KR20080005751A - 무선 통신 네트워크에서의 효과적인 망 구축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 환경에서 각 무선 네트워크 기기간의 통신에 있어 안정적인 초기 네트워크 연결을 만들기 위해 초기화 및 네트워크 구성 데이터를 만들어 각 무선 네트워크 기기들이 능동적으로 연결이 구성, 관리하는 방법을 제시함으로써 무선 네트워킹 환경의 구성에 있어 견고성을 꾀한다. 또한, 네트워크 초기화를 위해 사용하는 데이터 구간을 가변적으로 변화하게 하여 무선 통신의 범위를 확장 또는 압축하여 효율적으로 사용할 수 있게 한다.

무선 네트워크, 무선 통신, 네트워크 구성

Description

무선 통신 네트워크에서의 효과적인 망 구축 {Efficiently Topology Configuration for Wireless Communication Network}

도 1은 단일 비컨 개인무선통신 기기의 프레임 구조

도 2는 부모-자식간 슈퍼프레임 위치 관계

도 3은 슈퍼프레임 위치에 따른 데이터 전송의 문제점

도 4는 먼저 생성된 무선 네트워크 환경

도 5는 기존 방법을 통한 비컨 전송 시간

도 6은 새로운 무선기기의 무선 네트워크 환경에의 삽입

도 7은 도 6에 따른 기존 방법을 통한 비컨 전송 시간

도 8은 새로운 비컨 충돌 회피 기법 사용 예 1

도 9는 새로운 비컨 충돌 회피 기법 사용 예 2

도 10은 새로운 비컨 충돌 회피 기법 사용 예 3

도 11은 새로운 비컨 충돌 회피 기법 사용 예 4

도 12는 비컨전용전송구간의 가변적으로 변하는 모습의 예

본 발명은 무선 통신 네트워크에 관련된 것으로서 일종의 데이터 포맷을 이용하여 무선 네트워크 기기들 간의 연결의 구성, 초기화 등을 안정적으로 이루어 낼 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신은 사람과 컴퓨터 그리고 사물이 하나로 연결되는 유비쿼터스 네트워크를 위한 핵심 요소 기술 중의 하나로서, 다양한 환경과 물리적인 실제 환경을 접목시켜주는 역할이 가능한 기술이다.

본 발명은 무선 통신 기술로서 나와 있는 기존의 비컨 스케줄링 기법의 문제점을 파악하여 이를 개선한 스케줄링 기법을 제시하며 이를 이용한 장치에 관한 것이다. 도 1은 기존의 무선 통신 네트워크에서 하나의 무선 네트워크 기기가 보내는 비컨의 전송 간격을 보인다. 하나의 기기는 비컨을 전송한 후 바로 데이터를 송수신하는 구간을 가진 다음, 무선 통신 네트워크의 장점 중의 하나인 저전력 기능을 활용하기 위한 전력 소모를 줄이는 비활동구간을 갖는다. 하나의 기기가 가지는 비컨 전송 간격은 일정하게 하여 다음 번 비컨 전송, 데이터 송수신, 비활동구간에도 똑같이 적용이 된다. 즉, 일정한 간격으로 비컨 전송, 데이터 송수신, 비활동구간이 반복되는 것이다. 이 기기의 비활동구간에서는 데이터의 송신이 가능하나 수신은 불가하게 하여 사용하고 있는 무선 통신 네트워크 기기가 필요할 때 만 데이터 송신을 하고 수신을 위해 무한적인 대기모드 상태를 나타낸다. 도 2는 두 개의 무선 통신 네트워크 기기 1, 2번 기기 간의 비컨 전송 시 발생하는 비컨 전송 상황을 보여준다. 1번 기기는 2번 기기에게 비컨을 전송하고 다음 비컨을 전송할 때 까지는 비컨을 전송하지 않는다. 1번 기기가 전송한 비컨을 수신한 2번 기기는 1번 기기와 비컨 전송 충돌을 피하기 위해 1번 기기가 사용한 비컨 전송 시간에 무선 통신 네트워크가 생성되면서 네트워크 간에 임의로 결정된 일정 값을 더해 1번 기기가 사용하지 않는 시간에 자신의 비컨 전송 시간을 할당하는 것이다. 도 3은 도 2와 같은 방법으로 비컨 전송 시점을 구성하여 통신을 할 때 무선 통신 네트워크 기기 간의 깊이가 깊어짐에 따른 데이터 전송의 비효율성을 보인다. 도 3과 같이 기기의 깊이가 5인 네트워크 구성에서 기기 5번이 기기 1번에게 데이터를 전송하려고 한다면 기기 4번이 기기 5번이 보내는 데이터를 수신할 수 있는 기간에 데이터를 보내야 하는데 기기 4번의 데이터 수신 기간이 이미 지났으므로 한 번 더 기기 4번의 수신 기간이 올 때까지 기다려야 하며 이와 같은 한 순환기간씩 늦은 시간으로 기기 1번까지 데이터를 보내야 하므로 전송시간이 전체적으로 늘어나는 문제점이 발생한다.

도 4는 도 1과 도 2의 방식을 거쳐 구성된 무선 네트워크 환경의 예를 보인다. 최초 생성된 무선 통신 네트워크 기기는 1번과 2번 기기를 자신의 통신 범위 안에 두고 있으며 1번 기기는 3번과 4번을 2번 기기는 5번, 6번 기기를 자신의 통신 범위 안에 두고서 개인 무선통신 네트워크 환경을 구성하였다.

도 5는 도 4에서 구성된 네트워크 환경에서 도 2와 같은 방식으로 비컨 전송시간을 구성하였을때의 모습이다. 최초 생성된 무선 통신 네트워크 기기가 보내는 비컨을 1번, 2번 기기가 들었을 때 1번, 2번 기기 자체의 통신 범위에는 서로가 보이지 않기 때문에 코디네이터의 전송 시간에서 같은 시간만큼 간격을 둔 후 자신들의 비컨을 전송하는 형태를 보인다. 이런 경우에는 앞서 말한 바와 같이 서로가 자신의 범위 안에 있지 않기 때문에 1번, 2번 기기의 비컨 전송시간이 같다고 하여도 이 후 3번, 4번, 5번, 6번 기기와의 연결 및 데이터 전송을 위해 비컨을 전송하여도 문제가 되지 않는다.

도 6은 7번 기기가 새롭게 연결을 위해 나타냈을 때의 모습이다. 7번 기기는 최초 생성 무선 통신 네트워크 기기의 통신 범위 안에 들어와 있으며, 7번 기기의 범위에는 1번, 2번, 4번, 5번 기기를 포함하고 있다.

도 7은 도 2와 도 5와 같은 방식으로 비컨의 전송시간을 구성한 모습이다. 7번은 최초생성기기의 비컨을 수신하여 현재 구성되어 있는 무선 통신 네트워크 환경에서 지정한 시간을 최초생성기기의 비컨 전송 시간에 더해 자신의 비컨 전송시간을 계산해내기 때문에 7번의 비컨 송신시간도 1번, 2번 기기와 같은 시간에 전송하게 된다. 이와 같은 구성이 되었을 때, 코디네이터와 1번, 2번, 7번 기기간의 통신은 코디네이터의 비컨 전송만 수신하면 되므로 통신에 문제가 없다. 그러나, 도 4와 같은 네트워크가 구성된 상황에서 7번 기기가 생성된다면 비컨 충돌의 문제가 발생하여 통신을 시작할 수 없게 된다. 도 6에서와 같이 7번 기기의 범위가 4번, 5번 기기를 통신 범위로 포함하고 있으며, 비컨 전송시간은 1번, 2번 기기와 같기 때문에 1번, 2번, 7번 기기가 비컨을 동시에 전송하게 되면 3번은 1번과 7번이 4번은 2번과 7번이 동시에 송신되기 때문에 비컨 전송 데이터가 충돌하게 된다. 이로 인해, 이미 구성된 1-4번 기기의 연결, 2-5번 기기의 연결 네트워크가 깨지게 되어 통신이 불가능하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 제시한다.

위에 기술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기 구축된 무선 통신 네트워크 및 새롭게 생성되는 무선 통신 네트워크 환경 내의 기기들이 전송하는 비컨들이 충돌하지 않는 방법 및 장치를 제안함에 있다. 위에 기술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기 구축된 무선 통신 네트워크 환경 내에서는 새로운 무선 통신 네트워크 기기가 통신에 참여하고자 하는 경우 및 새롭게 생성되는 무선 통신 네트워크 환경의 안정적인 구축을 위한 비컨 충돌 회피 및 네트워크의 깨짐 현상을 방지하기 위한 방법 및 장치를 제안함에 있다.

위에 기술한 문제점을 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 제시한다. 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 개인 무선 통신 네트워크에 규정된 비컨 전송, 활동구간, 비활동구간을 새롭게 구성한다. 하나의 비컨만을 전송하던 구간을 좀 더 넓게 구성하여 무선 통신 네트워크에 참여하는 모든 기기들의 비컨 전송 시간을 관리할 수 있는 비컨전송전용구간을 새롭게 만든다. 이 비컨전송전용구간은 개인 무선 통신 네트워크에 참여하는 기기들의 수에 맞춰 가변적으로 변하여 데이터 송수신의 효율성을 제고한다. 이 비컨전송전용구간은 개인 무선 통신 네트워크에 참여하는 모든 기기들의 비컨 전송시간을 다루게 되며 비컨의 충돌을 회피하게 한다. 기존의 방법에서 문제점이 발견된 도 6과 같은 네트워크 환경을 새롭게 제안하는 방법에 맞추어 만든다면 다음과 같은 해결 방안을 가지게 된다. 앞서와 같이 최초생성기기 및 각 기기에 연결되는 순서는 숫자 순으로 이루어진다. 도 8은 비컨전송전용구간 내에서 최초생성기기와 1번 기기의 비컨 전송시간을 나타낸다. 최초생성기기는 가장 먼저 생성되었으므로 하나의 큰 데이터 전송구간 중 가장 앞에 자신의 비컨 전송시간을 가지게 된다. 그 후, 무선 통신 네트워크에 참여하는 1번 기기가 코디네이터의 비컨을 수신하여 연결이 되면 최초생성기기는 1번 기기의 존재를 알게 되며, 반대로 1번 기기 또한 최초생성기기의 존재를 알게 된다. 이에 최초생성기기는 자신의 비컨 전송시간을 피하여 1번 기기의 비컨 전송 시간을 결정해서 1번 기기에 전송해 준다. 도 9는 도 8과 같은 방식으로 4번 기기까지 비컨전송전용구간에 각 기기들의 비컨 전송시간을 최초생성기기가 할당한 것이다. 순차적으로 들어오는 기기들을 최초생성기기가 모두 확인하여 현재 연결되어 있는 기기들의 비컨 전송시간을 모두 다르게 설정하여 모두에게 전송하게 된다. 최초생성기기의 통신 범위에 들어있지 않은 기기에게는 최초생성기기가 연결된 기기에게 전송하고 이를 지속적으로 통신 범위에 들어있지 않은 기기에게까지 전송하게 된다. 이는 각 개인 무선 통신 네트워크 기기가 자신의 통신 범위에 들어와 있지 않더라도 비컨전용전송구간은 모두 일치한 시간을 가지게 하고 또한, 각 개인 무선 통신 네트워크 기기의 통신 범위에 포함여부에 상관없이 비컨의 충돌을 피하게 해주는 방법을 보여주고 있는 것이다. 도 10은 도 6을 예로 들은 경우 3번 기기의 아래에는 더 이상 연결이 되는 개인 무선 통신 네트워크 기기가 없기에 현재 구성되어 있는 무선 통신 네트워크 환경을 알려줘야 할 기기가 없으므로 이러한 정보를 가지고 있는 비컨을 전송할 필요가 없어지기 때문에 자신의 비컨 전송시간을 반납하는 것을 보인다. 3번이 4번보다 먼저 들어왔기 때문에 순차적인 계산에 의해 3번이 먼저 반납을 하게 되며, 4번 기기가 더 이상 하위에 새로운 기기를 연결시킬 것이 없음을 각 기기들에 알리기 전에 5번 기기가 생성된다면, 최초생성기기는 5번 기기의 비컨 전송시간을 반납 받은 3번 기기의 비컨 전송시간에 할당한다. 이와 같은 방식으로 4번 기기의 비컨 전송시간 또한 필요가 없게 된 후 도 6에서와 같이 6번 기기가 생성된다면, 최초생성기기는 4번 기기의 비컨 전송시간에 6번 기기의 비컨 전송시간을 할당하게 된다. 도 11은 7번 기기가 생성되었을때, 만들어지는 비컨 전용구간의 모습을 보인다. 7번 기기가 생성되고, 도 6과 같이 5번 기기에 더 이상의 무선 통신 네트워크 기기가 연결되지 않는다면 비컨 전송시간을 반납하고 그 기간에 7번 기기의 비컨 전송시간을 최초생성기기가 할당하게 된다. 만약, 7번 기기가 5번 기기나 6번 기기가 비컨 전송시간을 반납하기 전에 나타난다고 하면 6번 기기의 뒤에 위치하게 비컨전용전송구간에서 조정이 이루어 질 것이다. 즉, 본 발명에서 보인 비컨전용전송구간을 사용하게 됨으로써 어떤 위치에서 어떤 범위를 가지는 기기가 생성된다고 하여도 모든 기기가 같은 크기의 비컨전용전송구간을 공유하고 있고 우선적으로 최초생성기기의 관리 하에 비컨의 충돌이 일어나지 않게 되며 최초생성기기가 아니더라도 역시 같은 크기와 모든 무선 통신 네트워크 기기의 비컨전용전송구간을 공유하고 있으므로 이에 따른 네트워크 구성의 안정성을 꾀할 수 있다. 또한, 도 3에서 발생한 데이터 전송 시 전송시간이 지연되는 상황을 비컨전용전송구간에 통신범위가 닿는 최대한의 기기까지 전송이 이루어지게 할 수 있으므로 이러한 문제점도 해결이 가능하게 된다.

발명의 구성에서 설명한 바와 같이 본 발명은 비컨전용전송구간이라는 것을 두어 비컨의 충돌을 피할 수 있으며, 기기의 깊이가 깊어짐에 따른 전송 효율성의 제고를 위해 필요 시 기기가 각각 자신의 최대 통신범위까지 필요한 데이터를 전송할 수 있도록 비컨을 사용할 수 있게 된다. 이와 같은 방식으로 인해 비컨의 충돌회피 및 전송 효율성을 높일 수 있으며, 이에 따라, 네트워크 구성을 안정적으로 구축할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제시한 비컨전용전송구간이 사용되고 있는 무선 통신 기기의 개수에 따라 이 전용구간을 가변적으로 변화를 시켜 고정적으로 전용구간을 두어 낭비가 일어날 수도 있는 비컨전용전송구간을 효율적으로 사용이 가능하게 되며 이와 반대로 초기에 계산되었던 무선 통신 기기보다 많은 기기가 네트워크에 참여하더라도 비컨전용전송구간이 확장이 가능하므로 이를 허용하여 안정적으로 네트워크를 구축할 수 있게 된다.

Claims (16)

1. 개인 무선 통신 네트워크 기기간의 비컨 충돌을 막기 위해 비컨 및 데이터 전송 시 사용되는 비컨 전송기간만을 구성 관리하는 비컨전용전송구간을 특징으로 하는 방법
2. 제 1항에 있어서 사용되는 비컨전용전송구간의 크기를 가변적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법
3. 제 1항, 제 2항에 있어서 사용되는 비컨전용전송구간 내에 이미 생성된 개인 무선 통신 네트워크 기기의 통신 범위에 연결된 기기들의 비컨 전송시간을 계산하여 할당하는 것을 특징으로 하는 방법
4. 제 3항 있어서 사용되는 비컨전용전송구간 내에 이미 생성된 개인 무선 통신 네트워크 기기의 통신 범위 밖에 있더라도 이미 생성된 개인 무선 통신 네트워크 기기와 통신 범위 밖에 있는 기기 모두와 연결되어 있는 기기를 통해 비컨 전송시간을 관리하여 할당하는 것을 특징으로 하는 방법
5. 제 3항, 제 4항에 의해 생성된 비컨 전송시간을 사용하는 기기가 모든 네트워크 구성의 끝에 위치하여 더 이상의 기기가 연결되지 않을 때 비컨 전송시간이 필요하지 않으므로 이를 통보하여 자신의 비컨 전송시간을 비컨전용전송구간에서 반납하는 것을 특징으로 하는 방법
6. 제 5항에 의해 반납된 비컨 전송시간을 개인 무선 통신 네트워크 기기가 비컨전용전송구간을 재구성하여하여 비컨전용구간 내에 위치한 기간을 삭제하는 것을 특징으로 하는 방법
7. 제 6항에 의해 비워진 비컨전용전송구간 내 비컨 전송시간을 비컨 전송시간을 필요로 하는 기기에게 할당해 주는 것을 특징으로 하는 방법
8. 제 6항에 의해 비워진 비컨전용전송구간 내 비컨 전송시간이 일정 시간 동안 어떤 기기에게도 할당이 되지 않는다면 비컨전용구간의 효율성을 위해 비컨전용전송구간의 재정리를 하여 남는 비컨 전송시간이 없게 재구성하는 것을 특징으로 하는 방법
9. 개인 무선 통신 네트워크 기기간의 비컨 충돌을 막기 위해 비컨 및 데이터 전송 시 사용되는 비컨 전송기간만을 구성 관리하는 비컨전용전송구간을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
10. 제 9항에 있어서 사용되는 비컨전용전송구간의 크기를 가변적으로 변화시키 는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
11. 제 9항, 제 10항에 있어서 사용되는 비컨전용전송구간 내에 이미 생성된 개인 무선 통신 네트워크 기기의 통신 범위에 연결된 기기들의 비컨 전송시간을 계산하여 할당하는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
12. 제 11항 있어서 사용되는 비컨전용전송구간 내에 이미 생성된 개인 무선 통신 네트워크 기기의 통신 범위 밖에 있더라도 이미 생성된 개인 무선 통신 네트워크 기기와 통신 범위 밖에 있는 기기 모두와 연결되어 있는 기기를 통해 비컨 전송시간을 관리하여 할당하는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
13. 제 11항, 제 12항에 의해 생성된 비컨 전송시간을 사용하는 기기가 모든 네트워크 구성의 끝에 위치하여 더 이상의 기기가 연결되지 않을 때 비컨 전송시간이 필요하지 않으므로 이를 통보하여 자신의 비컨 전송시간을 비컨전용전송구간에서 반납하는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
14. 제 13항에 의해 반납된 비컨 전송시간을 개인 무선 통신 네트워크 기기가 비컨전용전송구간을 재구성하여하여 비컨전용구간 내에 위치한 기간을 삭제하는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
15. 제 14항에 의해 비워진 비컨전용전송구간 내 비컨 전송시간을 비컨 전송시간을 필요로 하는 기기에게 할당해 주는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치
16. 제 14항에 의해 비워진 비컨전용전송구간 내 비컨 전송시간이 일정 시간 동안 어떤 기기에게도 할당이 되지 않는다면 비컨전용구간의 효율성을 위해 비컨전용전송구간의 재정리를 하여 남는 비컨 전송시간이 없게 재구성하는 것을 특징으로 하는 방법을 이용한 장치

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