KR101674930B1 - Frame structure of mac protocol based on tdma in wbsn and allocating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 구조 및 그 할당 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법은 GTS 구간에서 TDMA 기반 스케쥴링 방식으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계; PSAP 구간에서 각 노드의 우선순위를 판별하는 단계; 각 노드의 최대대기시간 정보를 비교하는 단계; 및 상기 우선 순위와 상기 최대대기시간을 기반으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A frame structure and an allocation method of a TDMA-based MAC protocol in a WBSN according to the present invention are disclosed. A method of allocating a TDMA-based MAC protocol frame in a WBSN according to the present invention comprises: allocating a time slot to each node in a TDMA-based scheduling scheme in a GTS interval; Determining a priority of each node in a PSAP interval; Comparing the maximum latency information of each node; And allocating a time slot to each node based on the priority and the maximum waiting time.
Description
본 발명은 WBSN(Wireless Body Area Network)에 관한 것으로서, 특히, WBSN에서 TDMA 기반 MAC(Media Access Control) 프로토콜의 프레임 구조 및 그 할당방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 진보된 무선통신 기술과 발전된 의료 기술로 인하여 유비쿼터스 헬스케어(Ubiquitous Healthcare; U-Healthcare)에 대한 사회적 관심이 증대됨에 따라 그 핵심 기술인 WBAN(Wireless Body Area Network)의 연구가 활발히 이루어지고 있다. WBAN의 일환으로서 WBSN(Wireless Body Sensor Network)의 의료기관 및 가정에서의 수요가 급증함으로써, 관련연구도 활발히 진행되고 있다.Recently, due to the increasing interest in Ubiquitous Healthcare (U-Healthcare) due to advanced wireless communication technology and advanced medical technology, research on WBAN (Wireless Body Area Network), which is a core technology, has been actively conducted. As a part of the WBAN, the demand for the wireless body sensor network (WBSN) at the medical institutions and the home has rapidly increased, and related researches are being actively carried out.
WBSN은 보통 환장의 인체에 부착된 무선생체계측 센서와 무선 의료장비로 구성된 특별한 무선센서 네트워크 방식으로서, 심전도 측정 센서, 근전도 측정센서, 뇌전도 측정센서, 혈압센서, 체온 측정센서 등 여러 가지 생체신호 측정용 센서들로 구성되어 있다.WBSN is a special wireless sensor network system composed of wireless biometrics sensor and wireless medical equipment normally attached to the body of a diabetic. It is used for measuring various bio-signals such as electrocardiogram sensor, EMG sensor, EEG sensor, blood pressure sensor, For example.
각 센서는 자신이 획득한 각각의 생체신호들을 측정 및 전송하게 되고, 측정된 데이터는 근처에 위치한 무선 의료장비에서 모니터링 되거나 의료진의 휴대장비 및 PC 등에 전송된다.Each sensor measures and transmits each bio-signal that it acquires, and the measured data is monitored in a nearby wireless medical device or transmitted to the portable equipment and PC of the medical staff.
기존의 경쟁기반 방식인 CSMA/CA는 잦은 횟수의 유휴청취 및 패킷 충돌로 인한 높은 에너지 소모 및 각 센서 및 노드들의 할당 불공정성으로 인한 전반적인 시스템의 QOS 저하를 촉진하는 까닭으로 TDMA가 배터리 절약적인 측면 및 노드의 할당 공정성 측면에서 유리한 결과를 보여주고 있다.CSMA / CA, which is a conventional contention-based scheme, accelerates the QOS degradation of the overall system due to high energy consumption due to frequent idle listening and packet collisions and unfair allocation of each sensor and nodes. As a result, And it is advantageous in terms of node fairness.
기존의 WBSN 환경의 TDMA 기반의 Bio-MAC 프로토콜은 코디네이터가 다수의 노드들로 채널예약할당을 수행할 시 우선순위만을 고려하여 타임 슬롯 할당을 수행하기 때문에 상대적으로 우선순위가 높은 노드에게만 타임 슬롯이 할당되고 우선순위가 낮은 노드는 항상 자신보다 높은 우선순위의 노드에게 타임 슬롯 할당을 양보하게 됨으로써, 전체적으로 모든 노드에게 전송을 보장할 수 없는 문제점이 있다.Since the TDMA-based Bio-MAC protocol based on the existing WBSN environment performs the time slot allocation considering only the priority when the coordinator performs channel reservation allocation to a plurality of nodes, the time slot is allocated only to a node having a relatively high priority A node having an assigned priority and a node having a lower priority always yields a time slot assignment to a node having a higher priority than the node having a higher priority, so that transmission can not be guaranteed to all nodes as a whole.
이는 곧 전체 시스템의 전송지연을 유발하고 각 노드에게 골고루 전송공정성을 보장해 주지 못한다.This causes transmission delays of the entire system and does not guarantee uniformity of transmission to each node.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 우선 순위와 생체 신호에 따른 각 노드별로 지정된 최소전송지연시간 요소 또는 최대대기시간 요소를 기준으로 우선순위가 낮은 노드의 전송공정성을 보장하도록 하는 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 할당 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling transmission fairness of a node having a low priority based on a minimum transmission delay time element or a maximum waiting time element, And to provide a frame allocation method of a TDMA-based MAC protocol in a WBSN.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법은 GTS 구간에서 TDMA 기반 스케쥴링 방식으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계; PSAP 구간에서 각 노드의 우선순위를 판별하는 단계; 각 노드의 최대대기시간 정보를 비교하는 단계; 및 상기 우선 순위와 상기 최대대기시간을 기반으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of allocating a TDMA-based MAC protocol frame in a WBSN, the method comprising: allocating a time slot to each node in a TDMA-based scheduling scheme in a GTS interval; Determining a priority of each node in a PSAP interval; Comparing the maximum latency information of each node; And allocating a time slot to each node based on the priority and the maximum waiting time.
바람직하게, 상기 우선 순위와 상기 최대대기시간을 기반으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계는, 상기 최대대기시간에 도달한 노드가 있으면, 해당 노드에 가장 우선적으로 타임 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of allocating the time slot to each node based on the priority and the maximum waiting time allocates a time slot to the node with the highest priority if there is a node that has reached the maximum waiting time. do.
바람직하게, 상기 최대대기시간은 상기 GTS 구간에서 타임 슬롯을 할당 받지 못한 시점을 기준으로 하는 대기 시간인 것을 특징으로 한다.Preferably, the maximum waiting time is a waiting time based on a point in time when a time slot is not allocated in the GTS section.
바람직하게, 상기 최대대기시간은, 각 노드들의 우선순위에 따라 서로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the maximum waiting time is set to a different value according to a priority of each node.
바람직하게, 상기 우선 순위와 상기 최대대기시간을 기반으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계는, 상기 최대대기시간에 도달한 노드가 없으면, 우선순위가 가장 높은 노드에 타임 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of assigning the time slot to each node based on the priority and the maximum waiting time may include assigning a time slot to the node having the highest priority if there is no node reaching the maximum waiting time .
본 발명의 다른 한 관점에 따른 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 구조는 TDMA 기반 스케쥴링 방식으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 GTS 구간; 및 PSAP 구간에서 각 노드의 기 설정된 우선 순위와 상기 최대대기시간을 기반으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 PASP 구간을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a frame structure of a TDMA-based MAC protocol in a WBSN includes a GTS section allocating a time slot to each node in a TDMA-based scheduling scheme; And a PASP interval in which a time slot is allocated to each node based on the predetermined priority and the maximum waiting time of each node in the PSAP interval.
바람직하게, 상기 PASP 구간은 상기 최대대기시간에 도달한 노드가 있으면, 해당 노드에 가장 우선적으로 타임 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the PASP section assigns a time slot to a corresponding node when the node has reached the maximum waiting time.
바람직하게, 상기 최대대기시간은 상기 GTS 구간에서 타임 슬롯을 할당 받지 못한 시점을 기준으로 하는 대기 시간인 것을 특징으로 한다.Preferably, the maximum waiting time is a waiting time based on a point in time when a time slot is not allocated in the GTS section.
바람직하게, 상기 최대대기시간은, 각 노드들의 우선순위에 따라 서로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the maximum waiting time is set to a different value according to a priority of each node.
바람직하게, 상기 PASP 구간은 상기 최대대기시간에 도달한 노드가 없으면, 우선순위가 가장 높은 노드에 타임 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the PASP section allocates a time slot to a node having the highest priority if there is no node that has reached the maximum waiting time.
이를 통해, 본 발명은 우선 순위와 생체 신호에 따른 각 노드별로 지정된 최소전송지연시간 요소 또는 최대대기시간 요소를 기준으로 우선순위가 낮은 노드의 전송공정성을 보장하도록 함으로써, 전체 시스템의 QOS 및 전송공정성을 보장할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention guarantees the transmission fairness of a node having a low priority based on a minimum transmission delay time element or a maximum waiting time element designated for each node according to a priority and a biological signal, so that the QOS and the transmission fairness Can be guaranteed.
또한, 본 발명은 최소전송지연시간 요소를 고려하여 전체 시스템의 QOS 및 전송공정성을 보장하는 것이 가능하기 때문에 안정적인 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.Also, since the present invention can guarantee the QOS and the transmission fairness of the entire system considering the minimum transmission delay time factor, it is possible to provide a stable service.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 프로토콜의 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호에 따른 우선 순위를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호에 따른 최소전송지연시간을 나타내는 도면이다.
도 4는 FDT-MAC의 타임슬롯 할당과 기존 Bio-MAC과의 결과값을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a frame structure of a MAC protocol according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing priorities according to a bio-signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a minimum transmission delay time according to a bio-signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing time slot allocation of FDT-MAC and result values of an existing Bio-MAC.
5 is a diagram illustrating a frame allocation method of a MAC protocol according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 구조를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.Hereinafter, a frame structure of a TDMA-based MAC protocol in a WBSN according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will be described in detail with reference to the portions necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.In describing the constituent elements of the present invention, the same reference numerals may be given to constituent elements having the same name, and the same reference numerals may be given thereto even though they are different from each other. However, even in such a case, it does not mean that the corresponding component has different functions according to the embodiment, or does not mean that the different components have the same function. It should be judged based on the description of each component in the example.
특히, 본 발명에서는 우선 순위와 생체 신호에 따른 각 노드별로 지정된 최소전송지연시간 요소 또는 최대대기시간 요소를 기준으로 우선순위가 낮은 노드의 전송공정성을 보장하도록 하는 새로운 MAC 프로토콜의 프레임 구조를 제안한다.In particular, the present invention proposes a frame structure of a new MAC protocol that guarantees transmission fairness of a node having a low priority based on a minimum transmission delay time element or a maximum waiting time element designated for each node according to a priority and a biological signal .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 프로토콜의 프레임 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a frame structure of a MAC protocol according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 MAC 프로토콜의 프레임 구조는 비콘(Beacon; B) 필드, GTS(Guaranteed Time Slot) 구간, PSAP(Pre-Slot Assignment Period) 구간을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the frame structure of the MAC protocol according to the present invention may include a beacon (B) field, a GTS (Guaranteed Time Slot) section, and a PSAP (Pre-Slot Assignment Period) section.
이하에서는 본 발명에 따른 MAC 프로토콜을 FDT(Faireness-Superframe)-MAC 프로토콜이라 명명한다.Hereinafter, the MAC protocol according to the present invention will be referred to as an FDT (Fault-Superframe) -MAC protocol.
이러한 본 발명의 MAC 프로토콜의 프레임 구조는 TDMA 방식과 CSMA/CA 방식의 혼합형 구조로서, 각 GTS 구간은 TDMA 기반 스케쥴링(scheduling) 방식으로 타임 슬롯(time slot)을 할당하고, PSAP는 다음 주기에서 할당될 타임 슬롯들을 예약하고 이 정보를 코디네이터(coordinator)에 전송하는 구간일 수 있다.The frame structure of the MAC protocol of the present invention is a mixed structure of a TDMA scheme and a CSMA / CA scheme. Each GTS interval allocates a time slot in a TDMA-based scheduling scheme, and a PSAP allocates And may transmit the information to the coordinator.
이러한 PSAP 구간에서는 각 노드들의 우선순위에 따라 최대대기시간(Limitation Time; LT)의 차이를 두어 각 노드가 GTS 할당에서 할당 받지 못한 시점을 기준으로 대기 시간 내에서 전송을 보장 받도록 한다.In this PSAP interval, a difference in the maximum waiting time (LT) is given according to the priority of each node, and the transmission is guaranteed within the waiting time based on a point in time when each node is not allocated in the GTS allocation.
PSAP 구간에서 최대대기시간을 이용하여 타임 슬롯을 할당하는 원리를 설명한다.
The principle of allocating time slots using the maximum waiting time in the PSAP interval will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호에 따른 우선 순위를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing priorities according to a bio-signal according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 생체 신호에 따른 우선 순위를 보여주고 있는데, 예컨대, Class 1은 ECG(Electrocardiogram, 심전도), class 2는 EEG(Electroencephalogram, 뇌전도), Class 3은 EMG(Electromyogram, 근전도)가 설정된다.As shown in FIG. 2, the priorities according to the biological signals are shown. For example,
이처럼 본 발명은 생체 신호에 따라 서로 다른 우선 순위가 설정될 수 있다.
As such, different priorities can be set according to the biological signals of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호에 따른 최소전송지연시간을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a minimum transmission delay time according to a bio-signal according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 생체 신호에 따른 최소전송지연시간을 보여주고 있는데, 예컨대, ECG(심전도)는 150ms, EEG(뇌전도)는 200ms, EMG(근전도)는 250ms가 설정된다.As shown in FIG. 3, the minimum transmission delay time according to a living body signal is shown. For example, an ECG (electrocardiogram) is 150 ms, an EEG (electroencephalogram) is 200 ms and an EMG (electromyogram) is 250 ms.
이처럼 본 발명은 생체 신호에 따라 서로 다른 최소전송지연시간이 설정될 수 있다.As described above, according to the present invention, different minimum transmission delay times can be set according to the biological signals.
본 발명에서는 우선적으로 고려하는 기준은 각 노드의 우선 순위이고 둘째로 고려하는 기준은 각 노드의 해당하는 생체 신호의 최소전송지연시간, 즉, 최대대기시간(limitation time) 값이다. 즉, 각 노드가 동시에 데이터 타임슬롯 할당요청을 시도할 경우, 코디네이터는 우선적으로 각 노드의 우선순위를 판별하고, 두번째로 각 노드의 최대대기기간 정보를 비교한 후 타임슬롯을 할당하게 되는데, 이때 우선순위가 낮은 노드라 하더라도 자신이 타임 슬롯을 할당 받지 못한 시점으로부터 최대대기시간에 도달하면 가장 우선적으로 타임슬롯을 할당 받는다.In the present invention, the criterion considered first is the priority of each node, and the second criterion is the minimum transmission delay time of the corresponding bio-signal of each node, that is, the maximum waiting time. That is, when each node attempts a data time slot allocation request at the same time, the coordinator first determines priority of each node, secondly compares the maximum waiting period information of each node, and then allocates a time slot. Even if the node has a low priority, the time slot is allocated to the highest priority when it reaches the maximum waiting time from the time when the time slot is not allocated.
하지만 이와 동시에 우선순위가 높은 노드도 최대대기시간에 도달한다면 코디네이터는 우선순위 기준에 입각해 순위가 높은 노드로 타임슬롯을 할당하게 된다.However, at the same time, when the node with the highest priority also reaches the maximum waiting time, the coordinator assigns the time slot to the node having the highest ranking based on the priority order.
즉, 임의의 노드가 자신보다 높은 우선순위인 노드들이 최대대기시간에 도달하지 않은 경우에 자신이 최대대기시간에 도달한다면 가장 우선적으로 타임슬롯을 할당 받고 이 경우를 제외하고는 모두 자신보다 높은 우선순위의 노드들에게 타임슬롯을 할당하게 된다.In other words, if a node having a higher priority than the node does not reach the maximum waiting time, if the node reaches its maximum waiting time, the time slot is allocated to the highest priority, And assigns time slots to the nodes in the ranking.
이렇게 본 발명에 따른 MAC 프로토콜은 코디네이터의 타임 슬롯 할당 시 고려하는 기준으로서 최대대기시간 요소까지 포함시켜 Bio-MAC 프로토콜에 비해 상대적으로 우선순위가 낮은 노드의 전송공정성을 보장하고 전송지연을 감소 시킨다.
The MAC protocol according to the present invention includes a maximum waiting time element as a criterion for considering a time slot assignment of the coordinator, thereby guaranteeing the transmission fairness of a node having a relatively lower priority than the Bio-MAC protocol and reducing transmission delay.
WBSN 환경은 노드 수 즉, 디바이스 수가 크게 변동이 없고 제한이 되어 있다. 이에 따라 노드 수의 변화 및 증감요소에는 크게 고려하지 않았고 각 노드의 생체 신호에 따른 상이한 주기적인 특성 및 그에 따른 우선순위와 최대대기시간 LT(Limitation Time) 값에 따른 서비스 지연시간을 기존의 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜 및 BIO-MAC 프로토콜과 비교하였다.In WBSN environment, the number of nodes, that is, the number of devices, is not greatly changed and is limited. Therefore, we did not consider the change in the number of nodes and the increase / decrease factors. We consider the different periodic characteristics according to the biological signals of each node and the service delay time according to the priority and the maximum wait time LT (Limitation Time) .4 MAC protocol and BIO-MAC protocol.
기본적으로 고려한 환경은 디바이스 수의 변화가 없는 star topology 환경을 가정하였고 각각의 생체 신호 데이터 특성에 따라 우선순위별로 3개의 노드로 구성된 WBSN을 구성하였고 우선순위에 따라 최대대기시간을 각각 상이하게 설정하여 코디네이터에게 실시간으로 감지 및 수집된 데이터를 전송하는 모델을 가정하였다.The basic environment considered is a star topology environment with no change in the number of devices. A WBSN consisting of three nodes is configured according to the priority of each bio signal data characteristic. The maximum wait time is set to be different according to priority We assume a model that transmits data detected and collected in real time to the coordinator.
WBSN 환경에서 데이터 전송을 위해 각각의 노드들은 코디네이터들과의 최초 가입시도를 하고 난 뒤, 우선순위와 최대대기시간(LT)에 따라 순차적으로 슬롯 할당을 받게 된다.For data transmission in the WBSN environment, each node receives slot assignment sequentially according to priority and maximum waiting time (LT) after first attempting to join with the coordinators.
이후, 각각의 노드들의 우선순위와 계산된 최대대기시간(LT) 값에 근거하여 동적으로 PSAP(Pre-Slot Assignment Period) 프레임에서 미리 슬롯 할당예약을 하고 비콘 프레임을 통해 미리 예약 할당된 순서대로 타임 슬롯이 할당되며, 각각의 슬롯에서 코디네이터로 데이터 전송이 이루어지게 된다.Then, based on the priority of each node and the calculated maximum waiting time (LT) value, a slot assignment reservation is made in advance in a PSAP (Pre-Slot Assignment Period) frame, and a time Slots, and data is transmitted from the respective slots to the coordinator.
기존의 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜은 우선순위에 따른 노드에 대한 채널 할당이 이루어지지 않고 CAP 구간에서 임의의 확률로 인해 랜던하게 타임 슬롯이 할당이 이루어짐과 동시에 CFP(GTS) 구간에서는 GTS 요청을 한 순서대로 채널을 할당하는 FIFS 큐잉 기법이 적용됨으로써 우선순위에 따른 Bio-MAC과 본 발명에 따른 MAC 프로토콜에 비해 우선순위 및 최대대기시간에 따른 낮은 우선순위 노드의 타임 슬롯 할당을 보장할 수 없다.The existing IEEE 802.15.4 MAC protocol does not allocate the channel to the node according to the priority, but the time slot is randomly allocated due to the random probability in the CAP interval and the GTS request is performed in the CFP (GTS) The FIFS queuing scheme for allocating channels in order can not guarantee allocation of time slots of low priority nodes according to priority and maximum waiting time as compared with Bio-MAC according to priority and MAC protocol according to the present invention.
도 4는 FDT-MAC의 타임슬롯 할당과 기존 Bio-MAC과의 결과값을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing time slot allocation of FDT-MAC and result values of an existing Bio-MAC.
도 4에 도시한 바와 같이, 기존의 Bio-MAC에서의 우선순위에 따른 다음주기 GTS 슬롯 할당순서를 표시하고 있다. Bio-MAC에서는 각 노드의 우선순위 기준에 입각하여 GTS를 할당하고 우선순위가 높은 노드에 대해서 항상 할당이 이루어진다.As shown in FIG. 4, the next cycle GTS slot assignment procedure according to the priority in the existing Bio-MAC is shown. In Bio-MAC, GTS is assigned based on priority of each node, and assignment is always performed for a node having a high priority.
본 발명에 따른 FDT-MAC은 단위 주기에서 기존의 Bio-MAC과 마찬가지로 우선순위에 입각해서 타임슬롯을 할당하지만 추가적인 고려요소로 생체신호에 따른 각 노드별로 지정된 최대대기시간(LT) 값에 따라 서로 다른 우선순위의 노드들이 동시에 채널 할당을 요청할 경우 우선 순위가 낮은 노드도 LT 값에 도달하면 일시적으로 자신보다 높은 우선순위에 있는 노드를 제치고 타임 슬롯을 할당 받는다.The FDT-MAC according to the present invention allocates time slots based on priorities in the unit cycle as in the conventional Bio-MAC. However, as an additional consideration factor, the FDT-MAC according to the bio- If nodes of different priorities request channel allocation at the same time, a node with a lower priority also temporarily receives a time slot over a node with a higher priority than itself when it reaches the LT value.
예컨대, 본 발명의 FDT-MAC과 기존의 Bio-MAC의 타임 슬롯 할당 출력 값을 비교하면 FDT-MAC이 상대적으로 낮은 우선순위의 노드들도 타임슬롯 할당을 수행한다.For example, when the FDT-MAC of the present invention is compared with the time slot allocation output value of the existing Bio-MAC, the FDT-MAC performs time slot allocation even for the nodes having a relatively low priority.
FDT-MAC에서 출력 값이 배경이 음영으로 표시되어 있는 슬롯들은 LT 값과 우선순위를 고려하여 할당된 노드를 표시한 예이고, Bio-MAC에서 출력 값이 배경이 음영으로 표시된 슬롯들은 우선순위만을 고려하여 타임슬롯이 할당된 노드를 표시한 예이다.In FDT-MAC, the slots whose output values are shown in the background are shaded are examples of allocated nodes considering the LT value and priorities. In Bio-MAC, And the node to which the time slot is allocated is displayed.
이를 통해, 본 발명에 따른 FDT-MAC 프로토콜이 기존의 Bio-MAC 프로토콜에 비해 상대적으로 전체적인 채널의 전송 공정성을 보정하는 것을 알 수 있다.
Accordingly, it can be seen that the FDT-MAC protocol according to the present invention compensates the overall channel transmission fairness relative to the existing Bio-MAC protocol.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a frame allocation method of a MAC protocol according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법은 GTS 구간에서 코디네이터는 TDMA 기반 스케쥴링 방식으로 각 노드에 타임슬롯을 할당할 수 있다(단계 S510).As shown in FIG. 5, in the frame assignment method of the MAC protocol according to the present invention, the coordinator can assign a time slot to each node in a TDMA-based scheduling scheme in a GTS interval (step S510).
다음으로, PSAP 구간에서 코디네이터는 각 노드의 우선순위를 판별할 수 있다(단계 S520).Next, in the PSAP interval, the coordinator can determine the priority of each node (step S520).
다음으로, 코디네이터는 각 노드의 최대대기시간 정보를 비교할 수 있다(단계 S530).Next, the coordinator can compare the maximum waiting time information of each node (step S530).
다음으로, 코디네이터는 그 비교한 결과로 기 설정된 최대대기시간에 도달한 노드가 있으면, 해당 노드에 가장 우선적으로 타임 슬롯을 할당할 수 있다(단계 S540).Next, if there is a node that has reached a predetermined maximum waiting time as a result of the comparison, the coordinator can assign a time slot to the corresponding node with the highest priority (step S540).
반면, 코디네이터는 그 비교한 결과로 기 설정된 최대대기시간에 도달한 노드가 없으면, 우선순위가 가장 높은 노드에 우선적으로 타임 슬롯을 할당할 수 있다(단계 S550).
On the other hand, if there is no node that has reached the preset maximum waiting time as a result of the comparison, the coordinator can preferentially allocate the time slot to the node having the highest priority (step S550).
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all of the elements constituting the embodiments of the present invention described above are described as being combined or operated together. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer-readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (10)
PSAP 구간에서 상기 각 노드의 우선순위를 판별하는 단계;
상기 GTS 구간에서 타임 슬롯을 할당 받지 못한 시점을 기준으로 하는 상기 각 노드의 최대대기시간 정보를 비교하는 단계; 및
상기 우선 순위와 상기 최대대기시간을 기반으로 상기 최대대기시간에 도달한 노드가 있으면, 해당 노드에 가장 우선적으로 타임 슬롯을 할당하고, 상기 최대대기시간에 도달한 노드가 없으면, 우선순위가 가장 높은 노드에 타임 슬롯을 할당하는 단계;
를 포함하여 각 노드가 경합하는 환경인 것을 특징으로 하는 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법.
Allocating a time slot having a fixed length to each node having a fixed number in a TDMA-based scheduling scheme in a GTS interval;
Determining a priority of each node in a PSAP interval;
Comparing maximum waiting time information of each node based on a time point when the time slot is not allocated in the GTS interval; And
If there is a node that has reached the maximum waiting time based on the priority and the maximum waiting time, a time slot is allocated to the node with the highest priority, and if there is no node that has reached the maximum waiting time, Assigning a time slot to a node;
The method of claim 1, wherein each of the nodes is a contention environment.
상기 최대대기시간은, 각 노드들의 우선순위에 따라 서로 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 WBSN에서 TDMA 기반 MAC 프로토콜의 프레임 할당방법.
The method according to claim 1,
Wherein the maximum waiting time is set to a different value according to a priority of each node.
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