KR100873483B1 - Multichannel Operation in Wireless Sensor Networks - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지그비(Zigbee) 등과 같은 무선 센서 네트워크에서 한 개의 라디오 인터페이스를 구비한 경우 상호 인터피어런스가 발생하지 않도록 채널을 변경시켜 여러 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한, 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 관한 것으로서, 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 있어서, 병행도를 산출하여 동일한 게이트웨이를 이용하는 각 PAN(Personal Area Network)의 코디네이터를 설정하는 단계; 상기 각 PAN의 채널정보를 관리하는 채널정보 관리단계; 메인 채널 및 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 포함하는 비이컨 프레임을 생성하여 해당 PAN의 각 노드들로 전송하는 단계; 및 메인 채널의 비활성화 구간에 상기 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 이용하여 데이터를 수신하는 데이터 수신단계를 포함한다.

Figure R1020070069614

무선 센서 네트워크, 멀티채널 운용, PAN, 병행도, 수퍼프레임 스케줄 정보

The present invention relates to a multi-channel operating method in a wireless sensor network, and more particularly, in the case of having a radio interface in a wireless sensor network such as Zigbee, etc., the channel is changed so that mutual interference does not occur. The present invention relates to a multi-channel operating method in a wireless sensor network for transmitting data through multiple channels. In the multi-channel operating method in a wireless sensor network, each PAN (Personal Area Network) using the same gateway by calculating parallelism Setting up a coordinator; A channel information management step of managing channel information of each PAN; Generating a beacon frame including superframe schedule information of a main channel and another channel and transmitting the beacon frame to each node of the corresponding PAN; And a data receiving step of receiving data using superframe schedule information of the other channel in an inactive period of the main channel.

Figure R1020070069614

Wireless sensor network, multichannel operation, PAN, parallelism, superframe schedule information

Description

무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법{Method for operating multi channel in wireless sensor network}Method for operating multi channel in wireless sensor network

본 발명은 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지그비(Zigbee) 등과 같은 무선 센서 네트워크에서 한 개의 라디오 인터페이스를 구비한 경우 상호 인터피어런스가 발생하지 않도록 채널을 변경시켜 여러 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한, 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-channel operating method in a wireless sensor network, and more particularly, in the case of having a radio interface in a wireless sensor network such as Zigbee, etc., the channel is changed so that mutual interference does not occur. A multichannel operating method in a wireless sensor network for transmitting data through multiple channels.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-038-02, 과제명: UHF RF-ID 및 Ubiquitous 네트워킹 기술].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT new growth engine core technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development. Networking technology].

무선 센서 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network)는 환경감시, 의학 시스템, 로봇 탐사 등과 같은 다양한 분야에서 그 응용이 활발히 진행되고 있다. 이러한 무선 센서 네트워크는 주로 분산된 노드들이 스스로 멀티-홉 형태로 네트워크를 구성하여 이루어진다. 각 노드들은 여러 개의 센서와 임베디드 프로세서, 저전력 라디오를 갖추고 있으며, 주로 배터리로 동작한다. 아울러, 이러한 노드들은 전형적으로 공통의 작업을 수행하는 상호협력관계에 있다.Wireless sensor networks (WSNs) are being actively applied in various fields such as environmental monitoring, medical systems, and robot exploration. Such a wireless sensor network is mainly composed of distributed nodes forming a network in a multi-hop form by themselves. Each node has several sensors, an embedded processor, and a low-power radio, which is primarily battery powered. In addition, these nodes are typically in a cooperative relationship that performs common tasks.

모든 공유 매체 네트워크에서처럼 매체 접근 제어(MAC : Media Access Control)는 네트워크의 성공적 동작을 위해 아주 중요한 기술 요소이다.As with all shared media networks, Media Access Control (MAC) is a critical technology element for successful network operation.

MAC의 가장 근본적인 기능은 두 개 이상의 노드가 동시에 데이터 전송을 시작하지 못하도록 하여 충돌을 피하게 하는 기능으로서, 무선 음성 또는 무선 데이터 네트워크를 위해 많은 MAC 프로토콜이 개발되었다. 그 전형적인 예로 TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access) 및 IEEE 802.11과 같은 회선 쟁탈(contention) 기반의 프로토콜이 있다.The most fundamental function of a MAC is to prevent two or more nodes from starting data transmission at the same time to avoid collisions. Many MAC protocols have been developed for wireless voice or wireless data networks. Typical examples include circuit contention based protocols such as Time Division Multiple Access (TDMA), Code Division Multiple Access (CDMA), and IEEE 802.11.

무선 센서 네트워크를 위한 좋은 MAC 프로토콜을 설계하기 위하여, 첫째로 중요하게 고려하는 사항이 에너지 효율성이다. 앞서 언급한 것처럼 센서 노드는 배터리 전력 공급 방식이므로 배터리 교체나 재충전이 어렵다. 따라서 센서 노드들은 언젠가 아주 싼 가격에 제작되어 재충전해서 쓰기보다는 수명이 다하면 폐기되는 방식을 취할 것이다. 결국, 이러한 노드들로 구성된 네트워크의 수명(lifetime)을 연장하는 것은 아주 중요한 관심 사항이 되었다.In order to design a good MAC protocol for a wireless sensor network, the first important consideration is energy efficiency. As mentioned earlier, the sensor node is battery powered, so it is difficult to replace or recharge the battery. Therefore, sensor nodes will one day be manufactured at a very low price and discarded at the end of their life rather than being recharged. In the end, extending the lifetime of a network of such nodes has become a very important concern.

또 다른 중요한 사항은 네트워크 크기(size), 노드 밀도(node density), 토폴로지(topology)의 변화에 따른 확장성(scalability)이다. 시간이 지남에 따라 네트워크의 토폴로지를 변화시키는 여러 요인이 발생하는데, 좋은 MAC은 이러한 네트워크의 변화를 잘 수용해야 한다. Another important issue is scalability as the network size, node density, and topology change. Over time, many factors change the topology of the network, and a good MAC must be able to accommodate this change in the network.

이러한 요구사항을 고려하여 지그비(ZigBee) 표준 및 'SMAC'이 연구되어 활용되고 있으며, 조금씩 변형된 다양한 방식들이 제안되었다.In consideration of these requirements, the ZigBee standard and 'SMAC' have been studied and utilized, and various modified methods have been proposed.

그러나 무선 센서 네트워크에 대한 저전력 소비(Low Power consumption) 및 확장성(Scalability) 관련 연구는 많은 진행이 이루어졌으나, 처리량(throughput) 및 신뢰도(reliability)를 고려한 연구는 아직 전혀 이루어지기 않고 있는 형편이다.However, although much research has been conducted on low power consumption and scalability of wireless sensor networks, studies on throughput and reliability have not been conducted at all.

도 1 은 일반적인 무선 센서 네트워크의 일예시도이다.1 is an exemplary view of a general wireless sensor network.

도 1에 도시된 바와 같이, 무선 센서 네트워크의 센서 노드(11)는 게이트웨이(GW)(12)를 통해 유선 인터넷 백본망에 연결되어 있는 서버(13)와 연동한다.As shown in FIG. 1, the sensor node 11 of the wireless sensor network interworks with a server 13 connected to a wired Internet backbone network via a gateway (GW) 12.

이때, 무선 센서 네트워크에 전달되는 트래픽의 유형은 게이트웨이(12)로부터 모든 센서 노드(11)로 향하는 다운스트림(down stream)과 모든 센서 노드(11)로부터 게이트웨이(12)로 향하는 업스트림(up stream)으로 나뉜다. At this time, the type of traffic delivered to the wireless sensor network is downstream from the gateway 12 to all the sensor nodes 11 and upstream from all the sensor nodes 11 to the gateway 12. Divided into

다운스트림의 경우 트래픽이 폭주하여도 게이트웨이(12)에서 충분한 용량의 버퍼를 구비하고 있다면 데이터의 유실을 막을 수 있을 것이다. 보통, 게이트웨이는 전력공급이 원활한 곳에 위치하는 유선 인터넷 백본망에 접속되는 장비로서, 충분한 용량의 버퍼를 구비하고 있다.In the downstream case, even if traffic is congested, if the gateway 12 has a buffer of sufficient capacity, data loss may be prevented. Typically, a gateway is a device that connects to a wired Internet backbone network that is located in a well-powered location and has a buffer of sufficient capacity.

하지만, 센서 노드들은 기본적으로 배터리 기반의 저전력 소모형 노드이므로, 버퍼의 용량도 작을뿐더러 라디오 인터페이스의 동작도 최소화하도록 구현되었다. 따라서 업스트림의 경우는 재빨리 전송기회를 잡고 데이터를 전송하지 않으면 트래픽 폭주시 중간 라우터 역할의 노드에서는 작은 용량의 버퍼가 넘쳐나는 데이 터 유실 현상이 발생할 수 있다.However, since sensor nodes are basically battery-based, low power consumption nodes, the buffer nodes have a small capacity and are implemented to minimize the operation of the radio interface. Therefore, in case of upstream, if data is transmitted quickly and data is not transmitted, data loss may occur due to overflow of a small buffer in the node of intermediate router during traffic congestion.

한편, 멀티채널 활용 방안에 대한 연구로 하기와 같은 4가지 방안이 제안되었다.On the other hand, the following four methods have been proposed as a study on the multi-channel utilization method.

- 전용 제어 채널(Dedicated Control Channel)(2 Radios)Dedicated Control Channel (2 Radios)

- 보통의 호핑 시퀀스(Common hopping Sequence)Common hopping sequence

- 분할된 위상(Split Phase) Split Phase

- 평행 랑데부(Parallel Rendezvous) Parallel Rendezvous

이러한 방안들은 IEEE 802.11 무선 LAN 기반 환경에서 고속의 광대역을 얻기 위해 제안된 것으로, 다음과 같은 차이점으로 인해 무선 센서 네트워크에 적용할 수 없다. These methods have been proposed to obtain high speed broadband in an IEEE 802.11 wireless LAN based environment and cannot be applied to a wireless sensor network due to the following differences.

무선 센서 네트워크에서는 저전력화를 위하여 하나의 라디오 인터페이스를 구비하는 것이 주류이며, 실제 발생하는 트래픽이 아주 적어서 낮은 임무 주기(low duty cycle)로 운용된다. 즉, 대부분의 시간 동안 RF(Radio Frequency)를 오프(OFF)시켜 놓고 비활성(Inactive)으로 슬립(sleep) 상태에 있다가, 약속으로 정해진 시간에 깨서(wake up) 활성화(Active) 시간 동안 서로 통신하는 비이컨 방식의 전력소비 절감형으로 동작한다. In a wireless sensor network, it is mainstream to have one radio interface for low power consumption, and the traffic generated is very low and operates at a low duty cycle. In other words, RF (OFF) is turned off for most of the time and inactive sleep, and then communicates with each other during the active time by waking up at an appointed time. It operates as a beacon-type power consumption reduction type.

또한, 무선 센서 네트워크는 트래픽 특성상 트래픽이 게이트웨이 방향으로 집중(aggregated)되어 폭주지점이 발생할 수 있으며, 여러 개의 홉을 거치는 경우 긴급 전송이 요구되는 트래픽 처리 방안이 필요하다.In addition, the wireless sensor network may cause a congestion point because traffic is aggregated toward the gateway due to traffic characteristics, and a traffic processing method requiring emergency transmission is required when passing through multiple hops.

이러한 점을 고려하여 저전력으로 동작하는 무선 센서 네트워크의 요구사항을 만족하면서도 멀티채널로 동작하여 네트워크의 전송 성능을 높이고 데이터 유실을 방지할 수 있는 방안이 요구되고 있다.In view of this, there is a demand for a method that can satisfy the requirements of a wireless sensor network operating at low power while operating in a multi-channel to improve network transmission performance and prevent data loss.

본 발명은 상기 요구에 부응하기 제안된 것으로, 지그비(Zigbee) 등과 같은 무선 센서 네트워크에서 한 개의 라디오 인터페이스를 구비한 경우 상호 인터피어런스가 발생하지 않도록 채널을 변경시켜 여러 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한, 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법을 제공한다.The present invention has been proposed to meet the above demands, and when a wireless sensor network such as Zigbee is provided with one radio interface, changing the channel so that mutual interference does not occur and transmitting data through multiple channels To provide a multi-channel operation method in a wireless sensor network.

본 발명의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방법은, 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 있어서, 병행도를 산출하여 동일한 게이트웨이를 이용하는 각 PAN(Personal Area Network)의 코디네이터를 설정하는 단계; 상기 각 PAN의 채널정보를 관리하는 채널정보 관리단계; 메인 채널 및 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 포함하는 비이컨 프레임을 생성하여 해당 PAN의 각 노드들로 전송하는 단계; 및 메인 채널의 비활성화 구간에 상기 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 이용하여 데이터를 수신하는 데이터 수신단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of operating a multi-channel in a wireless sensor network, the method comprising: setting a coordinator for each PAN (Personal Area Network) using the same gateway by calculating parallelism; A channel information management step of managing channel information of each PAN; Generating a beacon frame including superframe schedule information of a main channel and another channel and transmitting the beacon frame to each node of the corresponding PAN; And a data receiving step of receiving data using superframe schedule information of the other channel in an inactive period of the main channel.

상술한 과제, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 하기의 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The foregoing problems, features, and advantages will become more apparent from the following detailed description of the invention in connection with the accompanying drawings, and as a result, those skilled in the art to which the present invention pertains the technical idea of the present invention. It will be easy to do. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은, 지그비(Zigbee) 등과 같은 무선 센서 네트워크에서 한 개의 라디오 인터페이스를 구비한 경우 상호 인터피어런스가 발생하지 않도록 채널을 변경시켜 여러 채널을 통해 데이터를 전송함으로써, 무선 센서 네트워크에서 멀티채널을 운용할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when one radio interface is provided in a wireless sensor network such as Zigbee, the channel is changed so that mutual interference does not occur, and data is transmitted through multiple channels. It is effective to operate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 이용되는 P2P 클러스터 트리 구조의 일예시도이다.2 is an exemplary diagram of a P2P cluster tree structure used in the present invention.

일반적으로, 지그비(Zigbee)는 2.45GHz 대역에서 16개의 채널을, 915MHz 대역에서 10개의 채널을 지원할 수 있도록 규격화되어 있다. PAN(Personal Area Network) 구성 시, 코디네이터(coordinator)가 한 개의 채널을 선택한 후 그 채널을 통해 비이컨을 주기적으로 송출하면, 이 송출된 비이컨을 감지한 전파영역(coverage area) 내의 디바이스들이 가입(join)하여 PAN을 구성한다.In general, Zigbee is standardized to support 16 channels in the 2.45 GHz band and 10 channels in the 915 MHz band. In the construction of a personal area network (PAN), when a coordinator selects one channel and periodically sends out a beacon through the channel, devices in the coverage area that detects the transmitted beacon are joined. Join to configure the PAN.

이러한 PAN은 도 2에 도시된 바와 같이, P2P(Peer-to-Peer) 클러스터 트리 구조로 확장될 수 있다. 즉, 겹쳐지는 전파영역 내에 각각 다른 채널을 잡은 PAN이 여러 개 있을 수 있다. Such a PAN may be extended to a peer-to-peer cluster tree structure as shown in FIG. 2. That is, there may be a plurality of PANs having different channels in overlapping propagation regions.

여기서, 모든 노드들은 단일 라디오 인터페이스를 가지며, PNC(FFD)(210)는 최상위 PAN의 코디네이터를, C(FFD)는 하위 PAN의 코디네이터를, D(FFD or RFD)는 디바이스(Device)를 의미한다. Here, all nodes have a single radio interface, PNC (FFD) 210 is the coordinator of the highest PAN, C (FFD) is the coordinator of the lower PAN, D (FFD or RFD) means a device. .

또한, 각 PAN(22, 23, 24) 내의 연결선은 서로 다른 채널을 의미하며, 각 채널별 클러스터 트리를 구성한다. In addition, the connection line in each PAN (22, 23, 24) means different channels, and constitutes a cluster tree for each channel.

또한, PNC(210)는 멀티 채널 운용을 위해 시간대에 따라 '22' 채널에서 '23' 채널, '24' 채널 순으로 변경시키면서 동작한다. 자세한 동작 및 운용 방식은 도 4를 참조하여 이후에 설명하기로 한다. In addition, the PNC 210 operates while changing from the '22' channel to the '23' channel and the '24' channel according to the time zone for the multi-channel operation. A detailed operation and operation method will be described later with reference to FIG. 4.

도 3 은 본 발명에 따른 수퍼 프레임 및 비이컨 프레임의 일실시예 구조도이다.3 is a structural diagram of an embodiment of a super frame and a beacon frame according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수퍼 프레임은, 비이컨 구간과 노 드들이 송수신 행위를 할 수 있는 활성화 구간(Active Period) 및 전력소모를 최소로 한 상태에서 슬립(Sleep) 또는 준비(Standby)하는 비활성화 구간(Inactive Period)을 포함한다. As shown in FIG. 3, the super frame according to the present invention, sleeps or prepares in a state in which a beacon period and an active period in which nodes can transmit and receive and an active period are minimized. (Standby) includes an inactive period (Inactive Period).

여기서, 활성화 구간은 보장형 서비스를 요구하는 실시간 트래픽(RTT : Real Time Traffic)의 수송에 사용되는 CFP(Contention Free Period) 구간과 일반적으로 최선의 서비스(Best Efforts)를 요구하는 비실시간 트래픽(NTT : Non-real Time Traffic)의 수송에 사용되는 CAP(Contention Access Period) 구간으로 나누어서 운용된다. In this case, the activation section includes a contention free period (CFP) section used for transporting real time traffic (RTT) requiring guaranteed services and a non-real time traffic (NTT) generally requiring best services. It is divided into CAP (Contention Access Period) sections used to transport non-real time traffic.

또한, 비이컨 프레임은, PNC(210) 또는 코디네이터에서 생성되어 송출되며, 사용자가 정의하여 사용할 수 있는 페이로드(Payload) 필드에, 현재 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보(303)뿐만 아니라, 다른 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보(304)를 담고 있다. In addition, the beacon frame is generated and transmitted by the PNC 210 or the coordinator, and in the payload field that can be defined and used by the user, the superframe schedule information 303 of the current channel, Contains superframe schedule information 304.

따라서 현재 채널에 트래픽이 폭주할 경우 다른 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.Therefore, when traffic is congested on the current channel, data may be transmitted using superframe schedule information of another channel.

여기서, 현재 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보(303)는 채널정보(CH{mod-N(k)}), 비이컨 간격(BI : Beacon Interval), 종료 시간(Stop time)을 포함하며, 다른 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보(304)는 채널정보(CH{mod-N(k+1)}), 비이컨 간격(BI : Beacon Interval), 시작시간(Start time), 종료시간(Stop time)을 포함한다.Here, the superframe schedule information 303 of the current channel includes channel information (CH {mod-N (k)}), a beacon interval (BI), and a stop time. The superframe schedule information 304 includes channel information CH {mod-N (k + 1)}, a beacon interval (BI), a start time, and a stop time. .

이때, 다른 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보의 수는 스캔(scan)을 통해 인지 한 비이컨 프레임 수에 상응한다. At this time, the number of superframe schedule information of another channel corresponds to the number of beacon frames recognized through the scan.

또한, 비이컨 프레임은 비이컨을 송출하고 있는 코디네이터가 루트(root)로부터 몇 번째 홉에 위치하는지를 나타내는 깊이(depth) 필드(301)와 현재 몇 개의 디바이스가 참가하고 있는지를 나타내는 NOAD(Number Of Associated Device) 필드(302)를 포함한다.In addition, the beacon frame includes a depth field 301 indicating how many hops from the root the coordinator is sending the beacon and a number of associated numbers indicating how many devices are currently participating. Device) field 302.

따라서 디바이스(FFD, RFD)들은 스캔(scan)을 통해 비이컨 프레임을 송출하고 있는 코디네이터를 인지한 후 접속하고자 하는 부모 노드를 용이하게 선정할 수 있다.Accordingly, the devices FFD and RFD may easily select a parent node to connect to after recognizing the coordinator transmitting the beacon frame through a scan.

도 4 는 본 발명에 따른 수퍼프레임을 이용한 멀티채널 운용 방식에 대한 일실시예 설명도이다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a multi-channel operating method using a super frame according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티채널 수퍼프레임은, 깊이 필드, NOAD, 메인 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보, 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보, 및 다른 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보(401)를 포함하는 비이컨 프레임, 데이터 필드(D : Data), 및 응답 필드(A : ACK)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the multichannel superframe according to the present invention includes a depth field, a NOAD, superframe schedule information of a main channel, superframe schedule information of another channel, and superframe schedule information of another channel (401). Beacon frame, data field (D: Data), and response field (A: ACK).

여기서, 'SD'는 수퍼프레임 주기를 의미한다.Here, 'SD' means a super frame period.

먼저, PNC(210)는 비이컨 프레임 구성시 채널별로, 즉 채널 1 -> 채널 2 -> 채널 3 -> 채널 1 … 순으로 반복 처리한다. 이때, 각 채널은 서로 다른 PAN을 구성한다.First, the PNC 210 performs channel-by-channel configuration in a beacon frame, that is, channel 1-> channel 2-> channel 3-> channel 1. Repeat in order. At this time, each channel constitutes a different PAN.

이후, PNC(210)는 메인 채널(CH1)을 통해 활성화 구간 동안 수퍼프레임을 수신하고, 메인 채널의 비활성화 구간에 긴급 데이터 전송이 발생할 경우, 타 채널(CH2)을 통해 상기 메인 채널의 수퍼프레임 주기(SD)에 채널 스위치 전환시간(CH Switch over Time)을 더한 시간 이후에 타 채널의 수퍼프레임(401)을 이용하여 긴급 데이터를 수신할 수 있다.Subsequently, the PNC 210 receives a superframe during an activation period through the main channel CH1, and when an emergency data transmission occurs in an inactive period of the main channel, the superframe period of the main channel through another channel CH2. The emergency data may be received using the superframe 401 of another channel after the time of adding the channel switch switching time to the SD.

이때, 각 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보는 스캔(scan) 절차를 거치는 동안 채널 관리기(CH descriptor)를 통해 관리한다. 즉, 동일한 게이트웨이를 이용하는(첫 번째 PAN 코디네이터 ID가 같은) PAN 들의 채널 정보를 관리한다. 이는 홈 채널의 스케줄을 기준으로 타 채널의 시작시간과 종료시간을 상대적 시간 정보로 관리한다.In this case, the superframe schedule information of each channel is managed through a channel descriptor (CH descriptor) during the scan procedure. That is, it manages channel information of PANs using the same gateway (the same first PAN coordinator ID). This manages the start time and end time of other channels with relative time information based on the schedule of the home channel.

예를 들어, PNC(210)를 중심으로 서로 다른 채널을 사용하는 3개의 클러스터 트리(제 1 트리, 제 2 트리, 제 3 트리)가 구성되었다고 하자. 각 클러스터 트리의 수퍼프레임 스케줄 정보는 모두 다를 것이다. 이때, 각 트리는 인접해 있다.For example, assume that three cluster trees (first tree, second tree, and third tree) using different channels are configured around the PNC 210. The superframe schedule information of each cluster tree will be different. At this time, each tree is adjacent.

제 2 트리를 기준으로 수퍼프레임 스케줄러에 따라 데이터를 전송한 후 현재 비활성화 구간인데, 긴급 데이터를 전송해야 할 경우 다음 활성화 구간까지 기다리지 않고, 함께 받은 타 채널의 수퍼프레임 정보, 즉 제 1 트리 또는 제 2 트리에서 사용하는 수퍼프레임 스케줄 정보를 이용하여 활성화 구간에 맞춰 긴급 데이터를 전송한다.It is the current deactivation interval after transmitting data according to the superframe scheduler based on the second tree. When urgent data needs to be transmitted, the superframe information of other channels received together, that is, the first tree or the first channel, is not waited until the next activation interval. 2 Using the superframe schedule information used in the tree, the emergency data is transmitted in accordance with the activation interval.

이렇게 함으로써, 다음 활성화 구간까지 기다리지 않고 빠르게 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 타 채널을 통해 데이터를 전송하는 노드는 상기 타 채널을 메인 채널로 사용하는 트리의 구성요소가 아니므로, 상호 인터피어런스가 발생하지 않는다.In this way, data can be transmitted quickly and efficiently without waiting for the next activation section. At this time, since the node transmitting data through the other channel is not a component of the tree using the other channel as the main channel, mutual interference does not occur.

이하, 도 1 및 도 2 그리고 도 5 내지 도 8을 참조하여 다양한 멀티채널 운용 방식에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, various multi-channel operation schemes will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2 and 5 to 8.

게이트웨이(12) 및 모든 디바이스는 하나의 라디오를 구비하고 있다. 그리고 운용하고자 하는 채널의 개수를 N이라 할 때 k={k|1, 2, ... , N} 이다. 이때, 3개의 채널(제 1 채널, 제 2 채널, 제 3 채널)을 운용하는 경우 N=3이다.The gateway 12 and all the devices are equipped with one radio. When the number of channels to be operated is N, k = {k | 1, 2, ..., N}. In this case, N = 3 when three channels (first channel, second channel, and third channel) are operated.

먼저, 게이트웨이(12)는 제 1 채널로 비이컨을 송출하여, 자신의 영역 내 제 1 채널로 PAN에 참가한 노드들(11C, 11D)을 대상으로 활성화 구간(500) 동안 서빙한다. First, the gateway 12 transmits a beacon to the first channel and serves the activation period 500 for the nodes 11C and 11D participating in the PAN on the first channel in its area.

이후, 제 1 채널의 첫 번째(1st) 클러스터 노드들(11C, 11D)이 슬립 상태가 되고, 게이트웨이(12)는 RF를 제 2 채널로 스위칭(CH switchover 타임)한 후, 제 2 채널로 비이컨을 송출하여 자신의 영역 내에 제 2 채널로 PAN에 참가한 노드들(21C, 21D)을 대상으로 활성화 구간(501) 동안 서빙한다. Thereafter, the first (1st) cluster nodes 11C and 11D of the first channel go to sleep, and the gateway 12 switches RF to the second channel (CH switchover time) and then goes to the second channel. The controller transmits the control and serves the activation period 501 for the nodes 21C and 21D participating in the PAN in its own channel.

이때, 제 1 채널의 두 번째(2nd) 클러스터 노드들(12C, 12D)이 클러스터 헤더의 비이컨을 통해 자신들의 스케줄에 따라 제 2 채널의 활성화 구간(501)에 동시에 활성화된다. At this time, the second cluster nodes 12C and 12D of the first channel are simultaneously activated in the activation section 501 of the second channel according to their schedule through the beacon of the cluster header.

이후, 제 2 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(21C, 21D) 및 제 1 채널의 두 번째 클러스터 노드들(12C, 12D)이 슬립 상태에 있는 동안, 게이트웨이(12)는 RF를 제 3 채널로 스위칭(CH switchover 타임)한 후, 제 3 채널로 비이컨을 송출하여 자신의 영역 내에 제 3 채널로 PAN에 참가한 노드들(31C, 31D)을 대상으로 활성화 구간(502) 동안 서빙한다. Thereafter, while the first cluster nodes 21C and 21D of the second channel and the second cluster nodes 12C and 12D of the first channel are in the sleep state, the gateway 12 switches the RF to the third channel. After the CH switchover time, the beacon is transmitted to the third channel and served during the activation period 502 for the nodes 31C and 31D participating in the PAN on the third channel in their own area.

이때, 제 2 채널의 두 번째 클러스터 노드들(22C, 22D)이 클러스터 헤더의 비이컨을 통해 자신들의 스케줄에 따라 제 3 채널의 활성화 구간(502)에 동시에 활성화된다. At this time, the second cluster nodes 22C and 22D of the second channel are simultaneously activated in the activation section 502 of the third channel according to their schedule through the beacon of the cluster header.

이후, 제 3 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(31C, 31D) 및 제 2 채널의 두 번째 클러스터 노드들(22C, 22D)이 슬립 상태가 되고, 제 1 채널의 비이컨 간격(503) 동안 비활성화된다.Thereafter, the first cluster nodes 31C, 31D of the third channel and the second cluster nodes 22C, 22D of the second channel go to sleep and are inactive during the beacon interval 503 of the first channel. .

이후, 제 1 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(11C, 11D)이 활성화되면 제 3 채널의 두 번째 클러스터 노드들(32C, 32D) 및 제 2 채널의 세 번째 클러스터 노드(23D)가 동시에 활성화된다.Thereafter, when the first cluster nodes 11C and 11D of the first channel are activated, the second cluster nodes 32C and 32D of the third channel and the third cluster node 23D of the second channel are simultaneously activated.

이후, 제 2 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(21C, 21D)이 활성화되면 제 1 채널의 두 번째 클러스터 노드들(12C, 12D) 및 제 3 채널의 세 번째 클러스터 노드(33D)가 동시에 활성화된다.Thereafter, when the first cluster nodes 21C and 21D of the second channel are activated, the second cluster nodes 12C and 12D of the first channel and the third cluster node 33D of the third channel are simultaneously activated.

이후, 제 3 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(31C, 31D)이 활성화되면 제 2 채널의 두 번째 노드들(22C, 22D) 및 제 1 채널의 세 번째 노드(13D)가 동시에 활성화된다.Thereafter, when the first cluster nodes 31C and 31D of the third channel are activated, the second nodes 22C and 22D of the second channel and the third node 13D of the first channel are simultaneously activated.

결국, 게이트웨이(12)는 제 1 채널, 제 2 채널, 및 제 3 채널을 순차적으로 서비스하고, 다시 제 1 채널, 제 2 채널 순으로 반복 순회 서비스한다. 여기서, 두 번째 클러스터부터 입력 비이컨과 출력 비이컨의 스케줄링 관계는 IEEE 802.15.4-2006 버전을 따르는 것이 바람직하다.As a result, the gateway 12 sequentially services the first channel, the second channel, and the third channel, and then repeatedly provides the first channel and the second channel. Here, starting from the second cluster, the scheduling relationship between the input beacon and the output beacon is preferably in accordance with the IEEE 802.15.4-2006 version.

이러한 멀티채널 운용 방식은, 각 채널의 두 번째 노드(12C, 22C, 32C) 입장 에서 PNC(210)으로부터의 비이컨(grand parent beacon) 수신이 가능한 경우로, 예를 들어 제 1 채널의 두 번째 노드(12C)는 제 1 채널의 첫 번째 노드(11C)로부터의 입력(incoming) 비이컨 스케줄을 고려하여 출력(outgoing) 비이컨 스케줄을 정해야 하는데, PNC(210)로부터의 비이컨(grand parent beacon) 수신이 가능한 위치에 있다면, 상기 2개의 입력(incoming) 비이컨 내의 스케줄을 고려하여 활성화 구간을 정해야 하는 단점이 있다. 아울러, 이때 소요 시간이 배정되지 않는 점도 단점으로 작용한다. This multi-channel operation is a case where the beacon (grand parent beacon) can be received from the PNC 210 from the second node (12C, 22C, 32C) of each channel, for example, the second of the first channel The node 12C should schedule an outgoing beacon taking into account the incoming beacon schedule from the first node 11C of the first channel, the beacon from the PNC 210 (grand parent beacon). ) If there is a reception possible position, there is a disadvantage that the activation interval should be determined in consideration of the schedules in the two incoming beacons. In addition, the time required is also assigned to the disadvantages.

따라서 코디네이터를 지정할 때 PNC(210)로부터의 비이컨(grand parent beacon) 수신이 불가능한 위치에 있는 디바이스(FFD)를 코디네이터로 지정하여 병행도를 높이는 것이 바람직하다.Therefore, when designating a coordinator, it is preferable to designate a device (FFD) at a position where it is impossible to receive a grand parent beacon from the PNC 210 to the coordinator to increase the concurrency.

이하, PAN 상에서 같은 시간 구간에 활성화 가능한 채널 수를 의미하는 병행도에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the parallelism which means the number of channels that can be activated in the same time interval on the PAN will be described in more detail.

먼저, 3개 채널 운영 시 통상 '비이컨 간격 > 수퍼프레임 주기'라 가정한다. First, when operating three channels, it is usually assumed to be 'beacon interval> superframe period'.

4×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간) > 비이컨 간격 > 3×시작시간 > 3×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 시간)4 × (Superframe Period + Channel Change Duration)> Beacon Interval> 3 × Start Time> 3 × (Superframe Period + Channel Change Time)

상기 [수학식 1]의 조건하에서 2개의 비이컨 수신이 가능한 지역에 코디네이터가 위치하는 경우, 병행도 3으로 운용하기 위해서는 스케줄링 시 도 5에 도시된 바와 같이, 부모 노드인 "11C" 및 조부모 노드인 PNC(210)의 활성화 구간을 피해서 활성화시켜야 한다. When the coordinator is located in an area where two beacon reception is possible under the condition of [Equation 1], in order to operate in parallel 3, as shown in FIG. 5 during scheduling, the parent node “11C” and the grandparent node are shown. It should be activated by avoiding the activation interval of the PNC 210.

그러나 PNC(210)로부터의 비이컨 수신이 불가능한 위치인 경우, 도 6에 도시된 바와 같은 스케줄링도 가능하다.However, in a case where the beacon reception from the PNC 210 is impossible, scheduling as shown in FIG. 6 is also possible.

즉, 게이트웨이(12)는 제 1 채널로 비이컨을 송출하여, 자신의 영역 내 제 1 채널로 PAN에 참가한 노드들(11C, 11D)을 대상으로 활성화 구간(600) 동안 서빙한다. That is, the gateway 12 transmits a beacon to the first channel and serves the activation period 600 for the nodes 11C and 11D participating in the PAN on the first channel in its area.

이후, 제 1 채널의 첫 번째(1st) 클러스터 노드들(11C, 11D)이 슬립 상태가 되고, 게이트웨이(12)는 RF를 제 2 채널로 스위칭(CH switchover 타임)한 후, 제 2 채널로 비이컨을 송출하여 자신의 영역 내에 제 2 채널로 PAN에 참가한 노드들(21C, 21D)을 대상으로 활성화 구간(601) 동안 서빙한다. Thereafter, the first (1st) cluster nodes 11C and 11D of the first channel go to sleep, and the gateway 12 switches RF to the second channel (CH switchover time) and then goes to the second channel. The controller transmits the control and serves the activation period 601 for the nodes 21C and 21D participating in the PAN in the second channel in its area.

이때, 제 1 채널의 두 번째(2nd) 클러스터 노드들(12C, 12D)이 클러스터 헤더의 비이컨을 통해 자신들의 스케줄에 따라 제 2 채널의 활성화 구간(601)에 동시에 활성화된다. At this time, the second cluster nodes 12C and 12D of the first channel are simultaneously activated in the activation section 601 of the second channel according to their schedule through the beacon of the cluster header.

이후, 제 2 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(21C, 21D) 및 제 1 채널의 두 번째 클러스터 노드들(12C, 12D)이 슬립 상태에 있는 동안, 게이트웨이(12)는 RF를 제 3 채널로 스위칭(CH switchover 타임)한 후, 제 3 채널로 비이컨을 송출하여 자신의 영역 내에 제 3 채널로 PAN에 참가한 노드들(31C, 31D)을 대상으로 활성화 구간(602) 동안 서빙한다. Thereafter, while the first cluster nodes 21C and 21D of the second channel and the second cluster nodes 12C and 12D of the first channel are in the sleep state, the gateway 12 switches the RF to the third channel. After the CH switchover time, the beacon is transmitted to the third channel and served during the activation period 602 for the nodes 31C and 31D participating in the PAN on the third channel in their own area.

이때, 제 2 채널의 두 번째 클러스터 노드들(22C, 22D)이 클러스터 헤더의 비이컨을 통해 자신들의 스케줄에 따라 제 3 채널의 활성화 구간(602)에 동시에 활성화된다. At this time, the second cluster nodes 22C and 22D of the second channel are simultaneously activated in the activation section 602 of the third channel according to their schedule through the beacon of the cluster header.

이후, 제 3 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(31C, 31D) 및 제 2 채널의 두 번째 클러스터 노드들(22C, 22D)이 슬립 상태가 되고, 제 1 채널의 비이컨 간격(503) 동안 비활성화된다.Thereafter, the first cluster nodes 31C, 31D of the third channel and the second cluster nodes 22C, 22D of the second channel go to sleep and are inactive during the beacon interval 503 of the first channel. .

이후, 제 1 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(11C, 11D)이 활성화되면 제 3 채널의 두 번째 클러스터 노드들(32C, 32D) 및 제 1 채널의 세 번째 클러스터 노드(13D)가 동시에 활성화된다.Thereafter, when the first cluster nodes 11C and 11D of the first channel are activated, the second cluster nodes 32C and 32D of the third channel and the third cluster node 13D of the first channel are simultaneously activated.

이후, 제 2 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(21C, 21D)이 활성화되면 제 1 채널의 두 번째 클러스터 노드들(12C, 12D) 및 제 2 채널의 세 번째 클러스터 노드(23D)가 동시에 활성화된다.Thereafter, when the first cluster nodes 21C and 21D of the second channel are activated, the second cluster nodes 12C and 12D of the first channel and the third cluster node 23D of the second channel are simultaneously activated.

이후, 제 3 채널의 첫 번째 클러스터 노드들(31C, 31D)이 활성화되면 제 2 채널의 두 번째 노드들(22C, 22D) 및 제 3 채널의 세 번째 노드(33D)가 동시에 활성화된다.Thereafter, when the first cluster nodes 31C and 31D of the third channel are activated, the second nodes 22C and 22D of the second channel and the third node 33D of the third channel are simultaneously activated.

한편, 하기의 [수학식 2]와 같은 조건하에서 2개의 비이컨 수신이 가능한 지역에 코디네이터가 위치하면, 세 번째 클러스터 노드들을 위한 채널을 할당할 수 없다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 병행도 2를 갖는다.On the other hand, if the coordinator is located in a region capable of receiving two beacons under the condition as shown in [Equation 2] below, a channel for the third cluster nodes cannot be allocated. That is, as shown in FIG.

3×시작시간 > 3×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간) > 비이컨 간격 > 2×시작시간 > 2×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간)3 × start time> 3 × (superframe period + channel change time)> beacon interval> 2 × start time> 2 × (superframe period + channel change time)

한편, 하기의 [수학식 3]과 같은 조건하에서 2개의 비이컨 수신이 가능한 지역에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 병행도 3으로 운용이 가능하다. On the other hand, in the region that can be received two beacons under the conditions as shown in [Equation 3] as shown in FIG.

즉, 관측되는 모든 입력(incoming) 비이컨과 출력(outgoing) 비이컨의 처리시간 범위 내에서 병행성을 갖는다.That is, there is concurrency within the processing time range of all observed incoming and outgoing beacons.

이때, "*"로 마크된 구간은 최상위 PAN의 비이컨 수신이 가능한 지역에 할당해서는 안된다.At this time, the section marked with "*" should not be allocated to the area where beacon reception of the highest PAN is possible.

비이컨 간격 > 4×시작시간 > 4×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간)Beacon Interval> 4 × Start Time> 4 × (Superframe Period + Channel Change Duration)

결국, 상기 [수학식 1] 또는 [수학식 3] 조건하에서는 병행도 3 이하로 멀티채널 운용이 가능한 반면에, 상기 [수학식 2] 조건하에서는 병행도 2로 멀티채널 운용이 가능하다. As a result, under the [Equation 1] or [Equation 3], the multi-channel operation can be performed under the parallelity of 3 or less, while under the [Equation 2] condition, the multi-channel operation is possible with the parallelism of 2.

도 9 는 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 대한 일예시도이다.9 is an exemplary view illustrating a multi-channel operating method in a wireless sensor network according to the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 각 클러스터들은 자신의 홈 채널(Home CH)이 활성화 구간 동안 'CSMA/CA' 방식으로 데이터를 전송한다. 그러나 활성화 구간 동안 데이터를 전송하지 못했거나, 긴급히 전송해야 하는 경우 다른 타 채널의 활성화 구간에서 깨어나 데이터를 전송함으로써, 지연시간을 단축하고 데이터의 손실을 방지한다. As shown in FIG. 9, each cluster transmits data in a 'CSMA / CA' manner during its home channel activation period. However, if the data cannot be transmitted during the activation period or urgently needed, it wakes up from the activation period of another channel and transmits the data, thereby reducing the delay time and preventing data loss.

이를 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.Let's look at this in more detail.

먼저, 정상전달 시 멀티홉 전송지연시간(900)을 살펴보면, 제 2 채널의 세 번째 클러스터 노드인 '23D'가 자신의 활성화 구간에 코디네이터인 '22C'로 데이터를 전송한다(901).First, referring to the multi-hop transmission delay time 900 during normal transmission, the third cluster node '23D' of the second channel transmits data to the coordinator '22C' in its activation period (901).

이후, 제 2 채널의 두 번째 노드로서의 '22C'는 자신의 활성화 구간에 데이터를 코디네이터인 '21C'로 전송한다(902).Thereafter, '22C' as the second node of the second channel transmits data to the coordinator '21C' in its activation period (902).

그러면, 제 2 채널의 첫 번째 노드로서의 '21C'는 자신의 활성화 구간에 게이트웨이를 통해 PNC로 데이터를 전송한다(903).Then, '21C' as the first node of the second channel transmits data to the PNC through the gateway in its activation period (903).

다음으로, 데이터 폭주 시 멀티홉 전송지연시간(910)을 살펴보면, 제 2 채널의 세 번째 클러스터 노드인 '23D'가 자신의 활성화 구간에 코디네이터인 '22C'로 데이터를 전송한다(901).Next, referring to the multi-hop transmission delay time 910 during the data congestion, the third cluster node '23D' of the second channel transmits data to the coordinator '22C' in its activation period (901).

이후, 제 2 채널의 두 번째 노드로서의 '22C'가 자신의 최초 활성화 구간에 데이터를 전송하지 못한 경우, 그 다음 활성화 구간에 데이터를 코디네이터인 '21'로 전송한다(912). Then, when the second node of the second channel '22C' does not transmit the data in its first activation interval, and transmits the data to the coordinator '21' in the next activation interval (912).

이후, 제 2 채널의 첫 번째 노드로서의 '21C'는 자신의 활성화 구간에 게이트웨이를 통해 PNC로 데이터를 전송한다(913).Thereafter, '21C' as the first node of the second channel transmits data to the PNC through the gateway in its activation period (913).

다음으로, 본 발명에 따른 멀티채널방식에서 타 채널을 사용 시 멀티홉 전송지연시간(920)을 살펴보면, 제 2 채널의 세 번째 클러스터 노드인 '23D'가 자신의 활성화 구간에 코디네이터인 '22C'로 데이터를 전송한다(901).Next, looking at the multi-hop transmission delay time 920 when using another channel in the multi-channel method according to the present invention, the third cluster node '23D' of the second channel is the coordinator '22C' in its activation period In step 901, data is transmitted.

이후, 제 2 채널의 두 번째 노드로서의 '22C'가 자신의 최초 활성화 구간에 데이터를 전송하지 못한 경우, 제 3 채널을 타 채널로 사용하여 데이터를 제 3 채널의 첫 번째 노드인 '31C'로 전송한다(922).Subsequently, when '22C' as the second node of the second channel fails to transmit data in its first activation interval, the third channel is used as another channel and the data is transferred to '31C' as the first node of the third channel. Transmit (922).

이후, 제 3 채널의 첫 번째 노드인 31C가 자신의 활성화 구간에 데이터를 PNC로 전송한다(923).Thereafter, 31C, the first node of the third channel, transmits data to the PNC in its activation period (923).

이를 통해, 데이터 폭주 시 멀티홉 전송지연시간(910)보다 멀티채널방식에서 타 채널을 사용 시 멀티홉 전송지연시간(920)이 더 짧음을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the multi-hop transmission delay time 920 is shorter when using other channels in the multi-channel method than the multi-hop transmission delay time 910 when data is congested.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily carried out by those skilled in the art will not be described in detail any more.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1 은 일반적인 무선 센서 네트워크의 일예시도,1 is an exemplary view of a typical wireless sensor network,

도 2 는 본 발명에 이용되는 P2P 클러스터 트리 구조의 일예시도,2 is an exemplary diagram of a P2P cluster tree structure used in the present invention;

도 3 은 본 발명에 따른 수퍼 프레임 및 비이컨 프레임의 일실시예 구조도,3 is a structural diagram of an embodiment of a super frame and a beacon frame according to the present invention;

도 4 는 본 발명에 따른 수퍼프레임을 이용한 멀티채널 운용 방식에 대한 일실시예 설명도,4 is a diagram illustrating an embodiment of a multi-channel operating method using a superframe according to the present invention;

도 5 는 본 발명에 따른 수퍼프레임을 이용한 멀티채널 운용 과정에 대한 일실시예 설명도,5 is a diagram illustrating an embodiment of a multichannel operating process using a superframe according to the present invention;

도 6 은 본 발명에 따른 수퍼프레임을 이용한 멀티채널 운용 과정에 대한 다른 실시예 설명도,6 is a diagram illustrating another embodiment of a multi-channel operating process using a superframe according to the present invention;

도 7 은 본 발명에 따른 수퍼프레임을 이용한 멀티채널 운용 과정에 대한 또 다른 실시예 설명도,7 is a view illustrating another embodiment of a multi-channel operating process using a superframe according to the present invention;

도 8 은 본 발명에 따른 수퍼프레임을 이용한 멀티채널 운용 과정에 대한 또 다른 실시예 설명도,8 is a view illustrating another embodiment of a multichannel operating process using a superframe according to the present invention;

도 9 는 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 대한 일예시도이다.9 is an exemplary view illustrating a multi-channel operating method in a wireless sensor network according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

12 : 게이트웨이 13 : 서버12: gateway 13: server

22 : 제 1 채널 23 : 제 2 채널22: first channel 23: second channel

24 : 제 3 채널24: third channel

Claims (9)

무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법에 있어서, In the multi-channel operating method in the wireless sensor network, 병행도를 산출하여 동일한 게이트웨이를 이용하는 각 PAN(Personal Area Network)의 코디네이터를 설정하는 단계; Calculating a parallelism and setting a coordinator for each personal area network (PAN) using the same gateway; 상기 각 PAN의 채널정보를 관리하는 채널정보 관리단계; A channel information management step of managing channel information of each PAN; 메인 채널 및 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 포함하는 비이컨 프레임을 생성하여 해당 PAN의 각 노드들로 전송하는 단계; 및 Generating a beacon frame including superframe schedule information of a main channel and another channel and transmitting the beacon frame to each node of the corresponding PAN; And 메인 채널의 비활성화 구간에 상기 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 이용하여 데이터를 수신하는 데이터 수신단계Data receiving step of receiving data by using the superframe schedule information of the other channel in the inactive period of the main channel 를 포함하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.Multi-channel operating method in a wireless sensor network comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 채널정보 관리단계는, The channel information management step, 메인 채널의 스케줄을 기준으로 타 채널의 시작시간과 종료시간을 상대적 시간 정보로 관리하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.A method of operating a multi-channel in a wireless sensor network, wherein the start time and end time of another channel are managed as relative time information based on a schedule of a main channel. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 데이터 수신단계는, The data receiving step, 메인 채널을 통해 활성화 구간 동안 수퍼프레임을 수신하고, 메인 채널의 비활성화 구간에 긴급 데이터 전송이 발생한 경우, 타 채널을 통해 메인 채널의 수퍼프레임 주기에 채널 스위치 전환시간을 더한 시간 이후에 타 채널의 수퍼프레임을 이용하여 긴급 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.If superframe is received during the active period through the main channel and emergency data transmission occurs in the inactive period of the main channel, the superframe of the other channel is added after the time of adding the channel switch switching time to the superframe period of the main channel through the other channel. Multi-channel operating method in a wireless sensor network, characterized in that for receiving emergency data using a frame. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 비이컨 프레임은,The beacon frame, 비이컨을 송출하고 있는 상기 코디네이터가 루트(root)로부터 몇 번째 홉에 위치하는지를 나타내는 깊이(depth) 필드, 현재 몇 개의 디바이스가 참가하고 있는지를 나타내는 NOAD(Number Of Associated Device) 필드, 메인 채널(현재 채널)의 수퍼프레임 스케줄 정보, 및 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.Depth field indicating how many hops the coordinator is sending the beacon from the root, Number of Associated Device (NOAD) field indicating how many devices are currently participating, and main channel (currently And superframe schedule information of another channel, and superframe schedule information of another channel. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 메인 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보는, Superframe schedule information of the main channel, 채널정보, 비이컨 간격(BI : Beacon Interval), 종료시간(Stop time)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.A method for operating a multi-channel in a wireless sensor network, comprising channel information, beacon interval (BI), and stop time. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 타 채널의 수퍼프레임 스케줄 정보는,Superframe schedule information of the other channel, 채널정보, 비이컨 간격(BI : Beacon Interval), 시작시간(Start time), 종료시간(Stop time)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.A method of operating a multi-channel in a wireless sensor network, comprising: channel information, beacon interval (BI), start time, stop time. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 병행도는,The parallelism is 하기의 [수학식 A]를 만족하는 경우 3으로 운용하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.The method of operating a multi-channel in a wireless sensor network, characterized in that for operating if 3 satisfies [Equation A] below. [수학식 A]Equation A 4×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간) > 비이컨 간격 > 3×시작시간 > 3×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 시간)4 × (Superframe Period + Channel Change Duration)> Beacon Interval> 3 × Start Time> 3 × (Superframe Period + Channel Change Time) 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 병행도는, The parallelism is 하기의 [수학식 B]를 만족하는 경우 2로 운용하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.The method of operating a multi-channel in a wireless sensor network, characterized in that for operating if 2 satisfies [Equation B] below. [수학식 B]Equation B 3×시작시간 > 3×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간) > 비이컨 간격 > 2×시작시간 > 2×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간)3 × start time> 3 × (superframe period + channel change time)> beacon interval> 2 × start time> 2 × (superframe period + channel change time) 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 병행도는, The parallelism is 하기의 [수학식 C]를 만족하는 경우 3으로 운용하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 멀티채널 운용 방법.The method of operating a multi-channel in a wireless sensor network, characterized in that for operating if 3 satisfies [Equation C] below. [수학식 C]Equation C 비이컨 간격 > 4×시작시간 > 4×(수퍼프레임 주기 + 채널 변경 소요시간)Beacon Interval> 4 × Start Time> 4 × (Superframe Period + Channel Change Duration)
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