KR100552490B1

KR100552490B1 - 무선 애드혹 네트워크 환경에서 중재자 교체방법 및 그방법을 사용하는 통신시스템

Info

Publication number: KR100552490B1
Application number: KR20030038444A
Authority: KR
Inventors: 오승환; 김원수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2006-02-15
Also published as: EP1487155A3; US20040255001A1; KR20040107833A; JP2005006327A; EP1487155A2

Abstract

무선 애드혹 네트워크에서 중재자 교체방법 및 그 방법을 사용하는 통신시스템이 개시된다. 본 중재자 교체방법은, 무선 애드혹 네트워크 환경을 동기화하는 동기신호를 브로드캐스트하는 중재자를 선정하는 단계, 무선 애드혹 네트워크에 링크되는 복수의 디바이스 중에서, 디바이스로부터 전송되는 결합 요청 코맨드를 기초로 중재자를 대체할 수 있는 적어도 하나 이상의 교체 중재자를 선정하고, 교체 중재자의 선정 순서에 대응하여 선정된 교체 중재자의 우선순위를 설정하는 단계, 우선순위에 대한 순서정보를 선정된 교체 중재자에게 전송하는 단계, 및 소정의 시간동안 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 교체 중재자가 수신된 순서정보에 설정된 우선순위에 따라 새로운 중재자가 되어, 동기신호를 브로드캐스트하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 중재자가 네트워크를 벗어나 갑자기 이동하는 상황 등과 같이 동기신호를 브로드캐스트할 수 없는 돌발상황이 발생한 경우, 신속하게 중재자를 교체할 수 있다.

무선 애드혹 네트워크, WPAN, 비이콘, 중재자

Description

무선 애드혹 네트워크 환경에서 중재자 교체방법 및 그 방법을 사용하는 통신시스템{Coordinator switching method in ad-hoc network environment and communication of using the same}

도 1은 본 발명에 따른 중재자 교체방법이 적용되는 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 중재자 교체방법을 사용하는 통신시스템에서 디바이스의 블럭도,

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 중재자 교체방법의 설명에 제공되는 흐름도,

도 6은 어소시에이션 요청 코맨드의 구성을 나타낸 도면,

도 7은 어소시에이션 응답 코맨드를 설명하기 위한 도면,

도 8a 및 도 8b는 비이콘 프레임을 설명하기 위한 도면,

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 중재자 교체방법의 설명에 제공되는 도면, 그리고

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 중재자 교체방법과 종래의 중재자 교체방법의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제어부 110 : 송수신부

120 : 슬롯 카운터부 130 : 비이콘 생성부

140 : 어소시에이션 코맨드 생성부 150 : 신호강도 검출부

본 발명은 중재자(coordinator) 교체방법 및 그 방법을 사용하는 통신시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 애드혹(ad-hoc) 네트워크 환경을 동기화하는 중재자가 동기신호를 브로드캐스트(broadcast)할 수 없는 돌발 상황이 발생한 경우, 신속하게 중재자를 교체할 수 있게 하는 중재자 교체방법 및 그 방법을 사용하는 통신시스템에 관한 것이다.

무선 애드혹 네트워크 환경은 중재자 역활을 수행하는 디바이스(device)에 의해서 동기화된다. 예컨대, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 경우에는, 무선 애드혹 네트워크 환경에 접속한 모든 디바이스가 백오프(backoff) 방식을 사용하여, 매 비이콘 프레임(Beacon frame)마다 무선 애드혹 네트워크 환경을 동기화하는 중재자가 될 수 있다.

이에 반해, IEEE 802.15.1 표준인 블루투스(Bluetooth), IEEE 802.15.3 및 IEEE 802.15.3a 고속(high rate) WPAN(Wireless Personal Area Network) 표준, 일명 지그비(ZigBee)라고 불리는 IEEE 802.15.4 저속(low rate) WPAN 표준 등의 경우에는, 무선 애드혹 네트워크 환경이 유지되는 동안 하나의 중재자만이 존재한다. 따라서, 하나의 중재자에 의해 같은 주기로 생성되는 비이콘 프레임이 네트워크에 접속된 디바이스에 브로드캐스트되어 동기화된다. 그런데, 이와 같이 하나의 중재자에 의해 동기화되는 경우, 중재자가 링크된 네트워크를 갑자기 벗어나서 이동하는 경우와 같이 동기신호를 브로드캐스트할 수 없는 돌발상황이 발생한 경우, 해당 무선 애드혹 네트워크 환경의 동기화를 위해 적절한 디바이스로 중재자가 교체되어재동기화 과정이 수행되어야 한다.

일반적으로 사용되는 중재자 교체방법은, 현재의 중재자로부터 일정시간 동안 비이콘 프레임이 브로드캐스트되지 않는 상황이 발생한 경우, 해당 네트워크에 접속된 디바이스들은 일단 송수신 동작을 멈추고, 임의로 설정한 시간동안 대기한 후, 각각 비이콘 프레임을 발생시키게 된다. 이때, 가장 먼저 비이콘 프레임을 발생시킨 디바이스가 새로운 중재자가 된다. 그리고, 무선 애드혹 네트워크 환경의 구성과정에서, 접속하는 디바이스의 속성에 따라서 현재의 중재자에서 다른 중재자로 핸드오버(hand-over) 되어 지게 된다.

그러나, 이와 같은 중재자 교체방법은, 스캔 채널(scan channel)의 수에 따라 30 ms ~ 251s 정도의 많은 시간이 소요되며, 특히 이동성이 심한 통신환경에서는 빈번하게 중재자가 교체될 수 있으므로, 이에 따른 재동기화로 인한 오버헤드 (overhead)가 증가할 수 있다는 문제점이 있다. 특히, WPAN과 같은 환경하에서, 이동성이 증가하는 경우, 빈번한 중재자 교체에 따른 재동기화 과정은 정상적인 통신수행 과정을 불가능하게 만들 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 무선 애드혹 네트워크에서 현재의 중재자가 갑자기 동기신호를 브로그캐스트할 수 없는 상황이 발생한 경우, 신속하게 다른 디바이스를 새로운 중재자를 교체할 수 있도록 하는 중재자 교체방법 및 그 방법을 사용하는 통신시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중재자 교체방법은, (a) 무선 애드혹 네트워크 환경을 동기화하는 동기신호를 브로드캐스트하는 중재자를 선정하는 단계, (b) 무선 애드혹 네트워크에 링크되는 복수의 디바이스 중에서, 디바이스로부터 전송되는 결합 요청 코맨드를 기초로 중재자를 대체할 수 있는 적어도 하나 이상의 교체 중재자를 선정하고, 교체 중재자의 선정 순서에 대응하여 선정된 교체 중재자의 우선순위를 설정하는 단계, (c) 우선순위에 대한 순서정보를 선정된 교체 중재자에게 전송하는 단계, 및 (d) 소정의 시간동안 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 교체 중재자가 수신된 순서정보에 설정된 우선순위에 따라 새로운 중재자가 되어, 동기신호를 브로드캐스트하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 선정된 교체 중재자의 총 개수를 상기 동기신호에 포함시켜 전송하는 단계, 및 상기 교체 중재자 중에서 상기 무선 애드혹 네트워크와의 접속 해제의 요청이 있는 경우, 이에 대응하여 상기 우선순위를 변경하고, 변경된 우선순위를 상기 동기신호에 포함시켜 브로드캐스트하는 단계를 더 포함한다.

상기 애드혹 네트워크는, IEEE 802.15.3, IEEE 802.15.3a, 및 IEEE 802.15.4 중 어느 하나의 표준에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network)인 것이 가능하다. 이 경우, 상기 교체 중재자의 총 개수 및 상기 변경된 우선순위는, 상기 동기신호로 사용되는 비이콘 프레임내에 포함되어 전송되는 것이 가능하다. 구체적으로는 상기 교체 중재자의 총 개수는, 상기 비이콘 프레임내 프레임 제어 필드의 예약 필드에, 상기 교체 중재자의 총 개수를 식별할 수 있게 하는 식별자와 함께 저장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 변경된 우선순위는, 상기 비이콘 프레임내 프레임 제어 필드의 예약 비트에, 상기 변경된 우선순위를 식별할 수 있게 하는 식별자와 함께 저장될 수 있다.

삭제

또한, 상기 (b1) 단계에서, 상기 결합 요청 코맨드는 어소시에이션 요청 코맨드를 사용하는 것이 가능하며, 상기 (c) 단계에서, 상기 우선순위는 어소시에이션 응답 코맨드에 포함시켜 전송하는 것이 가능하다. 이때, 상기 우선순위는 어소시에이션 응답 코맨드내 프레임 제어 필드의 예약 비트에 저장될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중재자 교체방법을 사용하는 통신시스템은 무선 애드혹 네트워크 환경에서 동작하며, 상기 무선 애드혹 네트워크에 접속되는 복수의 디바이스, 및 상기 디바이스에 동기신호를 브로드캐스트하여 동기화시키는 중재자;를 포함한다. 이때, 상기 중재자는 상기 디바이스로부터 전송되는 결합 요청 코맨드를 조회하여, 중재자역활을 수행할 수 있는 적어도 하나 이상의 교체 중재자를 선 정하고, 선정된 상기 교체 중재자의 우선순위가 포함된 결합 응답 코맨드를 상기 교체 중재자로 선정된 상기 디바이스에게 전송하고, 상기 교체 중재자로 선정된 상기 디바이스는 소정의 시간동안 상기 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 설정된 우선순위에 따라 새로운 중재자가 되어, 상기 동기신호를 브로드캐스트한다.

상기 중재자는, 상기 디바이스와 통신을 수행하는 제1 송수신부, 상기 동기신호를 생성하는 제1 비이콘 생성부, 상기 우선순위가 포함된 결합 응답 코맨드를 생성하는 제1 어소시에이션 코맨드 생성부, 및 상기 동기신호를 상기 송수신부를 통해 브로드캐스트하며, 상기 결합 요청 코맨드를 조회하여 상기 교체 중재자의 선정 및 상기 우선순위를 설정하고, 설정된 상기 우선순위를 상기 어소시에이션 코맨드 생성부에 제공하여 생성된 상기 결합 응답 코맨드를 상기 송수신부를 통해 상기 교체 중재자로 선정된 디바이스에게 전송하는 제1 제어부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 디바이스는, 상기 중재자와 통신을 수행하는 제2 송수신부, 상기 동기신호를 생성하는 제2 비이콘 생성부, 상기 결합 요청 코맨드를 생성하는 제2 어소시에이션 코맨드 생성부, 상기 순서정보에 대응되는 대기시간을 산출하는 슬롯 카운터부, 상기 동기신호의 수신여부를 검출하는 신호강도 검출부, 및 상기 결합 요청 코맨드를 상기 송수신부를 통해 상기 중재자에게 전송하며, 상기 결합 응답 코맨드를 수신하여 추출한 상기 순서정보를 상기 슬롯 카운터부에 제공하며, 상기 신호강도 검출부의 검출결과 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 상기 슬롯 카운터에서 출력되는 대기시간 이후에 상기 동기신호를 상기 송수신부를 통해 브로드캐스트하도록 제어하는 제2 제어부를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 애드혹 네트워크는, IEEE 802.15.3, IEEE 802.15.3a, 및 IEEE 802.15.4 중 어느 하나의 표준에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network)인 것이 가능하며, 이 경우 상기 결합 요청 코맨드는 어소시에이션 요청 코맨드를 사용하고, 상기 중재자는 상기 어소시에이션 요청 코맨드내의 성능정보 필드를 조회하여 상기 교체 중재자를 선정할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 중재자 교체방법이 적용되는 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 복수의 디바이스(10~18)는 하나의 네트워크를 구성하며, 네트워크내의 하나의 디바이스가 중재자(coordinator)가 된다. 중재자(10)는 나머지 디바이스(12,14,16,18)에 동기신호인 비이콘 프레임을 브로드캐스트하여, 네트워크에 접속된 디바이스들을 동기화시킨다. 도면에서는 설명의 편의상 하나의 중재자(10)와 네개의 디바이스(10,14,16,18)만을 도시하고 있으나, 무선 애드혹 네트워크에 접속되는 디바이스는 이보다 많을 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 중재자 교체방법을 사용하는 통신시스템을 구성하는 디바이스의 블럭도이다. 중재자는 네트워크를 구성하는 디바이스 중에서 선정되므로, 중재자와 디바이스의 구성은 기본적으로 동일하다. 도면을 참조하며, 디바이스는, 제어부(100), 송수신부 (110), 슬롯 카운터부(slot counter part)(120), 비이콘 생성부(130), 어소시에이션 코맨드(association command) 생성부(140), 및 신호강도 검출부(150)를 구비한다.

송수신부(110)는 네트워크에 접속된 다른 디바이스와 통신 인터페이스를 제 공한다. 슬롯 카운터부(120)는 슬롯을 카운팅하여 자신의 우선순위에 해당하는 대기시간을 산출한다. 비이콘 생성부(130)는 동기신호로 사용되는 비이콘 프레임을 생성하며, 어소시에이션 코맨드 생성부(140)는 결합 요청 및 결합 응답 등에 관련되는 어소시에이션 코맨드를 생성한다. 신호강도 검출부(150)는 수신된 신호의 레벨을 소정의 임계값과 비교하여, 현재 중재자로부터 비이콘 프레임이 브로드캐스트되고 있는지 여부를 정확하게 판단할 수 있게 한다.

제어부(100)는 상기 각부의 동작을 제어하며, 중재자로 동작하는 경우에는 비이콘 생성부(130)에서 생성한 비이콘 프레임을 송수신부(110)를 통해 브로드캐스트되도록 제어한다. 또한, 네트워크에 접속된 디바이스 중에서 새로운 중재자 역활을 수행할 수 있는 교체 중재자를 선정하고, 선정된 교체 중재자가 새로운 중재자가 될 수 있는 우선순위를 설정하고, 이러한 동작에 관련된 코맨드의 생성 및 송수신을 위한 제어를 수행한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 중재자 교체방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 먼저, 도 3의 경우는 현재 중재자로 동작하고 있는 디바이스의 동작방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

흐름도를 참조하면, 현재의 중재자는 네트워크에 링크된 디바이스로부터 어소시에이션 요청 코맨드(association request command)를 수신한다(S200). 어소시에이션 요청 코맨드는, 도 6에 도시한 바와 같이, IEEE 801.15.4 표준에 규정된 바와 동일하다. 즉, 어소시에이션 요청 코맨드는 MAC 헤더(MAC Header) 필드, 코맨드 프레임 식별자(Command frame Identifier) 필드, 및 성능정보(Capability Information) 필드로 구성된다. 그리고, 성능정보 필드는, Alternative PAN coordinator, Device Type, Power Source, Receiver on when idle, Reserved, Security Capability, 및 Allocate address 비트로 구성된다.

Alternative PAN coordinator 비트는, 그 값이 '1'인 경우 해당 디바이스가 교체 중재자가 될 수 있음을 의미하며, 교체 중재자가 될 수 없는 경우에는 '0' 값을 갖는다. Device Type 비트는 디바이스가 FFD(Full Function Device)인 경우 '1' 값을 갖는다. Power Source 비트는 디바이스가 지속적으로 DC 파워를 공급하는 원천이 있는 경우 '1'로 설정된다. Receiver on when idle 비트는 디바이스가 아이들(idle) 상태에서 RX_ON 상태로 유지되는 디바이스인 경우 '1' 로 설정되며, Security Capability 비트는 디바이스가 보안기능을 갖는 경우 '1' 값을 갖는다. 그리고, Allocate address 비트는 어소시에이션 요청을 하는 디바이스가 일반적으로 사용되는 64-bit 어드레스 대신 16-bit 어드레스를 할당 받기를 원하는 경우 '1'로 설정된다. 이러한 성능정보 필드에 대한 보다 상세한 내용은 IEEE 802.15.4 표준문서에 규정되어 있다.

중재자는 수신된 어소시에이션 요청 코맨드에서 성능정보 필드를 조회하여, 어소시에이션 요청 코맨드를 전송한 디바이스가 교체 중재자가 될 수 있는지 판단한다(S210). 판단결과 교체 중재자에 적합한 경우, 새로운 중재자가 될 수 있는 순서를 설정하고(S215), 설정된 순서에 대한 순서정보가 포함된 어소시에이션 응답 코맨드(association response command)를 교체 중재자로 선정된 디바이스에 전송한다(S220). 도 7은 이러한 어소시에이션 응답 코맨드내의 프레임 제어 필드 (frame control field)를 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 어소시에이션 응답 코맨드내의 프레임 제어 필드는 비트 0-2가 '011' 값을 갖고, Security enabled, Frame Pending, Ack Req, IntraPAN, reserved, Destination Address Mode, reserved, Source address 비트로 구성된다.

Security enabled 비트는 해당 디바이스가 보안 가능하면 '1'로 설정되며, Frame Pending 비트는 현재의 프레임 전송후에 더 전송할 데이터가 존재하면 '1'로 설정된다. Ack Req 비트는, 해당 프레임을 수신한 디바이스에서 ack를 전송할 필요가 있으면 '1'로 설정된다. IntraPAN 비트는 해당 프레임이 현재의 PAN 내에서 다른 PAN 으로 전송되는 프레임일 경우 '0'으로 설정되고, 현재 PAN 내에서 전송되는 프레임인 경우 '1'로 설정된다. Destination Address Mode 비트는 종착지의 주소가 16-bit 인지 64-bit 인지 혹은 주소가 없는지를 명시하며, Source Address Mode 비트는 발신지의 주소가 16-bit 인지 64-bit 인지 혹은 주소가 없는지를 명시한다. 이와 같은 어소시에이션 응답 코맨드는, 기본적으로 801.15.4 표준에 규정된 바와 동일하며, 본 발명에 따른 방법에서는 7-9 비트인 예약(reserved) 비트를 사용한다. 즉, 이 예약 비트에 순서정보를 저장하여 전송하게 된다. 어소시에이션 응답 코맨드의 전송이 끝나면, 순서 카운터를 갱신한다(S225). 순서 카운터의 갱신은 다음번 순서정보의 설정에 참조하기 위함이다. 만일, 순서 카운터가 증가되도록 갱신된다면, 교체 중재자의 선정순서에 따라 우선순위가 정해질 수 있다.

순서 카운터의 갱신이 끝나면 일반적인 동작을 수행한다(S225). 만일 S210 단계에서 어소시에이션 요청 코맨드를 보낸 디바이스가 교체 중재자가 될 수 없는 경우에는 순서정보를 포함하지 않는 일반적인 어소시에이션 응답 코맨드를 전송한 후(S235), 일반적인 동작을 수행한다(S230). 이러한 과정에 의해, 네트워크에 링크된 디바이스 중에서 교체 중재자 및 교체 중재자간의 우선순위가 설정된다.

도 4는 중재자에게 어소시에이션 요청 코맨드를 전송한 디바이스의 동작방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 흐름도를 참조하면, 먼저 중재자로부터 어소시에이션 응답 코맨드를 수신하고(S300), 수신된 어소시에이션 응답 코맨드에 순서정보가 포함되어 있는지 확인하고, 순서정보가 포함되어 있으면 이를 저장한다(S305). 순서정보의 확인 및 저장이 끝나면 다른 디바이스와의 데이터 송수신 등 일반적인 동작을 수행한다(S310). 어소시에이션 응답 코맨드에 순서정보가 포함되어 있으면, 교체 후보자로 선정되었음을 의미함으로서, 중재자로부터 비이콘 프레임이 브로드캐스트되지 않는 상황이 발생하는 경우, 순서정보를 참조하여 소정의 대기시간 후에 새로운 중재자로서의 역활을 수행한다.

도 5는 교체 중재자로 선정된 디바이스의 동작방법을 나타낸 흐름도이다. 흐름도를 참조하면, 비이콘 프레임의 수신 시점에서 RX_ON을 하여, 비이콘 프레임을 수신할 수 있도록 하고(S400), 비이콘 프레임이 수신되었는지 여부를 검사한다(S405). 비이콘 프레임이 수신되었으면, 비이콘 프레임에 수정된 정보가 존재하는지 여부를 검사한다(S410). 수정된 정보는 교체 중재자간의 우선순위에 대한 것이다. S410 단계에서의 검사결과, 수정된 정보가 존재하지 않으면, 일반적인 동작을 수행하고(S420), 비이콘 프레임에 수정된 정보가 존재하면 이에 따라 자신의 순서카운터를 갱신하여(S415), 자신의 우선순위를 변경한 후, 일반적인 동작 을 수행한다 (S420).

중재자로부터 브로드캐스트되는 비이콘 프레임은 기본적으로 IEEE 802.15.4 표준에서 규정된 바와 같으며, 다만 비이콘 프레임내의 프레임 제어 필드에서 예비비트로 할당된 7-9 비트에 포함되는 정보만이 달라지게 된다. 즉, 도 8a 및 8b에 도시한 바와 같이, 7-9 비트에 할당된 예약비트에 필드 식별자 비트 및 Pending number, disassiocaiation device order 만이 달라지게 된다. 여기서, 필드 식별자비트의 값이 '1' 이면 8-9 비트는 교체 후보자의 총수를 나타내며, 필드 식별자 비트의 값이 '0' 이면, 교체 중재자중에서 디스어소시에이션(disassociation) 요청을 한 디바이스의 순서가 포함된다. 따라서, 디스어소시에이션이 발생한 경우, 이에 대응하여 각 디바이스는 자신의 순서를 갱신한다. 비이콘 프레임내의 프레임 제어 필드에서 다른 비트의 의미는, 어소시에이션 응답 코맨드내의 프레임 제어 필드에서 설명한 바와 동일하다

만일 S405 단계에서 하고, 비이콘 프레임이 수신되지 않았으며, 일단 수신된 신호가 소정의 임계값 보다 큰지 여부를 검사한(S425). 검사결과 신호강도가 소정의 임계값 보다 큰 경우에는 중재자가 비이콘 프레임을 브로드캐스트 하였으나, 제대로 수신되지 않은 경우일 수도 있으므로, 일단 다음 비이콘 프레임의 수신을 대기한다(S430). 이와 달리 수신된 신호의 강도가 소정의 임계값 보다 작은 경우에는 중재자가 비이콘 프레임을 전송할 수 없는 돌발 상황이 발생한 것으로 보고, 슬롯을 카운팅하여 자신의 순서에 해당하는 대기시간을 산출하고, 산출된 대기시간까지도 비이콘 프레임이 전송되지 않으면, 비이콘 프레임을 전송하여 새로운 중재자 가 된다. 도 9는 가장 높은 우선순위를 갖는 디바이스에 의해 비이콘 프레임이 브로드 캐스트되는 상황을 도시하고 있다. 즉, 가장 높은 우선순위를 갖는 디바이스는, 예정된 시간(A) 후에 비이콘 프레임이 수신되지 않는 경우, 자신의 우선순위에 따라 한 슬롯 타임(B) 동안 대기한 후, 다음 슬롯에서부터 비이콘 프레임을 브로드캐스트하여 새로운 중재자가 된다.

도 10은 본 발명에 따른 중재자 교체방법의 또 다른 동작 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 10 에서는, 노드 C가 중재자 역활을 수행하고, 노드 A, 노드 B, 노드 C가 순서대로 교체 중재자로 선정된 경우이다. 이때, 노드 C가 N번째 수퍼 프레임에서 중재자 역활을 수행하다가 갑자기 네트워크를 벗어나는 경우가 발생했다고 가정하면, N+1 번째 수퍼 프레임의 첫번째 슬롯에서 비이콘 프레임이 수신되지 않는 상황이 발생한다. 이 경우, 우선순위가 가장 높은 노드 A가 다음 슬롯에서 비이콘 프레임을 브로드캐스트하게 된다. 그런데, 만일 노드 A도 역시 네트워크를 벗어나게 된다면, 다음번 우선순위인 노드 B 가 그 다음 슬롯에서 비이콘 프레임을 브로드캐스트 하게 된다. 이와 같은 방법에 의해, 중재자가 비이콘 프레임을 브로드캐스트하지 못하는 경우, 새롭게 연결설정 과정을 재설정하는 경우에 발생할 수 있는 오버해드 문제를 해결할 수 있다.

도 11 및 도 12는 동일한 환경조건하에서 본 발명에 따른 중재자 교체방법과 IEEE 802.15.4의 표준에 따르는 지그비 시스템의 중재자 교체방법의 성능을 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다. 여기서, 도 11은 스캔 채널수에 따른 재동기화 오버해드를 나타낸다. 도 11의 그래프에서 "ZigBee System + SCS Algorithm" 이 본 발명에 따른 중재자 교체방법의 결과를 나타내며, "ZigBee System"은 IEEE 802.15.4의 표준에 따른 종래의 중재자 교체방법의 결과를 나타낸다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 종래의 방법에 따르면 채널 수가 증가하는 경우 재동기화 과정에 의해서 발생하는 오버헤드가 20% 에서 50% 까지 지속적으로 증가하나, 본 발명에 따른 중재자 교체방법은 채널수의 증가에 따라 오버헤드가 거의 증가하지 않는다.

도 12는 중재자가 갑자기 중재자 역활을 수행하지 못하는 돌발상황의 빈도에 따른 오버헤드를 나타낸 그래프이다. 그래프에서 "ZigBee System + SCS Algorithm"이 본 발명에 따른 중재자 교채방법의 결과를 나타내며, "ZigBee System"은 IEEE 802.15.4의 표준에 따른 종래의 중재자 교체방법의 결과를 나타낸다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 중재자가 네트워크를 벗어나는 빈도가 증가할 때, 본 발명에 따른 중재자 교체방법을 적용함으로써 오버헤드를 최대 50% 까지 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중재자가 다른 디바이스에게 중재자 역활을 인수하지 못하고, 갑자기 중재자 역활을 수행하지 못하는 돌발상황이 발생한 경우, 신속하게 다른 디바이스를 새로운 중재자로 교체할 수 있다. 따라서, 초기화 과정을 재수행하여 새로운 중재자를 선정하는 경우에 비하여 오버헤드를 감소시켜 통신효율을 향상시킬 수 있으며, 이동성이 강한 통신환경에서도 안정적인 중재자 기능을 보장한다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지 만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

(a) 무선 애드혹 네트워크 환경을 동기화하는 동기신호를 브로드캐스트하는 중재자를 선정하는 단계;

(b) 상기 무선 애드혹 네트워크에 링크되는 복수의 디바이스 중에서, 상기 디바이스로부터 전송되는 결합 요청 코맨드를 기초로 상기 중재자를 대체할 수 있는 적어도 하나 이상의 교체 중재자를 선정하고, 상기 교체 중재자의 선정 순서에 대응하여 선정된 상기 교체 중재자의 우선순위를 설정하는 단계;

(c) 상기 우선순위에 대한 순서정보를 선정된 상기 교체 중재자에게 전송하는 단계; 및

(d) 소정의 시간동안 상기 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 상기 교체 중재자가 수신된 상기 순서정보에 설정된 우선순위에 따라 새로운 중재자가 되어, 상기 동기신호를 브로드캐스트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제1항에 있어서,

선정된 교체 중재자의 총수를 상기 동기신호에 포함시켜 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제1항에 있어서,

상기 교체 중재자 중에서 연결 해제의 요청이 있는 경우, 이에 대응하여 상 기 우선순위를 변경하도록, 변경된 우선순위에 대한 정보를 상기 동기신호에 포함시켜 브로드캐스트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

(b1) 상기 디바이스가 상기 중재자에게 결합 요청 코맨드를 전송하는 단계;

(b2) 상기 중재자가 상기 결합 요청 코맨드를 조회하여, 상기 교체 중재자를 선정하는 단계; 및

(b3) 상기 교체 중재자의 선정 순서에 대응하여 상기 우선순위를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 애드혹 네트워크는, IEEE 802.15.3, IEEE 802.15.3a, 및 IEEE 802.15.4 중 어느 하나의 표준에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network)인 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제5항에 있어서,

상기 교체 중재자의 총수 및 상기 변경된 우선순위는, 상기 동기신호로 사용되는 비이콘 프레임내에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제6항에 있어서,

상기 교체 중재자의 총수는, 상기 비이콘 프레임내 프레임 제어 필드의 예약 비트에 소정의 식별자와 함께 저장되는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제6항에 있어서,

상기 변경된 우선순위는, 상기 비이콘 프레임내 프레임 제어 필드의 예약비트에 소정의 식별자와 함께 저장되는 것을 특징으로 하는 중재자 교체방법.
제5항에 있어서,

상기 (b1) 단계에서, 상기 결합 요청 코맨드는 어소시에이션 요청 코맨드인 것을 특징으로 하는 중재자 교체 방법.
제5항에 있어서,

상기 (c) 단계에서, 상기 우선순위는 어소시에이션 응답 코맨드에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 중재자 교체 방법.
제10항에 있어서,

상기 (c) 단계에서, 상기 우선순위는 어소시에이션 응답 코맨드내 프레임 제어 필드의 예약비트에 저장되는 것을 특징으로 하는 중재자 교체 방법.
무선 애드혹 네트워크 환경에서 동작하는 통신시스템에 있어서,

상기 무선 애드혹 네트워크에 접속되는 복수의 디바이스; 및

상기 복수의 디바이스에 동기신호를 브로드캐스트하여 동기화시키는 중재자;를 포함하며,

상기 중재자는 상기 복수의 디바이스로부터 전송되는 결합 요청 코맨드를 조회하여, 중재자역활을 수행할 수 있는 적어도 하나 이상의 교체 중재자를 선정하고, 선정된 상기 교체 중재자의 우선순위에 대한 순서정보가 포함된 결합 응답 코맨드를 상기 교체 중재자로 선정된 디바이스에게 전송하며,

상기 교체 중재자로 선정된 디바이스는 소정의 시간동안 상기 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 수신된 결합 응답 코맨드에서 추출한 상기 순서정보에 따라 새로운 중재자가 되어, 상기 동기신호를 브로드캐스트하는 것을 특징으로 하는 통신시스템.
제12항에 있어서, 상기 중재자는,

상기 디바이스와 통신을 수행하는 제1 송수신부;

상기 동기신호를 생성하는 제1 비이콘 생성부;

상기 순서정보가 포함된 결합 응답 코맨드를 생성하는 제1 어소시에이션 코맨드 생성부; 및

상기 동기신호를 상기 송수신부를 통해 브로드캐스트하며, 상기 결합 요청 코맨드를 조회하여 상기 교체 중재자 및 상기 순서정보를 설정하고, 설정된 상기 순서정보를 상기 어소시에이션 코맨드 생성부에 제공하여 생성된 상기 결합 응답 코맨드를 상기 송수신부를 통해 상기 교체 중재자로 선정된 디바이스에게 전송하는 제1 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신시스템.
제12항에 있어서, 상기 디바이스는,

상기 중재자와 통신을 수행하는 제2 송수신부;

상기 동기신호를 생성하는 제2 비이콘 생성부;

상기 결합 요청 코맨드를 생성하는 제2 어소시에이션 코맨드 생성부;

상기 순서정보에 대응되는 대기시간을 산출하는 슬롯 카운터부;

상기 동기신호의 수신여부를 검출하는 신호강도 검출부; 및

상기 결합 요청 코맨드를 상기 송수신부를 통해 상기 중재자에게 전송하며, 상기 결합 응답 코맨드를 수신하여 추출한 상기 순서정보를 상기 슬롯 카운터부에 제공하며, 상기 신호강도 검출부의 검출결과 동기신호가 브로드캐스트되지 않는 경우, 상기 슬롯 카운터에서 출력되는 대기시간 이후에 상기 동기신호를 상기 송수신부를 통해 브로드캐스트하도록 제어하는 제2 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서,

상기 애드혹 네트워크는, IEEE 802.15.3, IEEE 802.15.3a, 및 IEEE 802.15.4 중 어느 하나의 표준에 따른 WPAN(Wireless Personal Area Network)인 것을 특징으로 하는 통신시스템.
제15항에 있어서,

상기 결합 요청 코맨드는 어소시에이션 요청 코맨드이며, 상기 중재자는 상기 어소시에이션 요청 코맨드내의 성능정보 필드를 조회하여 상기 교체 중재자를 선정하는 것을 특징으로 하는 통신시스템.