KR100866363B1 - 무선 네트워크의 저전력 송신 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각 디바이스가 수신 세기에 따라 송신 전력을 적절히 제어하여 전력 소모를 줄이기 위한 것으로, 수신 신호 세기를 이용하여 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 탐색하는 단계와; 상기 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 결정하여 송신 전력 관리 테이블에 등록하는 단계와; 상기 등록된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스로 원하는 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법 및 장치를 제공한다.
무선 네트워크, 코디네이터, 라우터, 엔드 디바이스, RSSI, 송신 전력

Description

무선 네트워크의 저전력 송신 방법 및 장치{METHOD OF TRANSMITTING FOR LOW POWER IN WIRELESS NETWORK AND APPARATUS THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 지그비 네크워크를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 각 디바이스의 송신부를 도시한 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 각 디바이스의 수신부를 도시한 블록도.
도 4는 도 1에 도시된 코디네이터의 송신 전력 탐색 방법을 단계적으로 설명하는 흐름도.
도 5는 도 1에 도시된 코디네이터의 송신 전력 제어 방법을 단계적으로 설명하는 흐름도.
도 6은 도 1에 도시된 엔드 디바이스의 랜덤 송신 전력 탐색 방법을 단계적으로 설명하는 흐름도.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
2 : 송신 버퍼 4 : 비트-심볼 맵핑부
6 : 심볼-칩 맵핑부 8 : PN 코드 발생기
10 : OQPSK 변조기 12, 22 : PSF
14, 24 : DAC 16, 6 : LPF
18, 28 : 업 컨버터 20 : 위상 지연기
30 : 오실레이터 32 : 컴바이너
34 : 전력 증폭기 36 : 송신 전력 제어기
38 : 안테나 54 : 저잡음 증폭기
60, 60 : 다운 컨버터 62, 72 : BPF
64, 74 : AGC 증폭기 66, 76 : ADC
78 : 디지털 중간 주파수 채널 필터 80 : 주파수 옵셋 보상부
82 : 디지털 데이터 필터 84 : 동기 및 심볼 상관기
80 : RSSI 발생부
본 발명은 무선 네크워크에 관한 것으로, 특히 수신 세기에 따라 송신 전력을 적절히 제어하여 전력 소모를 줄일 수 있는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.
미래 유비쿼터스 사회는 단거리의 개인 통신 네트워크를 무선으로 구현하는 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network; 이하 WPAN)에 의해 가능할 것으로 기대된다. WPAN은 수십m 떨어진 컴퓨터와 주변기기, 휴대폰, 가전 제품 등을 무선으로 연결하여 디바이스들간의 통신을 지원하는 것으로 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 초광대역 무선 통신(UWB) 등과 같은 무선 통신 방식을 이용한다. WPAN의 주요 과제 중 하나는 상용 전원(AC 110~220V)을 사용하 지 않고도 소형 배터리로 온도, 습도, 진동, 조도 등을 감지하는 각종 센서와 검침기 및 원격제어/감시 모듈 등의 디바이스들을 구동하는 것이다. 이를 위하여 WPAN을 구성하는 디바이스의 전원을 소형 배터리가 수개월 내지 수년 동안은 보장할 수 있어야 하므로 디바이스 각각의 소비 전력을 줄이는 방안이 요구된다.
그런데 여러가지 RF(Radio Frequency) 통신 방법을 이용하는 WPAN의 디바이스들은 시스템 초기화시 송신 전력의 출력값을 세팅하고 고정적으로 세팅 출력값으로 송신하는 방법을 사용한다. 이에 따라 디바이스들 각각은 상대 디바이스가 가까운 거리에 있거나 수신 세기가 양호하여 낮은 송신 전력을 사용하여도 정상적으로 데이터 수신이 가능함에도 불구하고 필요 이상의 송신 전력으로 송신한다. 따라서 과도한 송신 전력에 의해 배터리의 수명이 저하되고 다른 디바이스들과 많은 간섭을 일으키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 디바이스들 각각이 수신 세기에 따라 송신 전력을 적절히 제어하여 전력 소모를 줄일 수 있는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 무선 네트워크의 저전력 송신 방법은 수신 신호 세기를 이용하여 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 탐색하는 A)단계와; 상기 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 결정하여 송신 전력 관리 테이블에 등록하는 B)단계와; 상기 등록된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스로 원하는 데이터를 송신하는 C)단계를 포함한다.
상기 A)단계는 네트워크를 관리하는 코디네이터가 상대 디바이스로부터의 수신 데이터에서 제1 수신 신호 세기를 검출하는 D)단계와; 상기 제1 수신 신호 세기를 이용하여 상기 코디네이터의 송신 전력을 설정하는 E)단계와; 상기 설정된 송신 전력이 데이터 송신의 정상 범위인지를 확인하는 F)단계를 포함한다.
상기 F)단계는 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스에 제2 수신 신호 세기 값 송신을 요청하는 G)단계와; 상기 상대 디바이스로부터 수신된 데이터로부터 상기 제2 수신 신호 세기 값을 검출하는 H)단계와; 상기 제2 수신 신호 세기 값이 미리 설정된 데이터 송신의 정상 범위에 속하는지를 판단하는 I)단계를 포함한다. 상기 I)단계에서 상기 송신 전력이 정상 범위로 확인되면 상기 B)단계에서 상기 상대 디바이스에 대한 상기 송신 전력 값이 상기 송신 전력 관리 테이블에 저장된다.
그리고, 본 발명에 따른 무선 네트워크의 저전력 송신 방법은 상기 제2 수신 신호 세기 값이 상기 정상 범위에 속하지 않으면 상기 A)단계를 반복하는 J)단계를 더 포함한다. 또한, 상기 네트워크가 업데이트되면 상기 코디네이터에서 상기 A)단계 및 B)단계를 반복하는 K)단계를 더 포함한다.
상기 C)단계는 상기 코디네이터에서 상기 상대 디바이스의 식별 정보를 설정하는 L)단계와; 상기 송신 전력 관리 테이블에서 상기 식별 정보에 해당하는 송신 전력값을 읽어 들여 송신 전력을 설정하는 M)단계와; 상기 설정된 송신 전력으로 원하는 데이터를 상기 상대 디바이스로 송신하는 N)단계를 포함한다.
한편, 상기 A)단계는 네트워크를 구성하는 엔드 디바이스가 코디네이터로부터의 비콘 신호에서 상기 수신 신호 세기를 검출하는 O)단계와; 상기 수신 신호 세기를 이용하여 상기 엔드 디바이스의 송신 전력을 설정하는 P)단계와; 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 코디네이터로 상기 네트워크 접속 요구 패킷을 송신하는 Q)단계와; 상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신을 확인하는 R)단계를 포함한다. 그리고 상기 A)단계는 상기 R)단계에서 요구 응답 수신이 없으면 상기 초기 송신 전력 값을 증가시키고 상기 Q)단계 및 상기 R)단계를 반복하는 S)단계를 추가로 포함한다. 상기 B)단계에서는 상기 R)단계에서 상기 요구 응답 수신이 확인되면 상기 설정된 송신 전력을 상기 송신 전력 관리 테이블에 등록한다. 그리고 상기 네트워크가 업데이트되면 상기 엔드 디바이스에서 상기 A)단계 및 B)단계를 반복하는 K)단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 무선 네트워크의 저전력 송신 장치는 네트워크를 구성하는 다수의 디바이스를 각각이 수신부로부터의 수신 신호 세기를 이용하여 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 탐색 및 결정하고 결정된 송신 전력을 이용하여 원하는 데이터를 송신하는 송신부를 구비한다.
상기 다수의 디바이스들 중 코디네이터의 상기 송신부는 상기 수신 신호 세기를 이용하여 자신의 송신 전력을 설정하고 설정된 송신 전력이 데이터 송신의 정상 범위인지를 확인한다. 다시 말하여, 상기 코디네이터의 송신부는 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스로 수신 신호 세기 값 송신을 요청하고, 상기 수신부를 통해 상기 상대 디바이스로부터 수신된 수신 신호 세기 값이 미리 설정된 데이터 송신의 정상 범위에 속하는지를 판단한다. 여기서 상기 송신 전력이 정상 범위로 확인되면 상기 상대 디바이스에 대한 상기 송신 전력 값을 송신 전력 관리 테이블에 저장하고, 정상 범위에 속하지 않으면 송신 전력을 다시 탐색한다. 그리고 상기 코디네이터의 송신부는 상기 네트워크가 업데이트되면 상기 송신 전력의 탐색 및 결정을 다시 수행하여 상기 상대 디바이스에 대한 송신 전력 값을 업데이트한다. 상기 코디네이터의 송신부는 상기 상대 디바이스의 식별 정보에 따른 송신 전력값을 상기 송신 전력 관리 테이블로 읽어 들여 송신 전력을 설정하고, 설정된 송신 전력으로 원하는 데이터를 상기 상대 디바이스로 송신한다.
한편, 상기 네트워크를 구성하는 엔드 디바이스의 송신부는 상기 수신 신호 세기에 따라 설정된 송신 전력으로 코디네이터로 네트워크 접속 요구 패킷을 송신하고, 상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신을 확인하면서 상기 송신 전력을 탐색한다. 그리고 상기 엔드 디바이스의 송신부는 상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신이 없으면 상기 송신 전력 값을 증가시키고 상기 송신 전력을 다시 탐색하고, 상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신이 확인되면 상기 설정된 송신 전력을 자신의 송신 전력 관리 테이블에 등록한다. 또한 상기 엔드 디바이스의 송신부는 상기 네트워크가 업데이트되면 상기 송신 전력의 탐색 및 결정을 다시 수행하여 송신 전력 값을 업데이트한다.
이러한 본 발명의 특징들 외에 본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 WPAN의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 WPAN은 지그비 네트워크를 나타낸 것으로 코디네이터(C), 라우터(R), 엔드 디바이스(ED)가 일정한 영역(CELL)의 필요 위치에 설치되어 메쉬(Mesh) 형태의 무선 통신 네트워크를 구성한다. 다시 말하여 WPAN은 코디네이터(C)와, 코디네이터(C)의 관리하에 무선 통신이 이루어지는 다수의 라우터(R)와 다수의 엔드 디바이스(ED)로 구성된다.
코디네이터(C)는 WPAN을 구성하는 디바이스들, 즉 다수의 라우터(R)와 다수의 엔드 디바이스(ED)의 정보를 저장하고 저장된 정보를 이용하여 상기 디바이스들을 관리한다. 라우터(R)는 코디네이터(C)와 엔드 디바이스(ED)의 데이터 통신과 엔드 디바이스들(ED) 사이의 데이터 통신을 중계한다. 엔드 디바이스(ED)는 코디네이터(C)로 직접 네트워트 접속을 요청하거나, 라우터(R)을 경유하여 네트워크 접속을 요청한다. 그리고 코디네이터(C)를 통해 네트워크에 접속되면 코디네이터(C) 및/또는 라우터(R)를 경유하여 다른 엔드 디바이스(ED)와 데이터 패킷을 송수신한다.
WPAN을 구성하는 디바이스들, 즉 코디네이터(C)와 라우터(R) 및 엔드 디바이스(ED)를 포함하는 디바이스들 각각은 전파 환경, 수신 세기(Received Signal Strength Indication; 이하 RSSI), 전송 거리에 따라 송신 출력을 적절하게 설정하여 데이터를 송신한다. 이에 따라 각 다바이스는 데이터 송신시 불필요한 전력 소 모를 방지하여 소비 전력을 절감할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 지그비 네트워크의 각 디바이스에 내장된 송신부의 구성을, 도 3은 도 1에 도시된 각 디바이스에 내장된 수신부의 구성을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 디바이스의 송신부는 송신 버퍼(2)에 종속적으로 접속된 비트-심볼 맵핑(Bit to Symbol Mapping)부(4), 심볼-칩 맵핑(Symbol to Chip Mapping)부(6), OQPSK 변조기(10)를 구비하고 심볼-칩 맵핑부(6)와 접속된 PN 코드 발생기(8)를 구비한다. 그리고 OQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying) 변조기(10)와 접속된 I 채널의 펄스 성형 필터(Pulse Shaping Filter; 이하 PSF)(12), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter; 이하, DAC)(14), 저역 통과 필터(Low Pass Filter; 이하 LPF(16), 업컨버터(Up Converter; 18)를 구비하고 Q 채널의 PSF(22), DAC(24), LPF(26), 업컨버터(28)을 구비한다. 또한 I 채널과 Q 채널의 업컨버터(18, 28)와 접속된 오실레이터(OSC; 30) 및 컴바이너(Combiner; 32)와, 컴바이너(32) 및 안테나(38)와 송신 전력 제어기(36) 사이에 접속된 전력 증폭기(34)를 구비한다.
데이터를 송신을 위한 데이터가 생성되어 송신 버퍼(2)에 입력되면 프리앰블(Preamble)과 프레임 스타트(Frame Start)가 자동으로 생성 및 추가됨으로써 소스 데이터로 변환되어 비트-심볼 맵핑부(4)로 출력된다. 비트-심볼 맵핑부(4)는 송신 버퍼(2)로부터의 소스 데이터를 4비트 심볼 단위로 맵핑하여 심볼-칩 맵핑부(6)로 출력한다. 심볼-칩 맵핑부(6)는 비트-심볼 맵핑부(4)로부터의 4비트 심볼 들 각각을 PN 코드 발생기(8)에서 발생된 PN 코드, 즉 IEEE802.15.4에서 제시하는 32칩 확산 시퀀스인 PN 코드를 이용하여 확산시켜 OQPSK 변조기(10)로 출력한다. 여기서 확산 시퀀스의 칩률(Chip Rate)은 2[Mcps]이고 4비트 심볼 0(0000b)~F(1111b)의 16개 심볼에 대해 32비트 PN 코드가 할당된다. OQPSK 변조기(10)는 심볼-칩 맵핑부(6)를 통해 32비트 시퀀스로 확산되어 입력된 펄스 신호를 홀수, 짝수 칩 인덱스에 따라 짝수 인덱스는 I(In Phase) 채널로, 홀수 인덱스는 Q(Quadrature Phase) 채널로 분리하고 I 채널과 Q 채널 간에 1칩(Tc) 만큼 옵셋을 주어 출력한다. OQPSK 변조기(10)로부터의 I 채널 펄스 신호는 PSF(12)을 통해 IEEE802.15.4에서 제시하는 하프 사인(Half Sine) 펄스로 성형된 다음 DAC(14)를 통해 아날로그 신호로 변환되고 LPF(16)를 통해 고주파 노이즈가 제거된 다음 업컨버터(18)로 공급된다. 그리고 OQPSK 변조기(10)로부터의 Q 채널 펄스 신호도 PSF(22)을 통해 IEEE802.15.4에서 제시하는 하프 사인(Half Sine) 펄스로 성형된 다음 DAC(24)를 통해 아날로그 신호로 변환되고 LPF(26)를 통해 고주파 노이즈가 제거된 다음 업컨버터(28)로 공급된다. 오실레이터(30)는 일정 주파수, 예를 들면 2.4[GHz]의 캐리어를 발생한다. I 채널의 업컨버터(18)는 오실레이터(30)로부터 위상 지연기(20)를 경유하여 -90도 위상 지연된 캐리어를 이용하여 I 채널 신호에 Cos(2πfct)를 곱하여 주파수 상향 변환을 한 다음 컴바이너(32)로 출력한다. Q 채널의 업컨버터(28)는 오실레이터(30)로부터의 캐리어를 이용하여 Q 채널 신호에 Sin(2πfct)를 곱하여 주파수 상향 변환을 한 다음 컴바이너(32)로 출력한다. 컴바 이너(32)는 업컨버터(18, 28) 각각을 통해 주파수 상향 변환된 I 채널 및 Q 채널 신호를 가산하여 전력 증폭기(34)로 출력한다. 전력 증폭기(34)는 송신 출력 제어기(36)의 전력 세팅값에 따라 이득을 조정하여 송신 데이터를 증폭하고 전력 증폭된 송신 데이터는 안테나(38)를 통해 대기중으로 송신된다. 이때 송신 출력 제어기(36)는 수신기로부터의 RSSI 신호에 따라 송신 전력을 세팅하여 전력 증폭기(34)의 이득을 적절하게 조정하므로 과도한 송신 전력의 낭비를 방지한다. 송신 출력 제어기(36)의 송신 전력 탐색 및 제어 방법은 후술하기로 한다.
도 3에 도시된 디바이스의 수신부는 안테나(38)과 접속된 저잡음증폭기(54)와, 저잡음증폭기(54)와 접속된 I 채널의 다운 컨버터(60), 밴드 패스 필터(Band Pass Filter; 이하 BPF)(62), 자동이득조정(Auto Gain Control; 이하 AGC) 증폭기(64), 아날로그-디지털 컨버터(이하, ADC)(66)와, Q 채널의 다운 컨버터(70), BPF(72), AGC 증폭기(74), ADC(76)을 구비한다. 그리고 I 채널 및 Q 채널의 ADC(66, 76)와 공통 접속된 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)와, 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)와 종속 접속된 주파수 옵셋 보상부(80) 및 디지털 데이터 필터(82)와 동기 및 심볼상관기(84), 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)과 접속된 RSSI 발생부(90)를 구비한다.
안테나(38)를 통해 수신된 수신 신호는 저잡음증폭기(54)를 통해 증폭되어 I 채널 및 Q 채널의 다운 컨버터(60, 70) 각각에 공급된다. I 채널의 다운 컨버터(60)는 오실레이터(30)로부터 위상 지연기(20)를 경유하여 -90도 위상 지연된 캐 리어를 이용하여 I 채널 신호에 Cos(2πfct)를 곱하여 주파수 하향 변환을 한 다음 밴드 패스 필터(62)로 출력한다. 다운 컨버터(60)를 통해 주파수가 하향 변환된 I 채널의 기저 대역 신호는 BPF(62)를 경유하고 AGC 증폭기(64)에서 수신기의 신호 동작 범위 내에 있도록 자동이득조정된 다음 ADC(64)에 의해 디지털 데이터로 변환되어 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)로 출력된다. Q 채널의 다운 컨버터(70)는 오실레이터(30)로부터의 캐리어를 이용하여 I 채널 신호에 Sin(2πfct)를 곱하여 주파수 하향 변환을 한 다음 밴드 패스 필터(762)로 출력한다. 다운 컨버터(70)를 통해 주파수가 하향 변환된 Q 채널의 기저 대역 신호는 BPF(72)를 경유하고 AGC 증폭기(74)에서 수신기의 신호 동작 범위 내에 있도록 자동이득조정된 다음 ADC(74)에 의해 디지털 데이터로 변환되어 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)로 출력된다. 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)는 ADC(66, 76) 각각으로부터의 I 채널 및 Q 채널의 수신 데이터를 디지털 중간 주파수 채널로 필터링한 다음 주파수 옵셋 보상부(80)와 RSSI 발생부(90)로 출력한다. 주파수 옵셋 보상부(80)는 수신 성능을 유지하기 위하여 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)로부터의 수신 데이터의 주파수 편차를 80ppm 정도까지 보상하여 출력하고, 주파수 편차가 보상된 수신 데이터는 디지털 데이터 필터(82)를 경유하여 동기 및 심볼 상관기(84)로 출력된다. 동기 및 심볼 상관기(84)는 수신 데이터에서 스타트 프레임을 찾아 동기를 획득한 다음 역확산을 수행하고 수신 심볼 단위의 소프트 결정(Soft Decision)으로 복조 데이터를 검출하여 출력하고 수신 심볼의 평균 상관값을 검출하여 출력한다. RSSI 발생 부(90)는 디지털 중간 주파수 채널 필터(78)로부터의 수신 데이터, 즉 다수의 채널 중 해당 채널 수신 데이터의 신호 레벨인 RSSI 값을 산출하고 산출된 RSSI 값을 레지스터에 저장한다. 그리고 RSSI 발생부(90)는 저장된 RSSI 값을 송신 전력 제어기(36)로 출력함으로써 송신 전력 제어기(36)가 수신 신호의 RSSI 값을 기반으로 전력 증폭기(34)의 이득, 즉 송신 전력을 적절히 조정할 수 있게 한다.
도 4는 본 발명에 따른 송신 전력 탐색 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도로, 구체적으로 도 1에 도시된 코디네이터(C)의 송신부에서 라우터(R) 및 엔드 디바이스(ED)에 대한 적절한 송신 전력을 관리하기 위한 송신 전력 탐색 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
코디네이터(C)는 지그비 네트워크를 구성하는 디바이스들, 즉 라우터(R) 및 엔드 디바이스(ED) 각각에 대한 송신 전력을 관리하기 위하여 각 디바이스에 대한 적당한 송신 전력을 탐색하고 탐색으로 검출된 송신 전력 값을 송신 전력 관리 테이블에 저장한다.
구체적으로 코디네이터(C)는 각 디바이스에 대한 송신 전력을 탐색하기 위하여 단계 4(S4)에서 상대 디바이스로부터의 데이터 패킷을 수신한다. 이때 코디네이터(C)의 수신부에 포함된 RSSI 발생부(90)는 수신 데이터로부터 RSSI 값을 산출하여 레지스터에 저장한다. 단계 6(S6)에서 송신부는 RSSI 발생부(90)에 저장된 RSSI 값을 읽어 들이고, 단계 8(S8)에서 읽어들인 RSSI 값으로부터 송신 전력을 결정한다. 여기서 송신 전력은 수신 데이터의 RSSI값을 기반으로 정상적인 데이터 송수신 기준레벨인 -70~85[dBm] 수준이 되도록 조정된다. 예를 들어 수신 데이터 의 RSSI값이 -52[dBm]이면 송신 전력을 낮추어 송신한다. 이어서 낮춘 송신 전력에 대하여 상대 디바이스에서 정상적으로 데이터 수신이 되는지 확인하기 위하여 단계 10(S10)에서 코디네이터(C)는 낮춘 송신 전력을 이용하여 상대 디바이스로 수신 RSSI 값을 요청한다. 단계 12(S12)에서 상대 디바이스로부터 요구 응답이 수신되면 수신 패킷으로부터 RSSI 값을 검출한다. 단계 14(S14)에서 검출된 RSSI 값이 정상 수준, 즉 -70~85[dBm] 범위인지를 판단하여 정상 범위이면 상기 단계 8(S8)에서 결정된 송신 전력 값을 상대 디바이스에 대한 송신 전력 값으로 전력 관리 테이블에 저장하고 단계 18(S18)에서 네트워크 업데이트가 없으면 송신 전력 탐색 과정을 종료한다. 반면에, 단계 14(S14)에서 검출된 RSSI값이 정상 범위를 벗어나면 상기 단계 4(S4)로 리턴하여 정상 범위의 송신 전력을 찾을 때까지 전술한 단계 4(S4) 내지 단계 14(S14)로 이루어진 송신 전력 탐색 과정을 반복한다. 그리고, 단계 18(S18)에서 네트워크가 업데이트된 경우, 즉 네트워크가 재구성되거나 라우터(R)의 라우팅 경로가 바뀐 경우 상기 단계 4(S4) 내지 단계 14(S14)로 이루어진 송신 전력 탐색 과정을 반복함으로써 송신 전력 관리 테이블을 업데이트한다.
이와 같이 코디데이터(C)는 네트워크를 구성하는 각 디바이스에 대한 송신 전력 탐색 과정을 거쳐 적당한 송신 전력을 검출하고 검출된 송신 전력을 송신 전력 관리 테이블에 저장한다. 그리고 저장된 송신 전력값을 이용하여 상대 디바이스에 따라 송신 전력을 제어하므로 과도한 송신 전력 소모를 방지한다. 또한 네트워크가 업데이트되면 각 디바이스에 대한 적당한 송신 전력을 다시 탐색하고 검출된 송신 전력값으로 송신 전력 관리 테이블을 업데이트한다.
도 5는 본 발명에 따른 송신 전력 제어 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도로, 구체적으로 송신 전력 관리 테이블에 저장된 송신 전력값을 이용한 코디네이터(C)의 송신부에서 상대 디바이스에 대한 송신 전력 제어 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
코디네이터(C)가 송신 전력 관리 테이블을 이용하여 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 제어하는 방법은 다음과 같다. 단계 32(S32)에서 코디네이터(C)는 송신하고자 하는 목적지, 즉 상대 디바이스의 ID를 설정한다. 단계 34(S34)에서 송신 전력 관리 테이블에서 목적지 ID에 해당하는 송신 전력 값을 읽어들여 단계 36(S36)에서 송신부에 포함된 송신 전력 제어기(36)의 레지스터에 저장하고 저장된 송신 전력값으로 전력 증폭기(34)의 이득을 조정하여 세팅한다. 단계 38(S38)에서 세팅된 송신 전력값을 이용하여 원하는 송신 패킷을 전송한다. 단계 40(S40)에서 상대 디바이스로부터 전송된 송신 패킷에 대한 응답 확인이 있는지 확인하고, 단계 42(S42)에서 다른 송신 패킷이 있으면 전술한 단계 32(S32) 내지 단계 42(S42)로 이루어진 송진 전력 제어 과정을 반복하여 세팅된 송신 전력 값으로 데이터 패킷을 상대 디바이스로 송신한다. 단계 42(S42)에서 다른 송신 패킷이 없으면 송신 전력 제어를 종료한다.
도 6은 본 발명에 따른 엔드 디바이스(ED)의 랜덤 송신 전력 탐색 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도로, 구체적으로 도 1에 도시된 엔드 디바이스(ED)의 송신부에 의해 수행된다.
엔드 디바이스(ED)는 네트워크 구성시 랜덤 송신 전력을 다음과 같이 탐색한 다. 단계 52(S52)에서 코디네이터(C)로부터 비콘(Beacon) 신호를 수신한다. 단계 54(S54)에서 엔드 디바이스(ED)는 수신된 비콘 신호로부터 RSSI 값을 산출하여 레지스터에 저장하고 저장된 RSSI 값을 읽어들인다. 단계 56(S56)에서 읽어들인 RSSI 값으로부터 초기 송신 전력 값을 결정하고, 단계 58(S58)에서 랜덤 시간 지연후 결정된 송신 전력 값으로 전력 증폭기의 이득이 조정됨으로써 송신 전력이 설정된다. 단계 60(S60)에서 설정된 송신 전력으로 엔드 디바이스(ED)는 망 접속 요구 패킷을 송신하고, 단계 62(S62)에서 코디네이터(C)로부터 요구 응답 신호가 정상적으로 수신되는지 확인한다. 여기서 정상적인 요구 응답 신호를 수신하지 못하면 송신 전력이 너무 낮아 코디네이터(C)가 망 접속 요구 패킷을 정상적으로 수신하지 못한 것으로 판단한다. 이어서 단계 64(S64)로 진행하여 초기 송신 전력 값보다 송신 출력 값을 높인 다음 단계 58(S58) 내지 단계 62(S62)를 반복하여 높인 송신 출력으로 망 접속 요구 패킷을 다시 송신하고 코디네이터(C)로부터 요구 응답 신호가 수신되는지를 확인한다. 단계 62(S62)에서 요구 응답 신호가 수신되면 단계 66(S66)으로 진행하여 상기 단계 58(S58)에서 설정된 송신 전력값을 전력 관리 테이블에 저장하고 단계 68(S68)에서 네트워크의 업데이트가 없으면 송신 전력 탐색 과정을 종료한다. 그리고, 단계 68(S68)에서 네트워크가 업데이트된 경우, 즉 네트워크가 재구성되거나 라우터(R)의 라우팅 경로가 바뀐 경우 상기 단계 52(S52) 내지 단계 66(S66)로 이루어진 송신 전력 탐색 과정을 반복함으로써 전력 관리 테이블을 업데이트한다.
이와 같이 엔드 디바이스(ED)는 네트워크 구성시 코디네이터(C)로 망 접속 요구 패킷을 송신하면서 송신 전력 탐색 과정을 거쳐 적당한 송신 전력을 검출하고 검출된 송신 전력을 전력 관리 테이블에 저장한다. 그리고 저장된 송신 전력값을 이용하여 원하는 송신 패킷을 전송하므로 과도한 송신 전력 소모를 방지하고 과도한 송신 전력으로 인한 다른 디바이스들과의 간섭을 방지한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 네트워크의 저전력 송신 방법 및 장치는 수신 데이터의 RSSI 값을 이용하여 적절한 송신 출력을 탐색하여 산출함으로써 수신 세기, 전송 거리, 전파 환경에 따라 송신 출력을 제어할 수 있다. 따라서 각 디바이스에서 필요 이상으로 송신 출력이 높아지는 것을 방지할 수 있으므로 전력 소모를 줄이고 과도한 송신 출력으로 인한 디바이스들간의 간섭을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (22)

  1. 수신 신호 세기를 이용하여 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 탐색하는 A)단계와;
    상기 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 결정하여 송신 전력 관리 테이블에 등록하는 B)단계와;
    상기 등록된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스로 원하는 데이터를 송신하는 C)단계를 포함하며,
    상기 A)단계는 네트워크를 관리하는 코디네이터가 상대 디바이스로부터의 수신 데이터에서 제1 수신 신호 세기를 검출하는 D)단계와;
    상기 제1 수신 신호 세기를 이용하여 상기 코디네이터의 송신 전력을 설정하는 E)단계와;
    상기 설정된 송신 전력이 데이터 송신의 정상 범위인지를 확인하는 F)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 F)단계는
    상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스에 제2 수신 신호 세기 값 송신을 요청하는 G)단계와;
    상기 상대 디바이스로부터 수신된 데이터로부터 상기 제2 수신 신호 세기 값을 검출하는 H)단계와;
    상기 제2 수신 신호 세기 값이 미리 설정된 데이터 송신의 정상 범위에 속하는지를 판단하는 I)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 I)단계에서 상기 송신 전력이 정상 범위로 확인되면 상기 B)단계에서 상기 상대 디바이스에 대한 상기 송신 전력 값이 상기 송신 전력 관리 테이블에 저장되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 수신 신호 세기 값이 상기 정상 범위에 속하지 않으면 상기 A)단계를 반복하는 J)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 네트워크가 업데이트되면 상기 코디네이터에서 상기 A)단계 및 B)단계를 반복하는 K)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 C)단계는
    상기 코디네이터에서 상기 상대 디바이스의 식별 정보를 설정하는 L)단계와;
    상기 송신 전력 관리 테이블에서 상기 식별 정보에 해당하는 송신 전력값을 읽어 들여 송신 전력을 설정하는 M)단계와;
    상기 설정된 송신 전력으로 원하는 데이터를 상기 상대 디바이스로 송신하는 N)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 A)단계는
    네트워크를 구성하는 엔드 디바이스가 코디네이터로부터의 비콘 신호에서 상기 수신 신호 세기를 검출하는 O)단계와;
    상기 수신 신호 세기를 이용하여 상기 엔드 디바이스의 송신 전력을 설정하는 P)단계와;
    상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 코디네이터로 상기 네트워크 접속 요구 패킷을 송신하는 Q)단계와;
    상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신을 확인하는 R)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 A)단계는
    상기 R)단계에서 요구 응답 수신이 없으면 상기 초기 송신 전력 값을 증가시키고 상기 Q)단계 및 상기 R)단계를 반복하는 S)단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 B)단계에서는 상기 R)단계에서 상기 요구 응답 수신이 확인되면 상기 설정된 송신 전력을 상기 송신 전력 관리 테이블에 등록하는 것을 특징하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 네트워크가 업데이트되면 상기 엔드 디바이스에서 상기 A)단계 및 B)단계를 반복하는 K)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 방법.
  12. 네트워크를 구성하는 다수의 디바이스를 각각이
    수신 데이터로부터 수신 신호 세기를 검출하여 출력하는 수신부와;
    상기 수신부로부터의 수신 신호 세기를 이용하여 상대 디바이스에 대한 송신 전력을 탐색 및 결정하고 결정된 송신 전력을 이용하여 원하는 데이터를 송신함과 아울러 상기 네트워크가 업데이트되면 상기 송신 전력의 탐색 및 결정을 다시 수행하여 상기 상대 디바이스에 대한 송신 전력 값을 업데이트하는 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 디바이스들 중 코디네이터의 상기 송신부는
    상기 수신 신호 세기를 이용하여 자신의 송신 전력을 설정하고 설정된 송신 전력이 데이터 송신의 정상 범위인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 코디네이터의 송신부는
    상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 상대 디바이스로 수신 신호 세기 값 송신을 요청하고, 상기 수신부를 통해 상기 상대 디바이스로부터 수신된 수신 신호 세기 값이 미리 설정된 데이터 송신의 정상 범위에 속하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 코디네이터의 송신부는
    상기 탐색 과정에서 상기 송신 전력이 정상 범위로 확인되면 상기 상대 디바이스에 대한 상기 송신 전력 값을 송신 전력 관리 테이블에 저장하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 코디네이터의 송신부는
    상기 수신 신호 세기 값이 상기 정상 범위에 속하지 않으면 송신 전력을 다시 탐색하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  17. 삭제
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 코디네이터의 송신부는
    상기 업데이트된 상기 상대 디바이스의 식별 정보에 따른 송신 전력값을 상기 송신 전력 관리 테이블로 읽어 들여 송신 전력을 설정하고, 설정된 송신 전력으로 원하는 데이터를 상기 상대 디바이스로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 저전력 송신 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 네트워크를 구성하는 엔드 디바이스의 송신부는
    상기 수신 신호 세기에 따라 설정된 송신 전력으로 코디네이터로 네트워크 접속 요구 패킷을 송신하고, 상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신을 확인하면서 상기 송신 전력을 탐색하는 것을 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 엔드 디바이스의 송신부는
    상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신이 없으면 상기 송신 전력 값을 증가시키고 상기 송신 전력을 다시 탐색하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 엔드 디바이스의 송신부는
    상기 코디네이터로부터의 요구 응답 수신이 확인되면 상기 설정된 송신 전력을 자신의 송신 전력 관리 테이블에 등록하는 것을 특징하는 무선 네트워크 저전력 송신 장치.
  22. 삭제
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