KR100896986B1 - Effective Hidden Node Collision Recover Method for Low Rate Wireless Personal Area Network - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 히든 노드 충돌이 발생했을 때 노드 스스로 작은 제어 오버헤드로 빠른 네트워크 복구를 수행할 수 있는, 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering a hidden node collision in a low speed wireless private network, where a node can perform fast network recovery with a small control overhead when a hidden node collision occurs in a low speed wireless private network (LR-WPAN).
IEEE 802.15.4 표준의 MAC protocol에는 낮은 가격의 네트워크 구성을 위해 히든 노드 충돌을 피하는 메커니즘이 없다. 하지만 실제 IEEE 802.15.4 표준은 높은 확률로 히든 노드 간에 연속적인 충돌이 일어나므로 네트워크 효율이 떨어진다.The MAC protocol of the IEEE 802.15.4 standard does not have a mechanism to avoid hidden node collisions for low cost network configuration. However, in practice, the IEEE 802.15.4 standard has a high probability of continuous collisions between hidden nodes, resulting in poor network efficiency.
본 발명은 중앙 제어 디바이스(Coordinator)가 그룹 Polling ACK(PACK)를 전송함으로써 충돌이 일어난 디바이스 간에 재전송에 대한 우선순위를 정해주고 다른 노드에게는 네트워크 재구성 기간을 알게 해준다. 결국 중앙 제어 디바이스가 히든 노드 충돌이 일어났을 때 재전송 패킷에 대한 스케줄을 조정함으로써 네트워크 효율을 증가시킬 수 있다.In the present invention, a central control device (Coordinator) transmits a group polling ACK (PACK) to prioritize retransmissions between devices in conflict, and let other nodes know the network reconfiguration period. Eventually, the central control device can increase network efficiency by adjusting the schedule for retransmission packets when a hidden node collision occurs.
저속 무선 사설망(LR-WPAN), 히든 노드 충돌, ACK, PACK Low Speed Wireless Private Network (LR-WPAN), Hidden Node Collision, ACK, PACK
Description
본 발명은 무선 사설망에서의 히든 노드 충돌을 복구하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 히든 노드 충돌이 일어났을 때 그룹 Polling ACK(PACK)를 사용하여 그룹이 지정되어 있는 네트워크의 효율적인 복구 메커니즘에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering a hidden node collision in a wireless private network, and more particularly, to designate a group using a group polling ACK (PACK) when a hidden node collision occurs in a low-speed wireless private network (LR-WPAN). An efficient recovery mechanism of a network is provided.
먼저, 본 발명이 속하는 분야에서 사용되는 주요 용어와 그 의미를 정의하면 다음과 같다.First, the main terms used in the field to which the present invention belongs and their meanings are defined as follows.
히든 노드(Hidden node): 노드가 전송할 수 있는 거리가 초과됨에 따라 서로 통신할 수 없는 노드 관계.Hidden node: A node relationship that cannot communicate with each other as the distance the node can transmit is exceeded.
CSMA(Carrier Sense Multiple Access): 패킷을 보낼 때 반송파를 감지하여 회선 사용 가능 여부를 판단하여, 접속을 개시하거나 대기하는 다중 접속 방식.Carrier Sense Multiple Access (CSMA): A multiple access scheme that detects a carrier when sending a packet, determines whether a line is available, and initiates or waits for a connection.
중앙 제어 디바이스(Coordinator): 저속 무선 사설망에서 중앙 통제를 하는 장치(FFD: Full Function Device)Coordinator: Full Function Device (FFD) for low speed wireless private network
ACK(Acknowledgement): CSMA/CA에서 사용되는 기술로서, 노드가 중앙 제어 디바이스에게 데이터를 전송했을 때 상기 중앙 제어 디바이스가 성공적으로 데이터를 받았다는 것을 알리는 확인 응답 메시지.Acknowledgment (ACK): A technique used in CSMA / CA, in which an acknowledgment message indicating that the central control device has successfully received data when a node transmits data to the central control device.
macAckWaitDuration : 노드가 확인 응답 메시지(ACK)를 기다리는 시간.macAckWaitDuration: The time the node waits for an acknowledgment message (ACK).
RTS(Request to Send) : 노드가 데이터를 전송하기 전에 데이터 전송을 요청하는 메시지Request to Send (RTS): A message requesting data transmission before a node sends data
CTS(Clear to Send) : 노드에게 데이터 전송을 허락하는 메시지.Clear to Send (CTS): A message that allows a node to send data.
무선통신의 채널 접근방식인 Carrier Sense Multiple Access(CSMA)에서 히든 노드 충돌 문제는 공통적인 이슈이다. 전형적으로 스타형 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 모든 노드는 중앙 제어 디바이스와 통신할 수 있지만, 근거리 개인 통신(PAN: Personal Area Network) 안의 노드들은 서로의 존재를 인식하지 못할 수도(히든 노드 문제) 있다.Hidden node collision problem is a common issue in Carrier Sense Multiple Access (CSMA). Typically in a star slow wireless private network (LR-WPAN) all nodes can communicate with a central control device, but nodes in a personal area network (PAN) may not be aware of each other's existence (hidden node problem). ) have.
예를 들면, 노드1이 중앙 제어 디바이스와 통신을 하는데 노드2와 노드1이 히든 노드 관계이면 노드2가 채널 센싱을 하더라도 채널이 정지상태(Idle: 전원은 들어와 있으나 실제로 작동하지 않는 상태)에 있다고 판단하고 데이터를 전송한다. 결국, 중앙 제어 디바이스는 충돌을 경험하게 되므로 둘 중 어느 노드도 데이터를 성공적으로 전송할 수 없게 된다.For example, if
상기 문제를 해결하기 위해 IEEE 802.11표준(WLAN)은 RTS/CTS 메커니즘을 사용하고 있다. 데이터를 전송하기 전에 샌더는 리시버에게 RTS 메시지(Request to Send)를 보낸다. 만약 리시버가 RTS 메시지를 성공적으로 수신하면, 리시버는 샌더에게 CTS 메시지(Clear to Send)를 보내게 되고, 샌더는 데이터를 전송하게 된다. 또한, RTS/CTS 메시지에는 전송하게 될 데이터 길이가 포함되어 있고 주변 노드들이 RTS나 CTS 메시지를 수신하면 데이터 전송이 끝날 때까지 대기하게 된다. 따라서 상기 문제를 해결할 수 있다.In order to solve the above problem, the IEEE 802.11 standard (WLAN) uses the RTS / CTS mechanism. Before sending data, Sander sends an RTS message (Request to Send) to the receiver. If the receiver successfully receives the RTS message, the receiver sends a CTS message (Clear to Send) to the sander, which sends the data. In addition, the RTS / CTS message includes the data length to be transmitted, and when neighboring nodes receive the RTS or CTS message, they wait until the data transmission is completed. Therefore, the problem can be solved.
저속 무선 사설망(LR-WPAN)은 저속, 저가, 저전력 무선통신 기술이다. 따라서 일반적으로 저속 무선 사설망(LR-WPAN)은 히든 노드 문제를 해결하기 위해 WLAN에서 사용하는 RTS/CTS 메시지와 같은 알고리즘을 포함하지 않는다. Low Speed Wireless Private Network (LR-WPAN) is a low speed, low cost, low power wireless communication technology. Therefore, in general, a slow wireless private network (LR-WPAN) does not include an algorithm such as an RTS / CTS message used in a WLAN to solve a hidden node problem.
저속 무선 사설망(LR-WPAN)의 노드들은 데이터를 전송하는 동안 자기 스스로 히든 노드 충돌이 일어났는지 알 수가 없다. 만약 macAckWaitDuration동안 ACK를 받지 못하면 노드들은 충돌이 일어났다고 인식하고 취소(Back-off)한 후에 데이터를 재전송한다.Nodes in a slow wireless private network (LR-WPAN) cannot know for themselves whether a hidden node collision has occurred while transmitting data. If ACK is not received during macAckWaitDuration, the node recognizes that a collision has occurred and backs off and retransmits the data.
짧은 구간에서 Back-off 숫자가 선택되기 때문에 재전송되는 패킷끼리 재충돌될 확률도 높다. 또한 노드들이 같은 시간 주기에 채널을 센싱하고 데이터를 보내기 때문에 히든 노드 충돌이 일어나면 연속해서 일어날 확률이 높다.Since the back-off number is selected in a short interval, there is a high probability that the retransmitted packets will collide with each other. Also, since nodes sense channels and send data in the same time period, there is a high probability that they will occur continuously when a hidden node collision occurs.
도 1은 새로운 노드가 중앙 제어 디바이스에게 어소시에이션 요청(Association request)을 할 때, 히든 노드를 지정하는 과정이 도시된 도이다. 도 1을 참조하면, 노드1(N1)과 노드2(N2)는 이미 중앙 제어 디바이스(C1)와 연결되어 그룹으로 나누어져 있고, 여기에 새로운 노드(N3)가 어소시에이션 요청(Association request)(101)을 전송하는 과정이다. 이하, 도 1 내지 도 4에서는 상기 중앙 제어 디바이스를 Coordinator로 표시한다.1 is a diagram illustrating a process of designating a hidden node when a new node makes an association request to a central control device. Referring to FIG. 1, node 1 (N 1 ) and node 2 (N 2 ) are already connected to the central control device C 1 and divided into groups, where a new node N 3 is associated with an association request. request) (101). 1 to 4, the central control device is referred to as a coordinator.
새로운 노드(N3)가 중앙 제어 디바이스(C1)에게 어소시에이션 요청(101)을 전송하면, 노드2(N2)는 어소시에이션 요청(101)을 수신할 수 있지만 노드1(N1)은 수신할 수가 없다. 중앙 제어 디바이스(C1)가 새로운 노드(N3)의 어소시에이션 요청(101)을 수신하면 중앙 제어 디바이스(C1)가 새로운 노드(N3)에 어소시에이션 응답(Association response)(111)을 전송한다.When the new node N 3 sends an
이때, 모든 노드(N1,N2,N3)는 어소시에이션 응답(111)을 수신한다. 상기 과정에서 노드2(N2)는 새로운 노드의 어소시에이션 요청(101)과 중앙 제어 디바이스(C1)의 어소시에이션 응답(111)을 모두 수신할 수 있으므로 새로운 노드(N3)와 히든 노드 관계가 아님을 인식하지만, 노드1(N1)은 새로운 노드의 어소시에이션 요청(101)을 수신하지 못하고 중앙 제어 디바이스(C1)의 어소시에이션 응답(111)만 수신하므 로 히든 노드 관계임을 인식한다.At this time, all the nodes N 1 , N 2 , N 3 receive the
따라서, 노드1(N1)은 상기 중앙 제어 디바이스(C1)에게 히든 노드 인디케이션(Hidden node indication)(103)을 전송하므로 새로운 노드(N3)와 히든 노드 관계임을 상기 중앙 제어 디바이스에게 알린다.Accordingly, node 1 (N 1 ) transmits a hidden node indication (103) to the central control device (C 1 ) and thus informs the central control device that it is a hidden node relationship with the new node (N 3 ). .
상기 연속적인 히든 노드 충돌을 해결하기 위해 발명된 종래의 메커니즘이 그루핑(Grouping) 메커니즘이다. 근거리 개인 통신(PAN: Personal Area Network)은 5개 그룹으로 나누면 모든 노드들을 커버하기에 충분하므로 도 1의 과정을 반복하여 중앙 제어 디바이스는 5개 그룹으로 나눈다.The conventional mechanism invented to solve the continuous hidden node collision is a grouping mechanism. Since a personal area network (PAN) is divided into five groups to cover all nodes, the central control device is divided into five groups by repeating the process of FIG. 1.
그리고, 그루핑(Grouping)을 하는 목적은 각각의 그룹 안에 있는 노드들의 히든 노드 충돌이 발생하지 않는 것을 보장하기 위함이다. 따라서, 히든 노드 충돌이 일어나면 중앙 제어 디바이스는 다른 그룹의 노드들 사이에 충돌이 일어났음을 알 수 있다.The purpose of grouping is to ensure that hidden node collisions of nodes in each group do not occur. Thus, if a hidden node collision occurs, the central control device may know that a collision has occurred between nodes of different groups.
충돌이 일어났을 때 중앙 제어 디바이스는 그 충돌이 히든 노드 충돌인지 두 노드가 동시에 데이터를 전송해서 일어난 충돌인지 알 수 있지만, 노드들은 어떤 충돌인지 알 수 없다.When a collision occurs, the central control device knows whether the collision is a hidden node collision or a collision caused by two nodes transmitting data at the same time, but the nodes do not know what the collision is.
도 2a는 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 같은 그룹에서 충돌이 일어난 예, 도 2b는 다른 그룹에서 히든 노드 충돌이 일어난 예가 도시된 도이다.FIG. 2A illustrates an example where collisions occur in the same group in a low speed wireless private network (LR-WPAN), and FIG. 2B illustrates an example where a hidden node collision occurs in another group.
도 2a를 참조하면, 같은 그룹 안에서 모든 노드는 서로 통신하는 신호를 감지할 수 있기 때문에 동시에 데이터를 전송할 경우만 충돌이 일어난다. 노드1(200)과 노드2(220)가 동시에 데이터(201,221)를 전송하여 중앙 제어 디바이스(210)가 충돌(211)이라고 인식하는 경우이다.Referring to FIG. 2A, since all nodes in the same group can detect signals communicating with each other, a collision occurs only when data is transmitted at the same time. The
도 2b를 참조하면, 히든 노드는 서로 신호를 감지할 수 없기 때문에, 도 2b에 도시된 바와 같은 경우의 충돌이 일어난다. 여기서 노드1(240)과 노드2(260)는 서로 히든 노드이기 때문에 신호를 감지할 수 없어 노드2(260)가 데이터 전송하는 것을 모르고 노드1(240)이 데이터를 전송하여 중앙 제어 디바이스(250)가 충돌이라고 인식하는 경우이다.Referring to FIG. 2B, since the hidden nodes cannot detect signals from each other, a collision occurs as shown in FIG. 2B. Here, since
따라서, 중앙 제어 디바이스가 연속적인 히든 노드 충돌을 막기 위해 히든 노드 충돌이 일어났을 경우 특별한 데이터 패킷을 전송함으로써 근거리 개인 통신(PAN) 안에 있는 각각의 노드들을 폴링(polling)한다. 하지만, 근거리 개인 통신(PAN) 안에 있는 모든 노드를 폴링(polling)하는 것은 대역폭(Bandwith)의 낭비가 된다는 단점이 있다.Thus, the central control device polls each node in the short-range personal communication (PAN) by sending a special data packet when a hidden node collision occurs to prevent subsequent hidden node collisions. However, polling all nodes in a short range personal communication (PAN) has the disadvantage of wasting bandwidth (Bandwith).
본 발명은 상기 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 히든 노드 충돌이 발생하였을 때, 그루핑(Grouping) 되어 있는 네트워크를 효율적으로 복구하는 메커니즘에 관한 것으로,The present invention relates to a mechanism for efficiently recovering a grouping network when a hidden node collision occurs in the LR-WPAN.
본 발명의 목적은 그루핑(Grouping) 되어 있는 네트워크에서 히든 노드 충돌이 일어났을 때, 연속적인 히든 노드 충돌을 방지하고 네트워크를 빠르게 복구시킴으로써 효율을 높일 수 있는 방법을 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide a method of improving efficiency by preventing continuous hidden node collision and quickly recovering a network when hidden node collision occurs in a grouping network.
또한, 실시간 데이터 전송과 같은 우선순위(Priority)가 높은 데이터를 구별해 줌으로써 데이터의 우선순위(Priority)를 보장하고 에너지 소모를 줄일 수 있는 방법을 제공하기 위함이다.In addition, the present invention is to provide a method of guaranteeing the priority of data and reducing energy consumption by distinguishing high priority data such as real time data transmission.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법은,Method for recovering a hidden node collision in a low-speed wireless private network according to the present invention for solving the above problems,
노드 충돌이 발생할 때, 중앙 제어 디바이스가 상기 노드 충돌이 히든 노드 충돌인지를 판단하는 제1 단계; 상기 노드 충돌이 히든 노드 충돌인 경우, 상기 중앙 제어 디바이스가 그룹 시퀀스 번호(i)를 포함하는 PACKi(Polling ACK)를 전송하는 제2 단계; 상기 그룹 시퀀스 번호(i)가 히든 노드 충돌이 일어난 노드의 그룹 번호와 일치하면 상기 히든 노드 충돌이 일어난 노드가 데이터를 전송하고, 일치하지 않으면 상기 중앙 제어 디바이스가 상기 PACKi와는 다른 그룹 시퀀스 번호(i)를 포함하는 PACKi를 전송하는 제3 단계; 상기 히든 노드 충돌이 일어난 노드가 전송한 데이터를 상기 중앙 제어 디바이스가 수신한 후, 상기 중앙 제어 디바이스는 데이터 시퀀스 번호(Data Sequence Number)를 포함하는 PACKff 를 전송하는 제4 단계; 및, 상기 PACKff에 포함된 데이터 시퀀스 번호를 히든 노드 충돌이 일어난 다른 노드의 데이터 시퀀스 번호와 비교한 후, 일치하면 데이터를 전송하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.When the node collision occurs, a first step of the central control device determining whether the node collision is a hidden node collision; If the node collision is a hidden node collision, a second step of sending, by the central control device, a PACK i (Polling ACK) including a group sequence number (i); If the group sequence number (i) matches the group number of the node where the hidden node collision occurred, the node having the hidden node collision transmits data; otherwise, the central control device uses a group sequence number different from the PACK i transmitting a PACK i including i); A fourth step of, after the central control device receives data transmitted by the node where the hidden node collision has occurred, the central control device transmits a PACK ff including a data sequence number; And a fifth step of comparing the data sequence number included in the PACK ff with the data sequence number of another node where a hidden node collision has occurred, and then transmitting data if there is a match.
또한, 상기 제1 단계는, 각각 다른 그룹에 속하는 두 개 이상의 노드가 중첩적으로 데이터를 전송하여 상기 중앙 제어 디바이스에 중첩적으로 데이터가 유입되는 경우에 히든 노드 충돌로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first step is characterized in that it is determined as a hidden node collision when two or more nodes belonging to different groups each transmit data in an overlapping manner and the data flows in the central control device.
또한, 상기 PACKi 및 PACKff는 상기 중앙 제어 디바이스가 상기 히든 노드 충돌이 일어난 노드에 전송하는 메시지로써 확인 응답 메시지(ACK)에 폴링(polling) 기술을 사용한 것을 특징으로 한다.In addition, the PACK i and PACK ff is a message transmitted by the central control device to the node where the hidden node collision occurs, characterized in that the polling (polling) technique used in the acknowledgment message (ACK).
또한, 상기 PACKi와는 다른 그룹 시퀀스 번호(i)를 포함하는 PACKi는 상기 PACKi의 그룹 번호가 순차적으로 1씩 증가된 것을 특징으로 한다.In addition, PACK i including a group sequence number (i) different from the PACK i is characterized in that the group number of the PACK i is sequentially increased by one.
또한, 상기 제3 단계에서, 상기 그룹 시퀀스 번호(i)가 히든 노드 충돌이 일 어난 노드의 그룹 번호와 일치하면 상기 히든 노드 충돌이 일어난 노드가 채널 센싱 없이 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.In the third step, if the group sequence number (i) coincides with the group number of the node where the hidden node collision occurs, the node having the hidden node collision transmits data without channel sensing.
또한, 상기 중앙 제어 디바이스가 상기 PACKi와는 다른 그룹 시퀀스 번호(i)를 포함하는 PACKi를 전송하는 제3 단계는, 상기 히든 노드 충돌이 일어난 노드의 그룹 번호와 상기 그룹 시퀀스 번호(i)가 일치할 때까지 반복 실행되는 것을 특징으로 한다.Further, in the third step of the central control device transmitting a PACK i including a group sequence number i different from the PACK i , the group number of the node where the hidden node collision has occurred and the group sequence number i are It is characterized in that it is repeatedly executed until a match.
또한, 상기 제5 단계에서, 상기 PACKff에 포함된 데이터 시퀀스 번호를 히든 노드 충돌이 일어난 다른 노드의 데이터 시퀀스 번호와 비교한 후, 일치하면 채널 센싱 없이 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.Further, in the fifth step, after comparing the data sequence number included in the PACK ff with the data sequence number of the other node where the hidden node collision occurs, and if it matches, the data is transmitted without channel sensing.
또한, 상기 PACKff에 포함된 데이터 시퀀스 번호를 히든 노드 충돌이 일어난 다른 노드의 데이터 시퀀스 번호와 비교한 후, 일치하면 데이터를 전송하는 제5 단계 이후에, 상기 데이터를 상기 중앙 제어 디바이스가 수신한 다음 종료 확인 메시지 PACKoo를 전송하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, after comparing the data sequence number included in the PACK ff with the data sequence number of another node where a hidden node collision has occurred, after the fifth step of transmitting data if the data is matched, the central control device receives the data. And a sixth step of transmitting the next termination confirmation message PACK oo .
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법에 의하면, 중앙 제어 디바이스가 그룹 PACK(Polling ACK)를 전송함으로써 충돌이 일어나 노드 간에 재전송에 대한 우선 순위를 정해주고 다른 노드 들에게는 네트워크 재구성 기간을 알게 해주어 빠른 네트워크 복구를 구현할 수 있게 된다. 따라서, 종래의 그룹핑(Grouping) 방법으로 히든 노드 충돌을 피하는 방법의 단점인 대역폭(Bandwith)의 낭비를 줄일 수 있으며, 대역폭의 낭비를 줄이기 때문에 에너지를 절약할 수 있는 효과도 있다.According to the method for recovering a hidden node collision in a low-speed wireless private network according to the present invention configured as described above, the central control device sends a group PACK (Polling ACK) to cause a collision to determine the priority for retransmission between nodes and other Nodes are informed of the network reconfiguration period, enabling fast network recovery. Therefore, the waste of bandwidth (Bandwith), which is a disadvantage of the method of avoiding the hidden node collision by the conventional grouping method, may be reduced, and the energy may be saved because the waste of bandwidth is reduced.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.
먼저, 본 발명에 있어서 새로 정의된 용어는 다음과 같다.First, the terms newly defined in the present invention are as follows.
PACK(Polling Acknowledgement): 기존의 응답 확인 메시지(ACK)에 폴링(Polling) 기술을 사용하여 ACK 대신 PACK를 보내는 방법.Polling Acknowledgment (PACK): A method of sending a PACK instead of an ACK using a polling technique on an existing acknowledgment message (ACK).
통신에서, "폴링"이라 함은, 임의의 프로그램 또는 장치에서 다른 프로그램또는 장치들이 어떤 상태에 있는지를 지속적으로 체크하는 전송 제어 방식으로서, 대체로 그들이 아직도 접속되어 있는 지와 데이터 전송을 원하는지 등을 확인하는 것을 말한다. 더 상세하게는, 여러 개의 장치가 동일 회선을 공유하는 멀티 드롭이나 멀티 포인트 통신에서, 중앙 제어 디바이스가 각각의 노드에 한번에 하나씩 메시지를 보내어, 전송할 데이터가 있는지(즉, 회선을 사용하기 원하는지)를 묻는 것 을 말한다.In communication, "polling" is a transmission control scheme that constantly checks what state is in another program or device in any program or device, usually identifying whether they are still connected and wanting to transfer data. I say that. More specifically, in a multidrop or multipoint communication where multiple devices share the same line, the central control device sends a message to each node one at a time to see if there is data to send (i.e. want to use the line). To ask.
도 3은 본 발명에 따른 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법이 도시된 순서도이다. 저속 무선 사설망(LR-WPAN)은 중앙 제어 디바이스가 PAN 안에 있는 모든 노드들을 관리하므로, 도 3은 중앙 제어 디바이스의 동작에 관한 것이다.3 is a flowchart illustrating a method for recovering a hidden node collision in a low speed wireless private network according to the present invention. Since the low speed wireless private network (LR-WPAN) manages all nodes in the PAN, Figure 3 relates to the operation of the central control device.
먼저, 노드 충돌이 발생하면 중앙 제어 디바이스가 상기 노드 충돌이 히든 노드 충돌인지 아닌지를 판단한다(S1). 이때, 각각 다른 그룹에 속하는 두 개 이상의 노드가 중첩적으로 데이터를 전송하여 상기 중앙 제어 디바이스에 중첩적으로 데이터가 유입되는 경우에 히든 노드 충돌로 판단한다.First, when a node collision occurs, the central control device determines whether the node collision is a hidden node collision (S1). At this time, when two or more nodes belonging to different groups each transmit data in a superimposed manner, it is determined as a hidden node collision when data is superimposed on the central control device.
그 다음, 상기 중앙 제어 디바이스가 상기 노드 충돌을 히든 노드 충돌로 판단하면 S2 단계로, 히든 노드 충돌이 아닌 것으로 판단하면 종료한다.Next, if the central control device determines that the node collision is a hidden node collision, the process proceeds to step S2.
그 다음, S2단계에서 i=00으로 설정하고, S3단계에서 i를 하나 증가한 후, PACKi를 전송한다. 여기서, 상기 PACKi는 중앙 제어 디바이스가 히든 노드 충돌이 일어난 노드에 전송하는 메시지로써 확인 응답 메시지(ACK)에 폴링(polling) 기술을 사용한 것이다. 또한, i는 상기 중앙 제어 디바이스가 전송하는 PACKi(Polling ACK)에 포함되는 그룹 시퀀스 번호(i)이다.Next, i = 00 is set in step S2, i is increased by one in step S3, and PACK i is transmitted. Here, the PACK i is a message transmitted from the central control device to the node where the hidden node collision has occurred, using a polling technique in an acknowledgment message (ACK). In addition, i is a group sequence number (i) included in PACK i (Polling ACK) transmitted by the central control device.
그 다음, S4단계에서는 히든 노드 충돌이 일어난 노드가 자신의 그룹 번호와 일치하는 그룹 시퀀스 번호(i)를 포함하는 PACKi를 받는다면 상기 노드는 채널 센싱 없이 데이터를 전송한다.Next, in step S4, if a node having a hidden node collision receives a PACK i including a group sequence number i corresponding to its group number, the node transmits data without channel sensing.
중앙 제어 디바이스가 상기 데이터를 받으면 데이터 시퀀스 번호(DSN: Data Sequence Number)가 포함된 PACKff를 전송하고(S5), 그렇지 않으면 S3단계로 돌아가서 다시 위의 단계를 반복한다. 히든 노드 충돌이 일어난 다른 노드가 상기 PACKff를 받게 되면(S6), 상기 PACKff에 포함된 데이터 시퀀스 번호와 자신의 데이터 시퀀스 번호와 비교한 후, 일치하면 채널 센싱 없이 데이터를 전송한다.When the central control device receives the data, the central control device transmits PACK ff including a data sequence number (DSN) (S5). Otherwise, the process returns to step S3 and repeats the above steps. When the other node is a hidden node collision takes place subject to the PACK ff (S6), if after the comparison with the PACK data sequence number and the data contained in their ff sequence number, and transmits the matching data without sensing the channel.
그 다음, 위 데이터를 받은 중앙 제어 디바이스는 종료 확인 메시지(PACK00)을 전송하여(S7) 모든 노드에게 위의 과정의 종료를 알려주게 된다. Then, the central control device receiving the above data sends a termination confirmation message (PACK 00 ). By transmitting (S7) to all nodes to inform the end of the above process.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PACK(Polling ACK) 알고리즘이 도시된 도이다. 특히, 도 4는 본 발명에 따른 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법의 가장 나쁜 상황 설정(데이터 전송까지의 Delay가 가장 길다)으로 본 발명의 일 실시예를 도시한 도이다.4 is a diagram illustrating a PACK (Polling ACK) algorithm according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention with the worst case configuration (longest delay until data transmission) of a method for recovering a hidden node collision in a low-speed wireless private network according to the present invention.
도 4를 참조하면, 히든 노드 충돌이 일어나면 중앙 제어 디바이스(400)가 PACKi(402,403,404,405)를 연속해서 보내고 충돌(401)이 일어난 두 노드(410,420)는 자신의 그룹번호와 비교 후 일치하면 채널 센싱 없이 곧바로 데이터(412,422)를 보낸다. 노드1(410)은 그룹4에 속해있고 PACK04(405)를 받고 곧바로 데이터(412)를 전 송한다.Referring to FIG. 4, when a hidden node collision occurs, the
상기 중앙 제어 디바이스(400)가 상기 데이터(412)를 수신하자마자 DSN이 포함된 PACKff(406)를 전송하고 그룹5에 속한 노드2(420)는 PACKff(406)를 수신한 후, 자신의 DSN과 비교하여 일치하면 노드1(410)과 마찬가지로 채널 센싱 없이 데이터(422)를 전송한다.As soon as the
그리고, 나머지 모든 노드들(430)은 상기 과정이 끝날 때까지 채널 센싱(431)을 하지 않고, 히든 노드 충돌 복구가 종료됨을 알리는 PACK00(407)을 받은 후, 보낼 데이터가 있으면 체널 센싱을 한다.Then, all other nodes 430 do not perform channel sensing 431 until the end of the process, and receive
그리고 본 발명에 따른 그룹 시퀀스 필드(group sequence filed) 값의 정의를 보면 [표 1]과 같다.The definition of the group sequence filed value according to the present invention is shown in [Table 1].
[표 1]TABLE 1
도 5는 본 발명에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 구조가 도시된 도이다. PACK는 보통의 ACK 프레임에 1바이트 그룹 시퀀스 필드(500)를 포함하기 때문에 12바이트가 된다.5 is a diagram illustrating a medium access control (MAC) frame structure according to the present invention. The PACK is 12 bytes since the 1-byte
도 6은 상기 내용을 백-오프 유닛(Back-off unit) 안에 도시한 도이다. aTurnaroundcime이 12 Symbols 이므로 ACK 대신에 PACK(600)를 사용 하더라도 남은 구간(601)에서 모드를 전환하기에 충분하다.Fig. 6 shows the above contents in a back-off unit. Since aTurnaroundcime is 12 Symbols, even if PACK (600) is used instead of ACK, it is sufficient to switch the mode in the remaining section (601).
이상과 같이 본 발명에 따른 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating a method for recovering a hidden node collision in a low-speed wireless private network according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the present invention Of course, various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea.
도 1은 새로운 노드가 중앙 제어 디바이스에게 어소시에이션 요청을 할 때 히든 노드를 지정하는 과정이 도시된 도,1 is a diagram illustrating a process of designating a hidden node when a new node makes an association request to a central control device;
도 2a는 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 같은 그룹에서 충돌이 일어나는 예가 도시된 도,FIG. 2A illustrates an example where collisions occur in the same group in a low speed wireless private network (LR-WPAN).
도 2b는 저속 무선 사설망(LR-WPAN)에서 다른 그룹에서 히든 노드 충돌이 일어난 예가 도시된 도,2B is a diagram illustrating an example where a hidden node collision occurs in another group in a low speed wireless private network (LR-WPAN).
도 3은 본 발명에 따른 저속 무선 사설망에서 히든 노드 충돌을 복구하는 방법이 도시된 순서도,3 is a flowchart illustrating a method for recovering a hidden node collision in a low speed wireless private network according to the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PACK(Polling ACK) 알고리즘이 도시된 도,4 is a diagram illustrating a PACK (Polling ACK) algorithm according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 PACK(Polling ACK) 프레임 구조가 도시된 도,5 is a view showing a PACK (Polling ACK) frame structure according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 PACK의 심볼(Symbol)이 백-오프 유닛(back-off unit)에 도시된 도이다.6 is a diagram illustrating a symbol of a PACK according to the present invention in a back-off unit.
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