KR101031764B1 - 에너지 효율 ａｄｈｏｃ 네트워크를 위한 적응적 수면 및각성 프로토콜 - Google Patents

에너지 효율 ａｄｈｏｃ 네트워크를 위한 적응적 수면 및각성 프로토콜 Download PDF

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Abstract

다중 노드 네트워크에서, 방법은 시간 슬롯 프레임의 적어도 하나의 연관된 슬롯 동안 수면 모드로부터 적어도 하나의 노드를 각성(wake up)시키는 단계를 포함하며, 수면 모드는 저전력 소비 모드이다. 또한, 다중 노드 네트워크 중 적어도 하나의 노드에서, 노드가 수면하는 시간 기간은 노드의 잔류 에너지, 이웃 노드들의 잔류 에너지, 이웃 노드 밀도, 및 이들 조합들에 기초한다.
Figure R1020040028147
잔류 에너지, ADHOC 네트워크, 수면 프로토콜, 각성 프로토콜, 다중 노드 네트워크

Description

에너지 효율 ＡＤＨＯＣ 네트워크를 위한 적응적 수면 및 각성 프로토콜{Adaptive sleeping and awakening protocol for an energy efficient ＡＤＨＯＣ network}
도 1은 종래 기술의 센서 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 방법들을 사용하여 센서 네트워크에 의해 사용된 슬롯 및 프레임 구조를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 센서 노드들 12 : 센서 필드
16 : 싱크 18 : 통신 네트워크
마이크로 전기-기계 시스템들(MEMS : micro-electro-mechanical systems) 기술, 무선 통신, 및 디지털 전자 공학의 최근 진보들은 저비용, 저전력, 소형 크기이며, 단거리에 제한되지 않고 통신하는 다기능 센서 노드들의 개발을 가능하게 하였다. 구성요소들을 감지(sensing), 데이터 처리, 및 통신하는 것으로 이루어진 이들 작은 센서 노드들은 다수의 노드들의 협력 성과에 기초하는 센서 네트워크들의 개념에 영향을 주었다.
센서 네트워크는 다수의 센서 노드들로 구성되어 있다. 센서 네트워크들은 크고(seismic), 낮은 샘플링 레이트의 자기, 열, 비주얼, 적외선, 음향, 레이더 등과 같은, 갖가지 환경 조건들을 모니터링할 수 있는 많은 상이한 유형들의 센서들로 구성될 수 있다.
센서 노드들은 계속적 감지, 이벤트 검출, 이벤트 ID, 위치 감지 및 구동기들의 국부적 제어를 위해 사용될 수 있다. 이들 노드들의 마이크로 감지 및 무선 접속의 개념은 많은 새로운 응용 범위들을 보증한다. 예시적 응용들은 군대, 환경, 건강, 가정 및 다른 상업 영역들을 포함한다. 이것은 우주 탐사, 화학 처리 및 재난 구조와 같은 보다 많은 카테고리들의 분류로 확장할 수 있다.
도 1은 센서 네트워크의 일 예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 복수의 센서 노드들(10)은 센서 필드(12)에 분포된다. 센서 노드(10)가 예컨대, 이벤트를 감지할 때, 센서 노드(10)는 이벤트에 관한 정보를 포함하는 메시지를 싱크(16)에 전송하려고 시도한다. 싱크(16)는 인터넷, 무선 통신 네트워크, 위성 네트워크 등과 같은 통신 네트워크(18)에 대한 게이트웨이일 수 있다. 메시지는 통신 네트워크(18)에 의해 작업 관리기(20)(예컨대, 서버 또는 컴퓨터 시스템)에 라우팅되며, 작업 관리기는 메시지에 포함된 정보에 기초하여 작업을 수행한다.
예컨대, 이벤트를 감지한 후에 메시지를 전송하는 센서 노드(10)는 소스 노드(14)라 불린다. 싱크(16)에 메시지를 전송하려고 시도할 때, 소스 노드(14)는 싱크(16)가 소스 노드(14)로부터 메시지를 직접 수신할 만큼 충분히 높은 전력으로 전송할 수 없거나, 싱크(16)에 충분히 가깝게 위치되지 않을 수 있다. 따라서, 센서 노드들(10)은 근처에 위치된 다른 센서 노드들(10)로부터 메시지를 수신하고, 수신된 메시지를 근처의 다른 센서 노드들(10)에 중계하도록 구성되어, 메시지들이 싱크(16)를 향해 앞으로 진행하게 한다. 센서 노드(14)에서 싱크(16)로 메시지가 이동하는 센서 노드들(10)은 중계 노드들(22)이라 불린다. 각 센서 노드(10)는 소스, 중계 및/또는 싱크의 역할을 맡을 수 있다. 하나의 센서 노드(10)로부터 또 다른 센서 노드(10)로의 메시지의 각 전달은 홉(hop)이라 불리고, 홉을 완료하는 시간량은 홉 지연(hop latency)이라 불린다.
센서 네트워크들에 직면한 도전들 중 하나는 전력 소비를 최소화하는 것이다. 센서 노드들은 종종 액세스할 수 없고, 센스 노드들의 수명과, 그에 따른 센서 네트워크는 센서 노드들을 위한 전력 자원들(예컨대, 배터리 수명)의 수명에 의존한다. adhoc 네트워킹(예컨대, 센서 네트워크들)에 대해, 에너지 효율은 처리 전력이 두 등급들, 즉 휴지(idle) 및 수신(receive)으로 분류된 경우에 노드들(예컨대, 센서 노드들)에서 전송 및 수신 처리 전력을 최소화하는 기술에 의해 성취될 수 있다. 노드들의 전송/수신 상태들이 드문 메시징으로 인해 일반적이지 않을 때, 수신기 처리가 수행되지 않는 경우에 노드들이 수면 동작 모드로 들어가도록 함으로써 상당한 에너지 절감이 성취될 수 있다. 수면 패턴들에서의 연구는 통상적으로 다음의 두 가지 경우들, 즉 비동기의 독립적 수면 패턴들을 가진 노드와, 지역 이웃의 노드들 사이의 동기 수면/각성(sleep/wake) 사이클들을 가진 노드들이 고려되었다.
비동기 시스템에서, 노드가 각성할 때, 노드가 수면 중인 동안 도착한 메시지들의 재전송을 잡기 위하여 상당한 시간 기간 동안 각성 상태에 머물러야 한다. 노드의 전체 듀티 사이클( 및 그에 따른 에너지 소비)은 매우 작은 재전송 타임아웃 값들(time-out values)에 의해 유발된 오버헤드(overhead)를 회피하기 위하여 약 50%만큼 낮춰질 수 있다. 새로운 각성 노드의 연장된 귀 기울임 기간(listening period)의 필요성은, 에너지가 고갈될 때까지 활성 노드가 계속 각성 및 귀 기울임 상태에 머무르도록 요구함으로써 제거될 수 있다. 이러한 방식은 수신기 각성 지연을 제거할 수 있지만, 감지/모니터링 처리를 활성 상태로 유지하는 동안 노드의 전송/수신 처리를 스위칭 오프하는 전위 에너지 절감을 활용할 수 없다.
각성할 이웃의 모든 노드들을 다중 슬롯 프레임 내의 동일 시간 슬롯으로 동기화시킴으로써 에너지 소비가 감소될 수 있다. 그러나, 이웃내의 모든 메시지 교환들이 모든 프레임마다 한 번씩만 수행될 수 있기 때문에, 홉 지연 당 에너지는 프레임 간격의 절반이 된다. 과도한 충돌들( 및 그에 따른 지연)은 동일한 이웃 내의 다중 노드 쌍들이 동일한 프레임 동안 서로 통신하도록 시도할 때 발생할 가능성이 있다.
수면 모드가 에너지의 상당한 절감을 제공할 수 있지만, 또한 적절한 방식으로 에너지를 전달하기 위한 다중 노드 네트워크의 능력을 약하게 하고 상당한 지연들을 도입할 수 있다. 대부분의 기준 수면 방식들은 에너지 절감과 지연 사이의 유연한 트레이드 오프들(trade-offs)을 지원하지 않는다.
본 발명은 노드들의 각성을 스케줄링하고, 동기적 다중 노드 adhoc 네트워크에서 노드들의 수면 기간들을 적응적으로 설정하기 위한 방법론들을 제공한다. 네트워크가 동기되기 때문에, 네트워크 내의 메시지들의 전달을 위한 슬롯 및 프레임 구조가 규정될 수 있다. 네트워크 내의 하나 이상의 노드들은, 프레임의 미리 결정된 슬롯(들)에서 각성하고 인접한 이웃들로부터의 전송을 위해 귀 기울이는 동안 수면 모드(즉, 저전력 소비 모드)로 들어간다. 수면 모드에서 각 노드에 대한 각성 슬롯들은 알려진 처리(예컨대, 임의의 잘 알려진 해싱 알고리즘)를 사용하여 결정될 수 있다. 더욱이, 각성 슬롯들을 결정하기 위하여 이웃하는 노드들에 의해 사용되는 처리의 지식을 사용하여, 노드는 또한 이웃하는 노드가 각성할 때를 결정할 수 있다. 예시적 실시예에서, 노드 어드레스는 각 노드를 식별하는데 사용된다. 이러한 어드레스는 제작자에 의해 노드에 할당된 고유 식별자일 수 있다. 그 다음 수면 모드의 각 노드는 프레임에서의 하나 이상의 슬롯들에 어드레스를 해싱하기 위해 잘 알려진 해싱 알고리즘을 사용한다. 노드가 해싱된 슬롯(들)은 그 노드를 위해 각성 슬롯(들)이 된다. 따라서, 노드에 대한 수면 기간이 만료될 때, 노드는 각성 슬롯(들) 동안 각성할 것이다. 이러한 방식으로, 노드들은 프레임의 슬롯들 사이에 랜덤하게 분포된다. 더욱이, 노드가 인접한 이웃들의 어드레스들과 사용되는 각각의 해싱 알고리즘(들)의 지식을 가진다면, 그 이웃들의 각성 슬롯들을 결정할 수 있다. 이러한 이웃의 각성 슬롯 정보는 이웃 내의 전송들을 스케줄링하는데 사용될 수 있다.
예시적 실시예에서, 노드들은 미리 결정된 수의 프레임들마다 발생하는 이웃 제어 간격 동안 각성되었다. 노드들은 이러한 간격 동안 그것들의 어드레스들 및 위치를 제공하는 메시지들을 전송하고, 그것들의 이웃들의 어드레스들 및/또는 위치들을 수신한다. 하나의 예시적 실시예에서, 노드는 다른 노드로부터 수신된 전송의 신호 세기가 신호 세기 임계치를 초과할 때 노드를 그 이웃으로 간주한다.
하나의 예시적 실시예에서, 노드들은 M개의 수면기 등급들(sleeper classes) 중 하나에 속할 수 있으며, M은 1보다 더 큰 정수이다. 각 수면기 등급은 그와 연관된 규정된 수면 기간과, 그와 연관된 규정된 네트워크 동작 특성들을 가진다. 규정된 네트워크 동작 특성들은 예컨대, 특정 수면기 등급의 노드들이 중계 노드들로서 역할하게 될 수 있는지 여부를 포함할 수 있다. 중계 노드는 다른 노드들로부터 메시지들을 수신 및 전송하는 노드이다.
예시적 노드에서, 수면기 등급이 낮을수록, 수면 기간이 짧아지며, 네트워크 동작 특성들에 의해 노드 상에 발생된 처리 부담은 커진다. 즉, 수면기 등급이 낮을수록, 더 자주 각성하고 더 큰 처리 부담(예컨대, 중계 노드로서 역할)을 갖기 때문에 노드가 소비할 에너지 전력이 더 많아진다. 예를 들면, 한 실시예에서, 노드들은 중계 노드들로서 기능하는 미리 결정된 수면기 등급보다 낮다.
동작 동안, 노드는 수면기 등급을 적응적으로 변경한다. 이것은 노드의 수면 기간, 처리 부담 및 에너지 소비를 적응적으로 변경하는 효과를 가진다.
예시적 실시예에서, 이러한 적응적 변경 동작은 이웃 제어 간격 동안 발생한다. 적응적 변경 동작은 노드 단독의 잔류 에너지, 이웃하는 노드들의 잔류 에너지, 노드 밀도 및 그 조합들에 기초하여 수행될 수 있다.
본 발명은 하기에 주어진 상세한 설명과 첨부 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이며, 도면들에서 동일한 소자들은 동일한 참조 번호들에 의해 표시되어 있고, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라, 단지 예시하기 위한 것으로 주어진다.
다중 노드 adhoc 네트워크들에 대한 본 발명의 방법론들은 센서 네트워크; 및 특히 도 1의 센서 네트워크의 컨텍스트에서 기술될 것이다. 그러나, 도 1의 센서 네트워크 또는 엄격히 말해서 센서 네트워크들에 제한되지 않는다.
본 발명은 노드들의 각성을 스케줄링하고, 동기적 다중 노드 adhoc 네트워크에서 노드들의 수면 기간들을 적응적으로 설정하는 방법들을 제공한다. 도 1의 센서 네트워크와 같은 동기적 다중 노드 adhoc 네트워크들이 잘 알려져 있다. 예컨대, 잘 알려진 기술에 따라, 노드들의 각각 예컨대, 센서 노드들(10)은 글로벌 위치 센서(GPS : global positioning sensor) 수신기를 포함한다. 이러한 기술은 마이크로-초 내로 노드들 간의 동기화를 허용한다. 다중 노드 네트워크 내의 위성 거리 측정(ranging) 및 분포된 동기화는 잘 알려져 있다.
네트워크가 동기화되기 때문에, 네트워크 내의 메시지들의 통신을 위한 슬롯 및 프레임 구조가 규정될 수 있다. 도 2는 본 발명의 방법론들을 사용하는 센서 네트워크에 의해 사용된 슬롯 및 프레임 구조를 예시한다. 도시된 바와 같이, 프레임 F는 구간 T 각각마다 N개의 슬롯들(S1, S2, ... SN)을 포함하며, 여기서 N은 1보다 큰 정수이다. 따라서, 프레임 F는 T*N의 구간을 갖는다. 또한, 도시된 바와 같이, 모든 P개의 프레임들 F 다음에, 이웃 제어 간격이 발생한다. 이웃 제어 간격은 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
다음, 노드들의 각성을 스케줄링하는 방법이 도 1의 센서 네트워크에 구현된 것으로서, 도 2의 슬롯 및 프레임 구조를 참조하여 기술될 것이다. 각 센서 노드(10)는 어드레스를 포함한다. 예를 들면, 어드레스는 제조자에 의해 센서 노드(10)에 할당된 고유 식별자일 수 있다. 각 센서 노드(10)는 프레임 F에서의 하나 이상의 슬롯들 S에 어드레스를 해싱하기 위해 임의의 잘 알려진 해싱 알고리즘을 사용한다(예를 들면, 특정 페이징 채널에 그들 고유 식별자를 해싱하기 위해 무선 이동국들에 의해 사용되는 해싱 알고리즘들을 사용). 센서 노드(10)가 해싱하는 슬롯(들)은 그 센서 노드(10)에 대한 각성 슬롯(들)이 된다. 따라서, 센서 노드(10)에 대한 수면 기간이 만료될 때, 센서 노드(10)는 그 각성 슬롯(들) 동안 각성할 것이다. 이러한 방식으로, 센서 노드들(10)은 프레임 F의 슬롯들 S 사이에서 랜덤하게 분포된다. 센서 노드(10)에 대한 수면 기간을 결정하는 것은 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
이웃 제어 간격 동안, 예시적 실시예에서, 센서 노드들(10)의 모두가 각성한다. 센서 노드들(10)은 그들 간격들 동안 그들 각성 슬롯들, 어드레스들 및/또는 위치들을 제공하고, 그들 이웃들로부터 동일한 정보를 수신한다. 한 예시적 실시예에서, 센서 노드(10)는, 다른 센서 노드(10)로부터 수신된 전송의 신호 세기가 신호 세기 임계치를 초과할 때 다른 센서 노드(10)를 그 이웃으로서 간주한다. 다른 예시적 실시예에서, 센서 노드들(10)은 또한, 다른 센서 노드(10)가 이웃 센서 노드(10)인지의 여부를 결정하기 위하여 다른 센서 노드들(10)에 대한 위치 정보를 사용한다. 한 예시적 실시예에서, 센서 노드(10)는 상술된 신호 세기 요건을 만족시키는 센서 노드들(10)의 수를 결정한다. 센서 노드(10)에 대한 센서 필드(12)의 밀도를 나타내는 이러한 결정된 수에 기초하여, 센서 노드(10)는 이웃 반경을 확립한다. 예를 들면, 센서 노드(10)는 결정된 수를 이웃 반경에 맵핑하는 룩업 테이블을 저장한다. 이웃 반경 내에 있는 위치를 갖는 다른 센서 노드들(10)은 이웃 센서 노드들(10)로서 결정된다.
각 센서 노드(10)는 어드레스들 및 이웃 센서 노드들(10)의 위치들을 저장하고, 이웃 센서 노드들(10)이 각성된 동안 슬롯들 S를 결정한다. 센서 노드(10)가 프레임 동안 이웃 센서 노드들(10)이 각성된 때를 알고, 이웃 센서 노드들(10)의 위치를 알기 때문에, 센서 노드(10)는 지향성 전송의 형태를 수행할 수 있다. 즉, 특정 방향에서의 그들 센서 노드들(10)이 각성할 때 전송함으로써, 센서 노드(10)는 특정 방향으로 메시지를 전송한다. 더욱이, 홉 지연 당 제약들은 센서 노드(10)가 원하는 단일 홉 지연 예산 동안 각성할 하나 이상의 이웃하는 센서 노드들에 메시지를 전송하기를 시도하는 경우에 충족될 수 있다.
다음, 동기적 다중 노드 adhoc 네트워크에서 노드들의 수면 기간들을 적응적으로 설정하는 방법은 도 1의 센서 네트워크 및 도 2를 참조하여 기술될 것이다. 하나의 예시적 실시예에서, 센서 노드들(10)은 M개의 수면기 등급들 중 하나에 속할 수 있으며, 여기서 M은 1보다 큰 정수이다. 각 수면기 등급은 그와 연관된 규정된 수면 기간과, 그와 연관된 규정된 네트워크 동작 특성들을 가진다. 규정된 네트워크 동작 특성들은 예컨대, 특정 수면기 등급의 센서 노드들이 중계 노드들로서 역할을 할 수 있는지 여부를 포함할 수 있다. 중계 노드는 다른 센서 노드들(10)로부터의 메시지들을 수신 및 중계하는 센서 노드(10)이다.
예시적 실시예에서, 수면기 등급이 낮을수록, 수면 기간이 짧아지며, 네트워크 동작 특성들에 의해 센서 노드(10)상에 발생된 처리 부담은 커진다. 즉, 수면기 등급이 낮을수록, 더 자주 각성하고 더 큰 처리 부담(예컨대, 중계 노드로서 역할)을 갖기 때문에 센서 노드(10)가 소비할 에너지 전력이 더 많아진다. 예를 들면, 한 실시예에서, 센서 노드들(10)은 중계 노드들로서 기능하는 미리 결정된 수면기 등급보다 낮다.
센서 노드(10)가 처음 동작을 시작할 때, 센서 노드(10)는 디폴트 수면기 등급에서 시작한다. 하나의 실시예에서, 디폴트 수면기 등급은 가장 낮은 수면기 등급이다. 그러나, 동작 동안, 센서 노드(10)는 수면기 등급을 적응적으로 변경한다. 이것은 센서 노드(10)의 수면 기간, 가능한 처리 부담 및 에너지 소비를 적응적으로 변경하는 효과를 갖는다.
예시적 실시예에서, 이러한 적응적 변경 동작은 이웃 제어 간격 동안 발생한다. 적응적 변경 동작은 센서 노드(10) 단독의 잔류 에너지, 이웃 센서 노드들(10)의 잔류 에너지, 센서 노드(10)의 이웃에 대한 노드 밀도 및 그 조합들에 기초하여 수행될 수 있다.
각 센서 노드(10)는 그 동작에 전력에 전력을 공급하기 위한 이용 가능한 에너지의 양, 예컨대 배터리 수명을 포함한다. 이용 가능한 에너지량은 통상적으로, 센서 노드(10)의 잔류 에너지라 불린다.
적응적 변경 동작이 센서 노드(10) 단독의 잔류 에너지에 기초하여 수행될 때, 센서 노드(10)는 잔류 에너지를 수면기 등급에 맵핑하는 룩업 테이블을 저장한다. 룩업 테이블은 잔류 에너지가 높을수록 수면기 등급이 낮아지도록 잔류 에너지를 수면기 등급들에 맵핑한다. 그러므로, 잔류 에너지와 수면 기간 및 처리 부하 사이는 반비례 관계가 된다. 센서 노드(10)는 룩업 테이블을 사용하여 잔류 에너지를 수면기 등급에 맵핑한다. 룩업 테이블을 사용하는 대신에, 센서 노드(10)는 수면기 등급들을 규정하는 임계치들의 세트와 잔류 에너지를 비교함으로써 동일한 결과를 성취할 수 있다. 예컨대, 센서 네트워크가 두 개의 수면기 등급들, 즉 짧은 수면기들 및 긴 수면기들을 포함한다면, 단 하나의 임계치가 필요하게 될 것이다. 잔류 에너지가 임계치보다 적거나 같은 경우, 센서 노드(10)는 그 자체를 긴 수면기가 되도록 결정하고, 그렇지 않으면, 센서 노드(10)는 그 자체를 짧은 수면기가 되도록 결정한다.
센서 노드들(10)이 그들의 잔류 에너지 및 이웃 센서 노드들(10)의 잔류 에너지에 기초하여 그들의 수면기 등급을 결정할 때, 이웃 제어 간격들 동안 센서 노드들(10)에 의해 전송된 메시지들은 또한, 메시지를 전송하는 센서 노드(10)의 잔류 에너지를 나타낸다. 하나의 예시적 실시예에서, 센서 노드(10)는 이웃 센서 노드들(10)의 평균 잔류 에너지를 결정하고, 결정된 평균 잔류 에너지를 사용하여 여러 개의 룩업 테이블들 중 하나를 선택한다. 룩업 테이블들 각각은 이전에 기술된 실시예에서와 동일한 구조를 갖는다. 그러나, 룩업 테이블들은 상이한 수면기 등급들과 연관된 잔류 에너지들에서 다르다. 예를 들면, 평균 잔류 에너지가 클수록, 낮은 수면기 등급으로서 자격을 갖기 위하여 센서 노드(10)가 가져야 할 잔류 에너지가 높아진다.
또 다른 예시적 실시예에서, 센서 노드(10)는 예컨대 평균 잔류 에너지에 기초하여 수면기 등급을 결정하기 위해 임계치들을 확립한다. 예를 들면, 두 개의 수면기 등급 예에서, 센서 노드(10)는 평균 잔류 에너지를 임계치로서 확립한다. 결과적으로, 센서 노드(10)의 잔류 에너지가 평균 잔류 에너지를 초과한다면, 센서 노드(10)는 그 자체를 짧은 수면기로서 확립하고, 그렇지 않으면, 센서 노드(10)는 그 자체를 긴 수면기로서 확립한다.
또 다른 예시적 실시예에서, 센서 노드(10)는 낮아지는 잔류 에너지에 기초하여 그 자체와 이웃 센서 노드들(10)을 랭크(rank)하고, 그 랭크에 기초하여 수면기 등급을 확립한다. 예를 들면, 두 개의 수면기 등급 실시예에서, 센서 노드(10)가 랭크된 센서 노드들(10)의 상반부의 랭크를 가지면, 센서 노드(10)는 그 자체를 짧은 수면기로서 확립하고, 그렇지 않으면, 센서 노드(10)는 그 자체를 긴 수면기로서 확립한다.
다음, 센서 노드(10)의 이웃에서의 노드 밀도를 고려하는 수면기 등급을 적응적으로 변경하는 실시예가 설명될 것이다. 이러한 실시예에서, 이웃 제어 간격 동안, 센서 노드들(10)은 또한 그들 전송 메시지들에서 그들 현재 수면기 등급을 나타낸다. 이들 메시지들로부터, 각 센서 노드(10)는 이웃 노드들의 수를 결정한다. 이웃 노드 밀도라 불리는 이러한 수가 임계치를 초과하거나, 또는 센서 노드(10)가 이미 중계 노드로서 자격이 주어지면, 센서 노드(10)는 상술된 방법들 중 하나에 따라 수면기 노드들 결정한다. 그러나, 이웃 노드 밀도가 임계치를 초과하지 않고, 센서 노드(10)가 중계 노드로서 자격이 주어지지 않는다면, 센서 노드(10)는 센서 노드(10)가 중계 노드로서 자격이 주어지는 가장 높은 수면기 등급으로 그 수면기 등급을 변경한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 센서 노드(10)가 수면기 등급을 변경하기로 결정하면, 센서 노드(10)는 수면기 등급을 변경하기 전에, 임의의 잘 알려진 백오프 동작(back off operation; 예를 들면, 통신들 간의 충돌을 방지하는데 사용되는 백오프 동작)를 수행할 수 있다. 백오프 동작은 다수의 이웃 제어 간격의 발생에 의해 수면기 등급의 변경을 랜덤하게 지연할 수 있다. 대안적으로, 슬롯들을 각성시키는 것과 비슷한 엇갈림 스케줄(staggered schedule)이 수면기 등급을 변경하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 센서 노드(10)가, 후속 이웃 제어 간격 동안 및 백오프 기간의 만료 전에 수면기의 변경 또는 상이한 변경이 발생되어서는 안 된다고 결정하는 경우, 센서 노드(10)는 결정된 수면기 등급을 변경하지 않는다.
본 발명에 관하여 기술된 임계치들은 네트워크 명세들 등에 기초하여 네트워크 설계자에 의해 설정되는 설계 파라미터이다.
홉 당 지연은 각 노드의 인접한 이웃 내의 결정적 엇갈림 수면 스케줄들로 인해 본 발명의 방법들을 사용을 상당히 감소시킬 수 있다. 수면 패턴은 이웃 내의 지연, 노드 밀도 및/또는 잔류 에너지를 제어하는 동적인 방식으로 자동적으로 조정된다. 더욱이, 각 노드의 인접한 이웃 내의 수면 스케줄 정보를 명시적으로 교환할 필요가 없다; 이러한 정보는 이웃 제어 간격 동안 교환되는 정보로부터 도출될 수 있다. 그리고, 수면기 등급들에 의해 생성된 엇갈림 수면 기간들 및 슬롯 각성 구조는 지연들 및 에너지 소비의 감소 모두를 가져온다.
기술된 본 발명은 많은 방법들로 변경될 수 있음이 명백하다. 그러한 변형들은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 모든 그러한 변형들은 당업자에게 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도됨을 인식할 것이다.
본 발명의 방법에 의하면, 노드들의 각성을 스케줄링하고, 동기적 다중 노드 adhoc 네트워크에서 노드들의 수면 기간들을 적응적으로 설정할 수 있다.

Claims (10)

  1. 다중 노드 네트워크에서,
    적어도 하나의 노드에서, 이웃하는 노드들로부터 잔류 에너지들을 나타내는 메시지를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 노드의 잔류 에너지 및 상기 이웃하는 노드들에 대한 상기 수신된 잔류 에너지들에 기초하여 결정된 시간 기간을 수면한 후 및 네트워크 시간 슬롯 프레임의 하나 이상의 각성 슬롯들 동안, 수면 모드로부터 상기 적어도 하나의 노드를 각성시키는 단계로서, 상기 수면 모드는 저전력 소비 모드인, 상기 각성 단계;
    상기 각성된 노드에서, 상기 각성된 노드의 상기 각성 슬롯들 중 하나 이상 동안 전송된 데이터를 가질 수 있는 하나 이상의 이웃하는 노드들로부터 데이터를 수신하는 단계;
    상기 각성된 노드에서, 상기 하나 이상의 이웃하는 노드들 및 상기 수신된 데이터에 의해 채용된 각성 결정 처리를 이용하여 하나 이상의 수면기 등급들에 속하는 하나 이상의 이웃하는 노드들이 각성할지 여부를 결정하는 단계로서, 상기 수면기 등급들은 적어도 짧은 수면기 등급 및 긴 수면기 등급을 포함하는, 상기 결정 단계; 및
    상기 각성된 노드로부터, 상기 이웃하는 노드들 중 하나 이상에 전송될 데이터가 있다면, 상기 이웃하는 노드들이 그들 각각의 수면 모드들로부터 각성할 때에 대한 결정에 기초하여, 상기 이웃하는 노드들의 하나 이상의 각성 슬롯들로 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    미리 결정된 처리를 이용하여, 각성시키기 위한 적어도 하나의 노드에 대한 연관된 슬롯(들)을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 미리 결정된 처리는 상기 적어도 하나의 노드의 어드레스에 기초하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노드가 상기 이웃하는 노드들이 그들 각각의 수면 모드들로부터 각성할 때를 알도록 상기 노드에서 이웃하는 노드들의 어드레스들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    다수의 프레임들 후의 이웃 제어 간격 동안 상기 수면 모드로부터 상기 적어도 하나의 노드를 각성시키는 단계를 더 포함하고, 상기 수신 단계는 상기 이웃 제어 간격 동안 상기 어드레스들을 수신하는, 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 이웃하는 노드들이 그들 각각의 수면 모드들로부터 각성할 때에 대한 지식에 기초하여 상기 각성된 노드로부터 목적지 쪽으로 전송을 향하게 하는(directing) 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    다수의 프레임들 후의 이웃 제어 간격 동안 상기 수면 모드로부터 상기 적어도 하나의 노드를 각성시키는 단계; 및
    상기 이웃 제어 간격 동안 상기 노드의 어드레스를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각성 단계는 상기 적어도 하나의 노드의 잔류 에너지에 기초하여 결정된 시간 기간을 수면한 후 상기 적어도 하나의 노드를 각성시키는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 각성 단계는 상기 적어도 하나의 노드의 잔류 에너지 및 이웃하는 노드들의 밀도에 기초하여 결정된 시간 기간을 수면한 후 상기 적어도 하나의 노드를 각성시키는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각성 단계는 상기 적어도 하나의 노드의 잔류 에너지, 이웃하는 노드들에 대한 상기 수신된 잔류 에너지들, 및 상기 이웃하는 노드들의 밀도에 기초하여 결정된 시간 기간을 수면한 후 상기 적어도 하나의 노드를 각성시키는, 방법.
  10. 삭제
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