KR100742776B1 - 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법 및 그 장치 - Google Patents

노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법 및 그 장치가 개시된다.
본 발명에 따른 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법은 네트워크 망에서 센서 노드 프로필을 참조하여 정량화 정보를 부여받은 센서 노드가 큐를 포함하는 코디네이터에게 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 송신하는 단계, 상기 센서 노드의 상기 정량화 정보를 기반으로 한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 상기 큐의 최대 수용 범위를 초과하지 않으면, 상기 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 상기 큐에 저장하는 단계, 상기 큐에 저장된 할당 요청 정보의 크기에 따라 상기 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 상기 우선순위를 상기 큐에 포함되는 우선 순위 테이블에 저장하는 단계, 및 상기 우선 순위 테이블의 우선 순위에 따라 상기 코디네이터의 보증 시간 슬롯을 할당하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법 및 장치를 적용함으로써 보증 시간 슬롯의 제한적인 채널의 사용을 극대화하고, 불필요한 데이터의 전송 및 활성화 구간의 사용을 최소화하여 에너지의 소모를 줄이고 차별화된 QoS를 제공하는 효과가 있다.

Description

노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법 및 그 장치{Method for managing network channel considering node property and Apparatus thereof}
도 1은 코디네이터의 슈퍼프레임의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 보증 시간 슬롯 할당을 위한 메시지 시퀀스 차트이다.
도 3a는 본 발명에 따른 센서 노드와 코디네이터를 도시한 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 보증 시간 슬롯의 할당 요청을 저장하는 큐를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 센서 노드 프로필이다.
도 5는 본 발명에 따른 센서 노드 및 코디네이터의 큐를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명에 따른 노드 특성을 고려한 네트워크 채널관리 방법의 흐름도이다.
도 7은 도 6의 우선 순위 테이블에 저장하는 과정의 상세 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 센서 노드 프로필을 적용하여 우선 순위를 생성하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치의 블록도이다.
무선 네트워크 기술은 스마트 홈 환경 구축을 Home RF(Radio Frequency) 기술과 기존의 유선 LAN을 대체하여 유선망에 구속됨이 없이 데이터 통신을 할 수 있는 무선 LAN기술, 휴대용 장치 간의 양방향 근거리 무선 통신을 할 수 있는 블루투스 기술 및 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access:CDMA)과 같은 휴대용 이동 통신 기술로 크게 나눌 수 있다. 이러한 무선 전송 기술들을 전송속도 및 응용분야로 다시 구분하면, 셀룰러폰이나 헤드셋과 같은 음성처리 분야, 고속 기반의 고품질 서비스(Quality of Service:QoS)를 요구하는 멀티미디어 분야, 그리고 중속 또는 저속의 무선 사설망(Wireless Personal Area Network:WPAN)으로 가정이나 사무실의 조명·보안 등과 같은 비교적 낮은 QoS의 원격제어 및 홈 오토메이션 분야로 나눌 수 있다. 이 중에서 IEEE 802.15.4 LR-WPAN(Low Rate Wireless Personal Area Network)은 가정이나 초저전력, 저가 그리고 시스템의 낮은 복잡도를 목적으로 홈 RF 기술의 후속 기술인 홈 RF 라이트(Lite)와 결합하여 무선 홈네트워크 구축에 적합한 표준안으로 주목받고 있다.
IEEE 802.15.4 프로토콜 계층구조는 기존 IEEE 802 표준과 동일하며, 물리 계층과 데이터 링크 계층에 대해서 표준화되고 상위 계층의 프로토콜은 각각의 응용 환경에 다르도록 하고 있다. 응용분야에 따라 처리지연 시간이 짧아야 하는 서비스에 적용할 수 있도록 IEEE 802.15.4 저속 무선 PAN에서는 선택적으로 슈퍼프레 임 모드를 운용할 수 있도록 하고 있다. 두 개의 비컨 간의 시간은 슈퍼프레임의 주기와 무관하게 16개의 동일한 타임슬롯으로 나누어진다. 디바이스는 타임슬롯동안 언제라도 데이터를 보낼수 있으나 다음 슈퍼프레임 비컨 전에 해당 데이터 송수신을 완료하여야 한다. 타임슬롯의 채널 액세스는 상호 경쟁하게 되며 PAN 코디네이터는 지정된 대역폭이나 저 처리 지연이 요구되는 단일 디바이스에 할당할 수 있다. 이같이 할당된 타임슬롯을 보증 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot:GTS)이라 하며 이는 다음 비컨앞에 위치하여 경쟁없이 할당된다. 슈퍼프레임을 갖는 비컨 가용 네트워크에서는 슬롯 Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance(CSMA-CA) 방식이 사용되고, 비컨 비가용 네트워크에서는 언-슬롯 표준 CSMA-CA 방식이 사용되어 진다.
슈퍼프레임 구조는 슬롯 지속시간(Slot Duration:SD)과 비컨 인터벌(Beacon Interval:BI)로 기술된다. SD는 활성화 구간의 지속시간을 의미하고, BI는 비컨 프레임의 시간 간격을 의미한다. 여기서 SD는 16개의 슈퍼프레임 슬롯으로 분할되어 있다. BI와 SD는 고정된 시간이 아니다. 우선 SD는 PAN 인포메이션 베이스(PAN Information Base)에 정의된 맥슈퍼프레임 차수(macSuperframe Order:SO)를 이용하여 정의할 수 있다.
Figure 112006046144166-pat00001
수학식 1에서 aBaseSuperFrameDuration은 기본 슈퍼프레임의 지속시간을 의미하고, aNumSuperframeSlots은 슈퍼프레임의 슬롯의 갯수를 의미하며, aBaseSlotDuration은 기본슬롯의 지속시간을 의미하는데 이는 MAC의 상수값이 된다. 즉, 슈퍼프레임의 지속시간은 슈퍼프레임의 슬롯의 갯수와 각 슬롯의 지속시간을 곱한 값과 같다.
또한 BI는 PIB에 정의된 MAC 비컨 차수(MacBeaconOrder:BO)를 이용하여 정의할 수 있다.
Figure 112006046144166-pat00002
1심볼(Symbol)을 16us로 정의하여, 이를 시간으로 환산하면 다음과 같다.
Figure 112006046144166-pat00003
따라서 SD와 BI는 SO와 BO의 값에 따라 15.36ms에서 4min 11sec까지 변하게 된다. 또한 SO와 BO 값에 따라 활성화 구간 비활성화 구간의 비가
Figure 112006046144166-pat00004
가 된다.
도 1은 코디네이터의 슈퍼프레임의 구조를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면 연속된 두 개의 비컨 프레임 사이의 시간을 활성화(Active) 구간과 비활성화(Inactive) 구간으로 분할하여 사용할 수 있는데, 이와 같은 분할된 구조를 슈퍼프레임 구조라고 한다. 슈퍼프레임 구조에서 동작하는 PAN내에서는 활성화(Active) 구간의 시간에만 채널(Channel)에 접근이 허용되며 비활성화(Inactive) 구간에서는 모든 디바이스(Device)들이 슬립 모드(Sleep mode)로 동작하기 때문에 슈퍼프레임 구조를 조정하여 저전력 소모가 가능해진다. 활성화 구간은 경쟁구간(Contention Access Period:CAP)와 비경쟁구간(Contention Free Period:CFP)로 나누어 진다. 즉 활성화 구간은 통신방식으로 시분할 다중접속(Time Division Multiple Access:TDMA)을 이용하여 타임 슬롯(Time slot)을 나누고 그 중 적당한 슬롯들을 CAP 구간으로 정하고 이 구간 동안은 Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance(CSMA-CA)를 이용하여 채널에 접근하도록 하고 나머지 슬롯들을 CFP 구간으로 정하고 이 구간 동안은 보증 시간 슬롯(Guaranteed Time Slot:GTS)을 사용하여 채널에 접근하게 한다. 코디네이터가 GTS를 할당할 때 GTS 요구사항을 기반으로 현재 슈퍼프레임 구조안에 GTS를 할당할 수 있는 능력이 있는지를 판단하고 있다면 순서대로(First-Come-First-Served:FCFS) GTS를 할당한다. GTS는 CAP 구간의 끝나는 구분부터 연속적으로 할당된다.
그러나, 종래의 GTS 할당 방법은 코디네이터가 순서대로(First-Come-First-Served) GTS를 할당하기 때문에 대량의 데이터를 가지는 노드가 GTS를 먼저 할당 받을경우 다른 노드의 GTS는 그만큼 GTS를 할당받는데 많은 시간을 대기하여야 하게 되고, 불필요한 데이터를 가지는 노드가 GTS를 할당받을 경우 센서 노드 간의 불필요한 데이터의 전송이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 코디네이터의 활성 구간의 사용을 최소화하여 에너지 소모를 줄이고 차별화된 QoS를 제공할 수 있는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 네트워크 채널 관리 방법을 이용한 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치를 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 네트워크 망에서 센서 노드 프로필을 참조하여 정량화 정보를 부여받은 센서 노드가 큐를 포함하는 코디네이터에게 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 송신하는 단계, 상기 센서 노드의 상기 정량화 정보를 기반으로 한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 상기 큐의 최대 수용 범위를 초과하지 않으면, 상기 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 상기 큐에 저장하는 단계, 상기 큐에 저장된 할당 요청 정보의 크기에 따라 상기 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 상기 우선순위를 상기 큐에 포함되는 우선 순위 테이블에 저장하는 단계, 및 상기 우선 순위 테이블의 우선 순위에 따라 상기 코디네이터의 보증 시간 슬롯을 할당하는 단계를 포함하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법을 제공한다.
상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 코디네이터에 포함되는 네트워크 채널 관리 장치에 있어서, 센서 노드 프로필을 참조하여 정량화 정 보를 부여받은 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 저장하는 요청 정보 저장부, 상기 요청 정보 저장부의 할당 요청 정보에 포함된 정량화 정보의 크기에 따라 상기 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 상기 우선 순위를 저장하는 우선 순위 테이블 저장부, 및 상기 우선 순위에 따라 상기 코디네이터의 보증 시간 슬롯을 할당하는 보증 시간 슬롯 할당부를 포함하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명이 적용되는 보증 시간 슬롯 할당을 위한 메시지 시퀀스 차트이다.
우선, 보증 시간 슬롯(Guaranteed Time Slot:GTS)을 할당받기 위하여 노드의 디바이스의 상위 계층은 디바이스 맥 계층 매니지먼트 엔티티(Device MAC Layer Management Entity:Device MLME)에 GTS의 할당 요청을 한다. Device MLME는 코디네이터 맥 계층 매니지먼트 엔티티(Coordinator MAC Layer Management Entity:Coordinator MLME)에 GTS의 할당 요청을 한다. Coordinator MLME는 Device MLME에 GTS의 할당 요청에 대한 응답 메시지(Acknowledgment:Ack)를 보내고 코디네이터 상위 계층에 GTS의 할당 지시를 한다. Coordinator MLME는 GTS 디스크립터 정보를 비컨(Beacon)에 포함하여 Device MLME에 보내며, Device MLME는 확답 메시지를 디바이스의 상위계층에 보내게 된다. 이러한 전체적인 메시지의 흐름으로 GTS 할당이 이루어 진다.
도 3a는 본 발명에 따른 센서 노드와 코디네이터를 도시한 것이다. 무선 네트워크 망에서 각 노드는 코디네이터에게 보증 시간 슬롯(GTS)의 할당을 요청한다. 그러나 코디네이터의 활성 영역에서 비 경쟁구간(Contention Free Period:CFP)은 GTS 설정에 있어서 7개의 슬롯만을 할당하기 때문에 GTS의 할당을 요청하는 노드의 수가 7개를 초과할 경우에는 GTS 설정에 있어서 문제가 생긴다.
즉, 코디네이터가 센서 노드의 GTS 할당 요청을 수신하면 GTS 상태를 파악하고 여분의 슬롯이 있다면 GTS를 할당하지만 여분의 슬롯이 없을 경우 GTS 할당에 대한 정책을 수립하여야 한다. 본 발명은 센서 노드의 GTS 할당 요청에 대하여 7개의 노드의 요청까지는 종래의 선입선출 방식(First Come First Service:FCFS)을 따르고 다음에 오는 GTS 할당 요청을 버리지 않고 코디네이터에 포함되는 큐(이하 '큐'라 칭한다)에 쌓아놓았다가 다음 비컨(Beacon)을 보낼 때 큐의 정책에 따라 사용중인 노드들의 GTS 슬롯을 빼앗아 정책에 맞는 GTS를 할당할 수 있게 하는 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 보증 시간 슬롯의 할당 요청을 저장하는 큐를 도시한 것이다. 센서 노드의 GTS의 할당 요청이 도달하면 큐에 저장하면서 인덱스를 부여한다. 그리고, 큐는 센서 노드의 아이디(ID), 센서 노드의 정량화 정보 및 센서 노드의 GTS의 할당 요청 시간을 저장하고 우선 순위에 맞는 서비스를 한다. GTS의 할당 요청 정보를 저장하는 큐의 최대 수용 범위는 설계자의 설정에 따라 설정이 가능하며 본 발명은 이에 대하여 한정하지 않는다. 한편 큐는 최대 수용 범위만큼을 저장하고 처리한다. 큐가 N개의 센서 노드의 GTS의 할당 요청을 수용할 수 있다 고 가정하면, 큐는 N+1 번째 센서 노드의 GTS의 할당 요청을 드롭시키게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 센서 노드 프로필이다.
우선, 센서 노드 프로필은 센서 노드의 특성별 항목의 중요도에 따라 센서 노드의 어플리케이션의 특성, 데이터 우선 순위, 데이터 속성 또는 노드 상태를 포함하는 것일 수 있으며, 우선 순위는 구현자가 새롭게 정의할 수 있고, 일반적으로 상위 계층을 고려한 우선순위가 더 높고 하위 계층을 고려한 우선순위가 더 낮은 것으로 정의할 수 있으나, 실시예에 따라 하위계층을 고려한 우선순위가 더 높을 수도 있다. 그리고 각 특성별 항목의 값도 실시예에 따라 부여할 수 있다.
한편, 모든 센서 노드가 센서 노드 프로필을 적용하여 센서 노드 프로필 정보를 갖는 것은 아니다. 센서 노드 프로필을 적용하지 않은 센서 노드라도 정량화 값을 가진다. 이는 센서 노드 프로필을 적용하지 않는 센서 노드라도 센서 노드 프로필에서 설정한 초기화 값을 가지게 되므로 GTS의 할당 요청을 하는 센서 노드는 정량화 값을 가진다.
어플리케이션의 특성은 센서 노드 프로필 중 센서 노드의 특성별 항목에 있어서 가장 큰 중요도를 가진다. 어플리케이션의 특성은 실시간 어플리케이션 타입과 비 실시간 어플리케이션 타입으로 나눌 수 있다. 실시간 데이터를 요구하는 어플리케이션에게 높은 순위의 채널 할당을 보장함으로써 실시간 환경을 만들어 주고, 비 실시간 어플리케이션은 상대적으로 낮은 채널을 할당한다. 대표적인 실시간 어플리케이션은 스트리밍 멀티미디어 데이터 서비스이며 비 실시간 어플리케이션은 E-mail 서비스 등이 있을 수 있으며 본 발명에서 실시간 어플리케이션은 천만 단위 에서 1의 값을 가지고 비 실시간 어플리케이션은 천만 단위에서 0의 값을 가질 수 있다.
데이터 우선 순위는 센서 노드의 특성별 항목에 있어서 두 번째로 큰 중요도를 가진다. 데이터 우선 순위는 데이터에 High(H), Medium(M), Low(L)로 우선 순위를 나누고 채널 할당 데이터의 우선순위를 고려하여 할당한다. 데이터의 우선순위로 화재, 도난, 지진, 헬스케어(Health care), 군용 데이터 등에 High(H)의 데이터 우선 순위를 할당하고, 일반적인 전등 스위치 등에 Low(L)의 데이터 우선 순위를 할당한다. 본 발명에서는 H의 값을 백만 단위에서 9의 값을 부여하고, M의 값을 백만 단위에서 5의 값을 부여하며, L의 값을 백만 단위에서 0의 값을 부여할 수 있다.
데이터 속성은 센서 노드의 특성별 항목에 있어서 세 번째로 큰 중요도를 가진다. 데이터 속성은 그 하위 항목으로 데이터 전송속도, 데이터 신뢰성, 사용자 타입 또는 데이터 크기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 분류할 수 있다.
데이터 전송속도는 실시간 어플리케이션 중에서도 서비스를 받고자 하는 데이터의 전송 속도에 따라 High(H), Medium(M), Low(L)로 우선 순위를 나누고 채널 할당을 부여하여 우선 순위를 둔다. 본 발명에서는 전송속도에 있어서 H의 값에 9만 9천의 값을 부여하고, 전송속도에 있어서 M의 값에 9만 5천의 값을 부여하며, 전송속도에 있어서 L의 값에 9만의 값을 부여할 수 있다.
데이터 신뢰성은 어떤 일이 있어도 그 데이터가 목적지에 전달되어야 하는지의 여부를 판단하는 요소이다. 이는 불린(Boolean)형으로 True와 False로 나누어 진다. 본 발명에서는 데이터 신뢰성의 여부에 있어서 True의 값에 8만 9천의 값을 부여하며, False의 값에 8만 천의 값을 부여한다.
사용자 타입은 전송해야 할 데이터의 우선순위가 동일할 경우 데이터 서비스를 받기 위해 많은 비용을 지급한 사용자 타입에 높은 우선 순위의 채널을 할당한다. 사용자 등급 역시 High(H), Medium(M), Low(L)로 우선 순위를 나누고 채널 할당을 부여하여 우선 순위를 둔다. 본 발명에서는 사용자 타입에 있어서 H의 값에 7만 9천의 값을 부여하고, M의 값에 7만 5천의 값을 부여하며, L의 값에 7만의 값을 부여한다.
데이터 속성에서 데이터 크기도 고려한다. 지나치게 작은 데이터나 지나치게 큰 데이터를 갖는다면 채널 할당시 낮은 우선 순위를 두어 채널을 할당한다. 지나치게 작은 전송 데이터로 슈퍼프레임을 갖는 하나의 타임 슬롯에 할당하기에는 채널의 낭비가 심한 데이터나 지나치게 큰 데이터로 인해 채널을 할당받기 원하는 다른 노드의 요구를 충족시킬 수 없다. GTS의 할당시에 코디네이터 자신이 현재 채널상태를 파악하고 수용할 능력이 된다면 선입선출(First-Come-First-Service:FCFS)로 처리하기 때문에 많은 양의 데이터를 갖는 센서 노드가 GTS를 먼저 할당받는다면 다른 노드의 GTS는 그만큼 GTS를 할당받는데 많은 시간을 대기하여야 한다. 데이터 크기의 최대치(DataSizeMax)와 최소치(DataSizeMin)를 두어 최대치를 초과하거나 최소치 미만의 데이터 크기를 가지는 노드의 할당시 우선 순위를 낮게 설정한다. 데이터의 최대치 값과 데이터의 최소치 값은 실시예 마다 적응적으로 설정할 수 있으므로 본 발명에서는 이에 대하여 한정하지 않는다. 본 발명에서는 데이터의 최소치 값에 6만의 값을 부여하고, 데이터의 최대치 값에 6만 9천의 값을 부여한다. 설정한 데이터의 최소치와 최대치에 비례하여 6만 이상 6만 9천 이하의 값의 범위 내에서 센서 노드의 데이터 속성에 따른 정량화 값을 부여할 수 있다.
노드 상태는 센서 노드의 특성별 항목에 있어서 네 번째로 큰 중요도를 가진다. 노드 상태는 그 하위 항목으로 중요도의 순으로 이웃 노드의 갯수, 전송 실패율, 링크 품질, 에너지 레벨 또는 디바이스 타입 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 분류할 수 있다.
센서 노드에서 이웃 노드의 갯수가 많다는 것은 한 네트워크 내에서 중요한 역할을 한다고 할 수 있다. 따라서 노드 상태의 하위 항목 중 이웃 노드의 갯수는 첫 번째로 큰 중요도를 가진다. 데이터의 취합을 요구하는 망에서 많은 수의 이웃 노드를 갖는 센서 노드가 취합한 데이터는 그렇지 않은 데이터보다 정확한 데이터로서 가치가 있을 수 있다. 하지만 많은 이웃 노드가 있다는 것은 그 노드가 많은 전력을 소모하게 된다는 것을 의미하기도 한다. 센서 노드가 가지는 이웃 노드의 최대 갯수(maxNumNeighbor)와 최소 갯수(minNumNrighbor)를 두어 최대 갯수를 초과하거나 최소 갯수 미만의 이웃 노드의 수를 가지는 노드의 GTS의 할당시 우선 순위를 낮게 설정한다. 이웃 노드의 최대 갯수와 이웃 노드의 최소 갯수는 실시예마다 적응적으로 설정할 수 있으므로 본 발명에서는 이에 대하여 한정하지 않는다. 이에 따라서 최대 갯수의 이웃 노드를 가지는 센서 노드에 높은 우선 순위를 주고 최소 갯수의 이웃 노드를 가지는 센서 노드에 낮은 우선 순위를 부여하여 채널을 관리한다. 여기서 설정한 이웃 노드의 최대 갯수보다 많은 수의 이웃 노드를 가질 경우에 는 데이터 취합을 위해 많은 시간을 기다려야 하므로 그만큼 낮은 우선 순위를 부여한다. 본 발명에서는 최대 갯수의 이웃 노드를 가지는 센서 노드의 정량화 값을 99로 설정하고, 최소 갯수의 이웃 노드를 가지는 센서 노드의 정량화 값을 90으로 설정하고, 노드 갯수에 따라 설정한 정량화 값의 최소치와 최대치에 비례하여 90 이상 99 이하의 값의 범위 내에서 센서 노드의 데이터 속성에 따른 정량화 값을 부여할 수 있다.
노드 상태의 하위 항목 중 전송 실패율은 두 번째로 큰 중요도로 가진다. 전송 실패율은 다시 말해 센서 노드의 전송 이력을 의미한다. 망의 구성이 너무 조밀하게 되어 있거나 전송시 일단의 장애물이 발생하여 전송의 실패 빈도가 잦은 센서 노드에게 데이터의 우선순위가 동일하고 에너지 레벨이 작아 생기는 전송 실패가 아니라면 높은 우선순위를 부여하여 채널 할당을 한다. 전송 실패율에 따라 설정한 정량화 값의 최소치(minNumFailure)와 최대치(maxNumFailure)에 비례하여 80 이상 89 이하의 값의 범위 내에서 센서 노드의 데이터 속성에 따른 정량화 값을 부여할 수 있다.
노드 상태의 하위 항목 중 링크 품질은 세 번째로 큰 중요도를 가진다. 링크 품질은 센서 노드와 연결된 다른 센서들과의 노드의 링크의 품질을 측정하고, 미리 설정한 임계값을 두어 우선 순위를 결정한다. 본 발명은 설정한 임계값에 따라 70 이상 79 이하의 범위 내에서 센서 노드의 링크 품질에 따른 정량화 값을 부여할 수 있다.
노드 상태의 하위 항목 중 에너지 레벨은 네 번째로 큰 중요도를 가진다. 센 서 노드가 전송해야 하는 데이터 우선 순위가 같은 경우 에너지 레벨이 낮은 센서 노드에 우선 순위를 높게 부여하여 에너지 소모를 줄이고 최소 에너지 레벨 값보다 작으면 그 센서 노드가 데이터를 보낼 수 없을 만큼의 에너지가 있다고 판단하고 GTS의 할당을 거부한다. 그 센서 노드가 에너지를 충전하거나 교환하여 최소 에너지 레벨(minEnergyLevel)이상 증가하였을 경우 채널을 할당한다. 즉 데이터를 보내어 처리할 수 없을 만큼의 작은 에너지 레벨은 여과된다. 본 발명은 설정한 에너지 레벨에 따라 60 이상 69 이하의 값의 범위 내에서 센서 노드의 에너지 레벨에 따른 정량화 값을 부여할 수 있다.
노드 상태의 하위 항목 중 디바이스 타입은 다섯 번째로 큰 중요도를 가진다. 센서 노드의 망 내부에서의 역할을 정의하면 코디네이터, 일반 노드(Common node)의 2가지 타입으로 나뉜다. 역할이 한 센서 노드에 고정된 것이 아니라 망의 상태나 센서 노드의 상태에 따라서 역할이 변할 수 있다. 본 발명이 전제로 하고 있는 IEEE 802.15.4 시스템은 디바이스 타입은 풀 펑션 디바이스(Full Function Device:FFD)와 리듀스드 펑션 디바이스(Reduced-Function Device:RFD)로 나눌 수 있다. 코디네이터는 FFD로 구성되고 일반 노드는 RFD로 구성된다. 다비이스 타입을 FFD와 RFD로 구분하고 전송해야 할 데이터의 우선 순위가 동일하다면 FFD 노드에 높은 우선순위를 두어 채널을 할당한다. 본 발명에서는 FFD에 20의 값을 부여하고, RFD에 10의 값을 부여할 수 있다.
따라서 본 발명은 코디네이터가 GTS를 설정하는데 있어서 센서 노드의 특성별 항목의 항목별 중요도에 따라 정량화 값을 배열한 센서 노드 프로필을 참조로 하여 정량화 값이 결정되고 이 정량화 정보를 기반으로 하여 센서 노드가 코디네이터에게 보증 시간 슬롯의 할당 요청을 하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 센서 노드 및 코디네이터의 큐를 도시한 것이다. 네트워크 망의 각 노드(521~529)는 각 노드의 정량화 정보를 기반으로 코디네이터(520)에 GTS의 할당 요청을 한다. 이 요청에 대하여 코디네이터의 큐(510)는 네트워크 망의 각 노드(521~529)의 GTS의 할당 요청 정보를 저장한다. GTS의 할당 요청 정보는 구체적으로 코디네이터(520)가 각 노드(521~529)로부터 GTS의 할당 요청 정보를 수신한 시각, 노드 ID 및 GTS의 할당 요청 정량화 정보일 수 있다. 코디네이터(520)는 각 노드(521~529)의 정량화 정보를 가지고 우선 순위를 결정하고, GTS의 할당 요청 정보를 수신한 시각, 노드 ID 및 GTS의 할당 요청 정량화 정보들을 관리한다.
한편, GTS의 할당 요청이 빈번한 망은 매번 GTS의 할당 요청을 수신할 때마다 기존의 할당 요청 정보의 크기와 비교하여 우선 순위 테이블(미도시)을 생성하는 것이 비효율적이므로 이 경우는 일정한 주기로 GTS의 할당 요청에 따른 우선 순위 테이블을 갱신한다. GTS의 할당 요청이 빈번하지 않은 망은 매번 GTS의 할당 요청을 수신할 때마다 기존의 할당 요청 정보의 크기와 비교하여 우선 순위 테이블을 생성하는 것이 효율적이다.
단, GTS의 할당 요청을 저장하는 코디네이터의 큐(510)의 길이를 고려하여야 한다. GTS의 할당 요청은 최대 코디네이터의 큐의 길이 만큼을 저장하고 처리한다. 예컨대 코디네이터의 큐(510)가 N 번째의 센서 노드(529)까지 GTS의 할당 요청을 수용할 수 있다고 가정하면, 큐(510)는 N+1 번째 센서 노드(미도시)의 GTS의 할당 요청은 드롭시키게 된다.
도 6는 본 발명에 따른 노드 특성을 고려한 네트워크 채널관리 방법의 흐름도이다.
우선, 네트워크 망에서 센서 노드 프로필을 참조하여 정량화 정보를 부여받은 센서 노드가 코디네이터에게 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 전송한다(610 과정). 네트워크 망에서 GTS를 할당받고자 하는 디바이스의 센서 노드는 코디네이터에게 GTS의 할당 요청 정보를 전송한다. GTS를 할당받기 위하여 센서 노드 내의 상위 계층은 디바이스 맥 계층 매니지먼트 엔티티(Device MAC Layer Management Entity:Device MLME)에 GTS의 할당 요청 정보를 전송한다. Device MLME는 코디네이터 맥 계층 매니지먼트 엔티티(Coordinator MAC Layer Management Entity:Coordinator MLME)에 GTS 할당 요청 정보를 전송하고 Coordinator MLME는 Device MLME에 GTS 할당 요청에 대한 응답 메시지(Acknowledgment:Ack)를 전송하게 된다.
보증 시간 슬롯의 할당 요청을 수신하고, 센서 노드의 정량화 정보를 기반으로 한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 큐의 최대 수용 범위를 초과하는 지의 여부를 판단한다(620 과정). 정량화 정보를 부여받은 센서 노드가 이 정량화 정보를 기반으로 하여 코디네이터에게 GTS의 할당 요청을 하는데, 이 할당 요청 정보는 코디네이터가 포함하는 큐에 임시적으로 저장된다. 즉 큐는 코디네이터의 대기 행렬(capacity of the waiting room)을 의미하며 큐가 수용할 수 있는 센서 노드의 GTS 할당 요청의 최대 갯수는 7개 이상 65535개로 한정한다. 최소 수용 갯수는 코디네이터의 슈퍼프레임 구조에서 GTS를 할당할 수 있는 슬롯이 7개이므로 임시 저장소의 역할을 하는 큐의 최대 수용 갯수는 7개 이상이며, 65535는 0×ffff의 연산결과값으로 이론상 최대 65535개의 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 저장할 수 있다. 한편, 큐의 최대 수용 갯수는 실시예에 따라 유동적으로 설정할 수 있으며, 본 발명은 이에 관하여 한정하지 않는다.
그 다음, 센서 노드의 정량화 정보를 기반으로 한 GTS 할당 요청 정보가 큐의 최대 수용 범위를 초과하지 않으면 이 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 큐에 저장한다(630 과정). GTS 할당 요청이 큐에 도착하여 큐의 최대 수용 범위를 초과하지 않으면 GTS 할당 요청 시간과 이 센서 노드의 아이디(ID) 및 GTS 할당 요청 정량화 정보를 큐에 저장한다.
그러나, 센서 노드의 정량화 정보를 기반으로 한 GTS 할당 요청 정보가 큐의 최대 수용 범위를 초과할 경우 보증 시간 슬롯의 할당 요청을 드롭한다(631 과정). 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 저장하는 큐의 저장 공간이 최대치에 달했을 경우에는 더 이상 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 수용할 수 없으므로 이 경우에는 센서 노드의 추가적인 GTS의 할당 요청 정보를 드롭하게 된다. 드롭된 센서 노드는 다시 코디네이터에 큐의 빈 곳이 생길 때까지 일정한 시간 간격으로 GTS 할당 요청 정보를 송신한다.
센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 큐에 저장하고, 큐에 저장된 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보의 크기에 따라서 노드의 보증 시간 슬롯의 할 당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 이 우선 순위를 큐에 포함되는 우선 순위 테이블에 저장한다(640 과정). 큐가 포함하고 있는 기존의 대기 행렬과 새로이 저장된 GTS 할당 요청 정보 중 정량화 정보의 크기를 비교하여 우선 순위를 생성한다. 생성된 우선 순위를 우선 순위 테이블에 저장하여 우선 순위대로 GTS를 할당하게 된다.
한편, GTS 할당 요청이 빈번한 네트워크 망은 센서 노드의 GTS 할당 요청이 있을 때마다 기존의 센서 노드의 GTS 할당 요청과 비교하는 것이 비효율적이므로 일정한 주기로 GTS의 우선 순위 테이블을 갱신하며, GTS 할당 요청이 빈번하지 않은 네트워크 망은 센서 노드의 GTS 할당 요청이 있을 때마다 기존의 센서 노드의 GTS 할당 요청과 비교하여 GTS의 우선 순위 테이블을 갱신한다.
마지막으로, 우선 순위 테이블의 우선 순위에 따라 코디네이터의 보증 시간 슬롯을 할당한다(650 과정). 네트워크 망의 각 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보를 저장하고, 각 센서 노드의 정량화 정보를 기반으로 정량화 정보의 크기에 따라 우선 순위 테이블을 저장하고 있는 코디네이터 큐는 위 정량화 정보의 크기에 따라 코디네이터에게 각 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 송신한다. 코디네이터는 GTS 슬롯이 비어 있을 경우 센서 노드에 GTS 슬롯을 할당하며, GTS 슬롯이 비어있지 않을 경우, 다음 비컨 프레임까지 기다렸다가 우선 순위 테이블을 갱신하여 센서 노드의 정량화 정보의 크기에 따라 7개의 GTS 슬롯을 할당하고, GTS 슬롯을 할당받은 각 센서 노드는 코디네이터의 GTS 슬롯을 사용하여 서비스를 제공한다.
도 7은 도 6의 우선 순위 테이블에 저장하는 과정(640 과정)의 상세 흐름도 이다. 코디네이터 큐에 저장된 GTS의 할당 요청 정보의 크기에 따라 GTS의 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 이 우선순위를 큐에 포함되는 우선 순위 테이블에 저장하는 과정에서, 우선 순위 테이블 중 특정 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보에서 타임아웃이 발생한 경우 타임아웃이 발생한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 우선 순위 테이블에서 삭제한다(741 과정). 우선 순위 테이블 중 모든 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 GTS의 할당을 받는 것은 아니다. 즉 우선 순위에 따라 코디네이터가 GTS를 할당하므로 오랜 시간이 경과하여도 GTS의 할당을 받지 못하는 센서 노드가 있을 수 있다. 이 센서 노드는 우선 순위가 다른 센서 노드와 비교하여 항상 우선 순위가 후 순위이므로 앞으로도 GTS의 할당을 받을ㅎ 가능성이 희박하다. 그럼에도 계속 코디네이터 큐에 이 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보를 저장하는 것은 시스템의 효율성 측면에서 비효율적이므로 코디네이터 큐로부터 이 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보를 제거한다.
상세하게는, 일정 시간의 타임아웃을 설정하고, 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보가 코디네이터 큐에 저장되는 시간을 체크하여 타임아웃이 되는 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보를 코디네이터 큐로부터 삭제하는 것일 수 있다.
타임아웃이 발생한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 우선 순위 테이블에서 삭제하고, 보증 시간 슬롯의 우선 순위 테이블을 갱신한다(742 과정). 우선 순위 테이블에서 타임아웃이 발생한 보증 사간 슬롯의 할당 요청 정보를 우선 순위 테이블에서 삭제한 경우, 우선 순위 테이블에서 공백이 생기게 된다. 따라서 다시 우선 순위 테이블을 갱신하여 추가로 보증 시간 슬롯의 할당을 요청하는 센서 노드 가 있을 경우 이 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 수신하고 각 센서 노드의 정량화 크기에 따라 우선 순위 테이블을 갱신한다.
도 8은 본 발명에 따른 센서 노드 프로필을 적용하여 우선 순위를 생성하는 흐름도이다.
우선, 네트워크 망의 각 센서 노드는 코디네이터에게 GTS의 할당을 요청한다(800 과정). 각 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보는 코디네이터 큐에 저장되고 코디네이터 큐에 저장된 기존의 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보(GTS Requests Lists:GRL)와 새로운 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보(New GTS Request:NGR)를 정량화 정보에 기반하여 비교한다.
그 다음, 기존의 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보 중 정량화 정보와 새로운 센서 노드의 GTS의 할당 요청 정보 중 정량화 정보에서 어플리케이션 타입을 체크하여(810 과정), 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 어플리케이션 타입의 정량화 값이 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 어플리케이션 타입의 정량화 값보다 클 경우에는 비교된 기존의 GTS 리스트보다 높은 우선 순위를 가진다(820 과정).
반면, 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 어플리케이션 타입의 정량화 값이 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 어플리케이션 타입의 정량화 값보다 크거나 같을 경우에는 데이터 우선순위를 체크한다(830 과정). 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 우선순위의 정량화 값이 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 우선순위의 정량화 값보다 클 경우에는 비교된 기존의 GTS 리스트보다 높은 우선 순위를 가진다(840 과정).
반면, 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 우선 순위의 정량화 값이 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 우선 순위의 정량화 값보다 크거나 같을 경우에는 데이터 속성을 체크한다(850 과정). 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 속성의 정량화 값이 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 속성의 정량화 값보다 클 경우에는 비교된 기존의 GTS의 우선 순위 테이블보다 높은 우선 순위를 가진다(860 과정).
반면, 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 속성의 정량화 값이 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 데이터 속성의 정량화 값보다 크거나 같을 경우에는 노드 상태를 체크한다(870 과정). 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 노드 상태의 정량화 값이 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 노드 상태의 정량화 값보다 클 경우에는 비교된 기존의 GTS 리스트보다 높은 우선 순위를 가진다(880 과정).
반면, 기존의 센서 노드의 정량화 정보의 노드 상태의 정량화 값이 새로운 센서 노드의 정량화 정보의 노드 상태의 정량화 값보다 크거나 같을 경우에는 더 이상 비교할 센서 노드 프로필의 항목이 없으므로 최종적으로 새로운 센서 노드는 비교된 모든 GTS 리스트보다 낮은 우선순위를 가지게 되어(890 과정) GTS의 할당 요청 센서 노드 중 가장 낮은 우선 순위를 가진다.
도 9는 본 발명에 따른 노드 상태를 고려한 네트워크 채널 관리 장치의 블록도이다.
큐 저장부(910)는 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 저장하는 저장공간인 요청 정보 저장부(911)와 로직을 담당하는 우선 순위 테이블 저장부(912)로 구성된 다.
요청 정보 저장부(911)는 네트워크 망에서 코디네이터(900)에 포함되고, 센서 노드 프로필(980)을 참조하여 정량화 정보를 부여받은 센서 노드 1(991)의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 저장한다.
정량화 정보는 센서 노드 1(991)의 특성별 항목의 중요도에 따라 정량화 값을 배열한 센서 노드 프로필(980)을 참조하여 센서 노드 1(991)의 특성별 정량화 값이 결정되고, 결정된 정량화 값들 취합하여 센서 노드 1(991)에 부여한 정보이다. 센서 노드 프로필(980)은 센서 노드 1(991)의 어플리케이션의 특성, 데이터 우선 순위, 데이터 속성 또는 노드 상태 중 적어도 하나의 정량화 값을 포함하고 있다.
데이터 속성은 사용자 타입, 데이터 크기, 데이터 신뢰성 또는 데이터 전송 속도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고 있다. 노드 상태는 이웃 노드의 갯수, 디바이스 타입, 링크 품질, 에너지 레벨 또는 전송 실패 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이 센서 노드 프로필(980)을 참조로 하여 센서 노드 1(991)은 코디네이터(900)에게 GTS의 할당을 요청한다. 그러나 실질적으로 센서 노드 1(991)의 GTS의 할당 요청 정보는 코디네이터(900)가 포함하는 요청 정보 저장부(911)가 저장한다.
그러나, 요청 정보 저장부(911)는 센서 노드의 정량화 정보를 기반으로 한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 요청 정보 저장부(911)의 최대 수용 범위를 초과할 경우, 보증 시간 슬롯의 할당 요청을 드롭한다. 따라서, 이 경우에는 다음 비 컨 프레임에서 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 수용하여, 센서 노드의 정량화 정보의 크기에 따라 우선 순위를 생성한다.
우선 순위 테이블 저장부(912)는 요청 정보 저장부(911)의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보에 포함된 정량화 정보의 크기에 따라 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 우선 순위를 저장한다.
우선 순위 테이블 저장부(912) 중 모든 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 GTS의 할당을 받는 것은 아니다. 즉 코디네이터(900)는 우선 순위에 따라 GTS를 할당하므로 오랜 시간이 지나도 GTS의 할당을 받지 못하는 센서 노드가 있을 수 있다. 이 센서 노드는 항상 우선 순위가 후 순위이므로 앞으로도 GTS의 할당을 받을 가능성이 희박하다. 그럼에도 계속 우선 순위 테이블 저장부(912)에 GTS의 할당 요청 정보를 저장하는 것은 시스템의 효율성 측면에서 비효율적이므로 우선 순위 테이블 저장부(912)로부터 이 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 제거한다. 우선 순위 테이블 저장부(912)는 우선 순위 테이블 저장부가 포함하는 특정 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보에서 타임아웃이 발생한 경우 타임아웃이 발생한 할당 요청 정보를 우선 순위 테이블 저장부(912)에서 삭제하고, 우선 순위 테이블 저장부(912)를 갱신한다.
상세하게는, 일정 시간의 타임아웃을 설정하고, 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보가 우선 순위 테이블 저장부(912)에 저장되는 시간을 체크하여 위 타임아웃이 경과되는 센서 노드의 GTS 할당 요청 정보를 우선 순위 테이블 저장부(912)로부터 삭제하는 것일 수 있다.
우선 순위 테이블 저장부(912)에서 타임아웃이 발생한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 삭제한 경우, 우선 순위 테이블 저장부(912)에서 공백이 생기게 된다. 따라서 다시 우선 순위 테이블 저장부(912)를 갱신하여 추가로 보증 시간 슬롯의 할당을 요청하는 센서 노드가 있을 경우 이 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 수신하고 센서 노드의 정량화 크기에 따라 우선 순위 테이블을 갱신한다.
보증 시간 슬롯 할당부(920)는 우선 순위 테이블 저장부(912)의 우선 순위에 따라 GTS를 할당한다. 네트워크 망의 센서 노드 1(991)의 GTS 할당 요청 정보를 저장하고, 센서 노드 1(991)의 정량화 정보를 기반으로 정량화 정보의 크기에 따라 우선 순위 테이블을 저장하고 있는 우선 순위 테이블 저장부(912)의 우선 순위에 따라 보증 시간 슬롯 할당부(920)는 GTS를 할당하여 센서 노드 2(992)에 서비스를 제공한다. 코디네이터(900)의 GTS 슬롯이 비어 있을 경우 센서 노드 1(991)에 GTS 슬롯을 할당하며, GTS 슬롯이 비어있지 않을 경우, 다음 비컨 프레임까지 기다렸다가 우선 순위 테이블 저장부(912)를 갱신하여 센서 노드 1(991)의 정량화 정보의 크기에 따라 7개의 GTS 슬롯을 할당하고, GTS 슬롯을 할당받은 센서 노드 1(991)은 코디네이터(900)의 GTS 슬롯을 사용하여 센서 노드 2(992)에 서비스를 제공한다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 테이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기 록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법 및 장치를 적용함으로써 보증 시간 슬롯의 제한적인 채널의 사용을 극대화하고, 불필요한 데이터의 전송 및 활성화 구간의 사용을 최소화하여 에너지의 소모를 줄이고 차별화된 QoS를 제공하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 네트워크 망에서 센서 노드 프로필을 참조하여 정량화 정보를 부여받은 센서 노드가 큐를 포함하는 코디네이터에게 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 전송하는 단계;
    상기 센서 노드의 상기 정량화 정보를 기반으로 한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 상기 큐의 최대 수용 범위를 초과하지 않으면, 상기 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 상기 큐에 저장하는 단계;
    상기 큐에 저장된 할당 요청 정보의 크기에 따라 상기 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 상기 우선순위를 상기 큐에 포함되는 우선 순위 테이블에 저장하는 단계; 및
    상기 우선 순위 테이블의 우선 순위에 따라 상기 코디네이터의 보증 시간 슬롯을 할당하는 단계를 포함하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 노드 프로필은,
    상기 센서 노드의 어플리케이션의 특성, 데이터 우선 순위, 데이터 속성 또는 노드 상태 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정량화 정보는,
    센서 노드의 특성별 항목의 항목별 중요도에 따라 정량화 값을 배열한 센서 노드 프로필을 참조하여 상기 센서 노드의 상기 특성별 항목의 정량화 값이 결정되고, 상기 결정된 정량화 값을 취합하여 상기 센서 노드에 부여한 정보인 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 큐에 저장하는 단계는,
    상기 큐의 최대 수용 범위를 초과할 경우 보증 시간 슬롯 할당의 요청을 드롭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 우선 순위 테이블에 저장하는 단계는,
    상기 우선 순위 테이블 중 특정 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보에서 타임아웃이 발생한 경우, 상기 타임아웃이 발생한 할당 요청 정보를 상기 우선 순위 테이블에서 삭제하는 단계; 및
    상기 보증 시간 슬롯의 우선 순위 테이블을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  7. 코디네이터에 포함되는 네트워크 채널 관리 장치에 있어서,
    센서 노드 프로필을 참조하여 정량화 정보를 부여받은 센서 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 저장하는 요청 정보 저장부;
    상기 요청 정보 저장부의 할당 요청 정보에 포함된 정량화 정보의 크기에 따라 상기 할당 요청 정보의 우선 순위를 생성하여 상기 우선 순위를 저장하는 우선 순위 테이블 저장부; 및
    상기 우선 순위에 따라 상기 코디네이터의 보증 시간 슬롯을 할당하는 보증 시간 슬롯 할당부를 포함하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서 노드 프로필은,
    상기 센서 노드의 어플리케이션의 특성, 데이터 우선 순위, 데이터 속성 또는 노드 상태 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 정량화 정보는,
    센서 노드의 특성별 항목의 항목별 중요도에 따라 정량화 값을 배열한 센서 노드 프로필을 참조하여 상기 센서 노드의 상기 특성별 항목의 정량화 값이 결정되고, 상기 결정된 정량화 값을 취합하여 상기 센서 노드에 부여된 정보인 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 요청 정보 저장부는,
    상기 센서 노드의 상기 정량화 정보를 기반으로 한 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보가 최대 수용 범위를 초과할 경우, 상기 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보를 드롭하는 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 우선 순위 테이블 저장부는,
    특정 노드의 보증 시간 슬롯의 할당 요청 정보에서 타임아웃이 발생한 경우 상기 타임아웃이 발생한 할당 요청 정보를 삭제하고, 상기 우선 순위를 갱신하는 것을 특징으로 하는 노드 특성을 고려한 네트워크 채널 관리 장치.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100971184B1 (ko) 2008-06-10 2010-07-20 동국대학교 산학협력단 무선 통신 시스템 및 방법
KR101091569B1 (ko) 2010-09-17 2011-12-13 성균관대학교산학협력단 Ｐａｎ 코디네이터가 ｇｔｓ를 할당하는 방법
KR101174125B1 (ko) 2009-09-29 2012-08-14 강릉원주대학교산학협력단 우선순위 기반의 맥 프로토콜 형성방법 및 이를 적용한 센서네트워크에서의 데이터 전송방법
WO2012165732A1 (ko) * 2011-06-02 2012-12-06 엘지전자 주식회사 근거리 무선 개인 통신망에서의 스케줄링 방법
KR101213535B1 (ko) 2011-11-29 2012-12-18 강릉원주대학교산학협력단 다중 채널 모뎀을 이용한 수중 통신방법
WO2013012136A1 (ko) * 2011-07-19 2013-01-24 엘지전자 주식회사 무선 개인 영역 통신망의 지속성 있는 스케줄링 방법 및 그 장치
KR20130084243A (ko) * 2012-01-16 2013-07-24 한국전자통신연구원 센서 네트워크 및 센서 네트워크에서 타임 슬롯 중계 기반의 링크 확장 방법
US11963216B2 (en) * 2018-04-04 2024-04-16 Hitachi Energy Ltd Channel access and transmission scheduling for industrial wireless communications

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000062192A (ko) * 1998-12-10 2000-10-25 루센트 테크놀러지스 인크 무선 통신 시스템에서 메시지 스케줄링 방법
US6600731B2 (en) 1997-02-24 2003-07-29 Siemens Aktiengesellschaft Method and base station system for calling mobile stations for the transmission of packet data
US20050097560A1 (en) 2003-10-31 2005-05-05 Jerry Rolia Method and system for governing access to computing utilities
KR20060064485A (ko) * 2004-12-08 2006-06-13 한국전자통신연구원 무선 센서 네트워크의 그룹화를 이용한 멀티캐스트 통신방법 및 그 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600731B2 (en) 1997-02-24 2003-07-29 Siemens Aktiengesellschaft Method and base station system for calling mobile stations for the transmission of packet data
KR20000062192A (ko) * 1998-12-10 2000-10-25 루센트 테크놀러지스 인크 무선 통신 시스템에서 메시지 스케줄링 방법
US20050097560A1 (en) 2003-10-31 2005-05-05 Jerry Rolia Method and system for governing access to computing utilities
KR20060064485A (ko) * 2004-12-08 2006-06-13 한국전자통신연구원 무선 센서 네트워크의 그룹화를 이용한 멀티캐스트 통신방법 및 그 장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100971184B1 (ko) 2008-06-10 2010-07-20 동국대학교 산학협력단 무선 통신 시스템 및 방법
KR101174125B1 (ko) 2009-09-29 2012-08-14 강릉원주대학교산학협력단 우선순위 기반의 맥 프로토콜 형성방법 및 이를 적용한 센서네트워크에서의 데이터 전송방법
KR101091569B1 (ko) 2010-09-17 2011-12-13 성균관대학교산학협력단 Ｐａｎ 코디네이터가 ｇｔｓ를 할당하는 방법
WO2012165732A1 (ko) * 2011-06-02 2012-12-06 엘지전자 주식회사 근거리 무선 개인 통신망에서의 스케줄링 방법
US9253774B2 (en) 2011-06-02 2016-02-02 Lg Electronics Inc. Scheduling method in a short distance wireless personal area network
WO2013012136A1 (ko) * 2011-07-19 2013-01-24 엘지전자 주식회사 무선 개인 영역 통신망의 지속성 있는 스케줄링 방법 및 그 장치
US9167582B2 (en) 2011-07-19 2015-10-20 Lg Electronics Inc. Scheduling method and device having continuity in a wireless personal area communication network
KR101213535B1 (ko) 2011-11-29 2012-12-18 강릉원주대학교산학협력단 다중 채널 모뎀을 이용한 수중 통신방법
KR20130084243A (ko) * 2012-01-16 2013-07-24 한국전자통신연구원 센서 네트워크 및 센서 네트워크에서 타임 슬롯 중계 기반의 링크 확장 방법
KR102028495B1 (ko) * 2012-01-16 2019-10-04 한국전자통신연구원 센서 네트워크 및 센서 네트워크에서 타임 슬롯 중계 기반의 링크 확장 방법
US11963216B2 (en) * 2018-04-04 2024-04-16 Hitachi Energy Ltd Channel access and transmission scheduling for industrial wireless communications

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