임의 페이로드 포맷
도 35는 확인 프레임의 페이로드 포맷
도 36은 연결 응답 확인 블록 포맷
도 37은 분리 응답 확인 블록 포맷
도 38은 연결 상태 응답 확인 블록 포맷
도 39는 데이터 응답 확인 블록 포맷
도 40은 그룹 ID 셋업 응답 확인 블록 포맷
도 41은 WPT 응답 구간의 PSFI
도 42는 PS 비콘 포맷
도 43은 PS 비콘의 프레임 컨트롤
도 44는 WPT 응답 구간의 PSF
도 45는 PSF의 프레임 컨트롤
도 46은 BPTRq 포맷
도 47은 BPTRs 포맷
도 48은 연결 절차
도 49는 분리 절차
도 50은 연결 상태 확인 절차
도 51은 응답 구간의 데이터 전송 절차
도 52는 자율 구간의 데이터 전송 절차
도 53은 그룹 ID 셋업 절차
도 54는 무선 전력 전송 절차
도 55는 배터리 방전 절차
도 56은 엔벨로프 파형
도 57은 BPSK-변조 신호
도 58은 ASK-변조 신호
도 59는 WPT 신호1 illustrates a wireless power transmission system
Figure 2 shows a mobile device
Fig. 3 is a cross-
Figure 4 shows an iWPTN superframe structure for an MFC
5 shows an iWPTN superframe structure for WPT
FIG. 6 is a cross-
7 shows a UID structure
Figure 8 shows the iWPTN-B state diagram
Figure 9 shows the iWPTN-D state diagram
FIG. 10 illustrates a PHY layer frame format
11 shows a preamble format
12 shows a MAC layer frame format
Figure 13 shows a control field frame format
14 shows a request frame format
15 shows a response frame format
16 shows a data frame format
FIG. 17 shows a response confirmation frame format
Figure 18 shows a data verification frame format
Figure 19 shows a payload format
Figure 20 shows a connection request block format
FIG. 21 is a block diagram of a separation request block format
22 shows a connection state request block format
23 shows a data request block format
24 shows a group ID setup request block format
FIG. 25 shows a power transmission request block format
FIG. 26 is a block diagram of a power transfer start request block format
Figure 27 shows a payload format
Figure 28 illustrates a connection response block format
FIG.
30 shows a connection status response block format
FIG. 31 shows a data response block format
32 illustrates a group ID setup response block format
Figure 33 illustrates a power transmission response block format
Figure 34 shows a payload format
Figure 35 shows a payload format
Figure 36 shows a connection acknowledgment block format
FIG. 37 is a block diagram of the < RTI ID =
38 shows a connection status response confirmation block format
39 shows a data response confirmation block format
Figure 40 shows a group ID setup response confirmation block format
FIG. 41 is a diagram illustrating a PSFI
42 shows a PS beacon format
Figure 43 shows the frame control of the PS beacon
FIG. 44 shows the PSF
Figure 45 shows the frame control of the PSF
46 shows a BPTRq format
Figure 47 shows a BPTRs format
48 shows a connection procedure
FIG.
50 shows a connection status confirmation procedure
FIG. 51 is a flowchart illustrating a data transmission procedure
52 is a flowchart illustrating a data transfer procedure
53 shows a group ID setup procedure
54 shows a wireless power transfer procedure
55 shows a battery discharge procedure
56 shows an envelope waveform
57 shows a BPSK-modulated signal
58 shows an ASK-modulated signal
FIG.
3 용어 및 정의 3 Terms and Definitions
본 명세서에서 다음의 용어와 정의가 사용된다. The following terms and definitions are used herein.
3.1 무선 전력전송(WPT: Wireless power transfer)3.1 Wireless power transfer (WPT)
충분한 전력을 가진 장치가 다른 장치로 이를 무선으로 전달하는 메커니즘Mechanism for a device with sufficient power to transmit it wirelessly to another device
3.2 무선 전력전송 네트워크(WPTN: Wireless power transfer network)3.2 Wireless power transfer network (WPTN)
유무선 통신을 통하여 무선 전력 전송 상태를 인식한 것에 기반하여 고려 중인 장치에 대해 무선 전력을 전송하는 시스템인 네트워크A system for transmitting wireless power to a device under consideration based on a recognition of the wireless power transmission state through wired /
3.3 자기장 통신(MFC:Magnetic field communication)3.3 Magnetic field communication (MFC)
자기장을 이용한 무선 통신Wireless communication using magnetic field
3.4 인밴드 무선 전력전송 네트워크(iWPTN: In-band wireless power transfer network)3.4 In-band wireless power transfer network (iWPTN)
무선 전력전송과 자기장 통신을 위해 하나의 주파수 대역을 사용하는 무선 전력전송 네트워크A wireless power transmission network using one frequency band for wireless power transmission and magnetic field communication
3.5 인밴드 무선 전력전송 네트워크-베이스스테이션(iWPTN-B)3.5 In-band Wireless Power Transmission Network - Base Station (iWPTN-B)
기기에 대한 무선 전력전송, 충전 및 통신 영역 내의 기기에 대한 연결 및 해제, iWPTN 내의 데이터 무선전력 전송의 송수신 시간을 관리하는 시스템 A system for managing the transmission and reception times of data wireless power transmission within the iWPTN;
3.6 인밴드 무선 전력전송 네트워크-기기(iWPTN-D)3.6 In-band Wireless Power Transmission Network - Appliance (iWPTN-D)
iWPTN 내에서 네트워크를 구성하는 베이스스테이션을 제외한 기기로서, 베이스스테이션으로부터 무선 전력을 수신 A device other than the base station constituting the network in the iWPTN, which receives wireless power from the base station
3.7 자기장 통신 네트워크(MFAN: Magnetic field area network)3.7 Magnetic field area network (MFAN)
자기장을 이용한 신뢰성 있는 인밴드 자기장 통신에 기반한 무선 통신을 제공하는 무선 네트워크
Wireless network providing wireless communication based on reliable in-band magnetic field communication using magnetic field
4 기호 및 약어4 Symbols and Abbreviations
본 명세서에서 다음의 약어가 사용된다. The following abbreviations are used herein.
ABNR AbnormalABNR Abnormal
ARq Association RequestARq Association Request
ARs Association ResponseARs Association Response
ARA Association Response AcknowledgementARA Association Response Acknowledgment
ASC Association Status CheckASC Association Status Check
ASK Amplitude Shift Keying ASK Amplitude Shift Keying
ASRq Association Status Request ASRq Association Status Request
ASRs Association Status ResponseASRs Association Status Response
ASRA Association Status Response AcknowledgementASRA Association Status Response Acknowledgment
BPSK Binary Phase Shift Keying BPSK Binary Phase Shift Keying
BPTRq Battery-out Power Transfer RequestBPTRq Battery-out Power Transfer Request
BPTRs Battery-out Power Transfer ResponseBPTRs Battery-out Power Transfer Response
MFC Magnetic Field CommunicationMFC Magnetic Field Communication
CRC Cyclic Redundancy CheckCRC Cyclic Redundancy Check
DA Data Acknowledgement DA Data Acknowledgment
DaRq Disassociation RequestDaRq Disassociation Request
DaRs Disassociation ResponseDaRs Disassociation Response
DaRA Disassociation Response AcknowledgementDaRA Disassociation Response Acknowledgment
DRq Data Request DRq Data Request
DRs Data ResponseDRs Data Response
DRA Data Response AcknowledgementDRA Data Response Acknowledgment
FCS 프레임 Check SequenceFCS frame Check Sequence
GSRq Group ID Set-up RequestGSRq Group ID Set-up Request
GSRs Group ID Set-up ResponseGSRs Group ID Set-up Response
GSRA Group ID Set-up Response AcknowledgementGSRA Group ID Set-up Response Acknowledgment
HCS Header Check SequenceHCS Header Check Sequence
LSB Least Significant BitLSB Least Significant Bit
MAC Media Access ControlMAC Media Access Control
NRZ-L Non-Return-to-Zero LevelNRZ-L Non-Return-to-Zero Level
PHY Physical Layer protocolPHY Physical Layer protocol
PTRq Power Transfer RequestPTRq Power Transfer Request
PTRs Power Transfer ResponsePTRs Power Transfer Response
PS Power Status PS Power Status
PSF Power Status FeedbackPSF Power Status Feedback
PSFI Power Status Feedback IntervalPSFI Power Status Feedback Interval
RA Response AcknowledgementRA Response Acknowledgment
RR Response RequestRR Response Request
SIFS Short Inter Frame SpaceSIFS Short Inter Frame Space
TDMA Time Division Multiple AccessTDMA Time Division Multiple Access
UID Unique Identifier
UID Unique Identifier
5 개요5 Overview
iWPTN은 무선으로 전력을 전송할 수 있으며 이에 필요한 데이터와 제어 명령을 무선 전력전송에서 사용되는 것과 동일한 주파수를 사용하는 MFC 시스템을 통해 교환할 수 있는 무선 네트워크이다. 자기장의 특성과 규정을 만족하는 전력 레벨에 기인하여, 통신 영역은 전력 전송 영역에 비해 넓다. MFAN에 의해 지원되는 통신 링크에 기반하여 필요한 정보가 교환되며, iWPTN-B는 효율적인 WPT를 제공하기 위한 스케줄링을 수행한다.The iWPTN is a wireless network that can transmit power wirelessly and exchange the necessary data and control commands over an MFC system that uses the same frequencies as those used in wireless power transmission. Due to the characteristics of the magnetic field and the power level that satisfies the specification, the communication area is larger than the power transmission area. The necessary information is exchanged based on the communication link supported by MFAN, and iWPTN-B performs scheduling to provide efficient WPT.
iWPTN 내의 MFC 시스템은 30KHz 내지 300KHz의 중심 반송파 주파수 대역을 가지고 있으며 이는 무선 전력 전송의 주파수 대역과 동일하다. 이는 BPSK와 같은 간단하고 강인한 변조 방법을 사용하여 저비용으로 구현할 수 있으며 낮은 오류 발생률을 얻을 수 있다. 또한, Manchester나 NRZ-Lem과 같은 동적 부호화 방법을 사용하여 잡음에 대해 강인하다. 이는 수 미터의 거리 내에서 수 kbps의 데이터 전송 속도를 제공한다. WPT에서는 WPT 효율을 증가시키기 위하여 비변조 사인 곡선 신호가 사용된다. The MFC system in the iWPTN has a central carrier frequency band of 30 KHz to 300 KHz, which is the same as the frequency band of the wireless power transmission. This can be implemented at low cost using a simple and robust modulation method such as BPSK, and a low error rate can be obtained. In addition, it is robust against noise using dynamic encoding methods such as Manchester or NRZ-Lem. This provides a data rate of several kbps within a few meters of distance. In WPT, non-modulated sinusoidal signals are used to increase WPT efficiency.
iWPTN은 전력소비를 줄이기 위하여 스타 토폴로지와 같은 단순하고 효율적인 네트워크 토폴로지를 사용한다. 또한 작은 패킷 사이즈와 효율적인 주소 관리를 위해 동적 주소 할당을 사용한다. 무선 충전 환경에 따라 가변 전송속도와 부호화 방법을 이용하는 적응적 링크 품질 제어를 사용한다. iWPTN의 노드는 기능에 따라 iWPTN-B과 iWPTN-D으로 구분된다. 하나의 iWPTN 네트워크에는 하나의 iWPTN-B만이 존재하며, iWPTN-B를 중심으로 다수의 iWPTN-D 노드가 네트워크를 형성한다. iWPTN-B는 iWPTN-D의 연결과 해제를 관리한다. iWPTN은 데이터의 송수신을 위하여 TDMA (Time Division Multiple Access) 방식을 사용한다. iWPTN-D가 iWPTN-B에 의해 관리되는 iWPTN 네트워크에 합류(join)할 때, iWPTN-B는 iWPTN-D의 요청과 iWPTN-B의 판단에 따라 iWPTN-D의 전송을 위한 타임 슬롯을 할당한다.iWPTN uses a simple and efficient network topology such as star topology to reduce power consumption. It also uses dynamic address allocation for small packet sizes and efficient address management. Adaptive link quality control using variable transmission rate and coding method is used depending on the wireless charging environment. The nodes of iWPTN are classified into iWPTN-B and iWPTN-D according to their functions. Only one iWPTN-B exists in one iWPTN network, and a plurality of iWPTN-D nodes form a network around iWPTN-B. iWPTN-B manages connection and release of iWPTN-D. iWPTN uses Time Division Multiple Access (TDMA) for data transmission and reception. When iWPTN-D joins iWPTN-B managed by iWPTN-B, iWPTN-B allocates a time slot for transmission of iWPTN-D according to the request of iWPTN-D and the judgment of iWPTN-B .
도 1에 나타난 바와 같이, iWPTN-B와 iWPTN-D는 실내에 위치할 수 있다. iWPTN-B가 ID나 배터리 정보와 같은 무선 전력전송에 관련된 데이터를 iWPTN-D로부터 수신하면, 수신된 데이터를 수집하여 무선 전력전송을 위한 타임 슬롯의 수나 전력전송 순서와 같은 요구되는 팩터들을 계산한다. iWPTN-B는 iWPTN을 관리하기 위한 제어 데이터를 iWPTN-D로 송신한다.As shown in Figure 1, iWPTN-B and iWPTN-D can be located indoors. When iWPTN-B receives data related to wireless power transmission such as ID or battery information from iWPTN-D, it collects the received data and calculates required factors such as the number of time slots for wireless power transmission or the power transmission order . iWPTN-B transmits control data for managing iWPTN to iWPTN-D.
iWPTN은 다양한 산업 분야에 적용된다. 기능 수행을 위하여 전력을 필요로 하는 전기 장치에 적용된다. 일부 분야에 대해서는 장치의 외부에서 무선으로 전력을 공급함으로써 기능의 개선을 가져올 수도 있다. 이러한 장치들은 배터리의 수명이나 배터리의 수납을 위한 구조 등의 문제가 해결된다.iWPTN applies to a variety of industries. It is applied to electric devices that require power to perform functions. For some applications, power can be supplied wirelessly from outside the device to improve functionality. These devices solve problems such as the life of the battery or the structure for storing the battery.
예를 들면, 사용시간이 길어짐에 따라 항상 배터리가 문제로 되는 이동 장치의 경우 iWPTN은 유비쿼터스 충전 환경을 제공한다(도 2). 가전 장치에 대해서는 복잡한 전선과 플러그를 없애 가전장치의 배치와 원하는 꾸밈새를 얻을 수 있게 한다(도 3).
For example, iWPTN provides a ubiquitous charging environment for mobile devices where battery life is always a problem as usage time increases (FIG. 2). For household appliances, the complicated wires and plugs can be eliminated, allowing for the placement of appliances and the desired decorations (Fig. 3).
6 네트워크 구성요소6 Network Components
6.1 일반6.1 General
iWPTN의 주 구성요소는 시간 및 물리적 구성요소이다. 시간 요소는 요청 구간(request period), 응답 구간(response period), 및 자율 구간(spontaneous period)으로 구성되는 수퍼프레임을 가리키며, 물리 요소는 iWPTN-B과 iWPTN-D들로 이루어진 네트워크를 가리킨다. 물리 요소의 가장 기본적인 요소는 노드이다. 노드는 두 가지 형태로 나누어지는데, 하나는 네트워크를 관리하는 iWPTN-B이고, 다른 하나는 iWPTN-B와 통신하는 iWPTN-D이다.The main components of iWPTN are time and physical components. A time element indicates a superframe composed of a request period, a response period, and a spontaneous period, and a physical element indicates a network composed of iWPTN-B and iWPTN-D. The most basic element of a physical element is a node. The nodes are divided into two types: iWPTN-B, which manages the network, and iWPTN-D, which communicates with iWPTN-B.
도 4 내지 도 6은 각각 시간 및 물리 요소인 수퍼프레임과 네트워크의 구조를 도시한 것이다. iWPTN 내에서 첫번째로 결정되어야 하는 노드는 iWPTN-B이며, 수퍼프레임은 iWPTN-B가 요청 구간 동안 요청 패킷을 송신함으로써 시작된다. iWPTN-B는 iWPTN-D의 연결(association), 분리(disassociation), 해제(release) 및 스케줄링을 관리한다. 하나의 iWPTN은 하나의 채널을 사용하며, 해당 채널을 사용하는 오직 하나의 iWPTN-B과 나머지 iWPTN-D으로 구성된다. iWPTN 내의 노드 중 iWPTN-B을 제외한 나머지 노드는 iWPTN-D가 된다. 역할에 따라 어느 노드나 iWPTN-B 또는 iWPTN-D가 될 수 있다. 기본적으로 iWPTN-B와 iWPTN-D 사이의 P2P(peer-to-peer) 방식 연결이 고려된다. FIGS. 4 to 6 show the structure of the superframe and the network, which are time and physical elements, respectively. The first node to be determined in the iWPTN is iWPTN-B, and the superframe is initiated by iWPTN-B sending a request packet during the request interval. iWPTN-B manages the association, disassociation, release and scheduling of iWPTN-D. One iWPTN uses one channel and consists of only one iWPTN-B and the remaining iWPTN-D using that channel. Among the nodes in iWPTN, the remaining nodes except iWPTN-B become iWPTN-D. Depending on the role, any node can be iWPTN-B or iWPTN-D. Basically, a P2P (peer-to-peer) connection between iWPTN-B and iWPTN-D is considered.
6.2 시간 요소6.2 Time Elements
iWPTN에서 사용되는 시간 요소는 TDMA 방식의 타임 슬롯이다. iWPTN-B는 응답 구간에서 데이터를 송신하는 iWPTN-D 그룹을 관리하며, 타임 슬롯은 선택된 iWPTN-D에 의하여 자체적으로 배열된다(self-arraged). The time factor used in the iWPTN is the time slot of the TDMA scheme. iWPTN-B manages the iWPTN-D group that transmits data in the response interval, and the time slot is self-arraged by the selected iWPTN-D.
6.2.1 MFC 시간 요소6.2.1 MFC Time Elements
자기장 통신을 위한 iWPTN의 수퍼프레임은, 도 4에 나타난 바와 같이, 요청 구간, 응답 구간 및 자율 구간으로 구성되며, 요청 및 응답 구간의 길이는 가변이다. 수퍼프레임은 iWPTN-B가 요청 구간에서 RR 패킷을 전송함으로써 시작된다.The super frame of the iWPTN for the magnetic field communication is composed of a request period, a response period and an autonomous period as shown in FIG. 4, and the length of the request and response period is variable. The superframe is initiated by iWPTN-B sending an RR packet in the request interval.
RR 패킷은 응답 구간 동안 어떤 iWPTN-D가 응답 패킷을 전송할 것인지에 대한 정보를 가지고 있으며, 선택된 iWPTN-D는 RR 패킷 정보에 따른 응답 구간에 응답 패킷을 전송할 수 있다.The RR packet has information on which iWPTN-D will transmit the response packet during the response interval, and the selected iWPTN-D can transmit the response packet in the response interval according to the RR packet information.
6.2.1.1 요청 구간6.2.1.1 Request section
요청 구간에서, iWPTN-B은 응답 구간에서 iWPTN-D가 응답 패킷을 보내기 위해 사용하는 정보를 담은 RR 패킷을 전송한다.In the request interval, iWPTN-B sends an RR packet containing the information that iWPTN-D uses to send the response packet in the response interval.
6.2.1.2 응답 구간6.2.1.2 Response interval
응답 구간에서, iWPTN-D는 iWPTN-B으로부터 수신한 RR 패킷에 따라 응답 패킷을 전송할 수 있다. 응답 구간은 iWPTN 내에서 선택된 iWPTN-D의 수에 따라 다수의 타임 슬롯으로 구분된다. 각 타임 슬롯의 길이는 응답 프레임과 확인(ACK)의 길이에 따라 변할 수 있다. iWPTN-B가 응답 구간을 스케줄하면, 슬롯 번호는 나누어진 타임 슬롯의 순서에 따라 결정된다. 그렇지 않은 경우 슬롯 번호는 0이다. iWPTN-B는 각 iWPTN-D 또는 특정 그룹에게 응답 구간의 사용을 위한 타임 슬롯을 할당하고, 할당된 그룹의 노드는 응답 구간에서 데이터 프레임을 독립적으로 전송한다.In the response interval, iWPTN-D can transmit a response packet according to the RR packet received from iWPTN-B. The response interval is divided into a number of time slots according to the number of iWPTN-D selected in the iWPTN. The length of each time slot may vary depending on the length of the acknowledgment frame and acknowledgment (ACK). When iWPTN-B schedules the response interval, the slot number is determined according to the order of the divided time slots. Otherwise, the slot number is zero. The iWPTN-B allocates a time slot for use of a response interval to each iWPTN-D or a specific group, and the node of the assigned group independently transmits a data frame in the response interval.
6.2.1.3 자율 구간6.2.1.3 Autonomous section
자율 구간은 일정 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 노드가 없을 경우 시작된다. 이 구간 동안 노드는 iWPTN-B의 요청이 없이도 데이터를 전송할 수 있다. 이 구간은 iWPTN-B가 요청 패킷을 전송할 때까지 유지된다.The autonomous section is started when there is no node transmitting a response packet for a certain period of time. During this interval, the node can transmit data without the request of iWPTN-B. This interval is maintained until iWPTN-B sends a request packet.
6.2.2 WPT 시간 요소6.2.2 WPT Time Elements
iWPTN의 WPT를 위한 수퍼프레임이 도 5에 나타나 있으며, 이는 요청 구간, 응답 구간 및 자율 구간으로 구성되고, 각 구간의 길이는 가변이다. 수퍼프레임은 iWPTN-B가 요청 구간에서 iWPTN-D에게 PTRq 패킷을 전송하는 것으로 시작된다. iWPTN-D가 패킷을 수신하면 그에 대한 응답으로 PTRs 패킷을 송신한다. PTRs 패킷에 기반하여, iWPTN-B은 응답 구간 중 iWPTN-D가 WPT를 수신할 수 있는 스케줄링 정보를 포함하는 PTS 패킷을 송신하고, 선택된 iWPTN-D는 전력 상태 피드백 구간 동안 iWPTN-B로부터의 PS 비콘의 응답으로서 PSF 패킷을 송신한다.A super frame for WPT of iWPTN is shown in Fig. 5, which is composed of a request interval, a response interval and an autonomous interval, and the length of each interval is variable. The superframe begins when iWPTN-B sends a PTRq packet to iWPTN-D in the request interval. When iWPTN-D receives the packet, it sends the PTRs packet in response. Based on the PTRs packet, the iWPTN-B transmits a PTS packet including scheduling information in which the iWPTN-D can receive the WPT during the response interval, and the selected iWPTN-D transmits the PS from the iWPTN- And transmits the PSF packet as a response of the beacon.
6.2.2.1 요청 구간6.2.2.1 Request section
요청 구간에서, iWPTN-B는 WPT 스케줄링 정보를 포함하는 RR 패킷을 전송한다. RR 패킷을 수신하는 iWPTN-D는 스케줄링 정보에 따라 iWPTN-B로부터 WPT를 수신할 준비를 한다.In the request interval, iWPTN-B transmits an RR packet including WPT scheduling information. The iWPTN-D receiving the RR packet prepares to receive the WPT from the iWPTN-B according to the scheduling information.
6.2.2.2 응답 구간6.2.2.2 Response interval
WPT 응답 구간에서, iWPTN-B는 스케줄링 순서에 따라 iWPTN-D에게 WPT를 제공한다. 응답 구간은 iWPTN 내에서 선택된 iWPTN-D 수에 따라 다수의 타임 슬롯으로 나누어질 수 있다. 각 타임 슬롯의 길이는 WPT 구간의 길이에 따라 가변이다. iWPTN-B이 응답 구간의 모든 타임 슬롯을 스케줄링하면, 슬롯 번호는 나누어진 타임 슬롯의 순서에 의해 결정된다. 그렇지 않으면 슬롯 번호는 0이다. iWPTN-B는 iWPTN-D 또는 특정 그룹에게 타임 슬롯을 할당한다. 스케줄링 순서에 따라, 하나의 iWPTN-D가 WPT를 수신하거나, 할당된 그룹 내의 모든 iWPTN-D가 동시에 무선 전력을 수신한다. 자기장 통신의 응답 구간과 비교할 때, WPT 응답 구간은 PSFI를 갖는다. 가변 길이의 PSFI는 신속한 전력 상태(power status) 업데이트와 비정상적 상황(abnormal situation) 발생을 위한 것이다. In the WPT response interval, iWPTN-B provides WPT to iWPTN-D according to the scheduling order. The response interval can be divided into multiple time slots according to the number of iWPTN-D selected in the iWPTN. The length of each time slot is variable depending on the length of the WPT interval. If iWPTN-B schedules all time slots in the response interval, the slot number is determined by the order of the divided time slots. Otherwise, the slot number is zero. iWPTN-B allocates a time slot to iWPTN-D or a specific group. Depending on the scheduling order, one iWPTN-D receives the WPT, or all the iWPTN-Ds in the assigned group receive wireless power at the same time. Compared to the response interval of the magnetic field communication, the WPT response interval has the PSFI. Variable length PSFIs are intended for rapid power status updates and abnormal situations.
6.2.2.3 자율 구간6.2.2.3 Autonomous section
자율 구간은 모든 응답 구간의 마지막 타임 슬롯에서 고려된 iWPTN-D로부터의 모든 PSF 패킷을 확인하였을 때 시작된다. 이 구간에서 노드는 iWPTN-B의 요청이 없어도 EPTq 패킷을 전송할 수 있다. iWPTN-B가 EPTq 패킷을 수신하면, iWPTN-B는 EPT 패킷을 전송한 다음 일정한 시간 동안 WPT를 제공한다. 이 구간은 iWPTN-B가 요청 패킷을 전송할 때까지 유지된다. The autonomous interval starts when all PSF packets from iWPTN-D considered in the last time slot of all response intervals are acknowledged. In this interval, the node can send an EPTq packet even if there is no iWPTN-B request. When iWPTN-B receives the EPTq packet, iWPTN-B transmits the EPT packet and then provides the WPT for a certain period of time. This interval is maintained until iWPTN-B sends a request packet.
6.2.3 네트워크 활성화(Network activation)6.2.3 Network activation
iWPTN의 수퍼프레임은 요청 구간, 응답 구간 및 자율 구간으로 나누어진다. iWPTN 내의 iWPTN-B와 iWPTN-D는 각 구간에서 다음과 같이 동작한다.The superframe of the iWPTN is divided into a request interval, a response interval and an autonomous interval. iWPTN-B and iWPTN-D in iWPTN operate as follows in each section.
6.2.3.1 요청 구간 내의 요청 패킷 전송 6.2.3.1 Request packet transmission within the request interval
요청 구간에서, iWPTN-B는 iWPTN-D로 RR 패킷을 전송한다. 이에 기반하여, RR 패킷을 수신한 iWPTN-D는 응답 구간 동안 응답 패킷을 전송할 것인지를 결정한다. iWPTN-B는 iWPTN-D 그룹이 응답 구간 동안 전송하도록 할 수도 있다.In the request interval, iWPTN-B sends an RR packet to iWPTN-D. Based on this, the iWPTN-D receiving the RR packet determines whether to transmit the response packet during the response period. iWPTN-B may allow the iWPTN-D group to transmit during the response interval.
6.2.3.2 응답 구간 내의 응답 패킷 전송6.2.3.2 Response packet transmission within the response interval
iWPTN-B에 의해 선택된 iWPTN-D는 응답 구간에서 응답 패킷을 전송할 수 있다. iWPTN-D가 응답 구간에서 응답 패킷을 전송할 때, 응답 패킷을 수신한 iWPTN-B는 RA 패킷을 전송한다. RA 패킷을 수신하지 못한 iWPTN-D는 iWPTN-B로부터 RA 패킷을 수신할 때까지 매 타임 슬롯에 응답 패킷을 전송한다.iWPTN-D selected by iWPTN-B can transmit a response packet in the response interval. When iWPTN-D transmits the response packet in the response interval, iWPTN-B that received the response packet transmits the RA packet. The iWPTN-D that has not received the RA packet transmits a response packet to each time slot until it receives the RA packet from iWPTN-B.
6.2.3.3 응답 구간 내의 무선 전력전송6.2.3.3 Wireless power transmission within the response interval
iWPTN-B에 의해 선택된 iWPTN-D는 응답 구간 동안 WPT를 수신한다. 각 타임 슬롯 후에는 신속한 전력 상태 업데이트와 비정상적 상황 발생을 위한 PSFI가 있다. WPT 동안, iWPTN-D가 PSFI 내의 PS 비콘을 수신하면, PSFI 내의 PS 비콘에 ㄷ대한 응답으로 업데이트된 전력 상태를 알리는 PSF 패킷을 iWPTN-B로 전송한다. iWPTN-B에 의해 비정상적 상황이 감지되면, iWPTN-B에 의한 PSFI로 모든 iWPTN-D에게 통지된다. iWPTN-D가 PS 비콘을 수신함으로써 오류를 인식하면, iWPTN-B로부터 요청을 수신할 때까지 대기한다.The iWPTN-D selected by iWPTN-B receives the WPT during the response interval. After each time slot there is a PSFI for rapid power status update and abnormal situation occurrence. During WPT, if iWPTN-D receives a PS beacon in PSFI, it sends a PSF packet to iWPTN-B informing the updated power state in response to the PS beacon in PSFI. If an abnormal situation is detected by iWPTN-B, all iWPTN-Ds are notified to PSFI by iWPTN-B. If iWPTN-D recognizes the error by receiving the PS beacon, it waits until it receives a request from iWPTN-B.
6.2.3.4 자율 구간 내의 데이터 패킷 전송6.2.3.4 Data packet transmission within the autonomous section
자율 구간은 iWPTN-D가 일정한 시간 구간 동안 전력을 수신하지 않고 응답 패킷을 전송하지도 않을 때 시작되며, 이 구간은 iWPTN-B가 RR 패킷을 전송할 때까지 유지된다. 자율 구간에서 iWPTN-D는 iWPTN-B의 요청이 없이도 데이터를 전송할 수 있다. The autonomous section starts when iWPTN-D does not receive power and does not transmit a response packet during a certain time interval, and this interval is maintained until iWPTN-B transmits an RR packet. In the autonomous period, iWPTN-D can transmit data without request of iWPTN-B.
6.2.3.5 자율 구간 내의 무선 전력전송6.2.3.5 Wireless power transmission within the autonomous section
자율 구간은 모든 응답 구간의 마지막 타임 슬롯에서 고려된 iWPTN-D로부터의 모든 PSF 패킷을 확인하였을 때 시작되며, 이 구간은 iWPTN-B가 RR 패킷을 전송할 때까지 유지된다. 자율 구간에서 iWPTN-D는 iWPTN-B의 요청이 없어도 EPTq 패킷을 전송할 수 있다. iWPTN-B가 EPTq 패킷을 수신하면, iWPTN-B는 EPTq 패킷에 대한 응답으로 EPTs 패킷을 전송한 다음 일정한 시간 동안 WPT를 제공한다. The autonomous interval begins when all PSF packets from iWPTN-D considered in the last time slot of all response intervals are acknowledged, and this interval is maintained until iWPTN-B transmits an RR packet. In the autonomous period, iWPTN-D can transmit an EPTq packet without request of iWPTN-B. When iWPTN-B receives EPTq packet, iWPTN-B transmits EPTs packet in response to EPTq packet and then provides WPT for a certain time.
6.3 물리 요소6.3 Physical Elements
iWPTN을 구성하는 물리 요소는 iWPTN-B과 iWPTN-D로 나누어지며, 모든 iWPTN-D는 iWPTN-B와 연결된다(즉, 중앙 연결 장치). 기본 구성 요소인 노드는 역할에 따라 iWPTN-B와 iWPTN-D로 구분된다. iWPTN-B는 전체 iWPTN을 관리하며, 하나의 네트워크에는 하나의 iWPTN-B만이 존재한다. iWPTN-B는 RR 패킷을 전송함으로써 iWPTN-D를 관리한다. iWPTN-D는 iWPTN-B의 관리에 따라 응답 패킷을 전송하여야 한다. iWPTN은 도 6에 나타난 바와 같이 구성될 수 있다. The physical elements of iWPTN are divided into iWPTN-B and iWPTN-D, and all iWPTN-D are connected to iWPTN-B (that is, the central connection device). The basic component node is divided into iWPTN-B and iWPTN-D depending on the role. iWPTN-B manages the entire iWPTN, and only one iWPTN-B exists in one network. iWPTN-B manages iWPTN-D by transmitting an RR packet. iWPTN-D shall transmit a response packet according to the management of iWPTN-B. iWPTN can be configured as shown in Fig.
6.3.1 iWPTN-B 6.3.1 iWPTN-B
iWPTN-B는 iWPTN을 관리하는 노드이다; 하나의 네트워크에는 하나의 iWPTN-B만이 존재하며, RR 패킷에 의하여 WPTN-D를 관리하고 제어한다. iWPTN-B is the node that manages the iWPTN; Only one iWPTN-B exists in one network and manages and controls WPTN-D by RR packets.
6.3.2 iWPTN-D6.3.2 iWPTN-D
iWPTN-D는 iWPTN 내에 존재하는 노드이며(iWPTN-B 제외), 네트워크 당 최대 65,519개의 iWPTN-D가 존재할 수 있다. iWPTN-D는 iWPTN-B에 의해 전송되는 RR 패킷에 따라 응답 패킷을 전송한다. iWPTN-D is a node present in the iWPTN (excluding iWPTN-B), and there can be up to 65,519 iWPTN-Ds per network. iWPTN-D transmits a response packet according to the RR packet transmitted by iWPTN-B.
6.4 주소 요소6.4 Address Elements
iWPTN-D를 식별하기 위하여, iWPTN은 iWPTN ID, UID, group ID, node ID 및 charging ID와 같은 주소 시스템을 사용한다. To identify iWPTN-D, iWPTN uses an address system such as iWPTN ID, UID, group ID, node ID and charging ID.
6.4.1 iWPTN ID6.4.1 iWPTN ID
iWPTN은 해당 네트워크를 다른 네트워크와 식별하기 위한 고유의 ID를 갖는다; 이 값은 다른 iWPTN과 중복될 수 있으며, iWPTN이 존재하는 한 유지된다. 이 값은 네트워크를 구분하기 위하여 사용자에 의해 정의된다.The iWPTN has a unique ID for identifying the network to other networks; This value can be duplicated with other iWPTNs and remains as long as iWPTN exists. This value is defined by the user to identify the network.
6.4.2 UID6.4.2 UID
UID는 64비트로 이루어진 고유의 식별자이다; 이는 group ID, IC 제조사 ㅁ코드 및 IC 제조사의 일련번호로 이루어진다. iWPTN-D는 UID에 의해 식별된다. The UID is a unique identifier consisting of 64 bits; It consists of the group ID, the IC manufacturer code, and the serial number of the IC manufacturer. iWPTN-D is identified by the UID.
도 7은 UID 구조를 나타낸다.7 shows the UID structure.
6.4.3 Group ID6.4.3 Group ID
iWPTN-D은 애플리케이션에 의하여 그룹화할 수 있다. Group ID는 네트워크 내에서 그룹화된 iWPTN-D들에 대한 식별자이다. iWPTN-B는 패킷 충돌을 줄이기 위하여 특정 iWPTN-D 그룹에게 응답을 요청할 수 있다. 일부 group ID는 표 1에 나타낸 것과 같이 지정되어 있다. 이 값은 그룹을 구분하기 위하여 사용자에 의해 정의된다. iWPTN-D can be grouped by application. The Group ID is an identifier for iWPTN-Ds grouped in the network. iWPTN-B can request a response to a specific iWPTN-D group to reduce packet collisions. Some group IDs are specified as shown in Table 1. This value is defined by the user to identify the group.
[표 1] Reserved group ID[Table 1] Reserved group ID
6.4.4 Node ID 6.4.4 Node ID
Node ID는 노드를 식별하기 위하여 UID 대신 사용하는 식별자이며, iWPTN-B에 의해 할당된 16 비트 주소를 갖고 있다. 일부 node ID는 표 2에 나타낸 것과 같이 지정되어 있다. The Node ID is an identifier used instead of a UID to identify the node, and has a 16-bit address assigned by iWPTN-B. Some node IDs are specified as shown in Table 2.
[표 2] Reserved node ID[Table 2] Reserved node ID
6.4.5 WPT ID 6.4.5 WPT ID
WPT ID는 WPT 동안 사용되는 ID이다. 이 ID는 WPT 동안 신속한 통신을 위하여 iWPTN-B에 의해 할당된 8 비트 주소를 갖고 있다. 이 ID는 응답 구간의 WPT 직전의 요청 구간 동안 iWPTN-D에 할당될 수 있다. 일부 WPT ID는 표 3에 나타낸 것과 같이 지정되어 있다. WPT ID is the ID used during WPT. This ID has an 8-bit address assigned by iWPTN-B for fast communication during WPT. This ID may be assigned to iWPTN-D during the request interval immediately before the WPT of the response interval. Some WPT IDs are specified as shown in Table 3.
[표 3] Reserved charging ID[Table 3] Reserved charging ID
7 네트워크 상태 7 Network Status
7.1 일반7.1 General
iWPTN에서 iWPTN-D는 네트워크 구성, 네트워크 연결, 응답 전송, 데이터 전송, 네트워크 분리, 네트워크 해제 및 무선 전력전송에서 활성화 상태로 될 수 있다. In iWPTN, iWPTN-D can be enabled in network configuration, network connection, response transmission, data transmission, network separation, network release and wireless power transmission.
7.2 네트워크 구성7.2 Network Configuration
iWPTN-B는 요청 구간에서 iWPTN-D로 요청 패킷을 전송함으로써 네트워크를 구성한다. 요청 패킷에는 iWPTN ID가 포함되어 iWPTN-D는 연결되는 네트워크를 식별할 수 있다. 네트워크의 최소 구간은 iWPTN-B가 존재하는 동안을 의미하며, 요청 구간과 자율 구간만으로 구성된다. iWPTN-B configures the network by sending a request packet to iWPTN-D in the request interval. The request packet includes an iWPTN ID so that iWPTN-D can identify the network to which it is connected. The minimum interval of the network means while iWPTN-B exists, and consists of only the request interval and the autonomous interval.
7.3 네트워크 연결7.3 Network connection
iWPTN-B가 요청 구간에 ARq 패킷을 전송하면, iWPTN-D은 수신 패킷을 검사하여 원하는 iWPTN에 대한 ARq 패킷이면 응답 구간에 iWPTN-B로 ARs 패킷을 전송한다. iWPTN-B는 ARs 패킷을 수신하고 iWPTN-D로 ARA 패킷을 전송한다. iWPTN-D의 네트워크 연결은 iWPTN-B로부터 ARA 패킷을 수신하면 완료된다.When iWPTN-B transmits an ARq packet in the request interval, iWPTN-D checks the received packet and transmits an ARs packet to iWPTN-B in the response interval if the packet is an ARq packet for a desired iWPTN. iWPTN-B receives the ARs packet and transmits the ARA packet to iWPTN-D. The network connection of iWPTN-D is completed upon receipt of the ARA packet from iWPTN-B.
7.4 네트워크 분리7.4 Disconnecting the Network
iWPTN에 연결된 iWPTN-D는 iWPTN-B의 요청에 의해 또는 스스로 분리될 수 있다. iWPTN-B는 현재 네트워크 상태에 따라 강제 분리를 위하여 iWPTN-D로 DaRq 패킷을 전송할 수 있다. 정지(shutdown)나 네트워크 영역으로부터 벗어나는 것에 의한 자발적인 분리의 경우 iWPTN-B는 iWPTN-B로부터의 ASRq의 응답에 의하여 iWPTN-D의 연결 상태를 알 수 있다. The iWPTN-D connected to the iWPTN may be separated by the request of iWPTN-B or by itself. iWPTN-B can transmit DaRq packets to iWPTN-D for forced separation according to current network conditions. In case of spontaneous separation by shutdown or deviation from network area, iWPTN-B can know the connection status of iWPTN-D by response of ASRq from iWPTN-B.
7.5 데이터 전송7.5 Data Transfer
iWPTN-B가 요청 구간에 DRq 패킷을 iWPTN-D로 보내면, iWPTN-D는 요청된 데이터 타입에 따라 DRs 패킷을 iWPTN-B로 보낸다. DRs 패킷을 수신하면, iWPTN-B는 DRA 패킷을 iWPTN-D로 보내고, iWPTN-D가 DRA 패킷을 수신하면 데이터 전송이 완료된다. When iWPTN-B sends a DRq packet to iWPTN-D in the request interval, iWPTN-D sends DRs packet to iWPTN-B according to the requested data type. Upon receiving the DRs packet, iWPTN-B sends the DRA packet to iWPTN-D, and when iWPTN-D receives the DRA packet, the data transmission is completed.
7.6 무선 전력전송7.6 Wireless Power Transmission
iWPTN-B가 요청 구간에 PTRq 패킷을 iWPTN-D로 보내면, iWPTN-D는 응답 구간에 PTRs 패킷을 전송한다. PTRs 패킷 내의 정보에 기반하여, iWPTN-B는 WPT를 위한 타임 슬롯을 스케줄링하고, 스케줄링 정보를 포함하는 PTS 패킷을 요청 구간에 전송한다. iWPTN-D은 스케줄링 순서에 따라 응답 구간에 iWPTN-B로부터 WPT를 수신한다. 각 타임 슬롯 동안 WPT는 하나의 iWPTN-D 또는 그룹에 대해 제공될 수 있다. 각 iWPTN-D 또는 그룹이 WPT를 수신한 다음, 신속한 전력 상태 업데이트를 위한 PSFI가 있다. iWPTN-D가 iWPTN-B로부터 PSFI 내의 PS 비콘을 수신하면, iWPTN-B가 패킷을 요청하는 경우에만 PSF 패킷을 보낸다. PSF 패킷을 확인한 다음, iWPTN-B 은 다음 슬롯의 iWPTN-D에게 WPT를 제공한다. WPT 동안, iWPTN-B가 오류를 검출하면, WPT를 중단한다. PSFI가 시작되면, iWPTN-B는 PS 비콘을 보냄으로써 오류의 검출을 다른 iWPTN-D에게 통지한다. iWPTN-B이 응답 구간의 마지막 타임 슬롯에 마지막 iWPTN-D 또는 마지막 그룹으로로부터 PSF 패킷을 수신하면 WPT가 완료된다.When iWPTN-B sends the PTRq packet to the iWPTN-D in the request interval, iWPTN-D sends the PTRs packet in the response interval. Based on information in the PTRs packet, iWPTN-B schedules time slots for WPT and transmits PTS packets containing scheduling information to the request interval. iWPTN-D receives WPT from iWPTN-B in the response interval according to the scheduling order. During each time slot a WPT may be provided for one iWPTN-D or group. After each iWPTN-D or group receives the WPT, there is a PSFI for fast power status update. When iWPTN-D receives a PS beacon in PSFI from iWPTN-B, it sends a PSF packet only when iWPTN-B requests a packet. After confirming the PSF packet, iWPTN-B provides WPT to iWPTN-D of the next slot. During WPT, if iWPTN-B detects an error, it stops WPT. When the PSFI is started, iWPTN-B notifies other iWPTN-D of the detection of the error by sending a PS beacon. When iWPTN-B receives the last iWPTN-D in the last time slot of the response interval or the PSF packet from the last group, WPT is completed.
7.7 배터리 방전(Battery-out)7.7 Battery-out
배터리 방전 상태의 iWPTN-D가 iWPTN에 들어오면, 스케줄링에 고려되지 않은 경우에도 응답 구간 중에 전력을 수신한다. MFC의 기본 기능을 수행하기 위해 필요한 전력을 수신한 후에, 전력 수신을 멈춘다. 자율 구간 동안, BPTRq 패킷을 보냄으로써 추가로 전력을 수신한다. iWPTN-D가 임계값 이상의 전력을 수신하면, 전력 수신을 중단하고 iWPTN에 합류하기 위한 요청 구간을 기다린다. When the iWPTN-D in the battery discharge state enters the iWPTN, power is received during the response period even if it is not considered in the scheduling. After receiving the power required to perform the basic functions of the MFC, it stops receiving power. During the autonomous period, additional power is received by sending a BPTRq packet. When iWPTN-D receives power above the threshold, it stops receiving power and waits for a request interval to join iWPTN.
7.8 네트워크 해제7.8 Network Off
iWPTN 해제는 iWPTN-D의 요청에 의한 정상 해제와 돌발 상황에 의한 비정상 해제로 구분된다. 정상 해제는 iWPTN-B의 결정에 의하여 모든 iWPTN-D로 DaRq 패킷을 보냄으로써 네트워크를 해제하는 경우를 말한다. 비정상 해제는 iWPTN-B의 정지 (shutdown)나 네트워크 영역으로부터 벗어나는 것에 의한 것을 말한다.iWPTN release is classified into normal release by request of iWPTN-D and abnormal release by unexpected situation. Normal release refers to releasing the network by sending a DaRq packet to all iWPTN-D by iWPTN-B's decision. Abnormal release refers to a shutdown of the iWPTN-B or a deviation from the network area.
7.9 iWPTN 노드 상태 7.9 iWPTN node status
iWPTN 노드 상태는 iWPTN-B 상태와 iWPTN-D 상태를 포함한다. 구체적으로, iWPTN-B 상태는 대기 상태(standby state), 패킷 분석 상태(packet analysis state), 패킷 생성 상태(packet generation state) 및 전력 전송 상태(power transfer state)로 나눌 수 있으며, iWPTN-D 상태는 절전 상태(hibernation state), 활성화 상태(activation state), 대기 상태(standby state), 패킷 분석 상태(packet analysis state), 패킷 생성 상태(packet generation state), 침묵 상태(mute state) 및 전력 수신 상태(power receiving state)를 포함한다.The iWPTN node state includes the iWPTN-B state and the iWPTN-D state. Specifically, the iWPTN-B state can be divided into a standby state, a packet analysis state, a packet generation state, and a power transfer state, and the iWPTN-D state A packet analysis state, a packet generation state, a mute state, and a power reception state (state transition state), a power saving state, a sleep state, an activation state, a standby state, and a power receiving state.
7.9.1 iWPTN-B 상태7.9.1 iWPTN-B Status
iWPTN-B 상태는 전원이 켜지면 대기 상태로 된다. 대기 상태에서, COMM ㅅ시시스템이 RR 패킷 전송을 명령하거나 수퍼프레임이 시작되면, iWPTN-B 상태는 패킷 생성 상태로 되고 iWPTN-B는 RR 패킷을 iWPTN-D로 보낸다. 다음 iWPTN-B 상태는 ㄷ대기 상태로 돌아간다(도 8의 경로 4 참조). iWPTN-B가 iWPTN-D로부터 패킷(응답 또는 데이터 패킷)을 수신하면 대기 상태에서 캐리어 검출을 하는 동안 iWPTN-B 상태는 패킷 분석 상태로 된다(도 8의 경로 1 참조). 수신한 패킷의 목적지 ID와 iWPTN-B의 노드 ID가 동일하면, iWPTN-B 상태는 패킷 생성 상태로 되고, iWPTN-B는 패킷 생성 상태에서 RA 또는 DA 패킷을 생성하여 iWPTN-D로 보낸다(도 8의 경로 1 참조). 다음, iWPTN-B 상태는 대기 상태로 돌아간다(도 8의 경로 4 참조). 한편, 데이터 패킷에 오류가 있는 경우, iWPTN-B 상태는 바로 대기 상태로 돌아간다(도 8의 경로 3 참조). 패킷 분석 상태에서, 수신된 응답 패킷에 오류가 있거나, 수신된 응답 패킷의 목적지 ID와 iWPTN-B의 노드 ID가 대응하지 않는 경우, iWPTN-B는 패킷 생성 상태에서 RR 패킷을 재생성하여 iWPTN-D로 재전송하고, 대기 상태로 돌아간다(도 8의 경로 2 참조). 이러한 실패(failure)가 반복되면, 패킷 분석 상태의 동작이 필요한 만큼 반복된다(최대 N번). (N+1)번째 동작에서 iWPTN-B의 상태는 패킷 분석 상태에서 대기 상태로 돌아간다(도 8의 경로 2 참조). The iWPTN-B status is set to standby status when the power is turned on. In the idle state, when the COMM system instructs the RR packet transmission or when the superframe starts, the iWPTN-B state is in the packet generation state and iWPTN-B sends the RR packet to iWPTN-D. The next iWPTN-B state returns to the D wait state (see
WPT에 대해서는, 수퍼프레임이 시작되면, iWPTN-B 상태는 패킷 생성 상태로 되어 PTRq 패킷을 보내고, 패킷을 보낸 다음에는 대기 상태로 돌아온다(도 8의 경로 4 참조). 일단 iWPTN-B가 PTRs 패킷을 수신하면 패킷 분석 상태로 된다(도 8의 경로 1 참조). 패킷을 확인한 다음, 패킷 생성 상태로 되어 스케줄링 정보를 포함하는 PTS 패킷을 생성한다(도 8의 경로 5 참조). PTS 패킷을 보낸 다음, iWPTN-B 상태는 첫번째로 스케줄된 iWPTN-D 또는 그룹에 WPT를 제공하기 위한 전력 전송 상태가 된다(아래의 설명에 대해서는 도 8의 경로 5 참조). PSFI가 시작되면, iWPTN-B 상태는 전력 전송 상태로부터 패킷 생성 상태로 돌아돈다. PSFI가 시작되어 모든iWPTN-D로 PS 비콘을 전송한 다음, iWPTN-D로부터 PSF 패킷을 수신하기 위한 대기 상태가 된다. PSF 패킷을 수신하면, 패킷 분석 상태로 돌아간다. PSF 패킷을 확인하면, 다음 iWPTN-D 또는 그룹에 WPT를 제공하기 위한 전력 전송 상태가 된다. 이와 같이 전력 전송 상태로부터 패킷 분석 상태로 가는 경로는 모든 iWPTN-D가 WPT를 수신할 때까지 반복된다. 패킷 분석 상태에서 PSF 패킷을 확인하면, PWR 시스템이 종료를 명령하는 경우 대기 상태로 돌아간다. 오류가 발생하면, 대기 상태로 ㄷ돌아간다. 배터리 방전 상태에서는, iWPTN-D로부터 BPTRq 패킷을 수신하고, iWPTN-B는 패킷 분석 상태로부터 패킷 생성 상태로 간다. BPTRs 패킷을 보낸 다음 iWPTN-B 상태는 전력 전송 상태가 된다. MFC 시스템이 명령하거나 수퍼프레임이 시작되면 패킷 생성 상태로 되어 RR 패킷을 생성한다(도 8의 경로 4 참조). iWPTN-B 상태도는 도 8과 같다. With respect to WPT, when the superframe starts, the iWPTN-B state becomes the packet generation state, and the PTRq packet is sent. After the packet is sent, the state returns to the stand-by state (see
7.9.2 iWPTN-D 상태 7.9.2 iWPTN-D Status
iWPTN-D 상태는 전원이 켜지면 절전 상태가 된다. 절전 상태에서, 웨이크업(wake-up) 시퀀스가 검출되면 활성화 상태로 된다(이하의 설명에 대해서는 도 9의 경로 1 참조). 웨이크업 시퀀스는 이후 8.1에서 정의한다. iWPTN-D가 RR 패킷을 수신하면, iWPTN-D 상태는 패킷 분석 상태로 되고, iWPTN-D는 수신한 RR 패킷을 분석한다. RR 패킷의 목적지 ID와 iWPTN-D ID (group ID와 node ID)가 일치하면, iWPTN-D 상태는 패킷 생성 상태가 되어 iWPTN-D는 응답 패킷을 iWPTN-B로 보내고, iWPTN-D 상태를 대기 상태로 바뀐다(도 9의 경로 3 참조). 그렇지 않으면 절전 상태로 돌아간다(도 9의 경로 2 참조). The iWPTN-D state goes into a power-saving state when the power is turned on. When the wake-up sequence is detected in the power save state, it is activated (see
대기 상태에서 캐리어 검출을 하는 동안, iWPTN-D 상태는 자신의 RA 패킷을 수신하면 절전 상태로 되거나(도 9의 경로 1 참조), MFAN-N이 다른 노드의 RA 패킷을 수신한 경우 패킷 생성 상태로 된다(도 9의 경로 2 참조). 대기 상태에서 슬롯 번호가 할당되지 않고 타임아웃 구간이 종료되면 iWPTN-D 상태는 절전 상태로 되고(도 9의 경로 1 참조), 슬롯 번호가 할당되고 타임아웃 구간이 종료되면(연속적으로 N번까지) iWPTN-D 상태는 패킷 생성 상태로 된다(도 9의 경로 1 참조). 그러나, 슬롯 번호가 할당되고 N+1번째 타임아웃 구간이 종료되면 절전 상태로 된다(도 9의 경로 1 참조). 슬롯 번호가 할당되고, iWPTN-D이 타임아웃 구간 동안 RA 패킷을 수신하지 못하면 대기 상태로부터 패킷 생성 상태로 된다(도 9의 경로 1 참조). 다음 iWPTN-D는 iWPTN-B로 응답 패킷을 재생성하여 재전송하고 iWPTN-D 상태는 대기 상태에서 패킷 생성 상태로 된다(도 9의 경로 3 참조). 응답 패킷의 재전송은 필요한 만큼 반복된다(최대 N번). N+1번째 타임아웃 구간에서, 대기 상태에서 절전 상태로 된다(도 9의 경로 1 참조). iWPTN-D가 대기 상태에서 캐리어 검출을 하는 동안 RR 패킷을 수신하면 패킷 분석 상태로 된다(도 9의 경로 1 참조).During the carrier detection in the standby state, the iWPTN-D state enters the power save state upon receipt of its RA packet (see
절전 상태에서 시스템 방해(interrupt)가 일어나면, iWPTN-D 상태는 활성화 상태로 된다(아래의 설명에 대해서는 도 9의 경로 3 참조). iWPTN-D가 시스템으로부터 데이터를 수신하면, 패킷 생성 상태가 된다. 다음, iWPTN-D는 iWPTN-B로 데이터 패킷을 생성하여 보내고 iWPTN-D 상태는 대기 상태로 된다. iWPTN-D가 DA 패킷을 수신하면, 절전 상태로 돌아간다. 그렇지 않으면 패킷 생성 상태로 되어 iWPTN-D는 N번까지 데이터를 재전송하고 대기 상태로 돌아간다. When a system interrupt occurs in a power save state, the iWPTN-D state is brought into an active state (see
WPT를 위해서, iWPTN-D가 요청 구간 동안 PTRq 패킷을 수신하면, 패킷 생성 상태로 되어 PTRq 패킷에 대한 응답으로 PTRs 패킷을 생성한다(도 9의 경로 5 참조). 응답 구간 동안 PTRs 패킷을 전송한 다음, 절전 상태로 돌아간다. iWPTN-D이 PTS 패킷을 수신하면, 패킷 분석 상태가 된다. 패킷을 확인한 다음, 전력 전송 상태 또는 전력 차단(isolation) 상태로 된다. 다음 타임 슬롯이 iWPTN-D에 대한 WPT 순서가 아니면, 다음 타임 슬롯에 WPT를 수신할 다른 iWPTN-D를 방해하지 않기 위하여 패킷 분석 상태로부터 전력 차단 상태로 된다. PSFI가 시작되면, iWPTN-D 는 활성화 상태가 된다. iWPTN-B로부터 PS 비콘을 수신하면, 패킷 분석 상태가 ㄷ된다. 한편, iWPTN-D이 다음 타임 슬롯의 WPT 대상 노드이면, 패킷 분석 상태로부터 전력 전송 상태로 된다. 전력 전송이 종료되면, 대기 상태로 되어 iWPTN-B로부터 PS 비콘을 수신한다. iWPTN-B로부터 PS 비콘을 수신하면 패킷 분석 상태로 된다.For WPT, when iWPTN-D receives the PTRq packet during the request interval, it enters the packet generation state and generates a PTRs packet in response to the PTRq packet (see
패킷 분석 상태에서, PSF 패킷에 대한 요청이 있으면 패킷 생성 상태로 되어 신속한 전력 상태 업데이트를 위한 PSF 패킷을 생성하고 iWPTN-B로 보낸다. PSF 패킷을 송신한 다음, 다음 타임 슬롯이 iWPTN-D에 대한 WPT 순서가 아니면, 다음 타임 슬롯에 WPT를 수신할 다른 iWPTN-D를 방해하지 않기 위하여 전력 차단 상태로 된다. 아니면, WPT를 수신하기 위한 전력 전송 상태로 된다. 전력 차단 상태로부터 패킷 분석 상태로 이르는 이 경로는 WPT에 대한 응답 구간이 종료될 때까지 반복된다. 이 경우, 상태는 패킷 분석 상태에서 대기 상태로 된다.In the packet analysis state, if there is a request for a PSF packet, the packet generation state is established, and a PSF packet for quick power state update is generated and sent to iWPTN-B. After the PSF packet is transmitted, if the next time slot is not the WPT sequence for iWPTN-D, it is put in a power cut-off state so as not to interfere with the other iWPTN-D to receive the WPT in the next time slot. Otherwise, it is in a power transmission state for receiving the WPT. This path from the power cutoff state to the packet analysis state is repeated until the response interval for the WPT ends. In this case, the state becomes a waiting state in the packet analysis state.
오류의 검출이 인식되면 이 경로는 중단된다. 현재 WPT를 수신하는 iWPTN-D에 대해서, 현재 타임 슬롯 중에(슬롯이 종료된 후가 아니라) WPT 중단이 검출되면, 대기 상태로 전환된다. 다음, iWPTN-D가 PS 비콘을 수신하면 패킷 분석 상태로 된다. PSFI가 시작되면 현재 WPT를 수신하지 않는 다른 iWPTN-D이 활성화 상태로 되고, 패킷 분석 상태로 된다. 패킷 분석 상태에서 PS 비콘을 확인함으로써 오류가 시작된 것을 인식하면 절전 상태로 된다.When the detection of an error is recognized, this path is aborted. For iWPTN-D currently receiving WPT, if the WPT interruption is detected during the current time slot (not after the slot has ended), it is switched to the standby state. Next, when iWPTN-D receives the PS beacon, it enters the packet analysis state. When the PSFI starts, another iWPTN-D that does not receive the current WPT is activated and the packet analysis state is established. By recognizing the PS beacon in the packet analysis state, it recognizes that the error has started and enters the power save state.
iWPTN-D이 배터리 방전인 경우, 절전 상태를 유지하며, 응담 구간에서 다른 스케줄된 iWPTN-D에 대한 적은 양의 전력을 수집한다(이하의 설명을 위해서는 도 9의 경로 4 참조). iWPTN-D이 웨이크업 2 신호를 검출하면, 절전 패킷 분석 상태로 되어 PS 비콘을 분석한다. PS 비콘을 확인한 다음에는 절전 상태로 돌아간다. 응답 구간이 종료하면, 절전 패킷 생성 상태로 되어 BPTRq 패킷을 생성한다. 패킷을 보낸 다음 절전 상태로 돌아가 BPTRs 패킷을 기다린다. 웨이크업 2 신호가 검출되면, 절전 패킷 분석 상태로 되어 BPTRs 패킷을 분석한다. 패킷을 확인한 다음, 전력 전송 상태로 되어 자율 구간에서 WPT를 수신한다. iWPTN-D 상태도는 도 9와 같다.
When the iWPTN-D is battery discharged, the power saving state is maintained, and a small amount of power for the other scheduled iWPTN-D is collected in the jamming period (see
8 물리 계층(PHY layer) 8 Physical layer (PHY layer)
8.1 물리 계층 프레임 포맷(PHY layer frame format)8.1 Physical layer frame format (PHY layer frame format)
8.1.1 일반8.1.1 General
이 절에서는 물리 계층 프레임 포맷을 설명한다. 도 10에 나타난 바와 같이, PHY 계층 포맷은 프리앰블, 헤더, 페이로드의 3가지 구성요소로 이루어진다. 패킷을 전송할 때 프리앰블이 먼저 전송되고, 헤더가 이어지며 마지막으로 페이로드가 전송된다. LSB는 첫번째로 전송되는 비트이다. This section describes the physical layer frame format. As shown in FIG. 10, the PHY layer format includes three components: a preamble, a header, and a payload. When transmitting a packet, the preamble is transmitted first, followed by the header, and finally the payload is transmitted. The LSB is the first transmitted bit.
8.1.2 프리앰블(Preamble) 8.1.2 Preamble
도 11에 나타난 바와 같이, 프리앰블은 웨이크업 시퀀스 및 동기화 시퀀스의 두 부분으로 구성된다. 8-비트 웨이크업 시퀀스는 일반 MFC를 위한 것과 일반 WPT를 위한 것의 두 타입으로 나눌 수 있다. MFC를 위한 웨이크업 1 시퀀스는 [0000 0000]으로 이루어지고, WPT를 위한 웨이크업 2 시퀀스는 [1111 1111]로 이루어진다. 16-비트 동기화 시퀀스는 12-비트 [000000000000] 시퀀스와 4-비트 [1010] 시퀀스로 이루어진다. 웨이크업 1 신호는 요청 구간의 응답 패킷의 프리앰블에만 포함되고, 웨이크업 2 신호는 요청 구간의 PS 비콘의 프리앰블과 자율 구간의 BPTRs패킷에만 포함된다. 동기화 시퀀스는 패킷 획득, 심볼 타이밍 및 반송파 주파수 측정에 사용된다. As shown in Fig. 11, the preamble consists of two parts: a wake-up sequence and a synchronization sequence. The 8-bit wakeup sequence can be divided into two types: one for general MFC and one for general WPT. The
프리앰블은 7.1.3절에서 정의된 타입 0을 이용해 부호화된다. 웨이크업 시퀀스는 ASK로 변조되고, 동기화 신호는 BPSK로 변조된다.The preamble is encoded using
8.1.3 헤더(Header)8.1.3 Header
헤더는 페이로드에 대한 정보를 전달하기 위하여 프리앰블 뒤에 포함된다. 헤더 포맷은 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.The header is included after the preamble to convey information about the payload. The header format is defined in ISO / IEC 15149.
8.1.4 페이로드(Payload)8.1.4 Payload
페이로드 포맷은 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.The payload format is defined in ISO / IEC 15149.
8.1.5 프레임 체크 시퀀스(FCS)8.1.5 Frame Check Sequence (FCS)
페이로드는 CRC-16 FCS를 사용하여 오류를 확인한다. 이 시퀀스는 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.The payload uses CRC-16 FCS to check for errors. This sequence is defined in ISO / IEC 15149.
8.2 부호화 및 변조8.2 Coding and modulation
8.2.1 부호화 8.2.1 Coding
iWPTN-B와 iWPTN-D 사이의 MFC는 Manchester coding 또는 NRZ-L coding을 사용한다. 덧붙여, 부호화된 데이터에 대한 스크램블링이 사용된다. 이러한 부호화 및 스크램블링은 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.The MFC between iWPTN-B and iWPTN-D uses Manchester coding or NRZ-L coding. In addition, scrambling for coded data is used. Such encoding and scrambling are defined in ISO / IEC 15149.
8.2.2 데이터 전송률 및 부호화 타입8.2.2 Data rate and encoding type
프리앰블/헤더와 페이로드에 대한 데이터 전송률 및 부호화는 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.The data rates and encodings for the preamble / header and payload are defined in ISO / IEC 15149.
8.2.3 변조8.2.3 Modulation
iWPTN-B와 iWPTN-D 사이의 MFC는 ASK 변조 또는 BPSK 변조를 사용한다. ㅂ벼변조의 상세는 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.The MFC between iWPTN-B and iWPTN-D uses ASK modulation or BPSK modulation. The details of the modulation are defined in ISO / IEC 15149.
8.2.4 부호화 및 변조 프로세스8.2.4 Coding and Modulation Processes
프리앰블, 헤더 및 페이로드에 대한 부호화 및 변조 프로세스는 ISO/IEC 15149에 정의되어 있다.
The encoding and modulation process for preamble, header and payload is defined in ISO / IEC 15149.
9 MAC 계층 프레임 포맷(MAC layer frame format)9 MAC layer frame format
9.1 일반 9.1 General
iWPTN의 MAC 프레임은 프레임 헤더와 프레임 바디로 이루어진다. 프레임 ㅎ헤더는 iWPTN-D 사이의 정보를 갖고 있으며, 프레임 바디는 iWPTN 장치 사이에서 전송을 위한 데이터를 가지고 있다.The MAC frame of the iWPTN consists of a frame header and a frame body. The frame header has information between iWPTN-D, and the frame body has data for transmission between iWPTN devices.
9.2 프레임 포맷9.2 Frame Format
모든 MAC 프레임은 도 12에 나타난 바와 같은 프레임 헤더와 프레임 바디로 이루어진다.All MAC frames are composed of a frame header and a frame body as shown in FIG.
1) 프레임 헤더: iWPTN ID, 프레임 컨트롤, 출발지 노드 ID, 목적지 노드 ID 및 시퀀스 번호로 이루어진다. 프레임 헤더는 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.1) frame header: iWPTN ID, frame control, source node ID, destination node ID, and sequence number. The frame header can be used for data transmission.
2) 프레임 바디: iWPTN 장치 사이에서 전송되는 데이터를 포함하는 페이로드와 페이로드 내의 오류를 확인하기 위한 FCS로 이루어진다. 2) Frame Body: consists of payload including data transmitted between iWPTN devices and FCS for checking errors in payload.
9.2.1 프레임 헤더9.2.1 Frame Headers
프레임 헤더는 프레임의 전송/수신 및 플로우 제어를 위한 정보를 갖는다.The frame header has information for transmission / reception and flow control of the frame.
9.2.1.1 iWPTN ID9.2.1.1 iWPTN ID
도 12에 나타난 바와 같이, iWPTN ID 필드는 1 byte로 구성되며 네트워크를 식별하기 위해 사용된다. As shown in FIG. 12, the iWPTN ID field consists of 1 byte and is used to identify the network.
9.2.1.2 프레임 컨트롤9.2.1.2 Frame Control
프레임 컨트롤 필드는 프레임 타입, 확인 정책(acknowledgement policy), 첫번째 프래그먼트(First fragment), 마지막 프래그먼트(Last fragment) 및 프로토콜 버전으로 구성되며, 이 포맷은 도 13에 나타나 있다. The frame control field consists of a frame type, an acknowledgment policy, a first fragment, a last fragment and a protocol version, which are shown in FIG.
각 필드에 대한 설명은 다음과 같다.The description of each field is as follows.
1) 프레임 타입 필드는 3비트로 구성된다; 프레임 타입의 상세는 8.3절 참조1) The frame type field consists of 3 bits; See Section 8.3 for frame type details.
2) 확인 정책 필드는 2비트로 구성된다; 수신 프레임이 확인 프레임인 경우 이는 수신 확인 프레임의 정책을 나타내고, 그렇지 않으면 목적지 노드에 대한 확인 프레임의 정책을 나타낸다.2) The acknowledgment policy field consists of two bits; If the received frame is a confirmation frame, this indicates the policy of the acknowledgment frame, otherwise it indicates the policy of the confirmation frame for the destination node.
a) 확인 없음(No acknowledgement): 목적지 노드가 전송된 프레임을 확인하지 않으며, 출발지 노드는 전송 결과에 관계없이 전송이 성공적인 것으로 간주한다. 이러한 방법은 1:1 또는 1:N로 전송되는 프레임에서 사용되며 전송은 확인을 요구하지 않는다.a) No acknowledgment: The destination node does not acknowledge the transmitted frame, and the source node considers the transmission successful, regardless of the transmission result. This method is used in frames transmitted in 1: 1 or 1: N, and transmission does not require acknowledgment.
b) 단일 확인: 프레임을 수신한 목적지 노드가 SIFS 후에 응답으로 확인 프레임을 출발지 노드로 보낸다. 이러한 확인 정책은 1:1 전송에서만 사용될 수 있다. b) Single acknowledgment: The destination node receiving the frame sends a confirmation frame to the source node in response to SIFS. This acknowledgment policy can only be used for 1: 1 transmissions.
c) 다수 확인: 프레임을 수신한 목적지 노드가 SIFS 후에 응답으로 확인 프레임을 다수의 출발지 노드로 보낸다. 이러한 확인 정책은 1:N 전송에서만 사용될 수 있다. c) Multiple Identification: The destination node that receives the frame sends a confirmation frame in response to SIFS to the multiple source nodes. This acknowledgment policy can only be used for 1: N transmissions.
d) 데이터 확인: 데이터 프레임을 수신한 목적지 노드가 SIFS 후에 응답으로 확인 프레임을 출발지 노드로 보낸다. 이러한 확인 정책은 1:1 전송에서만 사용될 수 있다. d) Data confirmation: The destination node that received the data frame sends a confirmation frame to the source node in response to SIFS. This acknowledgment policy can only be used for 1: 1 transmissions.
3) 첫번째 프래그먼트 필드는 1비트이다; '1'은 프레임이 상위 계층으로부터의 요청, 응답 또는 데이터 패킷의 시작임을 나타내고, '0'은 시작이 아님을 나타낸다. 3) The first fragment field is 1 bit; '1' indicates that the frame is the start of a request, response, or data packet from a higher layer, and '0' indicates that it is not a start.
4) 마지막 프래그먼트 필드는 1비트이다; '1'은 프레임이 상위 계층으로부터의 요청, 응답 또는 데이터 패킷의 마지막임을 나타내고, '0'은 마지막이 아님을 나타낸다. 4) The last fragment field is 1 bit; A '1' indicates that the frame is the end of the request, response, or data packet from the upper layer, and '0' indicates that it is not the last.
5) 프로토콜 버전 필드는 2비트로 구성되며, 크기와 위치가 시스템의 프로토콜 버전에 관계없이 고정된다. 현재 값은 0이며, 새로운 버전이 발행될 때마다 1씩 증가한다. 노드가 자신의 것보다 높은 버전의 패킷을 수신하면, 출발지 노드에 알리지 않고 이를 버린다. 5) The protocol version field consists of 2 bits, and the size and position are fixed regardless of the protocol version of the system. The current value is 0, which increases by 1 each time a new version is issued. When a node receives a packet of a higher version than its own, it discards it without notifying the originating node.
6) 예약(Reserved): 추후에 사용하기 위해 예약됨.6) Reserved: Reserved for future use.
9.2.1.3 시퀀스 번호 9.2.1.3 Sequence Number
시퀀스 번호 필드는 8비트의 길이를 가지며, 프레임 시퀀스 번호를 가리킨다. 데이터 프레임에서, 각 패킷에 대해 증분 카운터로 0과 255 사이의 시퀀스 번호가 할당되며, 255에 도달하면 다시 0으로 돌아간다.The sequence number field has a length of 8 bits and indicates a frame sequence number. In the data frame, an incremental counter is assigned a sequence number between 0 and 255 for each packet, and when it reaches 255, it returns to 0 again.
9.2.2 프레임 바디 9.2.2 Frame body
프레임 바디는 가변 길이를 가지며 페이로드와 FCS로 구성된다. 각 페이로드는 프레임 컨트롤 필드의 프레임 타입에 따라 다른 포맷을 가지며, FCS는 프레임 내의 오류를 확인하기 위해 사용된다.The frame body has a variable length and consists of a payload and an FCS. Each payload has a different format depending on the frame type of the frame control field, and the FCS is used to identify errors in the frame.
9.2.2.1 페이로드 9.2.2.1 Payload
페이로드는 iWPTN-B와 각 iWPTN-D 사이에서 전송되는 데이터를 가지며, 길이는 0과 247 사이의 가변 값이다.The payload has data transmitted between iWPTN-B and each iWPTN-D, and the length is a variable value between 0 and 247.
9.2.2.2 프레임 체크 시퀀스(Frame check sequence )9.2.2.2 Frame check sequence
FCS는 16비트 길이로, 프레임 바디가 오류 없이 수신되었는지 확인하기 위하여 사용된다. 이는 다음의 16차 표준 생성기 다항식을 이용하여 생성된다.The FCS is 16 bits long and is used to verify that the frame body was received without error. This is generated using the following 16th order generator polynomial.
9.3 프레임 타입9.3 Frame Types
프레임 타입은 요청 프레임, 응답 프레임, 데이터 프레임 및 확인 프레임의 4 종류의 타입으로 정의된다.The frame type is defined as four types of request frame, response frame, data frame, and confirmation frame.
[Table 4] Frame type value[Table 4] Frame type value
9.3.1 요청 프레임9.3.1 Request frame
요청 프레임은 iWPTN-B이 요청 구간에서 iWPTN 내의 특정 iWPTN-D로 RR 패킷을 보내거나 모든 iWPTN-D로 정보를 브로드캐스트할 때 사용된다. 요청 프레임 ㅍ포맷은 도 14에 나타나 있다. RR 패킷을 브로드할 때의 확인 정책이 확인 없음임을 유의하여야 한다. RR 패킷은 ARq, DaRq, ARsRq, DRq, PRRq 등을 포함한다.The request frame is used when iWPTN-B sends an RR packet to a specific iWPTN-D in iWPTN in the request interval or broadcasts information to all iWPTN-D. The request frame format is shown in FIG. It should be noted that the confirmation policy when broadcasting the RR packet is not checked. The RR packet includes ARq, DaRq, ARsRq, DRq, PRRq, and the like.
9.3.2 응답 프레임9.3.2 Response frame
응답 프레임은 응답 구간에서 iWPTN-D이 iWPTN-B의 요청에 대한 응답 패킷을 보낼 때 사용된다. iWPTN-D은 응답 구간 내에 확인 패킷이 수신될 때까지 일정한 횟수만큼 응답 패킷을 보낸다. The response frame is used when iWPTN-D sends a response packet to the request of iWPTN-B in the response interval. iWPTN-D sends a response packet a certain number of times until a confirmation packet is received within the response interval.
응답 프레임 포맷은 도 15에 나타나 있다. The response frame format is shown in Fig.
9.3.3 데이터 프레임 9.3.3 Data Frame
데이터 프레임은 자율 구간에서 iWPTN-B의 요청 없이 iWPTN-D가 iWPTN-B로 데이터를 보낼 때 사용된다.The data frame is used when iWPTN-D sends data to iWPTN-B without request of iWPTN-B in autonomous section.
데이터 프레임 포맷은 도 16에 나타나 있다. The data frame format is shown in Fig.
9.3.4 확인 프레임9.3.4 Confirmation frame
확인 프레임은 RA 프레임과 DA 프레임을 포함한다. iWPTN-B가 RR 패킷을 전송하는 경우, RR 패킷을 수신하는 iWPTN-D은 응답 패킷을 전송하고 응답 패킷을 수신하는 iWPTN-B는 RA 패킷을 전송한다. 확인 프레임의 페이로드는 수신된 응답 ㅍ패킷의 응답 확인 데이터를 포함한다. 응답 패킷을 수신한 iWPTN-B는 응답 구간의 SIFS 후에 RA 패킷을 보냄으로써 iWPTN-D에게 응답한다. DA 프레임은 수신된 데이터 패킷에 대한 확인 프레임이다. iWPTN-B은 자율 구간의 SIFS 후에 DA 패킷을 보냄으로써 데이터 패킷을 송신한 iWPTN-D에게 응답한다.The confirmation frame includes an RA frame and a DA frame. When iWPTN-B transmits an RR packet, iWPTN-D that receives the RR packet transmits the response packet, and iWPTN-B that receives the response packet transmits the RA packet. The payload of the acknowledgment frame contains the acknowledgment data of the received acknowledgment packet. After receiving the response packet, iWPTN-B responds to iWPTN-D by sending an RA packet after SIFS of the response interval. The DA frame is a confirmation frame for the received data packet. iWPTN-B responds to iWPTN-D that transmitted the data packet by sending the DA packet after SIFS of the autonomous section.
응답 확인 프레임 포맷은 도 17에 나타나 있고, 데이터 확인 프레임 포맷은 도 18에 나타나 있다. The response confirmation frame format is shown in Fig. 17, and the data confirmation frame format is shown in Fig.
도 18에 나타난 바와 같이, DA 프레임은 프레임 헤더와 프레임 바디로 구성된다. 목적지 노드 ID가 0xFFFE로 합류하지 않은 노드 ID인 경우, UID 필드가 포함된다. As shown in Fig. 18, a DA frame is composed of a frame header and a frame body. If the destination node ID is a node ID that does not join at 0xFFFE, the UID field is included.
9.4 페이로드 포맷 9.4 Payload Format
페이로드 포맷은 요청 프레임, 응답 프레임, 데이터 프레임 및 확인 프레임을 포함한다. The payload format includes a request frame, a response frame, a data frame, and a confirmation frame.
9.4.1 요청 프레임 9.4.1 Request frame
도 19에 나타난 바와 같이, 요청 프레임의 페이로드는 그룹 ID, 요청 코드, 길이, 하나 이상의 요청 블록으로 구성된다. 그룹 ID가 0xFF인 것은 iWPTN-B가 모든 iWPTN-D 그룹에게 응답을 요청하는 것을 나타낸다. As shown in FIG. 19, the payload of the request frame consists of a group ID, a request code, a length, and one or more request blocks. The group ID of 0xFF indicates that iWPTN-B requests a response to all iWPTN-D groups.
9.4.1.1 Group ID9.4.1.1 Group ID
그룹 ID 필드는 1바이트로 구성되며 특정 그룹에게 RR 패킷을 보내기 위해 사용된다. 그룹 ID의 상세는 6.4.3절을 참조. The group ID field consists of one byte and is used to send an RR packet to a specific group. See Section 6.4.3 for details of group ID.
9.4.1.2 요청 코드9.4.1.2 Request Code
요청 프레임의 페이로드의 요청 코드는 표 5에 나타나 있다. The request code of the payload of the request frame is shown in Table 5.
[Table 5] Payload request code of request frame [Table 5] Payload request code of request frame
9.4.1.3 길이9.4.1.3 Length
길이 필드는 1바이트로 구성되며, 요청 필드의 전체 길이를 나타내고, 요청 블록의 길이 및 수에 따라 길이 필드 값은 가변이다.The length field is composed of 1 byte and represents the total length of the request field, and the length field value is variable according to the length and the number of the request block.
9.4.1.4 요청 블록9.4.1.4 Request Block
요청 블록의 데이터 포맷은 요청 코드에 따라 다르게 구성되며 하나 이상의 요청 블록이 요청 프레임의 페이로드에 포함될 수 있다. The data format of the request block is configured differently according to the request code, and one or more request blocks may be included in the payload of the request frame.
각 요청 블록의 데이터 포맷의 상세는 다음과 같다.The data format of each request block is as follows.
1) 연결 요청1) Connection request
ARq의 블록 포맷은 도 20에 나타나 있으며, 8바이트의 UID 마스크로 구성된다. 이 UID 마스크는 이진 탐색 알고리즘을 구현하기 위해 사용될 수 있다.The block format of ARq is shown in Fig. 20, and is composed of an 8-byte UID mask. This UID mask can be used to implement a binary search algorithm.
2) 분리 요청2) Separation request
DaRqD의 블록 포맷은 도 21에 나타나 있다. 첫번째 2바이트는 DaRq에 대한 iWPTN-D의 노드 ID이고, 다음 1바이트는 응답 구간에서 사용되는 슬롯 번호이다. 노드 ID가 0xFFFF이면, DaRq가 group ID의 모든 iWPTN-D에게 송신되는 것을 나타낸다.The block format of DaRqD is shown in Fig. The first 2 bytes are the node ID of iWPTN-D for DaRq, and the next 1 byte is the slot number used in the response interval. When the node ID is 0xFFFF, it indicates that DaRq is transmitted to all iWPTN-D of the group ID.
3) 연결 상태 요청3) Request a connection status
ASRq의 블록 포맷은 도 22에 나타나 있다. 첫번째 2바이트는 ASRq에 대한 iWPTN-D의 노드 ID이다. 노드 ID가 0xFFFF이면, ASRq가 group ID의 모든 iWPTN-D에게 요청되는 것을 나타낸다.The block format of ASRq is shown in FIG. The first two bytes are the node ID of iWPTN-D for ASRq. When the node ID is 0xFFFF, it indicates that ASRq is requested to all iWPTN-Ds of the group ID.
4) 데이터 요청4) Data request
DRq의 블록 포맷은 도 23에 나타나 있다. 첫번째 2바이트는 노드 ID이고, 다음 1바이트는 슬롯 번호이며, 마지막 L 바이트는 수신된 데이터 타입이다. 데이터 타입은 애플리케이션 제품에 따라 결정된다. WPT에 대해서, 데이터 타입 중 하나는 iWPTN-D의 충전 정보로서 배터리 잔량, 수신 전력 레벨, 원하는 전력 레벨, 배터리 충전를 등이다.The block format of DRq is shown in FIG. The first two bytes are the node ID, the next one byte is the slot number, and the last L byte is the received data type. The data type depends on the application product. For WPT, one of the data types is charging information of iWPTN-D, such as remaining battery power, received power level, desired power level, battery charging and so on.
5) 그룹 ID 셋업 요청 5) Group ID setup request
GSRq의 블록 포맷은 도 24에 나타나 있다. 첫번째 2바이트는 노드 ID이고, 다음 1바이트는 슬롯 번호이며, 마지막 바이트는 셋업될 그룹 ID이다.The block format of GSRq is shown in FIG. The first two bytes are the node ID, the next one byte is the slot number, and the last byte is the group ID to be set up.
6) 전력 전송 요청6) Power transmission request
PTRq의 블록 포맷은 도 25에 나타나 있다. 첫번째 2바이트는 PTRq에 대한 iWPTN-D의 노드 ID이다. 노드 ID가 0xFFFF이면, PTRq가 group ID의 모든 iWPTN-D에게 요청되는 것을 나타낸다. 다음 1바이트는 슬롯 번호이다. 다음 1비트는 배터리의 전력 잔량에 대한 요청이고, 다음 1비트는 전력 소모율에 대한 요청이며, 다음 1비트는 수신 전력 레벨에 대한 요청이다. 5비트는 추후의 사용을 위해 예약되어 있으며, 마지막 L 바이트는 iWPTN 전력 수신 스케줄링에 관련된 데이터이다. The block format of PTRq is shown in FIG. The first two bytes are the node ID of iWPTN-D for PTRq. If the node ID is 0xFFFF, it indicates that PTRq is requested to all iWPTN-D of the group ID. The next 1 byte is the slot number. The next one bit is a request for the remaining power of the battery, the next one bit is a request for the power consumption rate, and the next one bit is a request for the received power level. 5 bits are reserved for future use, and the last L bytes are data related to iWPTN power reception scheduling.
7) 전력 전송 시작 요청7) Power transmission start request
PTS의 블록 포맷은 도 26에 나타나 있다. 첫번째 1바이트는 PTS에 대한 iWPTN-D의 WPT ID이다. 노드 ID가 0xFF이면, PTS가 모든 iWPTN-D에게 요청된 것이다. 다음 1바이트는 슬롯 번호이고, 마지막 L 바이트는 iWPTN 전력 수신 스케줄링에 관련된 데이터이다. The block format of the PTS is shown in Fig. The first 1 byte is the WPT ID of iWPTN-D for the PTS. If the node ID is 0xFF, the PTS is requested to all iWPTN-D. The next 1 byte is the slot number, and the last L byte is data related to iWPTN power reception scheduling.
9.4.2 응답 프레임9.4.2 Response frame
응답 프레임의 페이로드 포맷은 iWPTN-B의 요청에 대한 응답 정보를 갖는다. 응답 프레임 페이로드는 도 27에 나타나 있다. 첫번째 바이트는 group ID이고, 두번째 바이트는 응답 코드이며, 세번재 바이트는 응답 데이터 길이 (L), 다음 L ㅂ바이트는 응답 데이터이다.The payload format of the response frame has response information for the request of iWPTN-B. The response frame payload is shown in Fig. The first byte is the group ID, the second byte is the response code, the third byte is the response data length (L), and the next byte is the response data.
9.4.2.1 Group ID9.4.2.1 Group ID
그룹 주소 필드는 1바이트로 구성되며 특정 그룹으로 RR 패킷을 보내는 데 사용된다. group ID의 상세는 6.4.3. 절 참조.The group address field consists of one byte and is used to send RR packets to a specific group. For details of the group ID, see 6.4.3. See section.
9.4.2.2 응답 코드9.4.2.2 Response Codes
응답 코드 타입은 표 6에 나타나 있다.The response code types are shown in Table 6.
[Table 6] Response code of response frame payload[Table 6] Response code of response frame payload
9.4.2.3 길이9.4.2.3 Length
길이 필드는 1바이트로 구성되며 응답 데이터의 길이를 나타낸다; 이는 응답 데이터에 따라 가변이다.The length field consists of one byte and represents the length of the response data; This is variable depending on the response data.
9.4.2.4 응답 데이터9.4.2.4 Response Data
응답 데이터는 ARs, DaRs, ASRs, DRs, GSRs 및 PTRs로 나누어진다. 응답 데이터 포맷은 다음과 같다.The response data is divided into ARs, DaRs, ASRs, DRs, GSRs, and PTRs. The response data format is as follows.
1) 연결 응답1) Connection response
ARs의 블록 포맷은 도 28에 나타난 바와 같다. ARs 데이터는 8바이트 UID로 구성된다. The block format of ARs is as shown in FIG. The ARs data consists of an 8-byte UID.
2) 분리 응답2) Separation response
DaRs의 블록 포맷은 도 29에 나타난 바와 같다. DaRs 데이터는 8바이트 UID로 구성된다. The block format of DaRs is as shown in FIG. DaRs data consists of 8-byte UIDs.
3) 연결 상태 응답3) Connection status response
Association status response Association status response
ASRs의 블록 포맷은 도 30에 나타난 바와 같다. ASRs 데이터는 8바이트 UID와 1바이트의 상태 값으로 구성된다. The block format of the ASRs is as shown in FIG. The ASRs data consists of an 8-byte UID and a 1-byte status value.
상태 값은 다음의 표 7에 나타나 있다.The state values are shown in Table 7 below.
[Table 7] Association status check value[Table 7] Association status check value
4) 데이터 응답4) Data response
DRs의 블록 포맷은 도 31에 나타난 바와 같다. DRs 데이터는 L 바이트의 요청된 데이터로 구성된다. 요청된 데이터 타입에 따른 WPT에 대하여, 데이터는 배터리 잔량, 수신 전력 레벨, 원하는 전력 레벨, 배터리 방전율 등과 같은 iWPTN-D의 충전 정보이다.The block format of DRs is as shown in FIG. The DRs data consists of L bytes of requested data. For WPT according to the requested data type, the data is charging information of iWPTN-D such as remaining battery level, received power level, desired power level, battery discharge rate and the like.
5) Group ID 셋업 응답5) Group ID setup response
GSRs 의 블록 포맷은 도 32에 나타난 바와 같다. GSRs 데이터는 바뀐 그룹 ID를 갖는 8바이트 UID와 1바이트의 바뀐 그룹 ID로 구성된다. The block format of GSRs is as shown in FIG. The GSRs data consists of an 8-byte UID with the changed group ID and a 1-byte changed group ID.
6) 전력 전송 응답6) Power transmission response
PTRs의 블록 포맷은 도 33에 나타난 바와 같다. PTRs 데이터는 배터리의 전력 잔량에 대한 2바이트와 수신 전력 레벨에 대한 2바이트 및 추후 사용을 위해 ㅇ예약된 L 바이트이다.The block format of the PTRs is as shown in FIG. The PTRs data are 2 bytes for the remaining power of the battery and 2 bytes for the received power level and reserved L bytes for later use.
9.4.3 데이터 프레임 9.4.3 Data Frame
데이터 프레임 페이로드는 전송될 데이터를 포함한다. 데이터 프레임 페이로드는 도 34에 나타난 바와 같이 8바이트의 UID와 L바이트의 데이터로 구성된다. The data frame payload contains the data to be transmitted. The data frame payload is composed of 8 bytes of UID and L bytes of data as shown in FIG.
9.4.4 확인 프레임9.4.4 Confirmation Frame
확인 프레임 페이로드는 수신된 응답 패킷에 대한 데이터를 갖는다. RA 페이로드 포맷은 도 35에 나타나 있다. 첫번째 바이트는 그룹 ID이고, 두번째 바이트는 응답 확인 코드, 세번째 바이트는 길이(L), 다음 L 바이트는 응답 확인 블록이다.The confirmation frame payload has data for the received response packet. The RA payload format is shown in Fig. The first byte is the group ID, the second byte is the acknowledgment code, the third byte is the length (L), and the next L byte is the acknowledgment block.
9.4.4.1 Group ID9.4.4.1 Group ID
그룹 ID 필드는 1바이트로 구성되며 특정 그룹에 RR 패킷을 보내는 데 사용된다. 그룹 ID의 상세는 6.4.3.절 참조. The group ID field consists of one byte and is used to send RR packets to a specific group. See Section 6.4.3. For the details of the group ID.
9.4.4.2 응답 확인 코드9.4.4.2 Response Verification Code
응답 확인 코드 타입은 표 8에 나타나 있다.The response acknowledgment code types are shown in Table 8.
[Table 8] Response confirmation code[Table 8] Response confirmation code
9.4.4.3 길이9.4.4.3 Length
길이 필드는 1바이트로 구성된다; 이는 응답 확인 데이터의 길이를 나타내며 응답 확인 데이터에 따라 가변이다.The length field consists of one byte; This indicates the length of the acknowledgment data and is variable depending on the acknowledgment data.
9.4.4.4 응답 확인 블록9.4.4.4 Response Verification Block
응답 확인 블록은 ARs 확인, DaRs 확인, ASRs 확인, DRs 확인 및 GSRs ㅎ호확인으로 나누어진다. 응답 확인의 블록 포맷은 다음과 같다.The acknowledgment block is divided into ARs check, DaRs check, ASRs check, DRs check and GSRs check. The block format of the acknowledgment is as follows.
1) 연결 응답 확인 1) Check the connection response
ARs 확인의 블록 포맷은 도 36에 나타난 바와 같다. 첫번째 8바이트는 UID이고, 다음 2바이트는 할당된 노드 ID이다. 할당된 노드 ID가 0xFFFE인 것은 합류하지 않은(un-joined) 노드의 주소이며, ARq가 거절되었음을 의미한다.The block format of the ARs confirmation is as shown in FIG. The first 8 bytes are the UID, and the next 2 bytes are the assigned node ID. The assigned node ID of 0xFFFE is the address of the un-joined node, which means that ARq is rejected.
2) 분리 응답 확인2) Confirm separation response
DaRs 확인의 블록 포맷은 도 37에 나타난 바와 같다. 첫번째 8바이트는 UID이고, 다음 2바이트는 노드 ID이다. 할당된 노드 ID는 분리가 허가되지 않은 경우에 사용되며, 분리가 허가되면 합류하지 않은 노드 ID인 0xFFFE가 기록된다.The block format of the DaRs confirmation is as shown in FIG. The first 8 bytes are the UID, and the next 2 bytes are the node ID. The allocated node ID is used when the separation is not permitted, and when the separation is permitted, the non-joined node ID of 0xFFFE is recorded.
3) 연결 상태 응답 확인3) Check the connection status response
ASRs 확인의 블록 포맷은 도 38에 나타난 바와 같다. ASRs 확인 블록은 8바이트의 UID로 구성된다.The block format of the ASRs confirmation is as shown in FIG. The ASRs confirmation block consists of an 8-byte UID.
4) 데이터 응답 확인4) Check data response
DRs 확인의 블록 포맷은 도 39에 나타난 바와 같다. 첫번째 2바이트는 노드 ID이고, 다음 1바이트는 예약으로 할당되어 있다. The block format of the DRs confirmation is as shown in FIG. The first two bytes are the node ID, and the next one byte is reserved.
5) 그룹 ID 셋업 응답 확인5) Confirm the group ID setup response
GSRs 확인의 블록 포맷은 도 40 에 나타난 바와 같다. GSRs 확인 블록은 8바이트 UID와 1바이트 상태 체크 값으로 구성된다.The block format of the GSRs confirmation is as shown in FIG. The GSRs confirmation block consists of an 8-byte UID and a 1-byte status check value.
그룹 ID 셋업 상태 값은 표 9에 나타나 있다.Group ID setup status values are shown in Table 9.
[Table 9] Group ID set-up status value[Table 9] Group ID set-up status value
9.5 PSFI 프레임 포맷9.5 PSFI Frame Format
iWPTN-B가 WPT를 제공할 때 응답 구간에는 PSFI가 있다. PSFI는 특정한 iWPTN-D 또는 그룹에 대한 WPT를 위한 각 타임 슬롯이 종료될 때 시작되며, iWPTN-B이 필요한 iWPTN-D로부터 모든 PSF 프레임을 수신할 때까지 유지된다. PSFI 프레임 포맷은 WPT 시간을 충분히 확보하기 위하여 길이가 짧고 단순한 구조로 되어 있다. When iWPTN-B provides a WPT, there is a PSFI in the response interval. The PSFI is initiated when each time slot for a particular iWPTN-D or WPT for a group ends and remains until iWPTN-B receives all PSF frames from the required iWPTN-D. The PSFI frame format has a short and simple structure in order to secure sufficient WPT time.
9.5.1 PS 비콘 포맷9.5.1 PS Beacon Format
PSFI가 시작되면, iWPTN-B는 신속한 전력 상태 업데이트와 비정상적 상황을 위한 PS 비콘을 전송한다. 요청 프레임 포맷은 도 42에 나타나 있다.When the PSFI starts, iWPTN-B sends a PS beacon for rapid power status updates and abnormal conditions. The request frame format is shown in Fig.
9.5.1.1 슬롯 번호9.5.1.1 Slot Number
이는 현재의 타임 슬롯 번호를 나타내며 1바이트이다.It represents the current time slot number and is one byte.
9.5.1.2 프레임 컨트롤9.5.1.2 Frame Control
프레임 컨트롤은 프레임 타입과 PSF 정책으로 구성된다. 4비트는 추후의 사용을 위해 예약되어 있다. 포맷은 도 43에 나타나 있다.The frame control consists of a frame type and a PSF policy. 4 bits are reserved for future use. The format is shown in Fig.
1) 프레임 타입1) Frame type
프레임 타입 필드는 3비트로 구성된다. 프레임 타입은 요청 프레임과 응답 프레임의 두 종류로 정의된다.The frame type field is composed of 3 bits. The frame type is defined as two types, a request frame and a response frame.
[Table 10] Frame type value[Table 10] Frame type value
2) PSF 정책2) PSF policy
PSF 정책 필드는 2비트로 구성된다. PSF 정책은 응답 프레임 전송 정책과 전송없음 정책의 두 가지 종류로 정의된다. The PSF policy field consists of two bits. The PSF policy is defined as two types of response frame transmission policy and no transmission policy.
[Table 11] PSF policy value[Table 11] PSF policy value
3) 진행중 정책(On-going policy)3) On-going policy
진행중 정책은 1비트로 구성된다. 그 값이 1이면 다음 타임 슬롯에 WPT가 제공되고, 그렇지 않으면 WPT가 중단된다.The in-progress policy consists of 1 bit. If the value is 1, WPT is provided in the next time slot, otherwise WPT is stopped.
9.5.1.3 WPT ID 번호9.5.1.3 WPT ID number
이는 프레임 바디에 열거된 WPT ID의 번호를 나타낸다.This represents the number of the WPT ID listed in the frame body.
9.5.1.4 WPT ID9.5.1.4 WPT ID
iWPTN-B는 PS 비콘의 응답에 대하여 특정한 iWPTN-D 또는 그룹을 선택한다. PS 비콘에서, WPT ID는 비콘의 길이를 줄이고 비콘 구조를 단순화하기 위하여 사용된다. WPT ID의 상세는 6.4.5.절 참조.iWPTN-B selects a specific iWPTN-D or group for the PS beacon response. In PS beacons, the WPT ID is used to reduce the length of the beacon and simplify the beacon structure. See Section 6.4.5 for details of the WPT ID.
9.5.1.5 프레임 체크 시퀀스9.5.1.5 Frame Check Sequence
FCS는 8비트 길이로서, 프레임 바디가 오류 없이 수신되었음을 확인하기 위하여 사용된다. 이는 다음의 8차 표준 생성기 다항식을 이용하여 생성된다.The FCS is 8 bits long and is used to verify that the frame body was received without error. This is generated using the following 8th order generator polynomial.
9.5.2 PSF 프레임 포맷9.5.2 PSF Frame Format
iWPTN-B로부터 PS 비콘 내의 PSF 요청을 수신한 다음, 선택된 iWPTN-D는 iWPTN-B에게 응답으로서 PSF 프레임을 보낸다. PSF 프레임 포맷은 도 44에 나타나 있다. After receiving the PSF request in the PS beacon from iWPTN-B, the selected iWPTN-D sends the PSF frame as a response to iWPTN-B. The PSF frame format is shown in Fig.
9.5.2.1 슬롯 번호9.5.2.1 Slot Number
이는 현재 타임 슬롯 번호를 나타내며, 1바이트이다.This indicates the current time slot number, which is one byte.
9.5.2.2 프레임 컨트롤9.5.2.2 Frame Control
프레임 컨트롤 필드는 프레임 타입으로 구성된다. 5비트는 추후 사용을 위해예약되어 있다. 포맷은 도 45에 나타나 있다. The frame control field consists of a frame type. Five bits are reserved for future use. The format is shown in Fig.
1) 프레임 타입1) Frame type
프레임 타입 필드는 3비트로 구성된다. 프레임 타입은 요청 프레임과 응답 프레임의 두 종류로 정의된다.The frame type field is composed of 3 bits. The frame type is defined as two types, a request frame and a response frame.
[Table 12] Frame type value[Table 12] Frame type value
9.5.2.3 WPT ID9.5.2.3 WPT ID
6.4.5.절 참조See Section 6.4.5.
9.5.2.4 배터리 잔량9.5.2.4 Battery level
iWPTN-B가 배터리 정보를 요청하면, iWPTN-D는 배터리 잔량 정보를 보낸다. 8비트는 배터리 정보를 위해 예약되어 있다. When the iWPTN-B requests battery information, the iWPTN-D sends the remaining battery power information. 8 bits are reserved for battery information.
9.5.2.5 프레임 체크 시퀀스9.5.2.5 Frame check sequence
FCS는 8비트 길이로서, 프레임 바디가 오류 없이 수신되었음을 확인하기 위하여 사용된다. 이는 다음의 8차 표준 생성기 다항식을 이용하여 생성된다.The FCS is 8 bits long and is used to verify that the frame body was received without error. This is generated using the following 8th order generator polynomial.
9.6 WPT의 배터리 방전 프레임 포맷9.6 Battery discharge frame format of WPT
iWPTN-D가 배터리 방전되면, iWPTN-D는 iWPTN-B의 요청 없이 자율 구간에서 iWPTN-B에게 WPT를 요청한다. 배터리 방전 동안의 프레임 포맷은 배터리 상태에 기인하여 가장 짧고 단순하다.When iWPTN-D battery is discharged, iWPTN-D requests WPT to iWPTN-B in autonomous section without request of iWPTN-B. The frame format during battery discharge is the shortest and simplest due to the battery condition.
9.6.1 BPTRq 프레임 포맷9.6.1 BPTRq Frame Format
자율 구간이 시작되면, 배터리 방전인 iWPTN-D는 WPT 요청을 위해 BPTRq ㅍ프레임을 보낸다. 프레임은 오직 1 byte의 [00000000]로 구성된다. BPTRs 프레임 포맷은 도 46에 나타나 있다. When the autonomous section starts, the battery discharge iWPTN-D sends a BPTRQ frame for the WPT request. The frame consists of only one byte [00000000]. The BPTRs frame format is shown in Fig.
9.6.2 BPTRs 프레임 포맷9.6.2 BPTRs Frame Format
iWPTN-D로부터 BPTRq 프레임을 수신한 다음, iWPTN-B는 자율 구간에서 WPT 구간의 길이를 알리기 위해 BPTRs 프레임을 전송한다. BPTRs 프레임 포맷은 도 47에 나타나 있다.
After receiving the BPTRq frame from iWPTN-D, iWPTN-B transmits the BPTRs frame to inform the length of the WPT interval in the autonomous section. The BPTRs frame format is shown in Fig.
10 MAC 계층 기능 10 MAC Layer Function
10.1 일반 10.1 General
iWPTN을 관리하기 위하여 iWPTN의 MAC 계층에서 iWPTN-D에 대한 연결, 분리 및 ASC 프로세스가 고려된다. 데이터는 응답 구간 또는 자율 구간에서 전송될 수 있다. 또한, iWPTN-D 그룹을 관리하기 위하여 그룹 ID 셋업 기능이 제공된다.To manage the iWPTN, the connection, disconnection, and ASC processes for iWPTN-D are considered in the MAC layer of iWPTN. Data can be sent in the response interval or the autonomous interval. In addition, a group ID setup function is provided to manage the iWPTN-D group.
10.2 네트워크 연결 및 분리 10.2 Connecting and disconnecting the network
iWPTN-D가 iWPTN-B와 통신하기 위하여 먼저 iWPTN과 연결되어야 한다. 각 iWPTN-D는 기설정된 iWPTN을 탐색하고, 탐색된 iWPTN과 연결한다. iWPTN이 탐색되지 않으면, 임의의 iWPTN-D가 애플리케이션의 사용자에 의하여 iWPTN-B로 될 수 있다. (즉 새로운 iWPTN의 설정은 새로운 iWPTN-B가 주기적으로 요청 패킷을 보내는 것이다). 그러나, 노드는 iWPTN이 설정된 이후부터는 역할에 따라 iWPTN-B 또는 iWPTN-D로서의 상태를 유지할 수 있다. 이 경우, 사용가능한 채널은 하나 뿐이므로 이미 설정된 iWPTN이 존재하면 네트워크 설정은 취소된다. iWPTN-D must first be associated with iWPTN to communicate with iWPTN-B. Each iWPTN-D searches for a predetermined iWPTN and associates it with the discovered iWPTN. If iWPTN is not searched, any iWPTN-D may be made to iWPTN-B by the user of the application. (Ie setting up a new iWPTN will cause the new iWPTN-B to periodically send a request packet). However, after the iWPTN is set, the node can maintain its state as iWPTN-B or iWPTN-D depending on its role. In this case, there is only one available channel, so if there is already set iWPTN, network setting is canceled.
10.2.1 연결10.2.1 Connection
요청 구간에 iWPTN-B가 ARq 패킷을 합류하지 않은 iWPTN-D로 보낸다. iWPTN-D는 응답 구간에 iWPTN-B로 ARs 패킷을 전송한다. iWPTN-B가 iWPTN-D이 iWPTN에 연결될 것인지의 여부를 결정하면, 그 결과를 ARA 패킷을 통해 통지한다. 연결이 허가되면, 할당된 노드 ID가 ARA 패킷에 포함되고, 연결이 거절되면, 합류하지 않은노드 ID 0xFFFE가 기록된다. ARA 패킷 오류로 인하여 WiWPTN-D가 ARA 패킷을 수신하지 못하거나 PTN-B가 ARs 패킷을 수신하지 못하는 경우, 선택된 모든 iWPTN-D로부터 오류 없이 ARA 패킷을 수신할 때까지 매 수퍼프레임에 ARq 패킷을 계속적으로 보낸다. iWPTN-D에 대한 연결 프로세스는 iWPTN-D이 iWPTN-B로부터 ARA 패킷을 ㅅ수신하면 완료된다.In the request interval, iWPTN-B sends the ARq packet to iWPTN-D which has not joined. iWPTN-D transmits the ARs packet to iWPTN-B in the response interval. When iWPTN-B determines whether or not iWPTN-D is to be connected to iWPTN, it notifies the result through ARA packet. If the connection is granted, the assigned node ID is included in the ARA packet, and if the connection is rejected, the unjoined node ID 0xFFFE is recorded. If WiWPTN-D does not receive an ARA packet due to an ARA packet error, or PTN-B does not receive an ARs packet, ARq packets are sent to every superframe until an ARA packet is received without error from all selected iWPTN- Continue to send. The connection process for iWPTN-D is completed when iWPTN-D receives the ARA packet from iWPTN-B.
연결 프로세스는 도 48에 나타나 있다. The connection process is shown in Fig.
10.2.2 분리10.2.2 Isolation
iWPTN-B가 요청 구간에 DaRq 패킷을 iWPTN에 연결된 iWPTN-D로 보내면, iWPTN-D는 응답 구간에 DaRs 패킷을 iWPTN-B로 보낸다. iWPTN-B는 iWPTN-D를 iWPTN으로부터 분리할 것인지의 여부를 결정하고, 그 결과를 DaRA 패킷을 통해 통보한다. 분리가 허가되면 DaRA 패킷의 노드 ID는 합류하지 않은 노드 ID 0xFFFE로 기록되고, 분리가 거절되면 할당된 노드 ID가 기록된다. DaRA 패킷 오류로 인하여 iWPTN-D가 DaRA 패킷을 수신하지 못하거나 iWPTN-B가 DaRs 패킷을 수신하지 못하면, iWPTN-D는 DaRA 패킷을 받을 때까지 매 수퍼프레임에서 DaRs 패킷을 연속적으로 재전송한다. 분리는 iWPTN-D가 iWPTN-B로부터 DaRA 패킷을 수신하면 완료된다.When iWPTN-B sends a DaRq packet to iWPTN-D connected to iWPTN in the request interval, iWPTN-D sends DaRs packet to iWPTN-B in the response interval. iWPTN-B determines whether iWPTN-D is to be separated from iWPTN, and notifies the result through DaRA packet. When the separation is permitted, the node ID of the DaRA packet is recorded with the non-joined node ID 0xFFFE, and if the separation is rejected, the assigned node ID is recorded. If the iWPTN-D does not receive the DaRA packet due to the DaRA packet error or if the iWPTN-B does not receive the DaRs packet, iWPTN-D continuously retransmits the DaRs packet in every superframe until receiving the DaRA packet. The separation is completed when iWPTN-D receives a DaRA packet from iWPTN-B.
분리 절차는 도 49에 나타나 있다. The separation procedure is shown in Fig.
10.2.3 연결 상태 체크10.2.3 Checking Connection Status
iWPTN-B가 요청 구간에 연결된 iWPTN-D로 ASRq 패킷을 보내면, iWPTN-D는 응답 구간에 iWPTN-B로 ASRs 패킷을 보낸다. iWPTN-B iWPTN에 대한 iWPTN-D의 연결상태를 확인하고 ASRA 패킷을 보낸다. 패킷 오류로 인하여 iWPTN-D가 ASRA 패킷을 수신하지 못하거나 iWPTN-B가 ASRs 패킷을 수신하지 못하면, iWPTN-D는 ASRA 패킷을 수신할 때까지 매 타임 슬롯에서 연속적으로 ASRs 패킷을 전송한다. iWPTN-D의 연결 상태 확인은 iWPTN-D가 iWPTN-B로부터 ASRA 패킷을 수신하면 완료된다.When iWPTN-B sends an ASRq packet to iWPTN-D connected to the request interval, iWPTN-D sends ASRs packet to iWPTN-B in the response interval. iWPTN-B Check the connection status of iWPTN-D to iWPTN and send ASRA packet. If iWPTN-D does not receive an ASRA packet due to a packet error or iWPTN-B does not receive an ASRs packet, iWPTN-D transmits ASRs packets continuously in every time slot until it receives an ASRA packet. The connection status check of iWPTN-D is completed when iWPTN-D receives ASRA packet from iWPTN-B.
연결 상태 확인의 절차는 도 50에 나타나 있다. The procedure of checking the connection status is shown in Fig.
10.3 데이터 전송10.3 Data Transmission
iWPTN에서 데이터는 응답 구간 또는 자율 구간에서 전송될 수 있다. 데이터는 iWPTN-B의 요청에 의해 응답 구간에서 전송되거나 iWPTN-B의 요청 없이 자율 구간에서 전송된다. In iWPTN, data can be transmitted in the response interval or the autonomous interval. Data is transmitted in the response interval by the request of iWPTN-B or in the autonomous interval without the request of iWPTN-B.
10.3.1 응답 구간에서의 전송10.3.1 Transmission in response interval
iWPTN-B가 요청 구간에 DRq 패킷을 iWPTN에 연결된 iWPTN-D로 전송하면, iWPTN-D는 응답 구간에 DRs 패킷을 전송한다. iWPTN-B는 iWPTN-D로부터 DRs 패킷을 수신한 다음, DRA 패킷을 보낸다. 패킷 오류로 인하여 iWPTN-D가 DRA 패킷을 수신하지 못하거나 iWPTN-B가 DRs 패킷을 수신하지 못하면, iWPTN-D는 DRA 패킷을 수신할 때까지 매 타임 슬롯에서 연속적으로 DRs 패킷을 전송한다. When iWPTN-B transmits a DRq packet to iWPTN-D connected to iWPTN in the request interval, iWPTN-D transmits DRs packet in the response interval. iWPTN-B receives a DRs packet from iWPTN-D, and then sends a DRA packet. If iWPTN-D does not receive a DRA packet due to a packet error or if iWPTN-B does not receive a DRs packet, iWPTN-D transmits DRs packet continuously in every time slot until receiving DRA packet.
응답 구간에서의 데이터 전송 절차는 iWPTN-D가 iWPTN-B로부터 DRA 패킷을 수신하면 완료된다. The data transmission procedure in the response interval is completed when iWPTN-D receives the DRA packet from iWPTN-B.
응답 구간에서의 데이터 전송 절차는 도 51에 나타나 있다.The data transfer procedure in the response interval is shown in FIG.
10.3.2 자율 구간에서의 전송10.3.2 Transmission in autonomous section
자율 구간은 타임아웃 구간 동안 iWPTN-D가 응답 패킷을 전송하지 않으면 시작되며, 이 구간은 된다. iWPTN-B가 RR 패킷을 전송할 때까지 유지된다. iWPTN-D 는 자율 구간 동안 iWPTN-B의 요청이 없어도 데이터를 전송할 수 있다. 시스템 방해(interruption)가 발생하면, iWPTN-D가 iWPTN-B의 요청이 없이도 데이터를 전송할 수 있다. 패킷 오류로 인하여 iWPTN-D가 DA 패킷을 수신하지 못하거나 iWPTN-B가 데이터 패킷을 수신하지 못하면, iWPTN-D는 DA 패킷을 수신할 때까지 계속적으로 데이터 패킷을 전송한다. 자율 구간에서의 데이터 전송 절차는 iWPTN-D가 iWPTN-B로부터 DA 패킷을 수신하면 완료된다. The autonomous period starts when iWPTN-D does not send a response packet during the timeout period, and this interval is. and remains until iWPTN-B transmits an RR packet. iWPTN-D can transmit data without request of iWPTN-B during autonomous period. When a system interruption occurs, iWPTN-D can transmit data without request of iWPTN-B. If iWPTN-D does not receive DA packet or iWPTN-B does not receive data packet due to packet error, iWPTN-D continuously transmits data packet until it receives DA packet. The data transmission procedure in the autonomous section is completed when iWPTN-D receives the DA packet from iWPTN-B.
자율 구간에서의 데이터 전송 절차는 도 52에 나타나 있다. The data transfer procedure in the autonomous section is shown in FIG.
10.4 그룹 ID 셋업10.4 Setting up the group ID
iWPTN-B가 요청 구간에 GSRq 패킷을 iWPTN-D로 보내면, iWPTN-D는 응답 구간에 GSRs 패킷을 보낸다. iWPTN-B는 iWPTN-D의 그룹 ID 셋업 상태를 확인하고 GSRA 패킷을 전송한다.When iWPTN-B sends GSRq packet to iWPTN-D in the request interval, iWPTN-D sends GSRs packet in response interval. iWPTN-B confirms the group ID setup status of iWPTN-D and transmits the GSRA packet.
그룹 ID 셋업 절차는 도 53에 나타나 있다. The group ID setup procedure is shown in FIG.
10.5 무선 전력 전송10.5 Wireless power transmission
iWPTN-B가 iWPTN-D로 PTRq 패킷을 보내면, iWPTN-D는 PTRs 패킷을 iWPTN-B로 보낸다. iWPTN-B는 PTRs 패킷 내의 수신 데이터를 가지고 WPT 스케줄링을 수행한다. iWPTN-B는 계산된 스케줄링 정보를 갖는 PTS 패킷을 원하는(desired) iWPTN-D에게 브로드캐스트한다. iWPTN-D가 PTS 패킷을 수신하면, 스케줄링 시퀀스를 따른다. iWPTN-B는 첫번째 순서로 스케줄된 iWPTN-D에게 WPT를 제공한다. WPT 동안, ㄷ다른 iWPTN-D는 전력 전송 효율을 높이기 위하여 전력 차단 상태가 된다. 첫번째 iWPTN-D의 전력수신이 끝나면, iWPTN-B는 PSFI에서 PS 비콘을 생성하여 모든 iWPTN-D에게 전송한다. PSFI가 시작될 때, 다른 iWPTN-D는 PS 비콘을 수신하기 위하여 활성화 상태로 된다. iWPTN-D이 PS 비콘을 수신하면, iWPTN-B에 의해 선택된 iWPTN-D는 PSF 패킷을 생성하고 iWPTN-B로 보낸다. 선택된 iWPTN-D로부터의 PSF 패킷을 확인한 다음, iWPTN-B는 두번째 iWPTN-D에 대한 WPT를 시작한다. iWPTN-B가 WPT 중에 오류를 검출하면, WPT를 중단하고, iWPTN-D는 WPT 중단을 인식한 다음 활성화 상태로 된다. PSFI가 시작될 때, iWPTN-B는 PS 비콘을 보내 다른 iWPTN-D에게 오류 검출을 통지한다. 이러한 과정은 모든 원하는 iWPTN-D가 전력을 수신할 때까지 반복되어 iWPTN-B가 응답 구간의 마지막 타임 슬롯에 iWPTN-D로부터 PSF 패킷을 수신한다.When iWPTN-B sends a PTRq packet to iWPTN-D, iWPTN-D sends a PTRs packet to iWPTN-B. iWPTN-B performs WPT scheduling with received data in the PTRs packet. iWPTN-B broadcasts a PTS packet having the calculated scheduling information to a desired iWPTN-D. When iWPTN-D receives the PTS packet, it follows the scheduling sequence. iWPTN-B provides WPT to iWPTN-D scheduled in the first order. During WPT, the other iWPTN-D is powered off to increase power transfer efficiency. After receiving the power of the first iWPTN-D, iWPTN-B generates a PS beacon in PSFI and transmits it to all iWPTN-D. When the PSFI is started, the other iWPTN-D is activated to receive the PS beacon. When iWPTN-D receives the PS beacon, iWPTN-D selected by iWPTN-B generates a PSF packet and sends it to iWPTN-B. After verifying the PSF packet from the selected iWPTN-D, iWPTN-B starts the WPT for the second iWPTN-D. When iWPTN-B detects an error in WPT, it stops WPT, iWPTN-D recognizes WPT interrupt, and then becomes active. When PSFI is started, iWPTN-B sends a PS beacon to notify other iWPTN-D of error detection. This process is repeated until all desired iWPTN-D receives power, and iWPTN-B receives the PSF packet from iWPTN-D in the last time slot of the response interval.
무선 전력 전송 절차는 도 54에 나타나 있다.The wireless power transmission procedure is shown in FIG.
10.6 배터리 방전10.6 Battery discharge
iWPTN-D가 배터리 방전이면, 고려된 노드가 안니 경우에도 iWPTN-B로부터 WPT를 수신한다. 배터리 방전인 iWPTN-D는 iWPTN-B에 의해 원래 목적지인 iWPTN-D에게로 전달될 전력의 작은 부분을 나누어가진다. 현재 타임 슬롯이 종료되면, iWPTN-B은 PS 비콘을 전송한다. 원래 목적지인 iWPTN-D은 PS 비콘에 대한 응답으로 PSF 패킷을 전송하고, 절전 상태로 된다. 한편, 배터리 방전인 iWPTN-D는 배터리 전력이 적으므로 PS 비콘을 수신한 후에도 절전 상태로 유지한다. 자율 구간이 시작되면, 응급 iWPTN-D는 절전 패킷 생성 상태로 되어 BPTRq 패킷을 전송한다. iWPTN-B가 패킷을 수신하면, 응답으로 BPTRs 패킷을 전송하고 응급 iWPTN-D로 WPT를 제공한다.If iWPTN-D is battery discharged, WPT is received from iWPTN-B even if the considered node is not available. The battery discharge, iWPTN-D, is divided by iWPTN-B into a small fraction of the power to be delivered to its original destination, iWPTN-D. When the current time slot expires, iWPTN-B transmits a PS beacon. The original destination iWPTN-D transmits a PSF packet in response to the PS beacon and enters a power saving state. On the other hand, the battery discharge iWPTN-D keeps the power saving state even after receiving the PS beacon because the battery power is low. When the autonomous section starts, the emergency iWPTN-D enters the power-saving packet generation state and transmits the BPTRq packet. When iWPTN-B receives the packet, it sends the BPTRs packet in response and provides the WPT with the emergency iWPTN-D.
배터리 방전의 절차는 도 55에 나타나 있다.
The procedure of battery discharge is shown in Fig.
11 무선 인터페이스(Air interface) 11 Air interface
11.1 주파수 11.1 Frequency
iWPTN의 중심 주파수(fc)는 80kHz 와 400kHz 사이이다; 최대 허용오차 ±20ppm에서 88kHz, 128kHz, 및 370kHz일 수 있다.The center frequency (fc) of the iWPTN is between 80 kHz and 400 kHz; The maximum tolerance can be ± 20 ppm at 88 kHz, 128 kHz, and 370 kHz.
11.2 신호 파형11.2 Signal waveform
도 56은 엔벨로프 파형을 보여주며, 엔벨로프 파라미터는 표 13에 정의되어 있다. 표 13의 진폭은 엔벨로프의 진폭을 나타낸다. 엔벨로프 진폭은 음의 변량 Mi로부터 양의 변량 Mh로 진폭의 10% 내에서 변한다. tr과 tf는 각각 10%부터 90%까지 진폭의 엔벨로프 증가 시간과 90%부터 10%까지 진폭의 엔벨로프 감소 시간을 나타낸다. 비트 인터벌(Tbit)은 데이터 전송률에 따라 변하며, tr과 tf는 Tbit의 30%를 초과할 수 없다.56 shows the envelope waveform, and the envelope parameters are defined in Table 13. The amplitude in Table 13 represents the amplitude of the envelope. The envelope amplitude varies within 10% of the amplitude from the negative variance Mi to the positive variance Mh. tr and tf represent the envelope increase time of the amplitude from 10% to 90% and the envelope decrease time of the amplitude from 90% to 10%, respectively. The bit interval (Tbit) varies with the data rate, and tr and tf can not exceed 30% of Tbit.
[Table 13] BPSK envelope parameters[Table 13] BPSK envelope parameters
iWPTN-B와 iWPTN-D 사이의 전송을 위하여 BPSK 변조가 사용된다. 전송 ㅅ시신호는, 도 57에 나타난 바와 같이 이 절에서 정의된 엔벨로프에 따라 BPSK 변조된다.BPSK modulation is used for transmission between iWPTN-B and iWPTN-D. The transmission signal is BPSK modulated according to the envelope defined in this section, as shown in FIG.
도 57은 BPSK-변조된 신호, 도 58은 ASK-변조된 신호를 나타낸다.Fig. 57 shows a BPSK-modulated signal, and Fig. 58 shows an ASK-modulated signal.
[Table 14] ASK envelope parameters[Table 14] ASK envelope parameters
11.3 WPT 신호 파형11.3 WPT Signal Waveform
도 59는 WPT 신호 파형을 나타내며, 엔벨로프 파라미터는 표 15에 정의되더 있다. WPT의 경우 일반적인 사인 파형이 사용되는데, 이는 전력전송에 높은 효율을 제공하기 때문이다. 표 15의 진폭은 엔벨로프의 진폭을 나타낸다. 엔벨로프 진폭은 음의 변량 Mi로부터 양의 변량 Mh로 진폭의 10% 내에서 변한다. Figure 59 shows the waveform of the WPT signal and the envelope parameters are defined in Table 15. For WPT, a common sinusoidal waveform is used because it provides high efficiency for power transmission. The amplitude in Table 15 represents the amplitude of the envelope. The envelope amplitude varies within 10% of the amplitude from the negative variance Mi to the positive variance Mh.
[Table 15] WPT envelope parameters[Table 15] WPT envelope parameters
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. While the invention has been described in terms of the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to embrace all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.
Claims (1)
상기 무선 전력전송 시스템은,
기기에 대한 무선 전력전송, 충전 및 통신 영역 내의 기기에 대한 연결 및 해제, 상기 무선 전력전송 네트워크 내의 데이터 및 무선전력 전송의 송수신 시간을 관리하는 베이스 스테이션; 및
상기 무선 전력전송 네트워크를 구성하는 상기 베이스 스테이션을 제외한 기기로서, 상기 베이스 스테이션으로부터 무선 전력을 수신하는 기기인 다수의 노드를 포함하며,
상기 무선 전력전송 시스템은 80kHz와 400kHz 사이의 중심 주파수를 갖는 하나의 주파수 대역을 이용하여 무선 전력전송과 자기장 통신을 수행하고,
시간적 구성요소로서 요청 구간(request period), 응답 구간(response period) 및 자율 구간(spontaneous period)으로 구성되는 수퍼프레임을 통해 무선 전력전송과 자기장 통신을 수행하는 무선 전력전송 시스템의 통신 방법.A communication method of a wireless power transmission system for wireless charging of multiple devices,
The wireless power transmission system includes:
A base station for managing wireless power transmission to the device, charging and disconnecting to and from the devices in the communication area, transmission and reception times of data and wireless power transmission in the wireless power transmission network; And
An apparatus other than the base station constituting the wireless power transmission network, the apparatus including a plurality of nodes that are apparatuses for receiving wireless power from the base station,
The wireless power transmission system performs wireless power transmission and magnetic field communication using one frequency band having a center frequency between 80 kHz and 400 kHz,
A communication method of a wireless power transmission system that performs wireless power transmission and magnetic field communication through a superframe composed of a request period, a response period, and a spontaneous period as a temporal component.
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