KR101008467B1 - Method for performing backoff in wireless sensor network for ubiquitous health care system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법에 관한 것으로, 다수의 센서 노드와 이를 제어하기 위한 코디네이터를 포함한 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법으로서, 코디네이터는 각 센서 노드에서 전송된 데이터를 바탕으로 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 단계와, 결정된 우선 순위에 상응하는 백오프 기간(BP:Backoff Period)값을 할당하는 단계와, 해당 센서 노드가 낮은 우선권을 갖는 제1 센서 노드 그룹과 높은 우선권을 갖는 제2 센서 노드 그룹 중 어느 그룹에 속하는지 판단하는 단계 및 해당 센서 노드가 속하는 그룹에 상응하는 백오프 과정을 수행하는 단계를 포함하는 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법이 제공된다.The present invention relates to a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous health care system. The present invention relates to a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous health care system including a plurality of sensor nodes and a coordinator for controlling the same. Determining a priority of each sensor node based on data transmitted from the sensor node, assigning a backoff period (BP) value corresponding to the determined priority, and assigning a low priority to the sensor node. Determining which group belongs to which group has a first sensor node and which has a high priority, and performing a backoff process corresponding to the group to which the sensor node belongs. A backoff method in a wireless sensor network is provided.
유비쿼터스 헬스 케어 시스템, 무선 센서 네트워크, 백오프, 우선 순위 Ubiquitous Healthcare System, Wireless Sensor Networks, Backoffs, Priorities
Description
본 발명은 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터의 중요성 또는 긴급성에 따라 센서 노드를 구분하고, 그에 해당하는 백오프 방법을 적용하여 보다 안정적인 유비쿼터스 헬스 케어시스템을 구현하기 위한 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous health care system, and more particularly, to classify sensor nodes according to importance or urgency of data, and to apply a corresponding backoff method to more stable ubiquitous health. The present invention relates to a backoff method in a wireless sensor network for implementing a care system.
유비쿼터스 헬스 케어 시스템은 무선 IT 기술을 이용하여 언제 어디서나 어떤 장비로도 사용자의 건강관리를 받을 수 있는 시스템으로, 최근 그 수요가 점점 늘어남에 따라 센서 네트워크 기술의 중요성은 커져가고 있다. Ubiquitous health care system is a system that can receive user's health care anytime, anywhere with any equipment by using wireless IT technology. As the demand is increasing, the importance of sensor network technology is increasing.
IEEE 802.15.4[1],[2]는 저속, 저전력 근거리 무선통신을 위한 표준으로, 가격이 저렴하고 크기가 매우 작으며 저전력으로 동작하는 것이 특징이다. 그러므로 무선 센서 네트워크를 구성하기 위한 좋은 특성을 가지고 있다고 할 수 있다. IEEE 802.15.4 [1], [2] is a standard for low-speed, low-power short-range wireless communication, characterized by low cost, very small size, and low power operation. Therefore, it can be said that it has good characteristics for constructing wireless sensor network.
도 1은 IEEE 802.15.4 MAC 계층의 비컨 가능 슈퍼프레임 구조의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a beacon capable superframe structure of the IEEE 802.15.4 MAC layer.
IEEE 802.15.4 MAC계층은 슈퍼프레임 구조를 사용한다. 슈퍼프레임 구조는 슬롯의 사용여부에 따라 슬롯기반 CSMA-C를 사용하는 비컨 가능 네트워크와 슬롯없는CSMA-CA를 사용하는 비컨 불능 네트워크를 선택할 수 있다. 슬롯기반 CSMA-CA는 도 1과 같은 구조로 되어있다. The IEEE 802.15.4 MAC layer uses a superframe structure. The superframe structure may select a beacon-capable network using slot-based CSMA-C and a beacon-capable network using slotless CSMA-CA according to the use of slots. Slot-based CSMA-CA has a structure as shown in FIG.
도 1에 도시된 슬롯기반 CSMA-CA는 코디네이터로부터 전송 받는 비컨으로 데이터 전송의 시작을 알림과 동시에 CSMA-CA에서 충돌회피를 위해 얼마나 백오프(back-off)할 것인가에 대한 정보를 받게 되면, 도 1의 CAP(Contention Access Period)구간에서 센서 노드들 간의 채널확보를 위한 경쟁을 하게 된다. 각 노드들은 CCA(Clear Channel Assessment)를 통해 채널의 상태를 확인하게 된다. 만약 채널이 비어있으면 전송을 시작하게 되고, 채널이 사용 중이면 일정 기간 백오프 지연을 가지므로 다른 센서 노드와 CCA의 충돌을 방지하게 된다.When the slot-based CSMA-CA illustrated in FIG. 1 receives the beacon received from the coordinator and receives information on how to back-off the collision avoidance in the CSMA-CA, at the same time as notification of the start of data transmission, In the Contention Access Period (CAP) section of FIG. 1, there is a competition for channel acquisition between sensor nodes. Each node checks the state of the channel through a clear channel assessment (CCA). If the channel is empty, transmission starts. If the channel is in use, there is a backoff delay for a certain period of time, thus preventing the collision between CCA and other sensor nodes.
슈퍼프레임의 CAP구간에서는 센서 노드들 간의 경쟁을 통해 데이터가 전송이 된다. 센서 노드는 데이터를 전송하기 위해 임의의 시간을 대기하게 되며, 이 시간을 백오프 기간(BP:Backoff Period)이라 한다. 이러한 BP값은 0 ~ 2BE-1 사이에서 결정되며 BE값은 임의로 정해진다. 기존의 CSMA-CA에서의 백오프 알고리즘은 백오프 기간값을 0 ~ 2BE-1까지의 값 중에서 무작위로 하나를 선정했기 때문에 불필요한 백오프 기간이 생기는 문제점이 발생하였다. 이는 불필요한 슬롯의 낭비를 가져올 수 있으며, 또한CAP구간 안에서 데이터 전송이 완료되지 못하는 문제점도 발생하였다.In the CAP section of the superframe, data is transmitted through competition between sensor nodes. The sensor node waits an arbitrary time to transmit data, which is called a backoff period (BP). This BP value is determined between 0 and 2 BE −1 and the BE value is arbitrarily determined. The conventional backoff algorithm in CSMA-CA randomly selects one of the backoff period values from 0 to 2 BE −1, causing unnecessary backoff periods. This can lead to unnecessary slot waste, and also has the problem that data transmission is not completed within the CAP section.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각 센서 노드의 데이터 특성에 따라 센서 노드를 낮은 우선권을 갖는 제1 센서 노드 그룹과 높은 우선권을 갖는 제2 센서 노드 그룹으로 구분하여, 각 센서 노드 그룹에 적합한 백오프 방법을 수행함으로써, 제1 센서 노드 그룹은 충돌을 최소화하고 저전력을 구현하는데 적합하며, 제2 센서 노드 그룹은 데이터 전송 서비스 품질을 높여서 구현하는데 적합한 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is a first sensor node group having a low priority and a second sensor having a high priority according to the data characteristics of each sensor node. By dividing into node groups, by performing a backoff method suitable for each sensor node group, the first sensor node group is suitable for minimizing collisions and implementing low power, and the second sensor node group is implemented for improving data transmission quality of service. To provide a backoff method in a wireless sensor network for a suitable ubiquitous healthcare system.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다수의 센서 노드와 이를 제어하기 위한 코디네이터를 포함한 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법으로서, 상기 코디네이터는 상기 각 센서 노드에서 전송된 데이터를 바탕으로 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 단계; 상기 결정된 우선 순위에 상응하는 백오프 기간(BP:Backoff Period)값을 할당하는 단계; 해당 센서 노드가 낮은 우선권을 갖는 제1 센서 노드 그룹과 높은 우선권을 갖는 제2 센서 노드 그룹 중 어느 그룹에 속하는지 판단하는 단계; 및 상기 해당 센서 노드가 속하는 그룹에 상응하는 백오프 과정을 수행하는 단계를 포함하는 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법이 제공된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous health care system including a plurality of sensor nodes and a coordinator for controlling the same, wherein the coordinator is based on data transmitted from each sensor node. Determining the priority of each sensor node; Allocating a backoff period (BP) value corresponding to the determined priority; Determining which group of the sensor node belongs to a first sensor node group having a low priority and a second sensor node group having a high priority; And performing a backoff process corresponding to the group to which the corresponding sensor node belongs. In the wireless sensor network for a ubiquitous health care system, a backoff method is provided.
상기 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 단계 이전에, 상기 각 센서 노드 에서 전송된 데이터가 응급 이벤트에 따른 응급 데이터인지 판단하는 단계; 및 판단 결과, 응급 데이터인 경우 응급 데이터 전송을 위한 백오프 과정으로 진행하고, 응급 데이터가 아닌 경우 상기 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 단계로 진행하는 단계를 더 포함한다.Before determining the priority of each sensor node, determining whether data transmitted from each sensor node is emergency data according to an emergency event; And as a result of the determination, proceeding to the backoff process for emergency data transmission in case of emergency data, and determining the priority of each sensor node when the emergency data is not emergency data.
상기 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 단계 이전에, 상기 각 센서 노드에서 전송된 데이터가 상기 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 데이터인지 판단하는 단계; 및 판단 결과, 일반 데이터인 경우 일반 데이터 전송을 위한 백오프 과정으로 진행하고, 상기 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 데이터인 경우 상기 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 단계로 진행하는 단계를 더 포함한다.Determining whether the data transmitted from each sensor node is data for the ubiquitous healthcare system before determining the priority of each sensor node; And as a result of the determination, proceeding to the backoff process for general data transmission in the case of general data, and determining the priority of each sensor node in the case of the data for the ubiquitous health care system.
상기 해당 센서 노드가 어느 그룹에 속하는지 판단하는 단계는, 상기 해당 센서 노드의 데이터의 중요성이나 데이터 길이를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The determining of which group the corresponding sensor node belongs to may be determined based on the importance or data length of data of the corresponding sensor node.
상기 제1 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정은 데이터 전송시 충돌이 발생하면 상기 백오프 기간값을 미리 결정된 값만큼 증가시키며 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행한다.In the backoff process for the first sensor node group, when a collision occurs during data transmission, the backoff period value is increased by a predetermined value and a CCA (Clear Channel Assessment) is performed.
상기 제2 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정은 임의의 센서 노드의 데이터 전송이 완료되면, 나머지 센서 노드들의 백오프 기간값을 미리 결정된 값만큼 감소시키며 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행한다.In the backoff process for the second sensor node group, when data transmission of any sensor node is completed, the backoff period value of the remaining sensor nodes is reduced by a predetermined value and a clear channel assessment (CCA) is performed.
상기 제1 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정은 해당 센서 노드의 백오프 경계를 실행하는 단계; 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지 연하는 단계; 백오프 기간 경계에서 상기 CCA를 수행하는 단계; 채널이 사용 중인지를 판단하는 단계; 판단 결과, 만약 채널이 사용중인 경우에는 해당 센서 노드의 백오프 기간값을 미리 결정된 값만큼 증가시킨 후, 상기 결정된 백오프 기간값 만큼 지연하는 단계로 진행시키고, 만약 채널이 비어있는 경우에는 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.The backoff process for the first sensor node group may include executing a backoff boundary of the corresponding sensor node; Delaying by a determined backoff period value within a range of 0 to BP + 1; Performing the CCA at a backoff period boundary; Determining if the channel is in use; As a result of determination, if the channel is in use, the value of the backoff period of the corresponding sensor node is increased by a predetermined value, and then the delay is delayed by the determined backoff period value. Transmitting.
상기 제2 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정은 해당 센서 노드의 백오프 경계를 실행하는 단계; 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지연하는 단계; 백오프 기간 경계에서 상기 CCA를 수행하는 단계; 채널이 사용 중인지를 판단하는 단계; 판단 결과, 만약 채널이 비어있는 경우에는 해당 노드의 백오프 기간값이 기준값에 해당되는지 판단한 후, 상기 기준값에 해당되면 데이터를 전송하며, 상기 기준값에 해당되지 않으면 상기 해당 노드의 백오프 기간값을 미리 결정된 값만큼 감소시킨 후, 상기 결정된 백오프 기간값 만큼 지연하는 단계로 진행시키고, 만약 채널이 사용중인 경우에는 상기 결정된 백오프 기간값 만큼 지연하는 단계로 진행시키는 단계를 포함한다.The backoff process for the second sensor node group may include executing a backoff boundary of the corresponding sensor node; Delaying by a determined backoff period value within a range of 0 to BP + 1; Performing the CCA at a backoff period boundary; Determining if the channel is in use; As a result of the determination, if the channel is empty, it is determined whether the value of the backoff period of the corresponding node corresponds to the reference value, and then, if the reference value is satisfied, the data is transmitted. Decreasing by a predetermined value, and then delaying by the determined backoff period value, and if the channel is in use, delaying by the determined backoff period value.
상기 응급 데이터 전송을 위한 백오프 과정은 해당 센서노드의 백오프 기간값을 0으로 할당하는 단계; 상기 해당 센서 노드가 낮은 우선권을 갖는 제1 센서 노드 그룹과 높은 우선권을 갖는 제2 센서 노드 그룹 중 어느 그룹에 속하는지 판단하는 단계; 상기 해당 센서 노드가 상기 제2 센서 노드 그룹에 속하는 경우, 미리 결정된 백오프 기간 경계에서 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행하는 단계; 채널이 사용 중인지를 판단하는 단계; 판단 결과, 만약 채널이 사용중인 경우에는 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시킨 후, 상기 CCA를 수행하는 과정으로 진행하며, 만약 채널이 비어있는 경우에는 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.The backoff process for transmitting emergency data may include assigning a backoff period value of a corresponding sensor node to 0; Determining which one of the first sensor node group having a low priority and the second sensor node group having a high priority belongs to the corresponding sensor node; When the corresponding sensor node belongs to the second sensor node group, performing a clear channel assessment (CCA) at a predetermined backoff period boundary; Determining if the channel is in use; As a result of determination, if the channel is in use, the delay is delayed by the determined backoff period value within the range of 0 to BP + 1, and then the CCA is performed. If the channel is empty, data is transmitted. Steps.
상기 해당 센서 노드는 데이터 길이가 40 프레임 이하이면 상기 제1 센서 노드 그룹에 속하는 것으로 판단하고, 데이터 길이가 100 프레임 이상이면 상기 제2 센서 노드 그룹에 속하는 것으로 판단한다.The sensor node is determined to belong to the first sensor node group when the data length is 40 frames or less, and to belong to the second sensor node group when the data length is 100 frames or more.
본 발명에서와 같이, 코디네이터는 각 센서 노드의 특성에 맞게 우선순위를 각 센서 노드에게 부여하고, 센서 그룹별로 해당 그룹에 적합한 백오프 기간을 할당함으로써, 불필요한 백오프로 인한 시간 손실을 막고, 데이터의 안전한 전송을 보장할 수 있게 된다.As in the present invention, the coordinator gives priority to each sensor node according to the characteristics of each sensor node, and allocates a suitable backoff period for each sensor group, thereby preventing time loss due to unnecessary backoff, Secure transmission can be guaranteed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous healthcare system according to an embodiment of the present invention.
무선 센서 네트워크는 기본적으로 다수의 센서 노드들과 이러한 다수의 센서 노드들을 제어하기 위한 코디네이터로 구성된다. 센서 노드들은 서로를 연결한 네트워크로 인해 그리드 컴퓨팅 (Grid Computing)처럼 정보를 분산 처리하며, 무선 센서 네트워크는 코디네이터를 중심으로 방사형 형태로 확장하며 스스로 네트워크 를 형성한다. A wireless sensor network basically consists of a plurality of sensor nodes and a coordinator for controlling these plurality of sensor nodes. Sensor nodes distribute information like Grid Computing due to the networks connected to each other, and wireless sensor networks form a network by expanding radially around the coordinator.
도 2를 참조하면, 코디네이터는 각 센서 노드에서 전송하는 데이터를 수신한다(S100).Referring to FIG. 2, the coordinator receives data transmitted from each sensor node (S100).
그리고 나서, 각 센서 노드에서 전송된 데이터가 유비쿼터스 헬스 케어 시스템에 이용되는 데이터인지 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용이 아닌 다른 시스템에 이용되는 일반 데이터인지를 판단하는 과정을 수행한다(S200). Thereafter, a process of determining whether the data transmitted from each sensor node is data used for the ubiquitous health care system or general data used for another system other than the ubiquitous health care system is performed (S200).
S200 과정을 통해 판단한 결과, 센서 노드에서 전송된 데이터가 일반 데이터인 경우 일반 데이터 전송을 위한 백오프 과정으로 진행(S300)하고, 센서 노드에서 전송된 데이터가 유비쿼터스 헬스 케어 시스템에 이용되는 데이터인 경우에는 각 센서 노드에서 전송된 데이터가 응급 이벤트에 따른 응급 데이터인지 판단하는 과정을 수행한다(S400). As a result of the determination through S200, when the data transmitted from the sensor node is general data, the process proceeds to a backoff process for transmitting general data (S300), and when the data transmitted from the sensor node is data used for the ubiquitous healthcare system. In operation S400, a process of determining whether data transmitted from each sensor node is emergency data according to an emergency event is performed.
S400 과정을 통하여 응급 데이터로 판단된 경우에는 응급 데이터를 위한 백오프 방법으로 진행(S500)되며, 만약 응급 데이터가 아닌 경우 각 센서 노드의 우선 순위를 결정하는 과정을 수행한다(S600). 코디네이터는 각 센서 노드에서 전송된 데이터를 바탕으로 각 센서 노드의 우선 순위를 결정한다. 우선 순위를 결정함에 있어서 코디네이터는 각 센서 노드가 수집한 생체 데이터들의 중요성 또는 데이터 전송 패킷에 실릴 페이로드의 크기에 따라 결정한다. 그러나, 우선 순위를 결정하기 위한 파라미터가 본 실시예에서 설명한 파라미터로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 혈압, ECG(Electrocardiogram, 심박), EEG(Electroencephalogram, 뇌파)와 같은 데이터는 상대적으로 높은 최고 주파수를 갖고 있어서 잦은 샘플링을 해야 하고, 데이터의 내용이 환자의 응급상태를 파악할 수 있는 중요한 근거가 되기 때문에, 상대적으로 높은 우선권(High Priority, HP)과 응급의 특성을 필요로 한다. 반면에 혈당, 체지방, 근전도, 피부전도율과 같은 생체 데이터는 하루에 한번 정도 데이터를 수집하고 한번 수집할 때 마다 수집되는 데이터의 크기가 매우 작고 낮은 응급의 특성을 나타내기 때문에 이러한 종류의 데이터는 상대적으로 낮은 우선권(Low Priority, LP)을 갖는다. 이와 같이, 코디네이터는 각 센서 노드가 수집한 생체 데이터들의 중요성, 응급 특성 또는 데이터 크기 등을 고려하여 우선 순위를 결정한다. If it is determined that the emergency data through the S400 process proceeds to the back-off method for the emergency data (S500), if not the emergency data and performs the process of determining the priority of each sensor node (S600). The coordinator determines the priority of each sensor node based on the data transmitted from each sensor node. In determining the priority, the coordinator determines the importance of the biometric data collected by each sensor node or the size of the payload to be carried in the data transmission packet. However, the parameter for determining the priority is not limited to the parameter described in this embodiment. For example, data such as blood pressure, ECG (Electrocardiogram) and EEG (Electroencephalogram) have a relatively high peak frequency and require frequent sampling, and the content of the data is important for identifying a patient's emergency. As a basis, it requires relatively high priority (HP) and emergency characteristics. On the other hand, biometric data such as blood sugar, body fat, electromyography, and skin conductivity are relatively small and collect very little data each time. It has a low priority (LP). In this way, the coordinator determines the priority in consideration of the importance, emergency characteristics or data size of the biometric data collected by each sensor node.
S600 과정을 통하여 각 센서 노드의 우선 순위가 결정되면, 결정된 우선 순위에 상응하는 백오프 기간(BP:Backoff Period)값을 할당하는 과정을 수행한다(S700). 이때, 우선 순위가 낮은 센서 노드의 경우는 백오프 기간값을 상대적으로 크게 할당하고, 우선 순위가 높은 센서 노드의 경우는 백오프 기간값을 상대적으로 작게 할당하는 것이 바람직하다.When the priority of each sensor node is determined through the process S600, a process of assigning a backoff period (BP) value corresponding to the determined priority is performed (S700). In this case, it is preferable to allocate a backoff period value relatively large for a sensor node having a low priority, and to assign a relatively small backoff period value for a sensor node having a high priority.
그리고 나서, 해당 센서 노드가 낮은 우선권을 갖는 LP 센서 노드 그룹에 속하는지 판단하는 과정을 수행한다(S800). 즉, 해당 센서 노드가 낮은 우선권을 갖는 제1 센서 노드 그룹(LP 센서 노드 그룹)과 높은 우선권을 갖는 제2 센서 노드 그룹(HP 센서 노드 그룹) 중 어느 그룹에 속하는지 판단하는 과정을 거친다.Then, the process of determining whether the corresponding sensor node belongs to the LP sensor node group having a low priority (S800). That is, a process of determining whether the corresponding sensor node belongs to a first sensor node group (LP sensor node group) having a low priority and a second sensor node group (HP sensor node group) having a high priority is performed.
판단 결과, 해당 센서 노드가 LP 센서 노드 그룹에 속하는 경우에는 LP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정을 수행하며(S900), 만약 해당 센서 노드가 LP 센서 노드 그룹이 아닌 HP 센서 노드 그룹에 속하는 경우에는 HP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정을 수행한다(S1000). If it is determined that the sensor node belongs to the LP sensor node group, a backoff process is performed for the LP sensor node group (S900). If the sensor node belongs to the HP sensor node group instead of the LP sensor node group, A backoff process is performed for the HP sensor node group (S1000).
도 3은 LP(Low Priority) 센서 노드 그룹을 위한 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a CSMA-CA backoff method for a Low Priority (LP) sensor node group.
도 3을 참조하면, 해당 센서 노드의 데이터 크기가 설정값 미만인지를 판단하여 해당 센서 노드가 LP 센서 노드 그룹에 속하는지 여부를 판단하는 과정을 수행한다(S810). 본 실시예의 경우, 데이터 크기가 40 프레임 미만일 경우에 해당 센서 노드는 낮은 우선권을 갖는 LP 센서 노드 그룹에 속하는 것으로 판단한다. 한편, 본 실시예의 경우 해당 센서 노드가 LP 센서 노드 그룹과 HP 센서 노드 그룹 중 어느 그룹에 속하는지를 판단함에 있어서, 해당 센서 노드의 데이터 크기를 기준으로 하고 있으나, 판단 기준이 이에 한정되는 것은 아니며 데이터의 중요성 또는 응급성 등 다양한 파라미터가 적용될 수 있으며, 2가지 이상의 파라미터를 고려할 수도 있다.Referring to FIG. 3, a process of determining whether a corresponding sensor node belongs to an LP sensor node group by determining whether the data size of the corresponding sensor node is less than a set value is performed (S810). In the present embodiment, when the data size is less than 40 frames, the sensor node is determined to belong to the LP sensor node group having a low priority. In the present embodiment, in determining which sensor node belongs to the LP sensor node group or the HP sensor node group, the sensor node is based on the data size of the sensor node, but the criterion is not limited thereto. Various parameters may be applied, such as the importance or emergency, and two or more parameters may be considered.
판단 결과, 해당 센서 노드가 LP 센서 그룹에 속하는 것으로 판단되면 LP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 방법이 수행된다. 우선, 백오프 경계를 결정하기 위하여, NB=0, CW=2로 세팅하는 과정을 수행한다(S910). 이때, NB는 CSMA-CA 알고리즘이 현재의 전송을 시도하는 동안에 요구된 백오프의 수를 나타내며, CW(Contention Window)는 전송이 시작될 수 있기 전에 채널 활동이 없는 것을 필요로 하는 백오프 기간의 수를 정의한다. If it is determined that the sensor node belongs to the LP sensor group, the backoff method for the LP sensor node group is performed. First, in order to determine the backoff boundary, a process of setting NB = 0 and CW = 2 is performed (S910). Where NB represents the number of backoffs required during the current transmission attempt by the CSMA-CA algorithm, and the Contention Window (CW) indicates the number of backoff periods that require no channel activity before the transmission can begin. Define.
그 다음에 해당 센서 노드의 백오프 경계를 실행하며(S920), 0 ~ BP+1 이내 의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시키는 과정을 수행한다(S930).Next, a backoff boundary of the corresponding sensor node is executed (S920), and a process of delaying the backoff period value determined within a range of 0 to BP + 1 is performed (S930).
그리고 나서, 백오프 기간 경계에서 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행(S940)한 후, 채널이 사용 중인지를 판단하는 과정을 수행한다(S950).Then, after performing a clear channel assessment (CCA) at the boundary of the back-off period (S940), it is determined whether the channel is in use (S950).
판단 결과, 만약 채널이 비어있는 경우에는 CW=CW-1을 수행(S960)한 후, CW=0인지를 판단(S970)하여, CW=0이면 데이터 전송을 실행한다. 만약, CW=0가 아닌 경우에는 S940과정으로 다시 진행한다.As a result of the determination, if the channel is empty, CW = CW-1 is performed (S960), and then it is determined whether CW = 0 (S970), and if CW = 0, data transmission is performed. If CW = 0, the process returns to step S940.
한편, S950 과정을 통한 판단 결과, 채널이 사용중인 경우에는 CW=2, NB=NB+1, BP=BP+1로 세트시킨다. 즉, CW=2로 리셋시키고, NB의 회수는 증가되며, BP값은 종전의 과정의 BP값에 1을 증가시킨 값으로 세트시킨다. 본 실시예의 경우, 해당 센서 노드의 백오프 기간값의 증가분을 1로 설정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. On the other hand, as a result of the determination through the S950 process, if the channel is in use, CW = 2, NB = NB + 1, BP = BP + 1 is set. That is, it resets to CW = 2, the number of NBs is increased, and the BP value is set to the value which increased 1 to the BP value of the previous process. In the present embodiment, the increment of the backoff period value of the sensor node is set to 1, but is not limited thereto.
그리고 나서, NB가 설정값을 초과했는지 판단(S990)하여, 만약 설정값보다 작은 경우에는 S930으로 진행하고, 만약 설정값을 초과한 경우에는 데이터 전송 실패로 처리한다.Then, it is determined whether the NB has exceeded the set value (S990). If the set value is smaller than the set value, the process proceeds to S930.
도 4는 HP(High Priority) 센서 노드 그룹을 위한 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a CSMA-CA backoff method for a High Priority (HP) sensor node group.
도 4를 참조하면, 해당 센서 노드의 데이터 크기가 설정값 이상인지를 판단하여 해당 센서 노드가 HP 센서 노드 그룹에 속하는지 여부를 판단하는 과정을 수행한다(S810). 본 실시예의 경우, 데이터 크기가 100 프레임 이상일 경우에 해당 센서 노드는 높은 우선권을 갖는 HP 센서 노드 그룹에 속하는 것으로 판단한다. 판단 결과, 해당 센서 노드가 HP 센서 그룹에 속하는 것으로 판단되면 HP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 방법을 수행한다.Referring to FIG. 4, a process of determining whether a corresponding sensor node belongs to an HP sensor node group is performed by determining whether a data size of the corresponding sensor node is greater than or equal to a set value (S810). In the case of this embodiment, when the data size is 100 frames or more, the sensor node is determined to belong to the HP sensor node group having a high priority. If it is determined that the sensor node belongs to the HP sensor group, the backoff method for the HP sensor node group is performed.
우선, 백오프 경계를 결정하기 위하여, CW=2로 세팅하는 과정을 수행한다(S1010).First, in order to determine the backoff boundary, a process of setting CW = 2 is performed (S1010).
그 다음에 해당 센서 노드의 백오프 경계를 실행하며(S1020), 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시키는 과정을 수행한다(S1030). 그리고 나서, 백오프 기간 경계에서 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행(S1040)한 후, 채널이 사용 중인지를 판단하는 과정을 수행한다(S1050).Next, a backoff boundary of the corresponding sensor node is executed (S1020), and a process of delaying a backoff period value determined within a range of 0 to BP + 1 is performed (S1030). Then, after performing a clear channel assessment (CCA) at the boundary of the back-off period (S1040), a process of determining whether the channel is in use is performed (S1050).
판단 결과, 만약 채널이 비어있는 경우에는 해당 센서 노드의 백오프 기간값이 0이나 1인지 판단한다(S1060). 판단 결과, 백오프 기간값이 0이나 1이 아닌 경우에는 해당 센서 노드에 할당된 백오프 기간값에서 미리 결정된 값(즉, 본 실시예의 경우는 1)만큼 감소(S1070)시킨 후, S1030 과정으로 진행시킨다.As a result of the determination, if the channel is empty, it is determined whether the backoff period value of the corresponding sensor node is 0 or 1 (S1060). As a result, when the backoff period value is not 0 or 1, the backoff period value is decreased by a predetermined value (ie, 1 in the present embodiment) from the backoff period value allocated to the corresponding sensor node (S1070), and then the process proceeds to step S1030. Proceed.
한편, 백오프 기간값이 0이나 1인 경우에는 CW=CW-1을 수행(S1080)한 후, CW=0인지를 판단(S1090)하여, CW=0이면 데이터 전송을 실행한다. 만약, CW=0가 아닌 경우에는 S1040과정으로 다시 진행한다. 이와 같이, 해당 센서 노드의 백오프 기간값이 0이나 1에 해당하는지 판단하는 과정을 거치는 이유는 우선권이 높은 센서 노드의 데이터를 우선적으로 전송시키기 위한 과정이다. 본 실시예에서는 해당 센서 노드의 백오프 기간값이 1이하 인지 여부를 판단하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, when the backoff period value is 0 or 1, CW = CW-1 is performed (S1080), and then it is determined whether CW = 0 (S1090). If CW = 0, data transmission is performed. If CW = 0, the process returns to step S1040. As such, the reason for the process of determining whether the backoff period value of the corresponding sensor node corresponds to 0 or 1 is a process for preferentially transmitting data of a high priority sensor node. In the present embodiment, it is determined whether the backoff period value of the corresponding sensor node is 1 or less, but is not limited thereto.
S1050 과정을 통한 판단 결과, 채널이 사용중인 경우에는 해당 센서 노드의 백오프 기간값이 O이거나 또는 1이 아닌 경우에는 해당 센서 노드의 백오프 기간값을 변화시키지 않은 상태에서 S1030으로 진행시키는 과정을 수행한다(S1100, S1110). 한편, 해당 센서 노드의 백오프 기간값이 1인 경우에는 다른 센서 노드와의 충돌을 피하기 위하여 백오프 기간값을 일정 크기(본 실시예의 경우. 1)만큼 증가시킨 다음에 S1030으로 진행시키는 과정을 수행한다.As a result of the determination through S1050, when the channel is in use, if the backoff period value of the corresponding sensor node is 0 or not 1, the process proceeds to S1030 without changing the backoff period value of the corresponding sensor node. It performs (S1100, S1110). On the other hand, when the backoff period value of the corresponding sensor node is 1, in order to avoid collision with other sensor nodes, the process of increasing the backoff period value by a predetermined size (1 in this embodiment, 1) and then proceeding to S1030. To perform.
도 5는 응급 이벤트 발생 시, 응급 데이터를 위한 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다. S400 과정을 통하여 응급 데이터로 판단된 경우에는 도 5에 도시된 응급 데이터를 위한 백오프 방법으로 진행된다.5 is a flowchart of a CSMA-CA backoff method for emergency data when an emergency event occurs. When it is determined that the emergency data through the S400 process proceeds to the back off method for the emergency data shown in FIG.
우선, 해당 센서 노드의 데이터가 응급 데이터인 경우에는 해당 센서 노드의 데이터 전송이 최우선적으로 수행되어야 하므로, 백오프 기간값을 0으로 할당하는 과정을 수행한다(S510). 해당 센서 노드가 낮은 우선권을 갖는 LP 센서 노드 그룹에 속하는지 아니면 높은 우선권을 갖는 HP 센서 노드 그룹에 속하는지 판단하는 과정을 수행한다(S520). 판단 결과, 해당 센서 노드가 LP 센서 노드 그룹에 속하면 LP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 과정(S800)으로 진행되고, 해당 센서 노드가 HP 센서 노드 그룹에 속하면 미리 결정된 백오프 기간 경계에서 CCA를 실행하는 과정을 수행한다(S530).First, when data of the corresponding sensor node is emergency data, data transmission of the corresponding sensor node should be performed first, and thus a process of allocating a backoff period value to 0 is performed (S510). The process of determining whether the corresponding sensor node belongs to the LP sensor node group having a low priority or the HP sensor node group having a high priority is performed (S520). As a result, if the sensor node belongs to the LP sensor node group, the process proceeds to the backoff process for the LP sensor node group (S800). If the sensor node belongs to the HP sensor node group, the CCA is determined at a predetermined backoff period boundary. A process of executing is performed (S530).
그리고 나서, 채널이 사용 중인지를 판단(S540)한 후, 채널이 비어있는 경우에는 응급 데이터를 전송하며, 만약 채널이 사용중인 경우에는 Then, after determining whether the channel is in use (S540), if the channel is empty transmits emergency data, if the channel is in use
판단 결과, 만약 채널이 비어있는 경우에는 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시키는 과정을 수행(S550)한 후, S530으로 진행한다.As a result of the determination, if the channel is empty, a process of delaying the determined backoff period value within the range of 0 to BP + 1 is performed (S550), and then proceeds to S530.
도 6은 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 데이터가 아닌 일반 데이터의 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.6 is a flow diagram of a CSMA-CA backoff method of generic data that is not data for a ubiquitous healthcare system.
도 6을 참조하면, 우선, 백오프 경계를 결정하기 위하여, NB=0, CW=2, BE=macMinBE로 세팅하는 과정을 수행한다(S310). 그 다음에 0 ~ 2BE-1 이내의 범위 안에서 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시키는 과정을 수행한다(S320). 그리고 나서, 백오프 기간 경계에서 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행(S330)한 후, 채널이 사용 중인지를 판단하는 과정을 수행한다(S340).Referring to FIG. 6, first, in order to determine a backoff boundary, a process of setting NB = 0, CW = 2, and BE = macMinBE is performed (S310). Thereafter, a process of delaying the backoff period value determined within the range of 0 to 2 BE −1 is performed (S320). Then, after performing a clear channel assessment (CCA) at the boundary of the back-off period (S330), a process of determining whether the channel is in use is performed (S340).
판단 결과, 만약 채널이 비어있는 경우에는 CW=CW-1을 수행(S350)한 후, CW=0인지를 판단(S360)하여, CW=0이면 데이터 전송을 실행한다. 만약, CW=0가 아닌 경우에는 S330과정으로 다시 진행한다.As a result of the determination, if the channel is empty, CW = CW-1 is performed (S350), and then it is determined whether CW = 0 (S360), and if CW = 0, data transmission is performed. If CW = 0, the process returns to step S330 again.
한편, S340 과정을 통한 판단 결과, 채널이 사용중인 경우에는 CW=2, NB=NB+1, BE=min(BE+1, aMaxBE)로 세트시킨다(S370). 그리고 나서, NB가 설정값을 초과했는지 판단(S380)하여, 만약 설정값보다 작은 경우에는 S320으로 진행하고, 만약 설정값을 초과한 경우에는 데이터 전송 실패로 처리한다.On the other hand, as a result of the determination through the step S340, if the channel is in use, CW = 2, NB = NB + 1, BE = min (BE + 1, aMaxBE) is set (S370). Then, it is determined whether the NB has exceeded the set value (S380), and if it is smaller than the set value, the process proceeds to S320, and if the set value is exceeded, the data transfer fails.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous healthcare system according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 우선 각 센서 노드에서 전송된 데이터가 응급 이벤트에 따른 응급 데이터인지 판단하는 과정을 수행한다(S2001). 판단 결과, 응급 데이터로 판단된 경우에는 백오프 기간값을 1로 할당하는 과정을 수행한다(S2002). 그리고 나서, 이하에서 상술될 백오프 기간 경계에서 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행하는 과정(S2008)으로 진행된다.Referring to FIG. 7, first, a process of determining whether data transmitted from each sensor node is emergency data according to an emergency event is performed (S2001). If it is determined that the emergency data is determined, the process of assigning the backoff period value to 1 is performed (S2002). Then, the process proceeds to a process of performing a clear channel assessment (CCA) at the boundary of the back-off period to be described later (S2008).
만약, 응급 데이터가 아닌 경우에는 각 센서 노드에서 전송된 데이터가 유비쿼터스 헬스 케어 시스템에 이용되는 데이터인지 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용이 아닌 다른 시스템에 이용되는 일반 데이터인지를 판단하는 과정을 수행한다(S2003). S2003 과정을 통해 판단한 결과, 센서 노드에서 전송된 데이터가 일반 데이터인 경우 일반 데이터 전송을 위한 백오프 과정(S2004)으로 진행된다. If it is not emergency data, it is determined whether the data transmitted from each sensor node is data used for the ubiquitous health care system or general data used for other systems other than the ubiquitous health care system (S2003). As a result of the determination through S2003, if the data transmitted from the sensor node is general data, the process proceeds to a backoff process for general data transmission (S2004).
센서 노드에서 전송된 데이터가 유비쿼터스 헬스 케어 시스템에 이용되는 데이터인 경우에는 우선, 백오프 경계를 결정하기 위하여, NB=0, CW=2로 세팅하는 과정을 수행한다(S2005). 이때, NB는 CSMA-CA 알고리즘이 현재의 전송을 시도하는 동안에 요구된 백오프의 수를 나타내며, CW(Contention Window)는 전송이 시작될 수 있기 전에 채널 활동이 없는 것을 필요로 하는 백오프 기간의 수를 정의한다. 그 다음에 해당 센서 노드의 백오프 경계를 실행하며(S2006), 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 임의로 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시키는 과정을 수행한다(S2007).When the data transmitted from the sensor node is data used in the ubiquitous health care system, first, in order to determine a backoff boundary, a process of setting NB = 0 and CW = 2 is performed (S2005). Where NB represents the number of backoffs required during the current transmission attempt by the CSMA-CA algorithm, and the Contention Window (CW) indicates the number of backoff periods that require no channel activity before the transmission can begin. Define. Next, a backoff boundary of the corresponding sensor node is executed (S2006), and a process of delaying a backoff period value arbitrarily determined within a range of 0 to BP + 1 is performed (S2007).
그리고 나서, 백오프 기간 경계에서 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행(S2008)한 후, 채널 아이들(idle)인지 즉. 채널이 사용 중인지를 판단하는 과 정을 수행한다(S2009).Then, after performing a clear channel assessment (CCA) at the boundary of the back-off period (S2008), whether or not the channel idle (idle). The process of determining whether the channel is in use is performed (S2009).
판단 결과, 만약 채널이 비어있는 경우에는 CW=CW-1을 수행(S2010)한 후, CW=0인지를 판단(S2011)하여, CW=0이면 데이터 전송을 실행한다. 만약, CW=0가 아닌 경우에는 S2008과정으로 다시 진행한다.As a result of determination, if the channel is empty, CW = CW-1 is performed (S2010), and then it is determined whether CW = 0 (S2011), and if CW = 0, data transmission is performed. If CW = 0, the process returns to S2008.
한편, S2009 과정을 통한 판단 결과, 채널이 사용중인 경우에는 CW=(w, NB), NB=NB+1, BP=BP+1로 세트시킨다(S2012). On the other hand, as a result of the determination through the S2009 process, if the channel is in use, CW = (w, NB), NB = NB + 1, BP = BP + 1 is set (S2012).
그리고 나서, 해당 센서 노드가 높은 우선권을 갖는 HP 센서 노드 그룹에 속하는지 판단하는 과정을 수행한다(S2013). 해당 센서 노드가 LP 센서 노드 그룹에 속하는 경우에는, NB가 설정값을 초과했는지 판단한다(S2014). 판단 결과, NB가 설정값을 초과한 경우에는 전송을 포기하며, NB가 설정값을 초과하지 않은 경우에는 NB 만큼 오프셋을 갖는다(S2018). 그 후에, 0 ~ BP+1 이내의 범위 안에서 임의로 결정된 백오프 기간값 만큼 지연시키는 과정(S2007)으로 진행한다.Then, the process of determining whether the sensor node belongs to the HP sensor node group having a high priority (S2013). If the sensor node belongs to the LP sensor node group, it is determined whether the NB has exceeded the set value (S2014). As a result of the determination, if the NB exceeds the set value, the transmission is abandoned. If the NB does not exceed the set value, the transmission has an offset by NB (S2018). Thereafter, the process proceeds to delaying by a randomly determined backoff period value within a range of 0 to BP + 1 (S2007).
한편, 해당 센서 노드가 HP 센서 노드 그룹에 속하는 경우에는, NB가 설정값을 초과했는지 판단한다(S2016). 판단 결과, NB가 설정값을 초과하지 않은 경우에는 BP+NB 만큼 오프셋을 가진 후(S2017), S2007 과정으로 진행하며, 만약 NB가 설정값을 초과한 경우에는 NB=0으로 초기화(S2016)한 다음, BP+NB 만큼 오프셋을 가진 후(S2017), S2007 과정으로 진행하게 된다.On the other hand, if the sensor node belongs to the HP sensor node group, it is determined whether the NB exceeds the set value (S2016). As a result of determination, if the NB does not exceed the set value, it has an offset by BP + NB (S2017), and then proceeds to step S2007. If the NB exceeds the set value, the process resets to NB = 0 (S2016). Next, after having an offset by BP + NB (S2017), the process proceeds to S2007.
도 8은 본 발명에 따른 데이터 전송의 일 예를 도시한 개략도이다. 도 8에서는 우선 순위를 할당하지 않은 센서 노드에서의 데이터 전송 과정과 본 발명의 일 실시예에 따라 우선 순위가 할당된 센서 노드들과 응급 데이터를 보유한 센서 노드들의 데이터 전송 과정이 도시된다. 우선권=1, 우선권=2를 갖는 센서 노드는 HP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 방법에 따라 데이터가 전송되며, 우선권=12, 우선권=14를 갖는 센서 노드는 LP 센서 노드 그룹을 위한 백오프 방법에 따라 데이터가 전송되고, 응급 데이터를 갖는 센서 노드는 응급 데이터를 위한 백오프 방법에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 데이터가 전송된다.8 is a schematic diagram illustrating an example of data transmission according to the present invention. 8 illustrates a data transmission process in a sensor node that does not assign a priority, and a data transmission process of sensor nodes assigned priority and sensor nodes having emergency data according to an embodiment of the present invention. Sensor nodes with priority = 1 and priority = 2 are sent according to the backoff method for the HP sensor node group, and sensor nodes with priority = 12 and priority = 14 are sent to the backoff method for LP sensor node group. The data is transmitted accordingly, and the sensor node having emergency data is transmitted as shown in FIG. 8 according to the backoff method for emergency data.
도 9 내지 도 11은 IEEE 802.15.4 표준의 CSMA-CA 백오프 방법과 본 발명에 따른 CSMA-CA 백오프 방법간의 전력소비, 전송 성공률 및 전송 속도에 대한 실험결과를 나타낸 도이다. 9 to 11 are diagrams showing experimental results of power consumption, transmission success rate, and transmission rate between the CSMA-CA backoff method of the IEEE 802.15.4 standard and the CSMA-CA backoff method according to the present invention.
도 9는 전송된 트래픽 변화량에 따른 패킷당 전력 소비를 나타내며, 도 10은 트래픽당 데이터 전송의 성공률을 나타내고, 도 11은 트래픽당 데이터의 전송속도를 나타낸다.9 shows power consumption per packet according to the amount of traffic change, FIG. 10 shows the success rate of data transmission per traffic, and FIG. 11 shows the transmission rate of data per traffic.
도 9 내지 도 11을 참조하면, HP 센서 노드 그룹은 스케줄링 기법을 이용하여 순차적인 전송을 하여, CCA를 많이 사용하기 때문에 일정하지만 높은 소비전력을 나타냄을 알 수 있다. LP 센서 노드 그룹은 데이터 전송량이 적고 백오프가 많아 전력소모가 적게 나타난다. 그렇기 때문에 본 발명에 따른 백오프 방법은 표준과 비교해보면 트래픽이 150이상에서 소비 전력이 약간 많고 그 외에는 적은 변화량을 보이며 전력소모가 적다는 것을 알 수 있다. 우선순위를 정하지 않는 종래 기술의 경우 전력소모가 약간 더 적지만 HP 센서 노드 그룹의 전송 성공률이 보장이 안 되는 것을 확인할 수 있다.9 to 11, it can be seen that the HP sensor node group shows a constant but high power consumption because the HPS node group performs a sequential transmission using a scheduling technique and uses a lot of CCA. LP sensor node group shows low power consumption because of low data transmission and high backoff. Therefore, compared to the standard, the backoff method according to the present invention shows that the traffic consumes more than 150, and the power consumption is slightly higher than that of the other. In the prior art, which does not prioritize, the power consumption is slightly lower, but the transmission success rate of the HP sensor node group is not guaranteed.
HP 센서 노드 그룹은 높은 전송 성공률을 보이는 반면 LP 센서 노드 그룹은 많은 백오프로 인해 92%까지 떨어지게 된다. 본 발명에 따른 백오프 방법은 HP 센서 노드 그룹의 전송보장으로 인하여, 종래 기술에 따른 백오프 방법과 비슷하게 95%까지 보장이 되는 것을 확인 할 수 있다. 또한, HP센서 노드는 낮은 전송 실패확률과 전송 패킷이 많기 때문에 19kbps정도의 높은 속도를 보장함을 알 수 있다. The HP sensor node group shows high transmission success rates, while the LP sensor node group drops to 92% due to many backoffs. It can be seen that the backoff method according to the present invention is guaranteed up to 95% due to the transmission guarantee of the HP sensor node group, similar to the backoff method according to the prior art. In addition, HP sensor node guarantees a high speed of about 19kbps because of low probability of transmission failure and many packets.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an exemplary embodiment of a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous health care system according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is claimed in the following claims. As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention, the technical spirit of the present invention may be modified to the extent that various modifications can be made.
도 1은 IEEE 802.15.4 MAC 계층의 비컨 가능 슈퍼프레임 구조의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a beacon capable superframe structure of the IEEE 802.15.4 MAC layer.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous healthcare system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 LP(Low Priority) 센서노드 그룹을 위한 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a CSMA-CA backoff method for a Low Priority (LP) sensor node group.
도 4는 HP(High Priority) 센서노드 그룹을 위한 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a CSMA-CA backoff method for a high priority (HP) sensor node group.
도 5는 응급 이벤트 발생 시, 응급 데이터를 위한 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a CSMA-CA backoff method for emergency data when an emergency event occurs.
도 6은 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 데이터가 아닌 일반 데이터의 CSMA-CA 백오프 방법의 흐름도이다.6 is a flow diagram of a CSMA-CA backoff method of generic data that is not data for a ubiquitous healthcare system.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유비쿼터스 헬스 케어 시스템용 무선 센서 네트워크에서의 백오프 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a backoff method in a wireless sensor network for a ubiquitous healthcare system according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 데이터 전송의 일 예를 도시한 개략도이다.8 is a schematic diagram illustrating an example of data transmission according to the present invention.
도 9 내지 도 11은 IEEE 802.15.4 표준의 CSMA-CA 백오프 방법과 본 발명에 따른 CSMA-CA 백오프 방법간의 전력소비, 전송 성공률 및 전송 속도에 대한 실험결과를 나타낸 도이다.9 to 11 are diagrams showing experimental results of power consumption, transmission success rate, and transmission rate between the CSMA-CA backoff method of the IEEE 802.15.4 standard and the CSMA-CA backoff method according to the present invention.
Claims (10)
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