KR101639388B1 - Apparatus and method for managing channel resource - Google Patents

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Abstract

노드의 채널 자원 관리 장치는 사용할 채널 호핑 시퀀스 및 채널 호핑 오프셋 값을 설정하고, 할당된 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할하고 전송할 데이터 프레임을 복수의 서브 프레임을 분할한 후, 상기 채널 호핑 시퀀스, 상기 채널 호핑 오프셋 값, 상기 시간 슬롯의 인덱스, 서브 프레임을 전송할 서브 슬롯의 인덱스를 이용한 채널 호핑을 통해서 복수의 서브 슬롯에서 각각 복수의 서브프레임을 전송할 채널을 선택한다. A channel resource management apparatus of a node sets a channel hopping sequence and a channel hopping offset value to use, divides an allocated time slot into a plurality of sub slots, divides a data frame to be transmitted into a plurality of sub frames, A channel to transmit a plurality of subframes in a plurality of sub slots is selected through channel hopping using the channel hopping offset value, the index of the time slot, and the index of the sub slot to which the sub frame is to be transmitted.

Description

채널 자원 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING CHANNEL RESOURCE}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING CHANNEL RESOURCE [0002]

본 발명은 채널 자원 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 비컨 기반 무선 개인 네트워크에서 MAC(Medium Access Control) 계층과 PHY(Physical) 계층의 채널 호핑을 위한 채널 자원 관리 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a channel resource management apparatus and method, and more particularly, to a channel resource management apparatus and method for channel hopping in a MAC (Medium Access Control) layer and a PHY (Physical) layer in a beacon- .

저전력 기반의 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 시스템에서 실시간성 및 높은 신뢰성을 요구하는 서비스를 구현하기 위한 가장 대표적인 매체 접근 제어(Medium Access Control, MAC) 기술은 스케줄링 방법에 따라 독립된 활성 구간(active duration)을 할당하고, 해당 활성 구간 동안 통신을 지원한다. The most popular Medium Access Control (MAC) technology for implementing real-time and high-reliability services in a low-power wireless sensor network system is an active duration ), And supports communication during the active period.

노드 장치는 다른 노드 장치와의 통신을 위해 CAP(Contention Access Period)라 불리는 구간 동안 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance)를 사용하여 데이터를 전달 받게 된다. The node device receives data using a CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance) during a period called a CAP (Contention Access Period) for communication with another node device.

비컨 기반의 활성 모드에서 노드 장치가 결정론적 채널 접근을 원할 경우, 노드 장치는 GTS(guaranteed time slot)라 불리는 독립적인 시간 슬롯을 할당 받아 채널 접근을 할 수 있다. 하지만, 이러한 MAC 시스템에서는 링크의 사용 기간 동안 단일 주파수를 사용하기 때문에 동일 RF 대역의 간섭 신호에 대해 취약하고, 통신 링크 대역폭을 가변적으로 스케줄하기 어렵다는 문제점을 갖고 있다. In a beacon-based active mode, when a node device desires deterministic channel access, the node device can allocate an independent time slot called a guaranteed time slot (GTS) to access the channel. However, since such a MAC system uses a single frequency during the period of use of the link, it is vulnerable to the interference signal of the same RF band and has a problem that it is difficult to schedule the communication link bandwidth variably.

단일 주파수를 사용하는 MAC 시스템에서 이러한 문제점을 개선하고자 IEEE802.15.4e 표준 규격은 시분할 기반의 채널 호핑 방식의 채널 접근 방식인 DSME (Deterministic Synchronous Multi-channel Extension) MAC을 제안하였다. In order to solve this problem in a MAC system using a single frequency, the IEEE802.15.4e standard has proposed a DSME (Deterministic Synchronous Multi-channel Extension) MAC, which is a time-division-based channel hopping channel access method.

DSME MAC의 채널 호핑 방식(MAC Frequency Hopping, MAC FH)은 MAC 계층에서 이루어지는 채널 호핑 방식으로써, 노드 장치가 네트워크 접속과 시간 슬롯 할당 과정을 거쳐, 할당된 시간 슬롯 별로 미리 정해진 채널 호핑 시퀀스에 의해 설정된 주파수 채널로 데이터 프레임을 전송하는 방식(MAC Frequency Hopping, MAC FH)이다. The MAC Hop Hopping scheme (MAC FH) of the DSME MAC is a channel hopping scheme in the MAC layer. The node hopping scheme is set by a predetermined channel hopping sequence for each allocated time slot through a network connection and a time slot allocation process And a method of transmitting a data frame to a frequency channel (MAC Frequency Hopping, MAC FH).

한편, 무선 구간의 간섭 및 다경로 채널 페이딩과 같은 물리적 수신신호 열화를 극복하기 위해 PHY 계층에서도 채널 호핑 방식(PHY Frequency Hopping, PHY FH)이 사용되어 왔다. 이는 협대역을 갖는 다수의 채널을 미리 정해진 채널 호핑 시퀀스에 의해 도약시키는 방식이다. On the other hand, a PHY frequency hopping (PHY) frequency hopping (PHY FH) has been used also in the PHY layer to overcome the deterioration of the physical reception signal such as the interference of the radio section and the multipath channel fading. This is a method of hopping a plurality of channels having a narrow band by a predetermined channel hopping sequence.

PHY FH은 하나의 PPDU 프레임을 여러 개의 서브프레임으로 나누어 서브 프레임 단위로 주파수를 도약시키는 방식으로, MAC 계층에서 생성하여 프레임 단위로 주파수 채널을 변경하는 MAC FH과는 다르다. 하지만, 자원관리 측면에서 채널 호핑 시퀀스를 관리하는 MAC 계층의 상위 계층에서는 MAC-FH과 PHY-FH를 위한 두 개의 호핑 시퀀스를 가져야 하는 자원 낭비의 문제가 있다. 또한, 몇 년 이상의 네트워크 운용 시간을 필요로 하는 센서네트워크와 같은 어플리케이션에서는 작은 크기의 데이터 전송을 위해 DSME MAC에서와 같이 네트워크 접속과 시간 슬롯 할당 과정을 별도로 두어 사용할 경우, 큰 오버헤드를 필요로 해 상대적으로 많은 통신 에너지 소비를 요구할 수 있다.The PHY FH differs from the MAC FH in that a single PPDU frame is divided into a plurality of subframes and the frequency is hopped on a subframe basis. However, in resource management, there is a problem of resource waste which requires two hopping sequences for MAC-FH and PHY-FH in the upper layer of the MAC layer that manages the channel hopping sequence. Also, in applications such as sensor networks, which require more than a few years of network operation time, a large overhead is required if separate network access and time slot allocation processes are used as in the DSME MAC for small data transmission It may require a relatively large amount of communication energy consumption.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하나의 채널 호핑 시퀀스를 이용하여 MAC-FH과 PHY-FH를 관리할 수 있는 채널 자원 관리 장치 및 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a channel resource management apparatus and method capable of managing a MAC-FH and a PHY-FH using a single channel hopping sequence.

또한 본 발명은 데이터 전송에 소비되는 전력과 통신 오버헤드를 줄일 수 있는 채널 자원 관리 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다. It is another object of the present invention to provide a channel resource management apparatus and method capable of reducing power consumption and communication overhead consumed in data transmission.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무선 네트워크의 노드에서 채널 자원을 관리하는 방법이 제공된다. 채널 자원 관리 방법은 시간 슬롯을 할당하는 단계, 상기 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할하는 단계, 데이터 프레임을 복수의 서브프레임으로 분할하는 단계, 그리고 상기 복수의 서브 슬롯에서 각각 복수의 서브프레임을 전송할 채널을 선택하는 단계를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a method of managing channel resources at a node of a wireless network is provided. A channel resource management method includes allocating a time slot, dividing the time slot into a plurality of sub-slots, dividing a data frame into a plurality of sub-frames, and allocating a plurality of sub- And selecting a channel to be transmitted.

상기 선택하는 단계는 i번째 시간 슬롯의 j번째 서브 슬롯에서 해당 서브 프레임을 전송할 채널을 다음의 관계식을 통해 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 상기 관계식은 CH(i,j) = 채널 호핑 시퀀스(( i + j + 채널 호핑 오프셋 값 + 비컨 프레임의 시퀀스 번호) % PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수)일 수 있다.The selecting may include calculating a channel through which the corresponding subframe is to be transmitted in the jth sub slot of the i th time slot through the following relation. (I + j + channel hopping offset value + sequence number of beacon frame)% PHY layer).

상기 채널 자원 관리 방법은 상기 시간 슬롯을 할당하기 전에, 상기 비컨 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. The channel resource management method may further include receiving the beacon frame before allocating the time slot.

상기 채널 자원 관리 방법은 상기 비컨 프레임을 통해서 상기 무선 네트워크에서 사용되는 상기 채널 호핑 시퀀스와 상기 채널 호핑 오프셋 값을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. The channel resource management method may further comprise setting the channel hopping sequence and the channel hopping offset value used in the wireless network through the beacon frame.

상기 할당하는 단계는 상기 비컨 프레임을 통해서 비어 있는 시간 슬롯 중에서 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. The allocating may include selecting one time slot among the empty time slots through the beacon frame.

상기 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계는 상기 비어 있는 시간 슬롯 중 동일한 선택 확률을 가지는 난수를 발생하여 상기 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. The selecting one time slot may include generating a random number having the same selection probability among the empty time slots to select the one time slot.

상기 할당하는 단계는 상기 노드의 상위 노드와 시간 슬롯 할당 협상을 통해서 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. The allocating may comprise selecting one time slot through time slot assignment negotiation with an upper node of the node.

상기 선택하는 단계는 상기 복수의 서브 프레임을 전송할 전송 시점을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. The selecting may comprise calculating a transmission time to transmit the plurality of subframes.

상기 전송 시점을 계산하는 단계는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)의 백오프에 의한 전송 지연 시간을 이용할 수 있다.The calculation of the transmission time may use a transmission delay time due to back-off of a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance).

상기 선택하는 단계는 i번째 시간 슬롯의 j번째 서브 슬롯에서 해당 서브 프레임을 전송할 채널을 다음의 관계식을 통해 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 상기 관계식은 CH(i,j) = 채널 호핑 시퀀스(( i + j + d + 채널 호핑 오프셋 값 + 비컨 프레임의 시퀀스 번호) % PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수)이며, 상기 d는 상기 전송 지연 시간에 의해 결정되는 파라미터 값일 수 있다. The selecting may include calculating a channel through which the corresponding subframe is to be transmitted in the jth sub slot of the i th time slot through the following relation. (I + j + d + channel hopping offset value + sequence number of beacon frame)% PHY layer), and d is the number of physical frequency channels supported by the PHY layer And may be a parameter value determined by the transmission delay time.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에서 데이터 프레임을 전송할 채널 자원을 관리하는 장치가 제공된다. 채널 자원 관리 장치는 설정부, 시간 슬롯 할당부, 시간 슬롯 및 프레임 분할부, 그리고 채널 선택부를 포함한다. 상기 설정부는 사용할 채널 호핑 시퀀스 및 채널 호핑 오프셋 값을 설정한다. 상기 시간 슬롯 할당부는 시간 슬롯을 할당한다. 상기 시간 슬롯 및 프레임 분할부는 상기 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할하고, 데이터 프레임을 복수의 서브프레임으로 분할한다. 그리고 상기 채널 선택부는 상기 채널 호핑 시퀀스, 상기 채널 호핑 오프셋 값, 상기 시간 슬롯의 인덱스, 서브 프레임을 전송할 서브 슬롯의 인덱스를 이용하여 상기 복수의 서브 슬롯에서 각각 복수의 서브프레임을 전송할 채널을 선택한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for managing channel resources for transmitting data frames in a wireless network. The channel resource management apparatus includes a setting unit, a time slot assigning unit, a time slot and a frame dividing unit, and a channel selecting unit. The setting unit sets a channel hopping sequence to be used and a channel hopping offset value. The time slot allocator allocates a time slot. The time slot and frame division unit divides the time slot into a plurality of sub-slots, and divides the data frame into a plurality of sub-frames. The channel selector selects a channel through which the plurality of subframes are to be transmitted in the plurality of sub slots, using the channel hopping sequence, the channel hopping offset value, the index of the time slot, and the index of the sub slot to which the sub frame is to be transmitted .

상기 채널 선택부는 채널 호핑 시퀀스(( i + j + 채널 호핑 오프셋 값 + 비컨 프레임의 시퀀스 번호) % PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수)를 이용하여 i번째 시간 슬롯의 j번째 서브 슬롯에서 채널을 선택할 수 있다. The channel selector selects a channel in the j-th sub-slot of the i-th time slot using the channel hopping sequence (i + j + channel hopping offset value + sequence number of the beacon frame) Can be selected.

상기 채널 선택부는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)의 백오프에 의한 전송 지연 시간을 이용하는 상기 복수의 서브 프레임을 전송할 전송 시점을 계산할 수 있다. The channel selector may calculate a transmission time to transmit the plurality of subframes using a transmission delay time due to a backoff of CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance).

상기 채널 선택부는 채널 호핑 시퀀스(( i + j + d + 채널 호핑 오프셋 값 + 비컨 프레임의 시퀀스 번호) % PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수)를 이용하여 i번째 시간 슬롯의 j번째 서브 슬롯에서 채널을 선택하고, 상기 d는 상기 전송 지연 시간에 의해 결정되는 파라미터 값일 수 있다. The channel selector selects the jth sub-slot of the i-th time slot using the channel hopping sequence (i + j + d + channel hopping offset value + sequence number of the beacon frame) , And d may be a parameter value determined by the transmission delay time.

본 발명의 실시 예에 의하면, 비컨 기반 무선 개인 네트워크에서 하나의 채널 호핑 시퀀스를 이용하여 MAC-FH과 PHY-FH를 관리함으로써, 자원 낭비의 문제를 해결할 수 있고, 채널 호핑 시퀀스의 유사 임의성(Pseudo randomness)에 기인하여 이종의 무선 장치와의 무선 간섭을 줄일 수 있으며, 두 계층간의 채널 호핑 방식을 동일 채널 자원으로 관리하기 때문에 채널 관리에 대한 오버헤드를 감소할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the problem of resource waste can be solved by managing the MAC-FH and the PHY-FH using one channel hopping sequence in the beacon-based wireless private network, and the similarity of the channel hopping sequence randomness, it is possible to reduce radio interference with different types of wireless devices, and the overhead for channel management can be reduced since the channel hopping method between the two layers is managed as the same channel resource.

또한, 노드 장치가 별도의 시간 슬롯 할당 협상 과정 없이 시간 슬롯에 직접 데이터 프레임을 전송 할 수 있도록 함으로써, 노드 장치에서 소비되는 전력과 통신 오버헤드를 줄일 수 있다. 이에 따라서 극히 낮은 에너지 소모를 요구하는 저가의 노드 장치의 저전력 효율을 높일 수 있다. Also, by allowing the node device to directly transmit the data frame to the time slot without a separate time slot assignment negotiation process, power consumed by the node device and communication overhead can be reduced. As a result, the low-power efficiency of a low-cost node device that requires extremely low energy consumption can be enhanced.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서의 다중 슈퍼프레임(multi-superframe) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 호핑 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 말단 노드의 채널 호핑 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 말단 노드의 채널 호핑 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 비컨 프레임의 시간 슬롯 할당 비트맵의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 말단 노드의 채널 호핑 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 4 내지 도 7에서 설명한 채널 호핑을 수행하는 말단 노드의 채널 자원 관리 장치를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a diagram illustrating a multi-superframe structure in a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a channel hopping method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a terminal node according to the first embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a terminal node according to a second embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of a time slot allocation bitmap of a beacon frame.
7 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a terminal node according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a channel resource management apparatus of a terminal node performing channel hopping described with reference to FIG. 4 through FIG.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a section is referred to as "including " an element, it is understood that it does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 채널 자원 관리 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, an apparatus and method for managing channel resources according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a wireless network system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 무선 네트워크 시스템은 PAN(Personal Area Network) 코디네이터 노드(30), 코디네이터 노드(20) 및 말단 노드(10a, 10b)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a wireless network system includes a PAN (Personal Area Network) coordinator node 30, a coordinator node 20, and end nodes 10a and 10b.

PAN 코디네이터 노드(30)는 네트워크의 생성을 담당하는 장치로, 주기적인 비컨을 방송하여 네트워크에 접속하고자 하는 노드에게 네트워크 구성에 관련된 정보를 제공한다. 네트워크 구성에 관련된 정보에는 네트워크 프레임 구조, 채널 호핑 시퀀스 식별자, 시간 슬롯 점유 상태 비트맵 및 시각 정보가 포함될 수 있다. The PAN coordinator node 30 is a device responsible for the creation of a network. The PAN coordinator node 30 broadcasts periodic beacons and provides information related to the network configuration to nodes that are to access the network. The information related to the network configuration may include a network frame structure, a channel hopping sequence identifier, a time slot occupation state bitmap, and time information.

코디네이터 노드(20)는 PAN 코디네이터 노드(30) 혹은 다른 코디네이터 노드를 통해 네트워크에 접속하며, 말단 노드(10a, 10b) 혹은 다른 코디네이터 노드와 프레임을 교환한다. The coordinator node 20 connects to the network through the PAN coordinator node 30 or another coordinator node and exchanges frames with the terminating nodes 10a and 10b or other coordinator nodes.

코디네이터 노드(20)는 주기적인 비컨을 방송하는 역할을 하고, 네트워크에서 데이터 프레임 등을 중계하는 릴레이 노드로도 동작한다.The coordinator node 20 broadcasts periodic beacons and operates as a relay node for relaying data frames and the like in the network.

말단 노드(10a, 10b)는 네트워크의 최말단에 존재하며, 센싱 정보를 취득하여 코디네이터 노드(20)에게 전달하는 장치이다. The end nodes 10a and 10b are located at the farthest end of the network and acquire sensing information and transmit it to the coordinator node 20.

말단 노드(10a, 10b)와 코디네이터 노드(20)간 데이터 프레임 전송은 비경쟁구간(Contention Free Period, CFP)에서 채널 호핑을 통해 채널에 접근하여 이루어진다. Data frame transmission between the end nodes 10a and 10b and the coordinator node 20 is performed by accessing a channel through channel hopping in a contention free period (CFP).

도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서의 다중 슈퍼프레임(multi-superframe) 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a multi-superframe structure in a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 다중 슈퍼프레임은 복수의 슈퍼프레임을 포함한다. Referring to FIG. 2, the multiple superframe includes a plurality of superframes.

각 슈퍼프레임은 비컨 프레임, 경쟁 접근 기간(contention access period, CAP) 및 비경쟁 기간(contention free period, CFP)을 포함한다. CFP에는 복수의 시간 슬롯이 할당된다. CFP는 시간 축 방향으로 복수의 시간 슬롯으로 분할되고, 주파수 축 방향으로 복수의 채널로 분할되는데, 하나의 시간 슬롯과 하나의 채널에 의해 정의되는 영역을 결정론적 및 동기적 다채널 확장-보장 시간 슬롯(deterministic and synchronous multi-channel extension guaranteed time slot, DSME-GTS)이라 정의할 수 있다. Each superframe includes a beacon frame, a contention access period (CAP), and a contention free period (CFP). The CFP is assigned a plurality of time slots. The CFP is divided into a plurality of time slots in the time axis direction, and is divided into a plurality of channels in the frequency axis direction. The region defined by one time slot and one channel is divided into a deterministic and synchronous multi- Slot (DSME-GTS), which is a deterministic and synchronous multi-channel extension guaranteed time slot.

그리고 말단 노드(10a, 10b)는 채널 호핑을 통해서 비경쟁구간(Contention Free Period, CFP)에서 채널에 접근하여 데이터 프레임을 코디네이터 노드(20)로 전송한다. The end nodes 10a and 10b access the channel in a contention free period (CFP) through channel hopping and transmit the data frame to the coordinator node 20.

하나의 말단 노드가 한 슈퍼프레임에서 사용할 수 있는 DSME-GTS의 수에 제한이 있으므로, 도 2에 도시한 것처럼 복수의 슈퍼프레임을 묶은 다중 슈퍼프레임이 사용된다. 다중 슈퍼프레임의 크기와 구조는 BO(beacon order), SO(superframe order) 및 MO(multi-superframe order) 값에 의해 결정될 수 있다. BO는 코디네이터노드가 비컨 프레임을 전송하는 간격이고, SO는 슈퍼프레임의 길이이며, MO는 다중 슈퍼프레임의 길이로 반복되는 DSME-GTS 할당 스케줄의 사이클이다. Since there is a limit to the number of DSME-GTSs that one end node can use in one super frame, multiple super-frames bundled with a plurality of super frames are used as shown in FIG. The size and structure of the multiple superframes can be determined by beacon order (BO), superframe order (SO) and multi-superframe order (MO) values. BO is the interval at which the coordinator node transmits the beacon frame, SO is the length of the superframe, and MO is the cycle of the DSME-GTS allocation schedule repeated with the length of the multiple superframes.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 호핑 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다. 3 is a diagram schematically illustrating a channel hopping method according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 말단 노드(10a, 10b)는 PPDU(PHY protocol data unit)를 전송할 하나의 시간 슬롯을 할당 받으면, PPDU를 복수의 서브 프레임으로 나누고, 하나의 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 나눈 후, 서브 슬롯 단위의 주파수 호핑을 통해서 각 서브 프레임을 전송한다. As shown in FIG. 3, when the end nodes 10a and 10b are allocated one time slot for transmitting a PHY protocol data unit (PPDU), the end nodes 10a and 10b divide the PPDU into a plurality of subframes, Slots, and then transmits each subframe through frequency hopping in sub-slot units.

이때 말단 노드(10a, 10b)는 i번째 시간 슬롯에서 수학식 1을 이용하여 j번째 서브 슬롯에서 서브 프레임을 전송할 채널을 계산한다. At this time, the end nodes 10a and 10b calculate a channel to transmit the subframe in the jth sub slot using Equation (1) in the i th time slot.

Figure 112012080563256-pat00001
Figure 112012080563256-pat00001

여기서, i는 해당 다중 슈퍼프레임내의 해당 시간 슬롯의 인덱스 값이고, j는 전송하고자 하는 서브프레임의 인덱스 값이다. macHoppingSequenceList는 네트워크에서 사용되는 채널 호핑 시퀀스이고, macChannelOffset는 말단 노드가 프레임을 송신하고자 하는 목적 노드의 채널 호핑 오프셋 값이며, macPANCoordBSN은 해당 다중 슈퍼프레임의 PAN 코디네이터 노드(30)가 사용하는 비컨 프레임의 시퀀스 번호이다. phyChannelsSupported는 PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수로 말단 노드(10a, 10b)가 사용하는 PHY에 따라 가변적이다. 그리고 %는 나머지 연산자(Modulus Operator)를 나타낸다. Here, i is an index value of a corresponding time slot in the corresponding multi-superframe, and j is an index value of a subframe to be transmitted. The macPopelSequenceList is a channel hopping sequence used in the network. The macChannelOffset is a channel hopping offset value of a destination node to which a terminal node wants to transmit a frame. The macPANCoordBSN is a sequence of beacon frames used by the PAN coordinator node 30 of the corresponding multi- It is a number. phyChannelsSupported is the number of physical frequency channels supported by the PHY layer and is variable according to the PHY used by the end nodes 10a and 10b. And% represents the remaining operator (Modulus Operator).

이와 같이, 채널이 계산되면, 말단 노드(10a, 10b)는 할당된 슬롯에서 계산된 채널을 통해 해당 서브 프레임을 전송한다. As such, when the channel is calculated, the end nodes 10a and 10b transmit the corresponding subframe through the channel calculated in the assigned slot.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 말단 노드의 채널 호핑 방법을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a terminal node according to the first embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 말단 노드(예를 들면, 10a)는 주변의 코디네이터 노드들이 방송하는 비컨을 통해 부모 코디네이터 노드를 선택하고 부모 코디네이터 노드를 통해 네트워크에 가입한다(S400). Referring to FIG. 4, an end node (for example, 10a) selects a parent coordinator node through a beacon broadcast by peripheral coordinator nodes and subscribes to the network through a parent coordinator node (S400).

말단 노드(10a)는 네트워크 가입 절차를 통해서 네트워크에서 사용되는 채널 호핑 시퀀스와 자신이 사용하게 될 채널 호핑 오프셋 값을 설정한다. The end node 10a sets a channel hopping sequence used in the network and a channel hopping offset value to be used by the end node 10a through a network join procedure.

이후, 말단 노드(10a)는 데이터 프레임의 전송을 위해 코디네이터 노드(20)와 시간 슬롯 할당 협상 과정을 거쳐 시간 슬롯을 할당 받는다(S410). 할당된 시간 슬롯은 주기적으로 말단 노드(10a)가 데이터 전송을 위해 사용할 수 있는 시간 구간으로, 전송할 데이터의 유무와 상관없이 할당된 슬롯은 해당 노드에게 전용된다. Thereafter, the terminal node 10a is allocated a time slot through a time slot assignment negotiation process with the coordinator node 20 for transmission of a data frame (S410). The allocated time slot is a period of time that the end node 10a can periodically use for data transmission, and the assigned slot is dedicated to the node regardless of whether there is data to be transmitted.

말단 노드(10a)는 할당된 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할하고(S420), PPDU를 복수의 서브 슬롯에서 전송할 복수의 서브 프레임으로 분할한다(S430). The end node 10a divides the assigned time slot into a plurality of sub-slots (S420), and divides the PPDU into a plurality of sub-frames to be transmitted in a plurality of sub-slots (S430).

그리고 나서 말단 노드(10a)는 첫 번째 서브 슬롯부터 마지막 서브 슬롯까지 수학식 1을 이용하여 각 서브 슬롯에서 해당 서브 프레임을 전송할 채널을 계산한다(S440). Then, the end node 10a calculates a channel to transmit the corresponding subframe in each sub slot using Equation (1) from the first sub slot to the last sub slot at step S440.

이와 같이 하여 모든 서브 슬롯에서 서브 프레임을 전송할 채널이 계산되면, 말단 노드(10a)는 할당된 시간 슬롯에서 계산된 채널을 통해 해당 서브 프레임을 연속적으로 전송한다(S450). When the channel to transmit the subframe in all the sub slots is calculated, the end node 10a continuously transmits the corresponding subframe through the calculated channel in the allocated time slot (S450).

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 말단 노드의 채널 호핑 방법을 나타낸 흐름도이다. 말단 노드(10a)는 PAN 접속 이후에 시간 슬롯 할당 협상 과정을 거치지 않고, 비어 있는 시간 슬롯에서 직접 채널을 접근한다. 시간 슬롯 할당 협상 과정을 거치지 않기 때문에, 시간 슬롯 할당 협상 과정에 의한 오버헤드를 줄일 수 있지만 한 시간 슬롯에 여러 개의 말단 노드가 채널을 접근하려 할 때 충돌을 피할 수가 없다. 5 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a terminal node according to a second embodiment of the present invention. The end node 10a accesses the channel directly in the empty time slot without going through the time slot assignment negotiation process after the PAN connection. Since there is no time slot assignment negotiation process, it is possible to reduce the overhead due to the time slot assignment negotiation process, but the collision can not be avoided when several end nodes attempt to access the channel in one time slot.

도 5를 참고하면, 이러한 충돌 확률을 줄이기 위해, 말단 노드(10a)는 우선 코디네이터 노드가 방송하는 비컨 프레임을 수신하고(S500), 수신한 비컨 프레임을 통해 어떤 시간 슬롯이 현재 사용하고 있지 않은지 시간 슬롯의 사용 현황을 확인한다(S510). Referring to FIG. 5, in order to reduce the collision probability, the terminal node 10a first receives a beacon frame broadcast by the coordinator node (S500), and determines whether a time slot is currently in use through the received beacon frame The use status of the slot is confirmed (S510).

도 6은 비컨 프레임의 시간 슬롯 할당 비트맵의 일 예를 나타낸 도면으로, 코디네이터 노드 A와 코디네이터 노드 B로부터 방송되는 비컨 프레임의 시간 슬롯 할당 비트맵을 나타낸다.FIG. 6 shows an example of a time slot allocation bitmap of a beacon frame, which shows a time slot allocation bitmap of a beacon frame broadcast from the coordinator node A and the coordinator node B. FIG.

예시를 위해 채널 호핑 시퀀스 {1,2,3,4,5,6,7}이 사용되었다 가정하고, 코디네이터 노드 A와 코디네이터 노드 B의 채널오프셋 값은 각각 2, 5라 가정한다. 비트맵의 0은 해당 시간 슬롯이 사용되고 있지 않음을 나타내고, 비트맵의 1은 해당 시간 슬롯이 다른 노드 장치에 의해 사용되고 있음을 나타낸다. 이때, 코디네이터 노드 A, B에서 사용하는 채널 오프셋 값이 다르므로, 네트워크에서 동일한 호핑 시퀀스를 사용한다 하더라도, 특정 시간 슬롯에서 코디네이터 노드(20)가 사용하는 채널 자원은 서로 중첩되지 않는다. 말단 노드(10a)는 비컨 프레임을 청취하여 비트맵에서 0으로 표시된 시간 슬롯을 선택한다(S520). 비컨 프레임을 청취한 복수의 말단 노드(10a)가 같은 시간 슬롯에서 서브 프레임을 송신할 경우가 발생할 경우 프레임 충돌을 피할 수 없게 된다. 이러한 충돌 확률을 줄이기 위하여 말단 노드(10a)는 비트맵에 0으로 표시된 시간 슬롯 중 동일한 선택확률을 갖는 난수를 발생하여 시간 슬롯을 선택한다. 예를 들어, 첫 번째, 네 번째 및 다섯 번째 시간 슬롯이 다른 노드 장치에 의해 점유되지 않을 경우, 프레임 전송을 원하는 말단 노드(10a)는 이 3개의 시간 슬롯 중 하나를 1/3의 확률로 선택한다. Assume that a channel hopping sequence {1,2,3,4,5,6,7} is used for illustrative purposes, and the channel offset values of the coordinator node A and the coordinator node B are assumed to be 2 and 5, respectively. A bitmap of 0 indicates that the time slot is not in use, and a bitmap of 1 indicates that the time slot is being used by another node device. At this time, since the channel offset values used by the coordinator nodes A and B are different, channel resources used by the coordinator node 20 in a specific time slot do not overlap each other even if the same hopping sequence is used in the network. The end node 10a listens to the beacon frame and selects a time slot indicated by 0 in the bit map (S520). A frame collision can not be avoided when a plurality of terminal nodes 10a receiving a beacon frame transmit subframes in the same time slot. In order to reduce the collision probability, the terminal node 10a selects a time slot by generating a random number having the same selection probability among the time slots indicated by 0 in the bit map. For example, if the first, fourth, and fifth time slots are not occupied by other node devices, the end node 10a desiring frame transmission may select one of these three time slots with a probability of 1/3 do.

다음, 말단 노드(10a)는 선택된 시간 슬롯에서 도 4에서 설명한 바와 같이 수학식 1의 채널 호핑을 통해서 서브 프레임을 전송할 채널을 계산한다(S530~S550). Next, the terminal node 10a calculates a channel to transmit the subframe through the channel hopping of Equation (1) (S530 to S550) as described in FIG. 4 in the selected time slot.

이와 같이 하여 모든 서브 슬롯에서 서브 프레임을 전송할 채널이 계산되면, 말단 노드(10a)는 할당된 시간 슬롯에서 계산된 채널을 통해 복수의 서브 프레임을 연속적으로 전송한다(S560). When the channel to transmit the subframe in all the sub slots is calculated, the end node 10a continuously transmits a plurality of subframes through the channel calculated in the assigned time slot (S560).

도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 말단 노드의 채널 호핑 방법을 나타낸 흐름도이다. . 7 is a flowchart illustrating a channel hopping method of a terminal node according to a third embodiment of the present invention. .

도 7을 참고하면, 말단 노드(10a)는 도 5에서 설명한 방법이나 도 4에서 설명한 방법을 통해서 데이터 프레임을 전송할 시간 슬롯이 선택되면(S700), 서브 프레임을 전송하기 위해 해당 시간 슬롯에 도달할 때까지 타이머를 동작시킨다(S710). 타이머의 시간 값이 해당 시간 슬롯에 다다르면, 말단 노드(10a)는 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance)를 이용하여 전송 시점을 계산한다(S720). 전송 시점은 첫 서브 프레임이 CSMA-CA의 백오프로 인해 갖게 되는 임의의 전송 지연 시간(td)에 의해 결정 되는데, j번째 서브 슬롯에서 전송할 서브 프레임의 실제 전송 시간은 해당 시간 슬롯의 시작점을 기준으로 서브 프레임 전송 시간(tsubframe)의 배수 단위로 설정된다. Referring to FIG. 7, when a time slot to transmit a data frame is selected through the method described in FIG. 5 or the method described with reference to FIG. 4 (S700), the end node 10a accesses a corresponding time slot (S710). When the time value of the timer reaches the corresponding time slot, the terminal node 10a calculates a transmission time using a CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance) (S720). The transmission time is determined by an arbitrary transmission delay time (t d ) of the first subframe due to the backoff of the CSMA-CA. The actual transmission time of the subframe to be transmitted in the j < th & Is set to a multiple of the sub-frame transmission time (t subframe ).

즉, j번째 서브 슬롯에서 전송할 서브 프레임의 전송 시간(tsend)은 수학식 2와 같이 결정될 수 있다. That is, the transmission time (t send ) of the subframe to be transmitted in the j < th >

Figure 112012080563256-pat00002
Figure 112012080563256-pat00002

여기서, d = ceil(td/ tsubframe)로 정의 된다. Ceil(x)는 x를 초과하는 최소 양의 정수를 나타낸다. Where d = ceil (t d / t subframe ). Ceil (x) represents the smallest positive integer greater than x.

다음, 말단 노드는 선택된 시간 슬롯에서 채널 호핑 방식으로 서브프레임을 전송할 채널을 계산하는데(S730~S750), 말단 노드(10a)는 i번째 시간 슬롯에서 다음 수학식 3을 이용하여 j번째 서브 슬롯에서 서브프레임을 전송할 채널을 계산한다. Next, the terminal node computes a channel to transmit a subframe in a channel hopping manner in a selected time slot (S730 to S750), and the terminal node 10a calculates a channel in a jth sub-slot using an equation And calculates a channel to transmit the subframe.

Figure 112012080563256-pat00003
Figure 112012080563256-pat00003

이와 같이 하여 모든 서브 슬롯에서 서브 프레임을 전송할 채널이 계산되면, 말단 노드(10a)는 할당된 시간 슬롯에서 계산된 전송 시점에서 계산된 채널을 통해 해당 서브프레임을 연속적으로 전송한다(S760). When the channel for transmitting the sub-frame is calculated in all the sub-slots, the end node 10a continuously transmits the corresponding sub-frame through the channel calculated at the transmission time calculated in the allocated time slot (S760).

각 서브 프레임은 수학식 3의 채널 호핑 방식으로 전송되며, 첫 서브프레임의 전송은 CSMA-CA 방식으로 이루어지며, 나머지 서브프레임은 CSMA-CA 없이 연속으로 전송된다. 이는 해당 시간 슬롯에 복수 개의 말단 노드가 프레임 전송을 위해 동시에 채널 접근을 할 경우 충돌을 최소화하기 위한 것이다. Each subframe is transmitted in the channel hopping scheme of Equation (3), the transmission of the first subframe is performed by the CSMA-CA scheme, and the remaining subframes are continuously transmitted without the CSMA-CA. This is to minimize the collision when a plurality of terminal nodes in the time slot simultaneously access the channel for frame transmission.

도 8은 도 4 내지 도 7에서 설명한 채널 호핑을 수행하는 말단 노드의 채널 자원 관리 장치를 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a channel resource management apparatus of a terminal node performing channel hopping described with reference to FIG. 4 through FIG.

도 8을 참고하면, 채널 자원 관리 장치(800)는 설정부(810), 시간 슬롯 할당부(820), 시간 슬롯 및 프레임 분할부(830) 및 채널 선택부(840)를 포함한다. 이러한 채널 자원 관리 장치(800)는 도 1의 말단 노드(10a, 10b)에 구현될 수 있다. Referring to FIG. 8, the channel resource management apparatus 800 includes a setting unit 810, a time slot assigning unit 820, a time slot and frame dividing unit 830, and a channel selecting unit 840. The channel resource management apparatus 800 may be implemented in the end nodes 10a and 10b of FIG.

설정부(810)는 네트워크에서 사용되는 채널 호핑 시퀀스와 자신이 사용하게 될 채널 호핑 오프셋 값을 설정한다. 채널 호핑 시퀀스와 채널 호핑 오프셋 값은 네트워크 가입 절차를 통해서 획득될 수 있다. 네트워크에서 사용되는 채널 호핑 시퀀스는 비컨 프레임에 포함된 채널 호핑 시퀀스를 통해서 획득될 수 있다. 시간 슬롯 할당 협상 과정을 수행하는 경우 자신이 사용하게 될 채널 호핑 오프셋 값을 협상할 수도 있고, 자신이 사용할 슈퍼 프레임에서 비컨 프레임을 방송하고 있는 노드의 채널 호핑 오프셋 값과 동일한 값으로 자신이 사용하게 될 채널 호핑 오프셋 값을 사용할 수도 있다.The setting unit 810 sets a channel hopping sequence used in the network and a channel hopping offset value to be used by the setting unit 810. The channel hopping sequence and the channel hopping offset value may be obtained through a network join procedure. The channel hopping sequence used in the network may be obtained through a channel hopping sequence included in the beacon frame. When performing the time slot assignment negotiation process, it may negotiate the channel hopping offset value to be used by itself, or may use the same value as the channel hopping offset value of the node broadcasting the beacon frame in the superframe to be used by itself The channel hopping offset value to be used may be used.

시간 슬롯 할당부(820)는 PPDU를 전송할 시간 슬롯을 할당한다. 시간 슬롯 할당부(820)는 도 4에서 설명한 바와 같이 코디네이터 노드(20)와 시간 슬롯 할당 협상 과정을 거쳐 코디네이터 노드(20)로부터 시간 슬롯을 할당 받을 수도 있고, 도 5에서 설명한 바와 같이 비컨 프레임을 수신하여 다른 말단 노드에 의해 사용되고 있지 않은, 비어 있는 시간 슬롯을 할당할 수도 있다. The time slot assigning unit 820 assigns time slots to transmit PPDUs. 4, the time slot assigning unit 820 may receive the time slot from the coordinator node 20 through the time slot assignment negotiation with the coordinator node 20 as described in FIG. 4, And allocate an empty time slot that is not being used by other end nodes.

시간 슬롯 및 프레임 분할부(830)는 시간 슬롯 할당부(820)에 의해 할당 받은 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할한다. 또한 시간 슬롯 및 프레임 분할부(830)는 PPDU를 복수의 서브 슬롯에서 각각 전송할 수 있는 복수의 서브프레임으로 분할한다. The time slot and frame division unit 830 divides the time slot allocated by the time slot allocation unit 820 into a plurality of sub slots. The time slot and frame division unit 830 also divides the PPDU into a plurality of subframes each of which can transmit in a plurality of sub slots.

채널 선택부(840)는 각 서브 슬롯에서 서브프레임을 전송할 채널을 선택한다. 채널 선택부(840)는 수학식 1을 통해서 서브프레임을 전송할 채널을 선택할 수도 있고 수학식 3을 통해서 서브프레임을 전송할 채널을 선택할 수 있다. The channel selector 840 selects a channel to transmit the subframe in each sub slot. The channel selector 840 may select a channel to transmit a subframe according to Equation (1) or select a channel to transmit a subframe according to Equation (3).

채널 자원 관리 장치(800)에서 이와 같은 채널 호핑 방식을 사용하면, MAC 계층과 PHY 계층에서 채널 호핑을 따로 수행할 필요가 없어진다. 따라서 MAC 계층과 PHY 계층간의 채널 호핑을 동일 채널 자원으로 관리할 수 있기 때문에 채널 관리에 대한 오버헤드를 감소시킬 수 있다. When using the channel hopping method in the channel resource management apparatus 800, there is no need to separately perform channel hopping in the MAC layer and the PHY layer. Therefore, since the channel hopping between the MAC layer and the PHY layer can be managed as the same channel resources, the overhead for channel management can be reduced.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention are not limited to the above-described apparatuses and / or methods, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, Such an embodiment can be readily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (17)

무선 네트워크의 노드에서 채널 자원을 관리하는 방법으로서,
시간 슬롯을 할당하는 단계,
상기 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할하는 단계,
데이터 프레임을 복수의 서브프레임으로 분할하는 단계, 그리고
무선 네트워크에서 사용되는 채널 호핑 시퀀스와 채널 호핑 오프셋 값, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)의 백오프에 의한 전송 지연 시간에 의해 결정되는 파라미터 값을 이용하여 상기 복수의 서브 슬롯에서 각각 복수의 서브프레임을 전송할 채널을 선택하는 단계
를 포함하는 채널 자원 관리 방법. A method for managing channel resources at a node of a wireless network,
Assigning a time slot,
Dividing the time slot into a plurality of sub-slots,
Dividing a data frame into a plurality of subframes, and
A channel hopping offset value used in a wireless network, a channel hopping offset value, and a parameter value determined by a transmission delay time due to backoff of a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) Selecting a channel for transmitting a plurality of subframes
The channel resource management method comprising: 삭제delete 제1항에서,
상기 시간 슬롯을 할당하기 전에, 상기 채널 호핑 시퀀스와 상기 채널 호핑 오프셋 값을 포함한 비컨 프레임을 수신하는 단계
를 더 포함하는 채널 자원 관리 방법. The method of claim 1,
Before assigning the time slot, receiving a beacon frame including the channel hopping sequence and the channel hopping offset value
Further comprising the steps of: 삭제delete 제3항에서,
상기 할당하는 단계는 상기 비컨 프레임을 통해서 비어 있는 시간 슬롯 중에서 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는 채널 자원 관리 방법. 4. The method of claim 3,
Wherein the allocating comprises selecting one time slot among empty time slots through the beacon frame. 제5항에서,
상기 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계는 상기 비어 있는 시간 슬롯 중 동일한 선택 확률을 가지는 난수를 발생하여 상기 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는 채널 자원 관리 방법. The method of claim 5,
Wherein the selecting one time slot comprises generating a random number having the same selection probability among the empty time slots to select the one time slot. 제3항에서,
상기 할당하는 단계는 상기 노드의 상위 노드와 시간 슬롯 할당 협상을 통해서 하나의 시간 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는 채널 자원 관리 방법. 4. The method of claim 3,
Wherein the assigning comprises selecting one time slot through a time slot assignment negotiation with an upper node of the node. 삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 선택하는 단계는 i번째 시간 슬롯의 j번째 서브 슬롯에서 해당 서브 프레임을 전송할 채널을 관계식을 통해 계산하는 단계를 포함하고,
상기 관계식은
CH(i,j) = 채널 호핑 시퀀스(( i + j + d + 채널 호핑 오프셋 값 + 비컨 프레임의 시퀀스 번호) % PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수)이며,
상기 d는 상기 전송 지연 시간에 의해 결정되는 파라미터 값이고, 상기 %는 나머지 연산자(Modulus Operator)를 나타내는 채널 자원 관리 방법. The method of claim 1,
Wherein the selecting includes calculating a channel through which the subframe is to be transmitted in the jth sub slot of the i < th > time slot through a relational expression,
The relational expression
(I + j + d + channel hopping offset value + sequence number of beacon frame)% PHY is the number of physical frequency channels supported by the layer,
D is a parameter value determined by the transmission delay time, and% represents a modulus operator. 무선 네트워크에서 데이터 프레임을 전송할 채널 자원을 관리하는 장치로서,
사용할 채널 호핑 시퀀스 및 채널 호핑 오프셋 값을 설정하는 설정부,
시간 슬롯을 할당하는 시간 슬롯 할당부,
상기 시간 슬롯을 복수의 서브 슬롯으로 분할하고, 데이터 프레임을 복수의 서브프레임으로 분할하는 시간 슬롯 및 프레임 분할부, 그리고
상기 채널 호핑 시퀀스, 상기 채널 호핑 오프셋 값, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)의 백오프에 의한 전송 지연 시간에 의해 결정되는 파라미터 값, 상기 시간 슬롯의 인덱스, 서브 프레임을 전송할 서브 슬롯의 인덱스를 이용하여 상기 복수의 서브 슬롯에서 각각 복수의 서브프레임을 전송할 채널을 선택하는 채널 선택부
를 포함하는 채널 자원 관리 장치. An apparatus for managing channel resources for transmitting data frames in a wireless network,
A setting unit for setting a channel hopping sequence to be used and a channel hopping offset value,
A time slot assignment unit for assigning time slots,
A time slot and a frame dividing unit for dividing the time slot into a plurality of sub-slots, dividing the data frame into a plurality of sub-frames, and
A parameter value determined by a transmission delay time due to a backoff of a channel hopping sequence, a channel hopping offset value, a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance), an index of the time slot, Slots for transmitting a plurality of sub-frames in the plurality of sub-slots,
The channel resource management apparatus comprising: 삭제delete 삭제delete 제11항에서,
상기 채널 선택부는 채널 호핑 시퀀스(( i + j + d + 채널 호핑 오프셋 값 + 비컨 프레임의 시퀀스 번호) % PHY 계층이 지원하는 물리적 주파수 채널의 개수)를 이용하여 i번째 시간 슬롯의 j번째 서브 슬롯에서 채널을 선택하고,
상기 d는 상기 전송 지연 시간에 의해 결정되는 파라미터 값이고, 상기 %는 나머지 연산자(Modulus Operator)를 나타내는 채널 자원 관리 장치. 12. The method of claim 11,
The channel selector selects the jth sub-slot of the i-th time slot using the channel hopping sequence (i + j + d + channel hopping offset value + sequence number of the beacon frame) ≪ / RTI &
D is a parameter value determined by the transmission delay time, and% represents a modulus operator. 제11항에서,
상기 시간 슬롯 할당부는 비컨 프레임을 수신하여 비어 있는 시간 슬롯 중에서 하나의 시간 슬롯을 선택하는 채널 자원 관리 장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the time slot allocator receives a beacon frame and selects one time slot among empty time slots. 제15항에서,
상기 시간 슬롯 할당부는 상기 비어 있는 시간 슬롯 중 동일한 선택 확률을 가지는 난수를 이용하여 상기 하나의 시간 슬롯을 선택하는 채널 자원 관리 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the time slot allocator selects the one time slot using a random number having the same selection probability among the empty time slots. 제11항에서,
상기 시간 슬롯 할당부는 상위 노드와 시간 슬롯 할당 협상을 통해서 상기 상위 노드로부터 하나의 시간 슬롯을 할당 받는 채널 자원 관리 장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the time slot allocator allocates one time slot from the superordinate node through time slot assignment negotiation with an upper node.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170004075U (en) 2016-05-24 2017-12-04 박노식 Structure Of Connecting Pipes For Handrail
CN113761959A (en) * 2021-09-10 2021-12-07 众力智联(湖州)智能科技有限公司 Wireless interconnection-oriented multi-RFID read-write node dynamic time slot allocation method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101683795B1 (en) * 2009-05-08 2016-12-08 한국전자통신연구원 Operation method of device in Wireless Personal Area Network

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wun-Cheol Jeong, et al., "Channel Diversity Sub group Report", IEEE 802.15-09-0694-00-004e, 2009.09.24.
Wun-Cheol Jeong, et al., "MAC channel diversity over PHY-FH", IEEE 802.15-09-0536-00-004e, 2009.07.14*

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