KR100922863B1 - A method for providing quality of service using beacon only period - Google Patents

A method for providing quality of service using beacon only period Download PDF

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Abstract

공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법을 제공한다. 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법은 공유 비콘 구간(BOP; Beacon Only Period)에 단말 디바이스인 제1 노드가 비콘 프레임에 QoS(Quality of Service)에 대한 정보를 포함시켜 상위 노드로 전송하는 단계와, 상위 노드가 코디네이터 노드이면, 코디네이터 노드가 제1 노드의 비콘 프레임의 페이로드에서 QoS에 대한 정보를 판독하고, 제1 노드에 발생한 이벤트에 대한 상태 정보를 판독하여 이벤트에 따른 소정 동작을 수행하는 단계를 포함한다.It provides a QoS providing method using a shared beacon period. The method for providing QoS using the shared beacon period includes the steps of: transmitting, by a first node, which is a terminal device, to a higher node by including information on a quality of service (QoS) in a beacon frame in a beacon only period (BOP); If the upper node is the coordinator node, the coordinator node reads information about QoS in the payload of the beacon frame of the first node, and reads state information about an event occurring in the first node to perform a predetermined operation according to the event. It includes.

비콘 프레임, AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector), QoS(Quality of Service) Beacon frame, ad hoc on-demand distance vector (AODV), quality of service (QoS)

Description

공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법{A method for providing quality of service using beacon only period} A method for providing quality of service using beacon only period}

본 발명은 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법에 관한 것으로, 공유 비콘 구간에서 비콘 프레임에 QoS 정보를 포함시켜 전송함으로써 패킷의 중요도에 따라 효율적인 QoS 서비스를 제공하는 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a QoS providing method using a shared beacon period, and relates to a QoS providing method using an effective beacon service according to the importance of a packet by transmitting QoS information in a beacon frame in a shared beacon period. will be.

센서 네트워크(sensor network)는 유비쿼터스 컴퓨팅 구현을 위한 초경량, 저전력의 많은 센서들로 구성된 유무선 네트워크로, 기본적으로 센서 노드(sensor node)와 싱크 노드(sink node)로 구성된다. 센서 노드는 환경, 물리계에서 센싱된 정보 또는 센서에 관련된 특정 이벤트를 유무선 통신 기술 기반으로 하여 전달하거나 컴퓨팅을 수행하는 센서, 프로세서, 통신소자로 구성되는 시스템이다. 각 센서 노드(모바일 또는 소스 노드)는 수집된 데이터를 목적지 노드로 전송하기 위하여 경로 설정 요청(RREQ; Route Request) 메시지를 플러딩(flooding)한다. 경로 설정 요청 메시지는 소스 노드가 목적지 노드를 찾기 위해(즉, 경로 생성을 요청하기 위해) 사용하는 제어 메시지타입이다. 경로 설정 요청 메시지를 발생시키는 노드는 데이터 전달을 처음에 요구한 소스 노드와 경로단절이 생겼을 때 경로 복구를 위해 경로 복구작업을 시작하는 중계 노드가 될 수 있다. 이들 노드들은 경로 설정 요청 메시지를 애드 혹 (Ad-Hoc) 네트워크 내에 플러딩하게 된다. 또한, 경로 설정 요청 메시지를 수신한 노드들은 자신이 갖고 있는 라우팅 테이블에 해당 경로가 있거나 또는 자신이 목적지 노드인 경우 경로 설정 응답(RREP; Route Reply) 메시지를 처음에 송신한 노드(소스 노드)에게 유니캐스트(unicast)로 전송한다. 또한, 경로 설정 요청 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드도 아니고 목적지 노드까지의 경로를 알고 있지 않다면, 소스 노드까지의 역 경로(reverse route)를 라우팅 테이블에 저장한 후, 수신한 경로 설정 요청 메시지를 이웃 노드에게 전달하게 된다. 그리고, 위와 같은 과정을 통해 라우팅 경로를 설정(생성)하게 되면 각 노드로부터 목적지 노드까지의 홉(hop) 수가 결정되며, 이후 설정된 라우팅 경로를 통해 데이터 전송이 이루어지게 된다. 이와 같이, 라우팅 경로란 소스 노드와 목적지 노드간 통신을 위해 중계 노드들을 이용하여 설정된 경로를 의미한다.A sensor network is a wired / wireless network composed of many ultra-lightweight, low-power sensors for ubiquitous computing, and basically consists of a sensor node and a sink node. The sensor node is a system composed of a sensor, a processor, and a communication element that transmits or transmits information sensed from an environment and a physical system or a specific event related to a sensor based on wired or wireless communication technology. Each sensor node (mobile or source node) floods a Route Request (RREQ) message to send the collected data to the destination node. The route request message is a control message type used by the source node to find a destination node (ie, request to create a route). The node generating the route request message may be a relay node that initiates a route recovery operation for path recovery when a path disconnection occurs with a source node that originally requested data transfer. These nodes will flood routing request messages into the Ad-Hoc network. In addition, the nodes receiving the route request message are sent to the node (source node) that originally sent a Route Reply (RREP) message when the route is present in the routing table or the node is the destination node. Send by unicast. In addition, if the node receiving the route request message is not the destination node and does not know the route to the destination node, the reverse route to the source node is stored in the routing table, and then the received route request message is received. To the neighbor node. When the routing path is established (created) through the above process, the number of hops from each node to the destination node is determined, and then data transmission is performed through the configured routing path. As such, the routing path refers to a path established by using relay nodes for communication between a source node and a destination node.

한편, 센서 네트워크에서 현재 널리 사용되고 있는 MAC(Media Access Control: 매체 액세스 제어) 프로토콜은 TDMA(Time Division Multiple Access)방법과 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 방법으로 분류될 수 있다. TDMA 방법은 중앙 집중 관리기(sink or coordinator node)가 자원 점유에 따라 각 (센서) 노드에게 타임 슬롯(time slot)을 할당하고, 각 노드가 상향/하향 데이터 패킷을 전송하도록 하는 방법이다. CSMA 방법은 경쟁(contention)을 기반으로 랜덤 백-오프(random back-off) 및 경쟁 윈도우(contention windows)에 따른 자원 공유 알고 리즘을 사용한다. 그리고, WPAN에서는 상기 TDMA 및 CSMA를 모두 수용할 수 있는 MAC 표준이 IEEE 802.15.4에서 진행되고 있다. 또한, 네트워크층에서는 업체 표준(de facto)으로 지그비 얼라이언스(zigbee alliance)가 진행 중이다. Meanwhile, the MAC (Media Access Control) protocol currently widely used in the sensor network may be classified into a time division multiple access (TDMA) method and a carrier sense multiple access (CSMA) method. The TDMA method is a method in which a sink or coordinator node allocates a time slot to each (sensor) node according to resource occupancy, and allows each node to transmit an uplink / downlink data packet. The CSMA method uses a resource sharing algorithm with random back-off and contention windows based on contention. In WPAN, a MAC standard capable of accommodating both the TDMA and the CSMA is being developed in IEEE 802.15.4. At the network layer, the Zigbee alliance is underway as a de facto.

또한, 센서 네트워크를 구현하기 위해 IEEE 표준의 IEEE 802.15.4는 물리 계층과 MAC 계층을 정의하고 있으며, 상위 계층으로 지그비 얼라이언스의 지그비에서 네트워크 계층과 애플리케이션 계층 및 그 밖의 부가적인 기능들을 정의하고 있다. 지그비는 라우팅을 할 때 AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector) 방법을 기본으로 사용하고 있다. 또한, 지그비는 센서가 메모리 부족이나 갑자기 경로를 잃는 등의 이유로 일시적으로 AODV를 지원할 수 없을 때 계층구조 라우팅(self routing)을 선택할 수 있다. 상기 AODV는 애드 혹 네트워크의 대표적인 요구기반 라우팅 프로토콜로서, 소스 노드가 목적지 노드에게 전달할 데이터가 발생하면 소스 노드가 경로 설정 요청 메시지(RREQ)를 목적지 노드에게 전송하고 목적지 노드가 경로 설정 응답 메시지(RREP)를 소스 노드에게 보내는 과정을 통해 경로를 생성하고 생성된 경로를 통해 데이터를 전송하게 된다.In addition, IEEE 802.15.4 of the IEEE standard defines a physical layer and a MAC layer to implement a sensor network. The upper layer defines a network layer, an application layer, and other additional functions in ZigBee Alliance's ZigBee. ZigBee uses AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) method by default. In addition, ZigBee can choose self routing when the sensor is temporarily unable to support AODV due to lack of memory or sudden loss of path. The AODV is a typical request-based routing protocol of an ad hoc network. When the source node generates data to be delivered to the destination node, the source node sends a routing request message (RREQ) to the destination node, and the destination node sends a routing response message (RREP). The path is created by sending) to the source node, and the data is transmitted through the created path.

이하, 도 1에서 상술된 내용을 기초로, IEEE 802.15.4에서 표준화 관련하여 제시된 공유 비콘 기반 슈퍼프레임 구조에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, the shared beacon-based superframe structure proposed in relation to standardization in IEEE 802.15.4 will be described based on the above-described content in FIG. 1.

도 1은 종래 공유 비콘 기반 슈퍼프레임 구조를 도시한다.1 illustrates a conventional shared beacon based superframe structure.

IEEE 802.15.4는 1홉 구간에서 지그비 코디네이터(ZC; Zigbee Coordinator)와 지그비 라우터(ZR; Zigbee Router) 또는 지그비 단말 디바이스(ZED; Zigbee End Device) 간 조인 부분에 관한 정의를 포함한다. 2홉 구간에서는 네트워크 개념이 필요하며 상기 지그비 얼라이언스에서 제공하는 규격을 참조하게 된다. 네트워크 구간에서는 필연적으로 경로 정보가 필요한 데, 이를 위해 라우팅 제어 패킷이 이용될 수 있다. 이하, 보다 구체적으로 설명하기로 한다.IEEE 802.15.4 includes a definition of a joining portion between a Zigbee Coordinator (ZC) and a Zigbee Router (ZR) or Zigbee End Device (ZED) in one hop period. In the 2-hop interval, the concept of a network is required and the specification provided by the Zigbee Alliance is referred to. In the network section, path information is inevitably required. For this purpose, a routing control packet may be used. It will be described in more detail below.

도 1에 도시된 바와 같이, 슈퍼프레임은 비콘 오더(BO; Beacon Order) 값에 의한 비콘 인터벌(BI; Beacon Interval) 구간(12)과 슈퍼프레임 오더(SO; Superframe Order) 값에 의한 슈퍼프레임 듀레이션(SD; Superframe Duration) 구간(14)으로 나뉘어진다. 슈퍼프레임 듀레이션 구간(14)에서 액티브 영역은 비콘 프레임 인터벌의 크기와 상관없이 16개의 슬롯(Slot)(13)으로 나뉘어지며, 또한 공유 비콘 구간(BOP; Beacon Only Period)(16), CAP(Contention Access Period)(18), CFP(Contention Free Period)(20)/GTS(Guaranteed Time Slot)(22) 구간으로 나뉘어진다. As shown in FIG. 1, a superframe includes a beacon interval (BI) section 12 based on a beacon order (BO) value and a superframe duration based on a superframe order (SO) value. (SD; Superframe Duration) is divided into a period (14). In the superframe duration section 14, the active area is divided into 16 slots 13 regardless of the size of the beacon frame interval, and also shared beacon only period (BOP) 16, CAP (Contention) It is divided into an Access Period (18), a Contention Free Period (CFP) 20 / Guaranteed Time Slot (GTS) 22, and the like.

공유 비콘 구간(BOP)(16)은 지그비 코디네이터(ZC; Zigbee Coordinator)와 복수개의 지그비 라우터(ZR)가 비콘 프레임을 전송하기 위한 구간일 수 있다. 비콘 프레임은 코디네이터에 의해 전송될 수 있으며, 네트워크 정보, 프레임 구조, 및 알려지지 않은 노드 메시지의 통지에 대한 정보들을 포함할 수 있다. 그리고, 공유 비콘 구간은 CSMA와 상관없이 비콘 프레임을 전송할 수 있다. 최종적인 패킷 주소는 지그비 단말 디바이스가 될 수 있으며, 하나의 슈퍼프레임 내에 복수개의 비콘 프레임이 동기화되어 있으므로 WPAN 네트워크에 존재하는 모든 기기들은 같은 슈퍼프레임 구조를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.The shared beacon section (BOP) 16 may be a section for transmitting a beacon frame between the Zigbee Coordinator (ZC) and the plurality of Zigbee Routers (ZR). The beacon frame may be sent by the coordinator and may include information about network information, frame structure, and notification of unknown node messages. The shared beacon period may transmit a beacon frame regardless of the CSMA. The final packet address may be a Zigbee terminal device, and since a plurality of beacon frames are synchronized in one superframe, all devices in the WPAN network may transmit and receive data using the same superframe structure.

상기 WPAN에서 기존 QoS(Quality of Service) 방식은 CAP(경쟁구간)(18)과 CFP(비경쟁구간)(20)으로 구분할 수 있다. CAP(18) 구간을 이용하는 경쟁기반 MAC 프로토콜 방식(CSMA 방식)은, 네트워크에 속한 복수개의 노드를 하나 이상의 그룹으로 분류하여 각 그룹별로 사용할 수 있는 하나 이상의 시간 슬롯들을 미리 지정하고, 각 노드들은 할당 받은 슬롯들 중에서 같은 그룹간의 노드들 간에도 충돌 발생을 줄일 수 있도록 랜덤하게 액세스한다. 구체적으로 설명하면, 경쟁기반의 MAC 프로토콜은 정지 상태일 때 현상을 관측하고 유휴 상태일 때 관측결과를 이웃한 노드에게 보내는 방식을 사용한다. 즉 정지 상태에서 센서 노드들은 현상들을 관측하고 관측한 데이터를 센서 노드 내부에 있는 버퍼(buffer)에 저장해 둔 다음, 자신의 통신 상태가 유휴 상태로 바뀌었을 때 이웃 노드에게 관측한 데이터를 보내기 위해 시도한다. 이웃 노드들에게 데이터를 보내려는 단계에서 센서 노드들은 반송파 검출(carrier sensing)과정을 수행한다. 주위의 이웃한 센서 노드들은 반송파 검출과정을 통하여, 현재 이웃한 노드들이 매체(media)를 점유하고 있는지 파악하고 뒤이어 보낼 데이터를 안전하게 보호하기 위하여 각종 제어 패킷들을 보내어 매체의 점유를 확인하였을 때 비로소 데이터를 보내는 것이다. 따라서 이웃한 센서 노드들이 같은 시간에 관측 결과를 보내려 할 때 매체를 점유하기 위해 경쟁(contention)이 발생하게 되고, 이는 충돌(collision)로 이어져 다시 관측 결과를 재전송하게 만드는 불필요한 과정을 겪게 된다. In the WPAN, the existing Quality of Service (QoS) scheme may be divided into a CAP (competition section) 18 and a CFP (non-competition section) 20. The competition-based MAC protocol scheme (CSMA scheme) using the CAP 18 section pre-specifies one or more time slots that can be used for each group by classifying a plurality of nodes belonging to a network into one or more groups, and each node is allocated. Random access is performed to reduce collisions among nodes in the same group among the received slots. Specifically, the contention-based MAC protocol uses a method of observing phenomena when idle and sending observation results to neighboring nodes when idle. In the idle state, the sensor nodes observe the phenomena, store the observed data in a buffer inside the sensor node, and then attempt to send the observed data to neighboring nodes when their communication is idle. do. In the step of sending data to neighboring nodes, the sensor nodes perform a carrier sensing process. Neighboring sensor nodes can detect the occupancy of the media by sending various control packets to detect whether the neighboring nodes currently occupy the media and to secure the data to be transmitted through the carrier detection process. Will send. Therefore, when neighboring sensor nodes try to send observations at the same time, contention occurs to occupy the medium, which leads to a collision, which leads to an unnecessary process of retransmitting the observations.

한편, CFP(20) 구간을 이용하는 스케줄링 기반의 MAC 프로토콜 방식(TDMA 방식)은 복수개의 노드가 GTS(22) 구간을 사용하기 위해 지그비 코디네이터(네트워크 조정자)에게 GTS(22) 구간 사용을 요구하고 이를 할당 받아 사용한다. 스케줄링 기 반의 MAC 프로토콜들은 미리 정해진 계획에 맞추어 데이터를 송수신함으로 경쟁 기반의 MAC 프로토콜들에서 가졌던 문제들을 해결할 수 있다. 이러한 스케줄링 기반의 MAC 프로토콜들은 센서 노드와 노드간의 통신을 수행하기에 앞서 반드시 언제 통신을 수행할 것인지에 대한 스케줄링 작업을 수행한다. 이 과정을 거치면서 각각의 센서 노드들은 자신과 이웃하고 있는 모든 노드들과 언제 통신을 수행할 것인지에 대한 통신 시간을 확정하고 통신 시간을 확정한 다음 정해진 스케줄에 따라 정지 상태와 유휴 상태를 반복하면서 데이터를 송수신 한다. 즉 센서 노드들이 현재 시간에 이웃한 센서 노드들과 맺어진 통신스케줄이 존재하지 않으면 그 시간에는 센서 노드의 상태를 정지 상태로 유지하는 것이며 현재 시간이 통신을 수행해야 하는 시간이면 유휴 상태로 센서 노드의 상태를 변경하는 것이다. 그러므로, 해당 시간에 통신하기로 계획되어 있지 않은 모든 센서 노드들은 정지 상태에 있게 되므로, 유휴 상태에서 센서 노드들이 데이터를 송수신할 때 경쟁 기반의 MAC 프로토콜처럼 데이터 패킷이 충돌로 인해 손실되고 재전송으로 초래되는 불필요한 배터리 전력의 낭비를 사전에 막을 수 있는 것이다. 그러나 센서 노드들간의 통신 시간을 확정하는 스케줄링 작업이 선행되어야 한다는 문제점이 있다. 이 과정에서 센서 노드들은 이웃한 모든 센서 노드들과 통신 시간을 확정해야 하는데, 이 과정에서 사용되는 제어 패킷(control packet)의 수와 양이 많아지면 많아질수록 배터리 전력을 많이 소비하게 되는 것이고 경쟁 기반의 MAC 프로토콜에 비해 더 나쁜 성능을 보일 수도 있는 것이다. 한편, 경쟁 기반의 MAC 프로토콜들은 센서 노드들이 이웃한 센서 노드들로부터 데이터를 수신한 후 다음 노드로 데이터를 전달하기 위하여 경쟁하고 모든 센서 노드들이 데이터를 가능한 한 빨리 싱크 노드까지 전달 하기 위해 노력함으로, 특정 현상을 관측한 소스 노드에서부터 싱크 노드까지 데이터 패킷이 전달되는 지연시간은 스케줄 기반의 MAC 프로토콜보다 짧을 수 있다. 그러나 스케줄링 기반의 MAC 프로토콜은 이미 이웃한 모든 노드들과 통신을 수행할 시간을 약속하고 이에 따라 통신을 수행한다. 따라서 임의의 센서 노드로부터 데이터를 전달받았다 할지라도 다음 센서 노드로 데이터를 전달하는데 상당한 시간을 기다려야 한다면, 불가피하게 이웃한 센서 노드와 약속한 통신 시간까지 기다려야 하고 이는 소스 노드에서부터 싱크 노드까지의 지연시간을 증가 시키게 된다.On the other hand, the scheduling-based MAC protocol method (TDMA method) using the CFP 20 section requires a plurality of nodes to use the GTS 22 section from the Zigbee coordinator (network coordinator) in order to use the GTS (22) section Use it after receiving an assignment. Scheduling-based MAC protocols can solve problems with contention-based MAC protocols by sending and receiving data according to a predetermined plan. These scheduling-based MAC protocols perform a scheduling task for when to always communicate prior to the communication between the sensor node and the node. Through this process, each sensor node confirms the communication time about when to communicate with all the neighboring nodes, and determines the communication time, and then repeats the stop state and idle state according to the predetermined schedule. Send and receive In other words, if there is no communication schedule with the sensor nodes at the current time, the sensor node maintains the state of the sensor node in the stopped state. If the current time is the time for communication, the sensor node is idle. To change the state. Therefore, all sensor nodes that are not scheduled to communicate at that time will be in a quiescent state, so data packets are lost due to collisions and result in retransmissions, like contention-based MAC protocols, when sensor nodes transmit and receive data in idle state. This can prevent unnecessary waste of battery power in advance. However, there is a problem that a scheduling operation for determining a communication time between sensor nodes must be performed. In this process, sensor nodes have to establish communication time with all neighboring sensor nodes. As the number and quantity of control packets used in this process increases, the more battery power is consumed, the more competition The performance may be worse than that of the MAC protocol. On the other hand, contention-based MAC protocols compete for sensor nodes to receive data from neighboring sensor nodes after receiving data from neighboring sensor nodes, and all sensor nodes strive to deliver data to the sink node as soon as possible, The delay time for transmitting a data packet from a source node to a sink node that observes a particular phenomenon may be shorter than that of a schedule-based MAC protocol. However, the scheduling-based MAC protocol promises time to communicate with all neighboring nodes and performs communication accordingly. Therefore, even if data is received from any sensor node, if it has to wait a considerable time to deliver data to the next sensor node, it must inevitably wait until the communication time promised with the neighboring sensor node, which is the delay time from the source node to the sink node. Will increase.

이와 같이, 상술된 종래의 방식들은 슈퍼프레임의 데이터 영역을 이용한 방식으로, 콘제스쳔(congestion)시 대역폭의 영향을 받으며, 기본적으로 전송 속도가 256Kbps 정도로 제약된 WPAN 환경에 있어서, 수집된 데이터 패킷의 중요도에 따라 차별화된 서비스를 제공하는 데에 한계가 있다. 또한, 비디오, 동영상 및 고품질 오디오와 같은 데이터의 지연과 지터(jitter), 그리고 대역폭 보장을 요구하는 서비스의 경우에는 QoS 측면에서 많은 서비스 저하를 유발할 수 있다.As described above, the above-described conventional methods use the data region of the superframe, and are influenced by bandwidth during congestion, and are basically collected in the WPAN environment in which the transmission rate is limited to about 256 Kbps. There is a limit to providing differentiated services according to the importance of In addition, services that require latency, jitter, and bandwidth guarantees for data such as video, video, and high-quality audio can cause many service degradations in terms of QoS.

따라서, 공유 비콘 구간에서 비콘 프레임에 QoS를 포함시켜 전송함으로써, 데이터 패킷의 중요도에 따라 효율적인 QoS를 지원할 필요성이 제기된다.Therefore, by including QoS in the beacon frame in the shared beacon period and transmitted, there is a need to support efficient QoS according to the importance of the data packet.

본 발명은 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법을 제공하여, 공유 비콘 구간에서 비콘 프레임에 QoS 정보를 포함시켜 전송함으로써 패킷의 중요도에 따라 차별화된 서비스를 제공하고, 대역폭 경쟁 및 상위 라우팅 계층 개입으로 인한 전송 시간 지연문제를 해소시키는 데에 그 목적이 있다.The present invention provides a method for providing a QoS using a shared beacon interval, provides a differentiated service according to the importance of the packet by including the QoS information in the beacon frame in the shared beacon interval, and due to bandwidth contention and higher routing layer intervention The purpose is to solve the transmission delay problem.

또한, 비콘 프레임에 포함된 QoS를 통해 콘제스쳔(congestion)시 데이터 전송의 지연시간을 감소시키고, 효율적인 데이터 패킷 전송 및 우선 순위에 따른 노드에 발생한 이벤트에 대한 적절한 조치를 취하는 데에 그 목적이 있다.In addition, the QoS included in the beacon frame reduces the latency of data transmission during congestion and takes appropriate measures for efficient data packet transmission and events occurring in nodes according to priorities. have.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법은 공유 비콘 구간(BOP; Beacon Only Period)에 단말 디바이스인 제1 노드가 비콘 프레임에 QoS(Quality of Service)에 대한 정보를 포함시켜 상위 노드로 전송하는 단계와, 상위 노드가 코디네이터 노드이면, 코디네이터 노드가 제1 노드의 비콘 프레임의 페이로드에서 QoS에 대한 정보를 판독하고, 제1 노드에 발생한 이벤트에 대한 상태 정보를 판독하여 이벤트에 따른 소정 동작을 수행하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, in the QoS providing method using the shared beacon period according to an embodiment of the present invention, a first node, which is a terminal device, is a QoS (Quality of Service) in a beacon frame in a shared beacon period (BOP). And transmitting information to the upper node, and if the upper node is a coordinator node, the coordinator node reads information about QoS in the payload of the beacon frame of the first node, and Reading the status information to perform a predetermined operation according to the event.

본 발명의 실시예에 따른 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법은 공유 비콘 구간(BOP; Beacon Only Period)에 단말 디바이스인 제1 노드가 비콘 프레임의 페이로드에 QoS(Quality of Service)에 대한 정보를 포함시켜 라우터인 제2 노드로 전송하는 (a) 단계와, 제2 노드가 비콘 프레임의 페이로드에 포함된 QoS에 대한 정보를 포함하는 필드를 판독하여 QoS에 대한 정보의 존재 여부를 판단하는 (b) 단계와, 판단 결과 QoS에 대한 정보가 존재하는 경우, 제2 노드는 자신이 최종 목적지 노드인지 여부를 판단하고, 최종 목적지 노드가 아니면 QoS에 대한 정보를 자신의 비콘 프레임의 페이로드에 복사하여 자신의 상위 노드로 전송하는 (c) 단계 및 상위 노드가 코디네이터 노드이면, 코디네이터 노드가 제2 노드의 비콘 프레임의 페이로드에서 QoS에 대한 정보를 판독하고, 제1 노드에 발생한 이벤트에 대한 상태 정보를 판독하여 이벤트에 따른 소정 동작을 수행하는 (d) 단계를 포함한다.In a method for providing QoS using a shared beacon period according to an embodiment of the present invention, a first node, which is a terminal device, provides information about a quality of service (QoS) to a payload of a beacon frame in a shared beacon period (BOP). (A) transmitting a second node, which is included in the router, and reading a field including information on QoS included in the payload of the beacon frame to determine whether information on QoS exists. b) and if there is information on QoS as a result of the determination, the second node determines whether it is the final destination node, and if not, the information about QoS to the payload of its beacon frame. (C) step of transmitting to its parent node and if the parent node is the coordinator node, the coordinator node reads information about QoS in the payload of the beacon frame of the second node, Reads the state information for the event occurred in DE includes (d) performing a predetermined operation according to an event.

본 발명의 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법에 따르면 다음과 같은 장점이 있다.According to the QoS providing method using the shared beacon period of the present invention has the following advantages.

첫째, 공유 비콘 구간에서 비콘 프레임에 QoS 정보를 포함시켜 전송함으로써, 종래의 대역폭 경쟁으로 인한 충돌과 재전송의 문제점 및 상위 라우팅 계층 개입으로 인한 전송 시간 지연문제를 해소시킬 수 있는 장점이 있다.First, by including QoS information in a beacon frame in the shared beacon period and transmitting, there is an advantage that can solve the problem of collision and retransmission due to the conventional bandwidth competition and the transmission time delay problem due to higher routing layer intervention.

둘째, 비콘 프레임에 포함된 QoS를 통해, 종래의 노드의 불필요한 배터리 전력의 낭비 및 콘제스쳔(congestion)시 데이터 전송의 지연시간을 감소시키고, 효율적인 데이터 패킷 전송 및 우선 순위에 따른 노드에 발생한 이벤트에 대한 적절한 조치를 취할 수 있는 장점도 있다.Second, through the QoS included in the beacon frame, unnecessary waste of battery power and congestion of the conventional node reduces data transmission delay time, and an event occurring in the node according to efficient data packet transmission and priority There is also the advantage of taking appropriate action.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 도시한다.2 illustrates a structure of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.

센서 네트워크에 있어서, 비콘 프레임의 페이로드(payload)에 차별화된 QoS에 대한 정보가 포함되어 공유 비콘 구간(BOP)에 전송될 수 있으며, 이를 통해 효율적인 QoS를 구현할 수 있다. 즉, 공유 비콘 구간에서 비콘 프레임에 QoS를 포함시켜 전송함으로써 기존의 라우팅 관리 메시지 및 GTS 구간 관리를 위한 메시지로 인한 네트워크 대역폭(자원) 소비의 문제점을 해소시킬 수 있다. 따라서, 센서 노드로부터 싱크 노드간 효율적인 QoS 서비스가 제공될 수 있다. 이를 위해 도 2의 비콘 프레임 구조(포맷)를 제안한다.In the sensor network, the payload of the beacon frame may include information on differentiated QoS and may be transmitted in a shared beacon period (BOP), thereby implementing efficient QoS. That is, by including QoS in the beacon frame in the shared beacon period and transmitting it, it is possible to solve the problem of network bandwidth (resource) consumption due to the existing routing management message and the message for GTS interval management. Thus, efficient QoS service between sink nodes can be provided from the sensor node. For this purpose, the beacon frame structure (format) of FIG. 2 is proposed.

도 2에 도시된 바와 같이, 비콘 프레임 포맷에 있어서, 비콘 프레임의 페이로드에 QoS에 대한 정보를 포함한 QoS 정보 필드(202)가 포함될 수 있다. 상기 QoS에 대한 정보는 이벤트가 발생한 노드 위치, 이벤트에 대한 상태 정보, 우선 순위, 및 제어 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하 보다 구체적으로 설명하기로 한다. As shown in FIG. 2, in the beacon frame format, the payload of the beacon frame may include a QoS information field 202 including information about QoS. The information on the QoS may include at least one of a node location where an event occurs, state information on an event, priority, and control information. It will be described in more detail below.

상기 QoS 정보 필드(202)는 노드의 위치 정보에 대한 필드(204)와 EF(Expedited Forwarding) 필드(206)를 포함할 수 있다. The QoS information field 202 may include a field 204 for the node's location information and an Expedited Forwarding (EF) field 206.

여기서, 노드의 위치 정보에 대한 필드(204)는 이벤트(비상 상황)가 발생한 노드의 위치를 나타낸다. 여기서, 소정 노드의 위치 정보가 2바이트로 표시될 수 있다. Here, the field 204 for the position information of the node indicates the position of the node where the event (emergency situation) occurred. Here, the position information of the predetermined node may be displayed in 2 bytes.

또한, EF 필드(206)는 QoS 제어 정보를 포함하는 제1 필드(206a)와, QoS 데이터 정보를 포함하는 제2 필드(206b)를 포함할 수 있다. 제1 필드(206a)의 QoS 제어 정보는 지연 한계(delay bound), 지터 한계(jitter bound) 등에 대한 값들이 포함될 수 있다. 지터란 연속된 전송에 대한 지연 시간의 변동폭을 나타내는 수치로서, 음향과 같은 스트리밍 응용의 품질은 지연 지터에 의해 큰 영향을 받게 된다. 그리고, 제2 필드(206b)의 QoS 데이터 정보에는 이벤트에 대한 상태 정보를 포함할 수 있다. In addition, the EF field 206 may include a first field 206a including QoS control information and a second field 206b including QoS data information. The QoS control information of the first field 206a may include values for delay bound, jitter bound, and the like. Jitter is a measure of the variation in latency for successive transmissions, and the quality of streaming applications such as sound is greatly affected by delay jitter. In addition, the QoS data information of the second field 206b may include state information on an event.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트에 대한 상태 정보 및 우선 순위 정보를 도시한다.3 illustrates status information and priority information on an event according to an embodiment of the present invention.

상술된 내용에 이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 필드(206b)의 QoS 데이터 정보에는 이벤트에 대한 상태 정보(210)가 포함될 수 있으며, 각 상태 정보(210)에는 우선 순위(212)가 부여되어 우선권(priority)이 높은 데이터의 송/수신 품질이 보장될 수 있다. 상기 상태 정보(210)는 화재(Fire), 침입(Intrusion), 범죄(Criminal), 연기(Smoke), 충돌(Collision) 등에 관한 정보들을 포함할 수 있으며, 각 상태 정보에 따라 우선 순위(212)가 부여될 수 있다. 3, the QoS data information of the second field 206b may include the state information 210 for the event, and the priority 212 may be included in each state information 210. Can be granted to ensure transmission / reception quality of high priority data. The state information 210 may include information on fire, intrusion, crime, smoke, collision, etc., and priority 212 according to each state information. Can be given.

상술된 QoS에 대한 정보는 비콘 프레임의 페이로드에 포함되어 공유 비콘 구간에 전송될 수 있으며, 상기 QoS 제어 정보에 따라 지정된 시간, 속도로 비콘 프레임이 소정 노드로 전송될 수 있다.The above-described QoS information may be included in the payload of the beacon frame and transmitted in the shared beacon period, and the beacon frame may be transmitted to a predetermined node at a predetermined time and speed according to the QoS control information.

이와 같이, 본 발명의 실시예를 통해, 각 노드 사이 동기를 목적으로 주기적으로 전송되는 비콘 프레임의 페이로드에 QoS에 대한 정보를 포함시켜 전송함으로 써, 소정 노드가 전송한 데이터의 우선권(우선 순위)에 따라 해당 노드의 발생한 이벤트 및 노드의 위치 정보 등을 높은 전송 품질로 싱크 노드로 전송할 수 있게 된다. 따라서, 종래의 대역폭 경쟁으로 인한 충돌과 재전송의 문제점 및 상위 라우팅 계층 개입으로 인한 전송 시간 지연문제를 해소시킬 수 있다. 이하, 보다 구체적으로 설명하기로 한다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the priority of data transmitted by a predetermined node is transmitted by including information on QoS in the payload of a beacon frame periodically transmitted for synchronization between nodes. ), It is possible to transmit the event and the location information of the node to the sink node with high transmission quality. Therefore, it is possible to solve the problem of collision and retransmission due to the conventional contention bandwidth and transmission time delay problem due to higher routing layer intervention. It will be described in more detail below.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 동적 라우팅 및 QoS 제공의 예를 도시하며, 도 5는 도 4의 하향 동적 라우팅 과정 및 QoS를 사용하기 위해 라우터가 QoS에 대한 정보를 비콘 프레임에 포함시켜 전송하는 순서도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 제공 방법의 순서도이다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 지그비(zigbee) 무선 통신 프로토콜을 예를 들어 설명하기로 하지만, 이에 한정되지 않음은 물론이다.4 shows an example of downlink dynamic routing and QoS provision according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows that the router includes information about QoS in a beacon frame to use the downlink dynamic routing process and QoS of FIG. This is a flow chart to transmit. 6 is a flowchart illustrating a QoS providing method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using a Zigbee wireless communication protocol as an example, but it is not limited thereto.

지그비 코디네이터 및 지그비 라우터는 비콘 프레임을 전송할 때, 추가될 노드가 사용할 수 있는 주소 값을 비콘 프레임의 페이로드에 설정하여 전송할 수 있다. 여기서, 공유 비콘 구간(BOP)은 상기 비콘 프레임을 전송하기 위한 구간일 수 있다. 그리고, 복수개의 노드는 비콘 프레임에 포함된 정보를 통하여 주소 값을 인지할 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 3에 상술된 바와 같이, 비콘 프레임의 페이로드에 QoS에 대한 정보를 포함시켜 주기적으로 비콘 프레임을 상기 공유 비콘 구간(BOP)에 전송할 수 있다. When transmitting a beacon frame, the Zigbee coordinator and the Zigbee router may set an address value that can be used by the node to be added to the payload of the beacon frame. Here, the shared beacon section (BOP) may be a section for transmitting the beacon frame. The plurality of nodes may recognize an address value through information included in the beacon frame. In addition, as described above with reference to FIGS. 2 to 3, the beacon frame may be periodically transmitted to the shared beacon period (BOP) by including information on QoS in the payload of the beacon frame.

예를 들어, 지그비 단말 디바이스인 소정 노드가 비콘 프레임의 페이로드에 QoS에 대한 정보를 포함시켜 브로드캐스트할 경우, 해당 비콘 프레임을 수신한 이 웃 노드는 QoS에 대한 정보를 포함하는 비콘 프레임의 페이로드내의 소정 필드를 판독하고, QoS에 대한 정보가 존재하는 경우 해당 QoS에 대한 정보를 비콘 프레임의 페이로드에 복사하고 자신의 부모(상위) 노드로 비콘 프레임을 전송할 수 있다. 만약, QoS 정보가 존재하지 않는 경우에는 QoS 정보를 별도로 포함시켜 전송하지 않는다. For example, when a predetermined node, which is a Zigbee terminal device, broadcasts information about QoS in the payload of a beacon frame, the neighbor node receiving the beacon frame receives the payload of the beacon frame including information about QoS. A predetermined field in the load may be read, and if there is information on the QoS, the information about the QoS may be copied to the payload of the beacon frame, and the beacon frame may be transmitted to its parent (parent) node. If the QoS information does not exist, the QoS information is not included and transmitted separately.

여기서, 상술된 QoS 제어 정보를 판독하여 지정된 속도와 시간에 따라 비콘 프레임을 전송할 수 있으며, 우선 순위를 참조하여 우선 순위가 높은 데이터의 송/수신 품질을 보장할 수 있다. 즉, 우선 순위를 통해 소정 노드는 다른 노드와의 경쟁에서 비교우위를 가지게 되어 비콘 프레임의 전송 확률을 높일 수 있다. Here, the beacon frame may be transmitted according to a specified speed and time by reading the above-described QoS control information, and the transmission / reception quality of data having high priority may be guaranteed with reference to the priority. That is, a priority node has a comparative advantage in competition with other nodes, thereby increasing the transmission probability of the beacon frame.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하향 동적 라우팅에 있어서, 지그비 단말 디바이스인 노드 E(402)는 스캔을 통해 조인(association)할 지그비 라우터로 노드 B(404)를 결정한다. 그리고, 노드 E(402)는 노드 B(404)로 조인 요청을 수행한다(S501). As shown in FIG. 4, in downlink dynamic routing according to an embodiment of the present invention, the node E 402, which is a Zigbee terminal device, determines the Node B 404 as a Zigbee router to join through a scan. . In operation S501, the node E 402 performs a join request to the node B 404.

그리고, 노드 B(404)는 비콘 프레임에 노드 E(402)가 사용할 주소 값(짧은 주소(short address))을 포함시켜 전송한다(S502). 여기서, 노드 E(402)는 비콘 프레임에 포함된 주소 값을 자신의 주소로 사용(인지)할 수 있다. 또한, 노드 B(404)는 QoS를 보장하기 위해 비콘 프레임에 QoS에 대한 정보를 포함할 수 있다. 참고로, 비콘(프레임)을 생성하는 장치는 코디네이터(노드) 또는 라우터(노드)가 생성할 수 있으며, 단말 디바이스(또는 엔드 노드)가 직접 코디네이터에 접속된 경우에는 코디네이터가, 라우터에 접속된 경우에는 라우터가 QoS를 보장할 수 있다. 한 편, 상기 노드 B(404)는 새로 접속하는 노드 E(402)가 사용할 주소 값을 비콘 프레임의 페이로드에 포함하여 전송함으로써, 노드 E(402)가 비콘 프레임 수신시 비콘 프레임에 포함된 주소를 사용할 수 있도록 한다. 그리고, 지그비 코디네이터 및 지그비 라우터는 주소 값을 라우팅 테이블에 저장할 수 있다. 상기 주소 값은 각 노드별로 순차적으로 증가된 값을 가지거나 또는 비어있어 네트워크 주소 공간(hole)을 사용할 수도 있다. The node B 404 transmits an address value (short address) to be used by the node E 402 in the beacon frame (S502). Here, the node E 402 may use (recognize) an address value included in the beacon frame as its address. Node B 404 may also include information about QoS in the beacon frame to ensure QoS. For reference, a device generating a beacon (frame) may be generated by a coordinator (node) or a router (node), and the coordinator is connected to a router when the terminal device (or end node) is directly connected to the coordinator. The router can guarantee QoS. On the other hand, the Node B 404 transmits the address value to be used by the newly connected Node E 402 in the payload of the beacon frame, so that the Node E 402 includes the address included in the beacon frame when the beacon frame is received. To use. The Zigbee coordinator and the Zigbee router may store the address value in the routing table. The address value may have a value sequentially increased for each node or may be empty to use a network address hole.

다음으로, 지그비 라우터인 노드 B(404)는 조인을 요청한 노드 E(402)의 조인 요청 정보를 라우팅 테이블에 저장한 후, 주소 할당 갱신 요청 패킷(메시지)을 지그비 코디네이터인 노드 A(406)로 전송한다(S503). Next, Node B 404, which is a Zigbee router, stores the join request information of Node E 402, which has requested a join, in a routing table, and then sends an address assignment update request packet (message) to Node A 406, which is a Zigbee coordinator. To transmit (S503).

다음으로, 노드 A(406)는 조인을 원하는 노드 E(402)의 정보를 포함하는 주소 할당 갱신 요청 패킷을 수신하면 노드 E(402)의 정보를 라우팅 테이블에 저장한다(S504). Next, when the node A 406 receives the address allocation update request packet including the information of the node E 402 to join, the node A 406 stores the information of the node E 402 in the routing table (S504).

그리고, 노드 A(406)는 현재 노드 E(402)에 할당된 주소 값과 라우팅 테이블에 저장된 정보(주소 값)를 고려한 후, 지그비 라우터인 노드 B(404)가 요청한 주소 값에 대한 조인 승인 여부를 판단한다(S505). 구체적으로 설명하면, 노드 A(406)는 라우팅 테이블 검색을 통하여 저장된 주소 값과 노드 E(402)에 할당된 주소 값을 비교하고, 이후 주소 할당 갱신 응답 패킷을 통하여 상기 노드 B(404)에게 네트워크 조인 승인 여부(요청한 주소 값의 사용 유무)에 대한 응답을 전송한다. 여기서, 노드 A(406)로부터 주소 할당 갱신 응답 패킷을 수신한 노드 B(404)는 주소 할당 응답 상태를 확인할 수 있다. 그리고, 주소 값에 있어서 충돌이 없는 경우 에는 조인을 시도한 지그비 단말 디바이스(예를 들어, 상기 노드 E(404))로 별도의 추가 명령을 전송하지 않으며(즉, 네트워크 조인에 대한 재확인 불 필요), 노드 E(404)는 노드 B(404)가 전송한 주소 값을 자신의 주소로 인식하고 조인을 완료하게 된다.The node A 406 considers the address value currently assigned to the node E 402 and the information (address value) stored in the routing table, and then accepts a join for the address value requested by the node B 404, which is a Zigbee router. Determine (S505). Specifically, node A 406 compares the stored address value with the address value assigned to node E 402 through a routing table lookup, and then sends the network to node B 404 via an address assignment update response packet. Send a response to whether the join is approved (whether or not the requested address is used). Here, the Node B 404 receiving the address assignment update response packet from the Node A 406 may check the address assignment response status. If there is no collision in the address value, a separate additional command is not transmitted to the Zigbee terminal device (for example, the node E 404) that attempted the join (that is, no re-confirmation of the network join is required). The node E 404 recognizes the address value transmitted by the node B 404 as its own address and completes the join.

만약, 상기 지그비 코디네이터인 노드 A(406)가 주소 할당 갱신 응답 패킷 전송시, 라우팅 테이블 검색을 통하여 노드 E(404)에게 할당된 주소 값과 저장된 주소 값에 충돌이 발생할 경우, 새로운(수정된) 주소 값을 지그비 라우터인 노드 B(404)에게 전송(할당)할 수 있다(S506). If the Zigbee coordinator node A 406 transmits an address assignment update response packet, if there is a conflict between the address value assigned to the node E 404 and the stored address value through a routing table lookup, a new (modified) The address value may be transmitted (assigned) to the Node B 404, which is a Zigbee router (S506).

그리고, 이 경우 새로운 주소 값을 노드 E(402)에게 재 설정하기 위하여, 노드 B(404)는 주소 할당에 대한 재할당 요청 패킷을 지그비 단말 디바이스인 노드 E(402)로 전송하게 된다(S507). In this case, in order to reset the new address value to the node E 402, the node B 404 transmits a reassignment request packet for address allocation to the node E 402 which is a Zigbee terminal device (S507). .

다음으로, 노드 B(404)로부터 재할당 요청 패킷을 수신한 노드 E(402)는 새로운 주소 값을 자신의 주소로 인식(설정)하게 되고, 따라서 주소 충돌 문제가 해결될 수 있다(S508). 따라서 노드 E(402)는 비콘 프레임을 이용한 짧은 주소를 할당받아 기존 (센서) 네트워크에 조인하게 되고, 종래의 경로 설정 요청 메시지에 따른 손실을 줄일 수 있게 된다.Next, the node E 402, which receives the reassignment request packet from the node B 404, recognizes (sets) a new address value as its own address, and thus an address conflict problem can be solved (S508). Therefore, the node E 402 is assigned a short address using a beacon frame to join the existing (sensor) network, and can reduce the loss due to the conventional route request message.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 페이로드에 QoS를 포함시켜 전송함으로써 QoS를 보장하는 순서도이다.6 is a flowchart of guaranteeing QoS by including QoS in a payload of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.

상술된 내용에 이어서, 도 5의 과정을 통해 라우팅 경로가 설정된 이후, 소정 이벤트가 발생한 노드 E(402)는 공유 비콘 구간에 비콘 프레임의 페이로드에 QoS에 대한 정보를 포함시켜 노드 B(404)로 전송한다(S601). 상기 QoS에 대한 정보는 이벤트가 발생한 노드 위치, 이벤트에 대한 상태 정보, 우선 순위, 및 제어 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Subsequently, after the routing path is established through the process of FIG. 5, the node E 402 in which the predetermined event occurs includes the QoS information in the payload of the beacon frame in the shared beacon period, thereby informing the node B 404. To transmit (S601). The information on the QoS may include at least one of a node location where an event occurs, state information on an event, priority, and control information.

다음으로, 노드 B(404)는 노드 E(402)로부터 수신한 비콘 프레임의 페이로드에 포함된 QoS에 대한 정보를 포함하는 필드를 판독하여 QoS에 대한 정보의 존재 여부를 판단한다(S602). 예를 들어, 이벤트가 발생한 노드의 QoS에 대한 정보의 존재하는 경우 필드의 값이 1로 표기되고, 존재하지 않을 경우에는 0(zero)로 필드의 값이 표기될 수 있으며, 1의 값이 판독되면, 노드 B(404)는 해당 노드의 QoS에 대한 정보가 존재한다고 판단한다. Next, the node B 404 reads a field including information on QoS included in the payload of the beacon frame received from the node E 402 and determines whether information on QoS is present (S602). For example, if there is information on the QoS of the node where the event occurred, the value of the field may be indicated as 1, if not present, the value of the field may be indicated as 0 (zero) and the value of 1 is read. If so, the Node B 404 determines that information about the QoS of the node exists.

다음으로, 판단 결과 QoS에 대한 정보가 존재하는 경우, 노드 B(404)는 QoS에 대한 정보를 자신의 비콘 프레임의 페이로드에 복사하여 자신의 상위 노드로 전송한다(S603). 여기서, 노드 B(404)는 자신이 최종 목적지 노드인지 여부를 판단하고, 최종 목적지 노드가 아니면 QoS에 대한 정보를 자신의 비콘 프레임의 페이로드에 복사하여 자신의 상위 노드로 전송할 수 있다. 자신이 최종 목적지 노드인지 여부의 판단은 라우팅 테이블의 최종 목적지 노드에 대한 정보(예를 들어 주소 정보)를 통해 판단될 수 있다. 참고로, 다른 실시예에서 노드 B(404)는 이벤트가 발생한 복수개의 노드로부터 QoS에 대한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신한 경우, QoS에 대한 정보를 포함하는 필드를 판독하여 QoS에 대한 정보에 포함된 우선 순위를 기초로 상기 우선 순위가 가장 높은 노드의 QoS에 대한 정보를 우선적으로 비콘 프레임의 페이로드에 복사하여 자신의 상위 노드로 전송할 수 있다.Next, if there is information on QoS as a result of the determination, the Node B 404 copies the information about QoS to the payload of its beacon frame and transmits the information about QoS to its higher node (S603). Here, the Node B 404 determines whether it is the final destination node, and if it is not the final destination node, the Node B 404 may copy information about QoS to the payload of its beacon frame and transmit it to its higher node. Determination of whether or not it is the final destination node may be determined based on information (eg, address information) about the final destination node of the routing table. For reference, in another embodiment, when the Node B 404 receives a beacon frame including information about QoS from a plurality of nodes where an event occurs, the Node B 404 reads a field including information about QoS to provide information on QoS. On the basis of the included priority, information on QoS of the node having the highest priority may be preferentially copied to the payload of the beacon frame and transmitted to its higher node.

다음으로, 노드 B(404)의 상위 노드인 노드 A(406)는 노드 B(404)를 경유하여 전송된 노드 E(402)의 QoS에 대한 정보를 판독하고, 노드 E(402)에 발생된 이벤트에 따른 소정 동작을 수행한다(S604). 예를 들어, 노드 E(402)에 화재(Fire)가 발생한 것으로 판단된 경우, 노드 A(406)는 노드 B(404)를 경유하여 전송된 노드 E(402)의 이벤트 정보를 경찰에 통보하는 동작을 취할 수 있다. 따라서, 공유 비콘 구간에서 비콘 프레임에 QoS 정보를 포함시켜 전송함으로써 패킷의 중요도에 따라 차별화된 서비스를 제공할 수 있다. Next, Node A 406, which is the parent of Node B 404, reads information about the QoS of Node E 402 transmitted via Node B 404, and is generated at Node E 402. A predetermined operation according to the event is performed (S604). For example, if it is determined that a fire has occurred in the node E 402, the node A 406 notifies the police of event information of the node E 402 transmitted via the node B 404. You can take action. Therefore, by including QoS information in the beacon frame in the shared beacon period, it is possible to provide a differentiated service according to the importance of the packet.

상기 방법에 따라 본 발명에서 제안한 방법을 따르면, 노드 E(402)와 노드 A(406) 사이에는 트래픽이 혼잡한 상황에서도, QoS를 포함한 비콘 프레임을 공유 비콘 구간(BOP)에서 전송함으로써, 차별화된 QoS 서비스가 가능하다. According to the method proposed by the present invention according to the above method, even in a traffic congestion between the node E (402) and Node A (406), by transmitting a beacon frame including QoS in the shared beacon interval (BOP), differentiated QoS service is available.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

도 1은 종래 공유 비콘 기반 슈퍼프레임 구조를 도시한다.1 illustrates a conventional shared beacon based superframe structure.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임의 구조를 도시한다.2 illustrates a structure of a beacon frame according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트에 대한 상태 정보 및 우선 순위 정보를 도시한다.3 illustrates status information and priority information on an event according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 동적 라우팅 및 QoS 제공의 예를 도시한다.4 illustrates an example of downlink dynamic routing and QoS provision according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 하향 동적 라우팅 과정 및 QoS를 사용하기 위해 라우터가 QoS에 대한 정보를 비콘 프레임에 포함시켜 전송하는 순서도이다. FIG. 5 is a flowchart in which a router includes information about QoS in a beacon frame to use the downlink dynamic routing process and QoS of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 제공 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a QoS providing method according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

202: QoS 정보 필드 202: QoS information field

204: 노드의 위치 정보에 대한 필드204: field for location information of a node

206: EF(Expedited Forwarding) 필드 206: Expedited Forwarding (EF) field

402: 지그비 단말 디바이스 402: Zigbee terminal device

404: 지그비 라우터 404: Zigbee Router

406:지그비코디네이터406: Zigbee coordinator

Claims (8)

공유 비콘 구간(BOP; Beacon Only Period)에 단말 디바이스인 제1 노드가 비콘 프레임에 QoS(Quality of Service)에 대한 정보를 포함시켜 상위 노드로 전송하는 단계; Transmitting, by a first node, which is a terminal device, to a higher node by including information on a quality of service (QoS) in a beacon frame in a beacon only period (BOP); 상기 상위 노드가 코디네이터 노드이면, 상기 코디네이터 노드가 상기 제1 노드의 비콘 프레임의 페이로드에서 상기 QoS에 대한 정보를 판독하고, 상기 제1 노드에 발생한 이벤트에 대한 상태 정보를 판독하여 이벤트에 따른 소정 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.If the upper node is a coordinator node, the coordinator node reads the information on the QoS in the payload of the beacon frame of the first node, and reads the state information on the event that occurred in the first node to determine according to the event. A method for providing QoS using a shared beacon period, comprising performing an operation. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 QoS에 대한 정보는 상기 비콘 프레임의 페이로드에 포함된 정보인, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.The information on the QoS is information included in the payload of the beacon frame, QoS providing method using a shared beacon period. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 QoS에 대한 정보는 이벤트가 발생한 노드 위치, 이벤트에 대한 상태 정보, 우선 순위, 및 제어 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.The information on QoS includes at least one of a node location where an event occurs, status information on an event, priority, and control information. 공유 비콘 구간(BOP; Beacon Only Period)에 단말 디바이스인 제1 노드가 비 콘 프레임의 페이로드에 QoS(Quality of Service)에 대한 정보를 포함시켜 라우터인 제2 노드로 전송하는 (a) 단계; (A) transmitting, by a first node, which is a terminal device, in a payload of a beacon frame to a second node, which is a router, in a payload of a beacon frame in a shared beacon period (BOP); 상기 제2 노드가 상기 비콘 프레임의 페이로드에 포함된 상기 QoS에 대한 정보를 포함하는 필드를 판독하여 상기 QoS에 대한 정보의 존재 여부를 판단하는 (b) 단계; (B) the second node reading a field including information on the QoS included in the payload of the beacon frame to determine whether information on the QoS is present; 판단 결과 상기 QoS에 대한 정보가 존재하는 경우, 상기 제2 노드는 자신이 최종 목적지 노드인지 여부를 판단하고, 최종 목적지 노드가 아니면 상기 QoS에 대한 정보를 자신의 비콘 프레임의 페이로드에 복사하여 자신의 상위 노드로 전송하는 (c) 단계; 및As a result of the determination, when the information on the QoS exists, the second node determines whether the node is the final destination node, and if not, the second node copies the information on the QoS to the payload of its beacon frame. (C) transmitting to a higher node of the network; And 상기 상위 노드가 코디네이터 노드이면, 상기 코디네이터 노드가 상기 제2 노드의 비콘 프레임의 페이로드에서 상기 QoS에 대한 정보를 판독하고, 상기 제1 노드에 발생한 이벤트에 대한 상태 정보를 판독하여 이벤트에 따른 소정 동작을 수행하는 (d) 단계를 포함하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.If the upper node is a coordinator node, the coordinator node reads the information on the QoS in the payload of the beacon frame of the second node, and reads the state information on the event that occurred in the first node, and according to the event (D) performing an operation, the QoS providing method using a shared beacon interval. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2 노드는 이벤트가 발생한 복수개의 노드로부터 상기 QoS에 대한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 수신한 경우, 상기 QoS에 대한 정보를 포함하는 필드를 판독하여 상기 QoS에 대한 정보에 포함된 우선 순위를 기초로, 상기 우선 순위가 가장 높은 노드의 QoS에 대한 정보를 우선적으로 비콘 프레임의 페이로드에 복사하여 자신의 상위 노드로 전송하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.When the second node receives a beacon frame including information about the QoS from a plurality of nodes where an event occurs, the second node reads a field including the information about the QoS to determine the priority included in the information about the QoS. On the basis, the QoS providing method using the shared beacon interval to transmit the information on the QoS of the node of the highest priority, preferentially to the payload of the beacon frame to its higher node. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2 노드가 상기 제1 노드로부터 조인(association) 요청을 수신하는 단계;Receiving, by the second node, an join request from the first node; 상기 제2 노드가 상기 제1 노드가 사용할 제1 주소 값 및 사용할 QoS에 대한 정보를 비콘 프레임의 페이로드에 포함시켜 상기 제1 노드로 전송하는 단계; 및The second node including the first address value to be used by the first node and information on QoS to be included in the payload of the beacon frame and transmitting to the first node; And 상기 제2 노드가 상기 코디네이터 노드로부터 상기 제1 노드의 조인 승인 여부에 대한 응답 패킷을 수신하여 상기 코디네이터 노드로부터 상기 제1 노드에 이르기까지의 라우팅 경로가 설정되는 단계를 더 포함하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.And a second beacon receiving a response packet from the coordinator node as to whether or not the first node accepts the join and establishing a routing path from the coordinator node to the first node. QoS providing method using a. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 코디네이터 노드가 상기 제1 노드에 할당된 상기 제1 주소 값과 상기 코디네이터 노드에 저장된 주소 값을 비교하여 상기 조인 승인 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.And comparing, by the coordinator node, the first address value assigned to the first node with the address value stored in the coordinator node to determine whether to accept the join. 4. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 코디네이터 노드가 상기 제1 주소 값과 상기 코디네이터 노드에 저장된 주소 값이 충돌할 경우 제2 주소 값을 포함한 응답 패킷을 상기 제2 노드로 전송하는 단계; 및Transmitting, by the coordinator node, a response packet including a second address value to the second node when the first address value and the address value stored in the coordinator node collide with each other; And 상기 제2 노드가 상기 제2 주소 값을 비콘 프레임에 포함시켜 상기 제1 노드로 전송하여 상기 제2 주소 값을 상기 제1 노드에게 재 할당하는 단계를 더 포함하는, 공유 비콘 구간을 이용한 QoS 제공 방법.And providing, by the second node, the second address value in the beacon frame and transmitting the second address value to the first node to reassign the second address value to the first node. Way.
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