KR100932784B1 - Beacon transmission and reception between wireless nodes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모든 노드들이 주기적으로 비콘을 송신하고, 이를 수신한 노드들이 수신된 비콘을 이용하여 이웃 노드를 발견하고, 이웃 노드의 정보를 갱신하도록 한 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 관한 것으로, 각 무선 노드가 각자의 비콘 송신 시간을 설정한 후에 설정된 비콘 송신 시간이 되었는지를 판단하고, 비콘 송신 시간이 되었을 때, 채널이 아이들한지를 판단하고, 채널이 아이들한 경우에 백오프를 수행한 후에 비콘을 송신하도록 함으로써, 비콘 송신 시간 동기를 위하여 비콘 수신을 기다리는 동작이 필요하지 않고, 비콘 송신 시간이 동기화되어 있는 경우보다 비콘 송신을 위한 경쟁 확률이 현저히 줄어들며, 캐리어 감지가 되지 않는 노드간의 연속적인 비콘 충돌 확률을 줄일 수 있다.The present invention relates to a method of transmitting and receiving beacons between wireless nodes such that all nodes periodically transmit a beacon, and nodes which receive the beacon discover the neighboring nodes using the received beacons and update information of the neighboring nodes. After the node sets its own beacon transmission time, it determines whether the set beacon transmission time has been reached, when it reaches the beacon transmission time, determines whether the channel is idle, and if the channel is idle, performs a backoff after performing the backoff. By transmitting, the operation of waiting for beacon reception is not required for the beacon transmission time synchronization, and the contention probability for beacon transmission is considerably reduced than when the beacon transmission time is synchronized, and continuous beacon collision between nodes without carrier detection It can reduce the probability.
애드혹 네트워크, 비콘, 송수신, 무선 노드 Ad Hoc Network, Beacon, Transceiver, Wireless Node
Description
본 발명은 무선 노드(Wireless Node)간의 비콘(Beacon) 송수신 방법에 관한 것으로, 특히 모든 노드들이 주기적으로 비콘을 송신하고, 이를 수신한 노드들이 수신된 비콘을 이용하여 이웃 노드를 발견하고, 이웃 노드의 정보를 갱신하도록 한 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for transmitting and receiving beacons between wireless nodes, and in particular, all nodes periodically transmit beacons, and nodes receiving the beacons discover neighboring nodes using received beacons, and neighbor nodes. It relates to a beacon transmission and reception method between wireless nodes to update the information of.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-039-01, 과제명: VMC 기술 개발].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development (Task Management No .: 2007-F-039-01, Task Name: VMC Technology Development).
일반적으로, 애드혹 네트워크에서의 비콘( beacon)은 노드들 간의 동기화를 위하여 사용된다. 또한, 이러한 비콘은 비콘 송신 시간이 동기화되어 있어 정해진 시간에 비콘을 송신해야 한다.In general, beacons in ad hoc networks are used for synchronization between nodes. In addition, these beacons are synchronized beacon transmission time should transmit the beacon at a predetermined time.
이를 위해서, 노드는 우선 일정 시간동안 비콘이 수신되는지를 기다렸다가, 비콘을 수신하여 해당 수신된 비콘에 동기화한 후에, 정해진 비콘 시간에 비콘을 송신하거나, 정해진 시간에 다른 노드가 먼저 비콘을 송신하는 경우에 비콘을 송신 하지 않고 다음 비콘 송신 시간까지 기다린다.To this end, a node first waits for a predetermined time for a beacon to be received, receives a beacon and synchronizes with the received beacon, and then transmits a beacon at a predetermined beacon time, or another node first transmits a beacon at a predetermined time. Wait until the next beacon transmission time without sending a beacon.
도 1은 기존 애드혹 모드에서의 비콘 송신 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a beacon transmission method in the conventional ad hoc mode.
도 1에 도시된 바와 같이, IEEE802.11에서 애드혹 모드의 비콘 송신 방법은, 첫 번째 비콘 송신 시간이 되었을 때, 'STA22'가 가장 먼저 채널을 점유하여 비콘을 송신하고, 첫 번째 비콘 송신 간격동안 다른 노드들은 이를 수신하기만 하고 비콘을 송신하지 않는다. 그리고 두 번째 비콘 송신 시간이 되었을 때, 채널이 사용 중이므로 노드들은 랜덤 지연 시간동안 대기한 후에 비콘 송신 경쟁을 한다.As shown in FIG. 1, in the beacon transmission method of the ad hoc mode in IEEE802.11, when the first beacon transmission time is reached, 'STA22' occupies the first channel to transmit the beacon, and during the first beacon transmission interval. Other nodes only receive it and do not transmit beacons. When the second beacon transmission time is reached, the nodes are in competition for beacon transmission after waiting for a random delay time because the channel is in use.
도 1에서는 'STA31'이 비콘을 송신하고, 다른 노드들은 비콘을 송신하지 않는다. 이러한 방식으로 비콘 간격동안에 하나의 노드가 비콘을 송신하고 이를 수신한 노드들은 수신한 비콘으로부터 시간 정보를 갱신하여 동기를 유지한다.In FIG. 1, 'STA31' transmits a beacon, and other nodes do not transmit a beacon. In this way, one node transmits a beacon during the beacon interval, and the nodes receiving the node maintain synchronization by updating time information from the received beacon.
이와 같은 기존 애드혹 모드에서의 비콘 송신 방법은 모든 노드가 같은 비콘 송신 시간 및 비콘 간격을 가지며, 또한 모든 노드가 서로 통신이 가능한 영역에 있어야만 한다.In the conventional beacon transmission method in the ad hoc mode, all nodes have the same beacon transmission time and beacon interval, and all nodes must be in an area in which communication with each other is possible.
기존 애드혹 모드에서의 동기화된 비콘 송수신 방법을 다시 설명하면 다음과 같다.The synchronized beacon transmission / reception method in the conventional ad hoc mode will be described again as follows.
노드는 비콘을 수신하여 비콘 주기와 시간 동기를 획득한 후에, 비콘 송신 시간에 도달하면 랜덤 백오프 타이머를 설정하고, 채널이 아이들(Idle)한 경우에 백오프 타이머를 감소시켜 준다.After the node receives the beacon and acquires a beacon period and time synchronization, the node sets a random backoff timer when the beacon transmission time is reached, and decreases the backoff timer when the channel is idle.
그리고 다른 노드로부터 비콘을 수신하면, 백오프 타이머를 취소시키고, 비콘 송신을 중단한다. 이때, 백오프 타이머가 만료될 때까지 다른 노드로부터 비콘 을 수신하지 못하면, 비콘을 송신하도록 한다. 이러한 비콘 송수신을 통해 시간 동기를 획득하게 된다.And upon receiving a beacon from another node, cancels the backoff timer and stops beacon transmission. At this time, if the beacon is not received from another node until the backoff timer expires, the beacon is to be transmitted. Through this beacon transmission and reception, time synchronization is obtained.
이와 같이, 기존 애드혹 모드에서의 동기화된 비콘 송수신 방법은, 애드혹 네트워크에서 비콘을 이용한 시간 동기화를 수행하며, 모든 노드가 같은 비콘 송신 시간과 같은 비콘 간격을 가지며, 비콘 간격동안에 하나의 노드가 비콘을 송신하며, 모든 노드가 항상 같은 비콘 송신 시간을 가지므로 서로 캐리어 감지를 할 수 없는 노드 간에 연속적인 비콘 충돌 확률이 높다.As described above, the synchronized beacon transmission / reception method in the conventional ad hoc mode performs time synchronization using beacons in an ad hoc network, and all nodes have the same beacon interval and the same beacon transmission time, and one node is in a beacon interval during the beacon interval. Since all nodes always have the same beacon transmission time, there is a high probability of consecutive beacon collisions between nodes that cannot detect each other.
즉, 기존 애드혹 모드에서의 비콘 송수신 방법은, 비콘 송신 시간 동기화를 위한 시간이 필요하다는 단점이 있다. 그리고 비콘 간격 동안에 하나의 노드만 비콘을 송신하는 방법은, 노드간의 동기화를 유지하는 운용에는 이용할 수 있으나, 각 노드가 매우 긴 시간 간격으로 비콘을 송신하므로 이웃 발견이나 이웃 정보 유지 등에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.That is, the conventional beacon transmission and reception method in the ad hoc mode has a disadvantage in that time is required for beacon transmission time synchronization. In addition, the method of transmitting a beacon only by one node during the beacon interval can be used to maintain synchronization between nodes, but it cannot be used for neighbor discovery or maintaining neighbor information since each node transmits a beacon at a very long time interval. There are disadvantages.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 모든 노드들이 주기적으로 비콘을 송신하고, 이를 수신한 노드들이 수신된 비콘을 이용하여 이웃 노드를 발견하고, 이웃 노드의 정보를 갱신하도록 한 무선 노드간의 비콘 송수신 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, all nodes periodically transmit a beacon, and the nodes receiving the node finds a neighboring node using the received beacons, It is to provide a beacon transmission and reception method between wireless nodes to update the information.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 애드혹 네트워크에서 각 노드가 동기화되지 않은 비콘 송신 시간을 갖고 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 기반으로 비콘을 송신하여, 이를 수신한 노드가 비콘을 송신한 노드의 정보를 갱신하도록 한 무선 노드간의 비콘 송수신 방법을 구현한다.In order to solve this problem, according to the present invention, in the ad hoc network, each node has a beacon transmission time out of sync and transmits a beacon based on carrier sense multiple access (CSMA), and the node receiving the beacon transmits the beacon To implement a beacon transmission and reception method between the wireless nodes to update the information of.
본 발명의 한 특징에 따르면, 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 있어서, 상기 각 무선 노드가 각자의 비콘 송신 시간을 설정한 후에 설정된 비콘 송신 시간이 되었는지를 판단하는 단계, 상기 비콘 송신 시간이 되었을 때, 채널이 아이들한지를 판단하는 단계, 그리고 상기 채널이 아이들한 경우에 백오프를 수행한 후에 비콘을 송신하는 단계를 포함하는 비콘 송수신 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, in the method for transmitting and receiving beacons between wireless nodes, determining whether each of the wireless nodes reaches a set beacon transmission time after setting their respective beacon transmission time, and when the beacon transmission time is reached, And determining whether the channel is idle and transmitting a beacon after performing the backoff when the channel is idle.
그리고 이러한 비콘 송수신 방법은, 상기 각 무선 노드가 비콘을 송신한 직후에 다음 비콘 송신 시간을 재설정하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 다음 비콘 송신 시간을 재설정하는 단계는, 비콘 송신 시간간의 간격을 비콘 송신 주기로 일정하게 하지 않고, 상기 비콘을 송신한 후에 비콘 송신 주기만큼 뒤의 시간으로 상기 다음 비콘 송신 시간을 설정한다.The beacon transmission and reception method further includes resetting a next beacon transmission time immediately after each wireless node transmits a beacon. At this time, in the resetting of the next beacon transmission time, the next beacon transmission time is set to a time after the beacon transmission period after the beacon transmission period, without making the interval between beacon transmission times constant.
그리고 상기 비콘을 송신하는 단계는, 상기 각 무선 노드의 비콘 송신 시간을 비동기로 하여 비콘 송신 주기 시간동안 비콘을 송신한다. 이때, 상기 비콘은, 송신 노드의 주소와 송신 노드의 시간 정보를 포함한다.In the transmitting of the beacons, the beacon transmission time of each wireless node is asynchronously transmitted and the beacons are transmitted during the beacon transmission period. At this time, the beacon includes the address of the transmitting node and the time information of the transmitting node.
그리고 이러한 비콘 송수신 방법은, 상기 비콘을 수신한 노드가 상기 송신 노드의 주소 정보로부터 자신의 이웃에 있는 노드의 주소를 획득하는 단계, 상기 송신 노드의 시간 정보를 이용하여 동기화가 필요한 경우에 시간을 동기화하는 단계, 그리고 상기 비콘에 포함되어 있는 다른 정보들을 갱신하는 단계를 더 포함한다.In the beacon transmission and reception method, a node receiving the beacon obtains an address of a node in its neighbor from address information of the transmitting node, and time when synchronization is necessary using time information of the transmitting node. Synchronizing, and updating other information included in the beacon.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 있어서, 상기 각 무선 노드가 비콘 타이머 값을 설정한 후에 설정된 비콘 타이머 값이 만료될 때까지 비콘 타이머 값을 감소시키는 단계, 상기 비콘 타이머 값이 만료되면, 백오프 타이머 값을 설정하고, 채널이 아이들한지를 확인하는 단계, 상기 채널이 아이들하면, 상기 백오프 타이머 값이 만료될 때까지 상기 백오프 타이머 값을 감소시키는 단계, 상기 백오프 타이머 값이 만료되면, SIFS(Short Infer-frame Space) 값이 만료되었는지를 확인하는 단계, 그리고 상기 SIFS 값이 만료되면, 비콘을 송신하는 단계를 포함하는 비콘 송수신 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, in the method for transmitting and receiving beacons between wireless nodes, after each wireless node sets the beacon timer value, decreasing the beacon timer value until the set beacon timer value expires, the beacon timer value And when the channel is idle, decrementing the backoff timer value until the backoff timer value expires, setting the backoff timer value and checking if the channel is idle. When the timer value expires, checking whether the Short Infer-frame Space (SIFS) value has expired, and if the SIFS value expires, providing a beacon transmission and reception method comprising the step of transmitting a beacon.
그리고 이러한 비콘 송수신 방법은, 상기 채널이 비지하면, 상기 백오프 타이머 값을 유지한 후에 상기 채널이 아이들한지를 재확인하는 단계를 더 포함한다.The beacon transmission and reception method further includes re-checking whether the channel is idle after maintaining the back off timer value when the channel is busy.
이와 같이 본 발명에 의하면, 각 노드의 비콘 송신 시간이 비동기이므로, 비콘 송신 시간 동기를 위하여 비콘 수신을 기다리는 동작이 필요하지 않고, 비콘 송신 시간이 동기화되어 있는 경우보다 비콘 송신을 위한 경쟁 확률이 현저히 줄어들게 된다. 또한, 비콘 송신 시간간의 간격이 비콘 송신 주기와 같지 않고, 비콘 송신 후 비콘 송신 주기만큼 뒤에 비콘 송신 시간을 설정함으로써, 캐리어 감지가 되지 않는 노드간의 연속적인 비콘 충돌 확률을 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, since the beacon transmission time of each node is asynchronous, the operation of waiting for beacon reception is not required for the beacon transmission time synchronization, and the contention probability for beacon transmission is significantly higher than when the beacon transmission time is synchronized. Will be reduced. In addition, by setting the beacon transmission time after the beacon transmission period after the beacon transmission period is not the same as the beacon transmission period interval between beacon transmission time, it is possible to reduce the probability of continuous beacon collision between nodes that are not detected by the carrier.
그리고 본 발명에 의하면, 비콘 송신 주기 동안에 모든 노드들이 비콘을 송신함으로써, 비콘을 이용하여 이웃 발견 및 시간 동기 획득, 이웃 노드 정보 갱신 등에 이용할 수 있다. 또한, 비콘 송신 시간을 동기화하지 않으므로, 모든 노드가 통신영역에 속해 있지 않고, 넓게 퍼져 있는 네트워크에서도 사용할 수 있 있다.In addition, according to the present invention, all nodes transmit beacons during a beacon transmission period, so that the beacons can be used to find neighbors, obtain time synchronization, and update neighbor node information. In addition, since the beacon transmission time is not synchronized, all nodes do not belong to the communication area and can be used in a widely spread network.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “… module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.
본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In this specification, a mobile station (MS) is a terminal, a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), a user equipment (User Equipment). It may also refer to a user equipment (UE), an access terminal (AT), and the like, and may include all or some functions of a mobile terminal, a subscriber station, a portable subscriber station, a user device, and the like.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In the present specification, a base station (BS) is an access point (AP), a radio access station (Radio Access Station, RAS), a Node B (Node B), a base transceiver station (Base Transceiver Station, BTS), MMR ( Mobile Multihop Relay) -BS and the like, and may include all or part of functions such as an access point, a radio access station, a Node B, a base transceiver station, and an MMR-BS.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A beacon transmission and reception method between wireless nodes according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드간의 비콘 송수신 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a beacon transmission and reception method between wireless nodes according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드간의 비콘 송수신 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 애드혹 네트워크에서 각 노드들이 각자의 비콘 송신 시간을 설정한 후에(S201), 각 노드들이 비콘 송신 시간이 되었는지를 판단하며(S202), 이때 비콘 송신 시간이 되었을 때, 각 노드들이 채널이 아이들한지를 판단하고 백오프를 수행한 후에(S203), 각 노드들이 비콘을 송신하며(S204), 각 노드들이 비콘 송신 직후에, 다음 비콘 송신 시간을 재설정하도록 한다(S205).In the beacon transmission and reception method between wireless nodes according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, after each node sets its own beacon transmission time in the ad hoc network (S201), whether each node has reached the beacon transmission time. (S202), when the beacon transmission time is reached, after each node determines whether the channel is idle and performs the backoff (S203), each node transmits the beacon (S204), each node is a beacon Immediately after the transmission, the next beacon transmission time is reset (S205).
상술한 단계 S204, 비콘 송신 단계는 무선 노드들의 비콘 송신 시간을 비동기로 하여 비콘을 송신하도록 한다.In step S204 and the beacon transmission step described above, the beacon transmission time of the wireless nodes is asynchronously transmitted.
이때, 모든 노드가 비콘 송신 주기 시간동안 비콘을 송신함으로써, 비콘 송수신을 이웃 발견 또는 이웃 정보 갱신에 사용하도록 한다. 즉, 하나의 비콘으로 시간 동기와 이웃 발견 프로세스를 동시에 수행하도록 하며, 이를 위하여 비콘 간격 시간동안 모든 노드들이 한 번씩 비콘을 송신하도록 한다. 또한, 모든 노드가 서로 통신이 가능한 영역에 있지 않고, 넓게 퍼져 있는 네트워크에서도 연속적인 비콘 충돌을 확률적으로 회피하여 시간 동기, 정보의 갱신 및 이웃 발견 프로세스를 수행하도록 한다.At this time, all the nodes transmit the beacons during the beacon transmission period time, so that beacon transmission and reception are used for neighbor discovery or neighbor information update. That is, a single beacon performs time synchronization and a neighbor discovery process at the same time. To this end, all nodes transmit a beacon once during the beacon interval time. In addition, all nodes are not in an area capable of communicating with each other, and even in a widely spread network, successively avoiding beacon collision to perform time synchronization, information update, and neighbor discovery process.
그리고 각 노드가 송신하는 비콘에는 송신 노드의 주소와 송신 노드의 시간 정보 등이 들어있다.The beacons transmitted by each node contain the address of the transmitting node and time information of the transmitting node.
이에, 비콘을 수신한 노드는 송신 노드의 주소로부터 자신의 이웃에 있는 노드의 주소를 획득하게 되고, 시간 정보를 이용하여 동기화가 필요한 경우에 시간을 동기화하며, 비콘에 포함되어 있는 다른 정보들도 갱신하게 된다.Accordingly, the node receiving the beacon obtains the address of a node in its neighbor from the address of the transmitting node, and synchronizes the time when synchronization is necessary using the time information, and other information included in the beacon Will be updated.
상술한 단계 S205, 다음 비콘 송신 시간 재설정 단계는 비콘 송신 시간간의 간격을 비콘 송신 주기로 일정하게 하지 않고, 비콘을 송신한 후에 비콘 송신 주기만큼 뒤의 시간으로 다음 비콘 송신 시간을 설정하도록 한다.In the above-described step S205 and the next beacon transmission time resetting step, the next beacon transmission time is set to the time after the beacon transmission period after the beacon transmission period, without making the interval between the beacon transmission times constant.
이때, 비콘 송신 시간을 비콘 송신 후에 비콘 송신 주기만큼 뒤의 시간으로 다음 비콘 송신 시간을 설정함으로써, 연속적인 비콘 충돌을 회피할 수 있게 된다.At this time, by setting the next beacon transmission time to the time after the beacon transmission time by the beacon transmission period after the beacon transmission, it is possible to avoid the continuous beacon collision.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드에서의 비콘 송신 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a beacon transmission method in a wireless node according to an embodiment of the present invention.
도 3은 각 노드들이 비콘을 송신하는 동작을 나타낸 순서도로서, 우선 각 노드들은 비콘 송신 시간 타이머(즉, 비콘 타이머 값)를 설정하고(S301), 비콘 송신 시간 타이머가 만료될 때까지 비콘 송신 시간 타이머를 감소시킨다.3 is a flowchart illustrating an operation in which each node transmits a beacon. First, each node sets a beacon transmission time timer (ie, a beacon timer value) (S301), and the beacon transmission time until the beacon transmission time timer expires. Decreases the timer
이에, 상술한 단계 S301에서 설정한 비콘 송신 시간 타이머가 만료되었는지를 확인한다(S302). 이때, 비콘 송신 시간 타이머가 만료되지 않은 경우에는 비콘 송신 시간 타이머를 감소시켜 준 후에(S303) 상술한 단계 S302를 반복 수행하도록 한다.Thus, it is checked whether the beacon transmission time timer set in step S301 described above has expired (S302). At this time, if the beacon transmission time timer has not expired, the beacon transmission time timer is reduced (S303), and the above-described step S302 is repeatedly performed.
반면에, 비콘 송신 시간 타이머가 만료되면, 랜덤 백오프 값(Random Back-off Value)을 생성하여 백오프 타이머(즉, 백오프 타이머 값)를 설정하고(S304), 채널이 아이들한 경우인지를 확인한다(S305).On the other hand, when the beacon transmission time timer expires, a random back-off value is generated to set a backoff timer (that is, a backoff timer value) (S304), and whether the channel is idle. Check (S305).
이때, 상술한 단계 S305에서 채널이 비지(Busy)하면, 백오프 타이머 값을 유지하도록 한 후에(S306), 상술한 단계 S305를 반복 수행하도록 한다.At this time, if the channel is busy in the above-described step S305 (Busy), after maintaining the back off timer value (S306), the above-described step S305 is repeated.
그리고 상술한 단계 S305에서 채널이 아이들하면, 상술한 단계 S304에서 설정한 백오프 타이머가 만료되었는지를 확인한다(S307).When the channel is idle in step S305 described above, it is checked whether the backoff timer set in step S304 has expired (S307).
이에, 상술한 단계 S307에서 백오프 타이머가 만료되지 않은 경우에는 백오프 타이머를 감소시켜 준 후에(S308), 상술한 단계 S305를 반복 수행하도록 한다.Thus, if the backoff timer has not expired in step S307 described above, after the backoff timer is reduced (S308), step S305 is repeated.
그리고 상술한 단계 S307에서 백오프 타이머가 만료되면, SIFS(Short Infer-frame Space) 값이 만료되었는지를 확인한다(S309).When the backoff timer expires in step S307 described above, it is checked whether a short infer-frame space (SIFS) value has expired (S309).
이에 따라, 상술한 단계 S309에서 SIFS 값이 만료되었으면, 비콘을 송신하게 된다(S310). 그런 후에, 비콘 송신 주기만큼 비콘 송신 시간 타이머를 재설정하여 상술한 바와 같은 동작을 반복하도록 한다.Accordingly, if the SIFS value has expired in step S309 described above, beacons are transmitted (S310). Thereafter, the beacon transmission time timer is reset by the beacon transmission period to repeat the operation as described above.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 의한 각 노드들의 비콘 송신 타이밍을 나타낸 도면이다.4 is a view showing beacon transmission timing of each node by the beacon transmission and reception method between wireless nodes according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 'A ~ H'는 각 노드를 나타내며, 타이밍도 상에 위로 솟은 화살표(401-1 ~ 401-n)는 각 노드의 비콘 송신 시간을 나타내며, '402-1 ~ 402-n'은 각 노드에서 비콘 송신 시간이 되었을 때 선택된 랜덤 지연 시간을 나타내며, '403-1 ~ 403-n'은 각 노드에서 송신한 비콘을 나타낸다.As shown in FIG. 4, 'A to H' represent each node, and arrows 401-1 to 401-n rising up on the timing diagram represent beacon transmission times of each node, and '402-1 to'. 402-n 'represents a random delay time selected when the beacon transmission time is reached at each node, and' 403-1 to 403-n 'represents beacons transmitted from each node.
각 노드(A ~ H)의 비콘 송신 시간(401-1 ~ 401-n)은 동기화되어 있지 않음으로 비콘 송신을 비동기로 처리하도록 한다.Beacon transmission time (401-1 ~ 401-n) of each node (A ~ H) is not synchronized so that beacon transmission is handled asynchronously.
즉, 각 노드(A ~ H)의 비콘 송신 시간(401-1 ~ 401-n)은 비동기 상태이므로, 각 노드(A ~ H)는 임의의 시간에 비콘 송신 시간(401-1 ~ 401-n)에 도달하며, 비콘 송신 시간(401-1 ~ 401-n)에 도달한 노드(A ~ H)는 랜덤 지연 시간동안 기다린 후에 채널이 아이들하면 비콘을 송신한다.That is, since the beacon transmission time (401-1 ~ 401-n) of each node (A ~ H) is asynchronous state, each node (A ~ H) at any time beacon transmission time (401-1 ~ 401-n) Node A to H, which has reached the beacon transmission time (401-1 to 401-n), transmits a beacon when the channel is idle after waiting for a random delay time.
이때, 제5 비콘 송신 시간(401-5)에 도달하여, 선택된 제5 랜덤 지연 시간(402-5)이 SIFS 시간보다 짧으면, SIFS 시간이 지날 때까지 기다렸다가 제5 비콘(403-5)을 송신한다.At this time, if the fifth beacon transmission time 401-5 is reached and the selected fifth random delay time 402-5 is shorter than the SIFS time, wait until the SIFS time passes and then transmit the fifth beacon 403-5. do.
그리고 각 노드의 비콘 송신 시간간의 간격은 일정하지 않다. 각 노드는 비콘 송신 시간이 된 후, 비콘 송신 주기 뒤에 다음 비콘 송신 시간이 되는 것이 아니라, 비콘을 송신한 후부터 비콘 송신 주기 뒤에 비콘 송신 시간이 된다.And the interval between beacon transmission time of each node is not constant. Each node becomes the next beacon transmission time after the beacon transmission period after the beacon transmission time, but becomes the beacon transmission time after the beacon transmission period after the beacon transmission period.
이것은 서로 캐리어를 감지할 수 없는 노드간의 연속적인 비콘 충돌 확률을 줄여준다.This reduces the probability of consecutive beacon collisions between nodes that cannot detect carriers from each other.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드들의 망 형태 및 이웃 노드 발견을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining network type and discovery of neighbor nodes according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 제6 노드(F)와 제7 노드(G)는 서로 캐리어를 감지할 수 없는 위치에 있으므로, 두 노드(F, G)가 같은 비콘 송신 시간(401-12, 401-14)을 같게 되면, 도 4에 도시된 제12 비콘(403-12) 및 제14 비콘(403-14)과 같이 두 개의 비콘(403-12, 403-14)이 서로 충돌하게 된다.Since the sixth node F and the seventh node G shown in FIG. 5 are in a position where carriers cannot be detected from each other, the two nodes F and G have the same beacon transmission time 401-12 and 401-14. When the same), two beacons (403-12, 403-14) such as the twelfth beacon (403-12) and the fourteenth beacon (403-14) shown in Figure 4 collide with each other.
그리하여, 제3 노드(C)는 제6 노드(F)가 보낸 제12 비콘(403-12)과 제7 노드(G)가 보낸 제14 비콘(403-14)을 수신하지 못하게 된다.Thus, the third node C may not receive the twelfth beacon 403-12 sent by the sixth node F and the fourteenth beacon 403-14 sent by the seventh node G.
하지만, 두 개의 노드(F, G)는 각각 서로 다른 랜덤 지연 시간(402-12, 402-14)을 선택하게 되고, 다음 비콘 송신 시간(401-13, 401-15)은 두 개의 노드(F, G)가 서로 다른 시간을 선택하고, 또한 서로 다른 랜덤 지연 시간(402-13, 402-15)을 선택하여 두 개의 비콘(403-13, 403-15)이 서로 충돌할 확률이 줄어든다.However, the two nodes F and G select different random delay times 402-12 and 402-14, respectively, and the next beacon transmission times 401-13 and 401-15 are two nodes F , G) selects different times, and also selects different random delay times 402-13 and 402-15 to reduce the probability that two beacons 403-13 and 403-15 collide with each other.
이와 같이, 각 노드의 비콘 송신 시간이 비동기이므로, 비콘 송신 시간 동기를 위하여 비콘 수신을 기다리는 동작이 필요하지 않고, 비콘 송신 시간이 동기화되어 있는 경우보다 비콘 송신을 위한 경쟁 확률이 현저히 줄어들게 된다.As described above, since the beacon transmission time of each node is asynchronous, the operation of waiting for beacon reception is not required for the beacon transmission time synchronization, and the contention probability for beacon transmission is significantly reduced than when the beacon transmission time is synchronized.
그리고 비콘 송신 시간간의 간격이 비콘 송신 주기와 같지 않고, 비콘 송신 후 비콘 송신 주기만큼 뒤에 비콘 송신 시간을 설정함으로써, 캐리어 감지가 되지 않는 노드간의 연속적인 비콘 충돌 확률을 줄일 수 있다.In addition, by setting the beacon transmission time after the beacon transmission period after the beacon transmission period is not the same as the beacon transmission period interval between beacon transmission time, it is possible to reduce the probability of continuous beacon collision between nodes that do not detect carrier.
그리고 비콘 송신 주기 동안에 모든 노드들이 비콘을 송신함으로써, 비콘을 이용하여 이웃 발견 및 시간 동기 획득, 이웃 노드 정보 갱신 등에 이용할 수 있다. 또한, 비콘 송신 시간을 동기화하지 않으므로, 모든 노드가 통신영역에 속해 있지 않고, 넓게 퍼져 있는 네트워크에서도 사용할 수 있다.In addition, since all nodes transmit beacons during the beacon transmission period, the beacons may be used to discover neighbors, obtain time synchronization, and update neighbor node information. In addition, since the beacon transmission time is not synchronized, all nodes do not belong to the communication area and can be used in a widely spread network.
이상, 본 발명의 실시 예는 애드혹 네트워크에서 비콘을 이용한 이웃 발견 및 시간 동기화하며, 각 노드의 비콘 송신 시간은 동기화도어 있지 않으며, 비콘 주기는 같지만 비콘 송신후 비콘 시간을 갱신함으로써 비콘 간격이 일정하지 않으며, 비콘 주기 동안에 모든 노드가 비콘을 송신하며, 각 노드의 비콘 송신 시간이 비동기이므로 비콘 송신 경쟁 및 충돌 확률이 적고, 비콘 송신 시간 설정에 랜덤 백오프 값이 반영되므로 연속적인 비콘 충돌 확률이 적게 되는 것에 대해서 설명하였다.As described above, embodiments of the present invention are neighbor discovery and time synchronization using beacons in an ad hoc network, and the beacon transmission time of each node is not synchronized, and the beacon period is the same, but the beacon interval is not constant by updating the beacon time after the beacon transmission. All nodes transmit beacons during the beacon period.Because the beacon transmission time of each node is asynchronous, the beacon transmission contention and collision probability are low, and the random backoff value is reflected in the beacon transmission time setting, so the probability of continuous beacon collision is small. I explained about being.
그리고 본 발명의 실시 예는 주기적인 비콘을 이용하여 이웃 발견 과정에 이용할 수 있으며, 비콘 송신을 비동기로 처리하며, 모든 노드가 주기적으로 비콘을 송신함으로써 이웃 발견 및 정보 갱신 등에 이용할 수 있으며, 비콘 충돌 확률을 줄임을 잘 알 수가 있다.In addition, the embodiment of the present invention can be used in the neighbor discovery process using a periodic beacon, beacon transmission asynchronously, all nodes can be used for neighbor discovery and information update by transmitting beacon periodically, beacon collision You can see that it reduces the probability.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프 로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.An embodiment of the present invention is not implemented only through the above-described apparatus and / or method, but through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded, and the like. The implementation may be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
도 1은 기존 애드혹 모드에서의 비콘 송신 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a beacon transmission method in the conventional ad hoc mode.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드간의 비콘 송수신 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a beacon transmission and reception method between wireless nodes according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드에서의 비콘 송신 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a beacon transmission method in a wireless node according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 노드간의 비콘 송수신 방법에 의한 각 노드들의 비콘 송신 타이밍을 나타낸 도면이다.4 is a view showing beacon transmission timing of each node by the beacon transmission and reception method between wireless nodes according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드들의 망 형태 및 이웃 노드 발견을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining network type and discovery of neighbor nodes according to an embodiment of the present invention.
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