KR101042600B1 - 반―선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법 - Google Patents

반―선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 반-선형 센서 네트워크에서 송신 센서 노드는 롱 프리앰블에 (목적지 주소, 프리앰블의 나머지 길이, 데이터 길이, 충돌 해소시 역할)을 포함하는 요소 프리앰블을 반복적으로 전송하며, 수신 센서 노드는 송신 센서 노드에게 데이터 수신을 확인하는 ACK에 자신의 듀티 싸이클 정보를 제공함으로써, 각 센서 노드들은 데이터 전송에 참여할 것을 예측하고 그에 맞추어 각 센서 노드가 유휴 시간 없이 동작할 수 있도록 제어하는 방식을 통해 실 시간성을 만족시킬 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 반-선형 센서 네트워크에서의 매체 접근 제어 방식에서는 전송 경로상의 수면 지연을 최소화하며 충돌에 따른 추가의 에너지와 전송 시간 소모를 줄일 수 있으며, 전송 경로의 역방향으로 듀티 싸이클에 대한 정보의 전달을 통해 센서 네트워크가 프리앰블의 개수, 송신 시점 등을 동적으로 변경 적용할 수 있어, 이를 통해 불필요한 롱 프리앰블의 송신을 최소화함으로써 에너지 효율성을 높일 수 있다. 또한, 충돌 감지 정보의 전송을 통해 전송 경로 상 센서 노드들에게 충돌 발생을 알림으로써, 실제 센서 네트워크 환경에서 발생 가능한 다양한 충돌에서도 신뢰성을 제공할 수 있다.
매체 접근 제어, 반-선형 구조, 센서 네트워크, 저전력, 실시간, 신뢰성, 충돌

Description

반―선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법{METHOD FOR MEDIA ACCESS CONTROL ON SEMI-LINEAR SENSOR NETWORK}
본 발명은 센서 네트워크(sensor network) 통신을 위한 매체 접근 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 반-선형 센서 네트워크(semi-linear sensor network) 환경에서 롱 프리앰블(long preamble)의 유휴(idle) 시간을 활용하여 단일 싸이클(cycle)에서 여러 홉(hop)의 데이터 전송을 통해 수면 지연(sleep delay)을 최소화하도록 하고, 수신측 센서 노드(sensor node)의 듀티 싸이클(duty cycle)을 반영한 싸이클 구간 조정, 불필요한 수신 대기와 오버히어링(overhearing)의 제거 기법을 이용하여 저전력 및 실시간 특성이 가능하도록 하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 센서 네트워크는 기본 단위인 센서 노드들의 모임으로 구성되며, 센서 네트워크 응용 서비스는 이들 센서 노드들간의 무선 통신을 통해 필요한 정보를 교환하고 제어하는 것으로, 최근에는 각종 사고 감시, 실시간 정보 수집 등과 함께 신뢰성이 요구되는 응용 분야로 확대되고 있다.
이러한 각종 사고 감시, 실시간 정보 수집 등의 센서 네트워크 응용 서비스를 위해서는 사건 기반 실시간 감시나 신뢰성을 보장하기 위해 여러 요인에 따른 충돌 해소 등의 이슈 해결이 필요하며, 동시에 센서 네트워크가 충분히 긴 시간 동안 생존할 수 있어야 한다는 필요성이 대두되고 있다. 특히 배터리 기반의 제한된 에너지원을 사용하는 센서 노드로 구성된 네트워크의 에너지 사용 및 유지 비용의 효율성을 개선하기 위한 저전력 매체 접근 제어(MAC, Media Access Control) 방법은 매우 중요하다.
그러나, 대부분의 기존 통신 기법은 센서 네트워크의 에너지 효율성을 높이기 위한 저전력 통신 기법 개발에 초점을 맞추어 진행되어 왔으며, 현재까지 제안된 저전력 통신 기법들은 주로 주기적인 동작과 수면을 반복함으로써 불필요한 동작을 최소화하여 소비 전력을 낮추는 방식을 사용한다.
한편, 일반적으로 소프트웨어 연산을 수행하는 처리 프로세서(MCU)가 소비하는 에너지에 비해 통신 모듈인 RF 트랜시버(RF transceiver)에서 소비하는 에너지가 수십에서 수백 배까지 많이 소모하므로, 특히 센서 네트워크 환경에서는 송신하는 센서 노드가 없는 상황에서도 트랜시버가 에너지를 소비하며 지속적으로 수신을 대기하는 유휴 청취(idle listening)와 송수신과 직접 참여하지 않는 이웃 노드들이 불필요하게 패킷들을 수신하는 오버히어링에 의한 에너지 소비가 가장 큰 것으로 알려져 있다. 따라서, 저전력을 달성하기 위해, 일정 주기로 깨어남(wakeup)-동작(execution)-수면(sleep)하는 방식을 사용하고 이 주기를 길게 하는 낮은 듀티 싸이클을 통해 효과적으로 노드의 에너지 소비량을 줄이도록 하고 있다.
그러나, 낮은 듀티 싸이클을 적용하면 패킷(packet)은 매우 긴 하나의 주기에 한번의 전송만 가능하므로(1 홉), 전체 센서 네트워크상에서 매 홉(hop)마다 수면 상태의 다음 수신 노드가 깨어나 동작할 때까지 기다려야 하므로, 수면 지연이 유발되는데, 이러한 수면 지연(sleep delay)은 패킷 전송을 지연시키는 가장 큰 원인이 되는 등 센서 네트워크에서 전송 성능과 에너지 효율성은 반비례하는 것으로 알려져 있다.
즉, 다시 말해 전송 성능을 높이기 위해 듀티 싸이클을 증가시키면 유휴 청취가 증가하여 에너지 효율성이 감소하고, 에너지 효율성을 높이기 위해 듀티 싸이클을 낮추면 수면 지연의 증가로 인해 전송 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 센서 네트워크에서 사건 보고 혹은 감시와 같은 응용에서는 전송 지연의 최소화(low latency)를 만족해야 할 뿐만 아니라 장시간 동작의 보장을 통해 빈번한 센서 노드 교체를 방지해야 하는데, 이와 같은 응용에서 기존 센서 네트워크의 매체 접근 제어 방식은 상호 배타적인 것으로 알려진 전송 성능과 에너지 효율성을 모두 만족하기 어려운 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 반-선형적 센서 네트워크 환경에서 롱 프리앰블의 유휴 시간을 활용하여 단일 싸이클에서 여러 홉의 데이터 전송을 통해 수면 지연을 최소화하도록 하고, 수신측 센서 노드의 듀티 싸이클을 반영한 싸이클 구간 조정, 불필요한 수신 대기와 오버히어링의 제거 기법을 이용하여 저전력 및 실시간 특성이 가 능하도록 하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법을 제공하고자 한다.
상술한 본 발명은 다수의 센서 노드를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법으로서, 데이터를 획득한 임의의 송신 센서노드가 수면 상태에서 웨이크업하여 채널을 센싱하는 단계와, 상기 채널 센싱 후, 다수의 요소 프리앰블로 구성되는 롱 프리앰블을 생성하여 목적 센서 노드로 전송하는 단계와, 상기 롱 프리앰블의 전송을 완료한 후, 상기 목적 센서 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계와, 상기 데이터 전송 완료 후, 상기 목적 센서 노드의 듀티 싸이클 정보를 확인하여 상기 듀티 싸이클 정보에 따라 상기 요소 프리앰블의 개수를 조정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 전송 단계는, 상기 롱 프리앰블의 전송을 완료한 후, 상기 목적 센서 노드로의 데이터 전송을 위해 상기 데이터가 전송될 채널의 상태를 검사하는 단계와, 상기 채널의 상태가 데이터 충돌이 발생하는 경쟁구간인 경우 충돌해소를 수행하는 단계와, 상기 충돌해소를 수행한 후, 상기 목적 센서 노드로 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은, 상기 데이터 전송 완료 후, 상기 목적 센서 노드의 듀티 싸이클 정보에 따라 상기 요소 프리앰블의 송신 시점을 결정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 요소 프리앰블은, 목적지 주소(dest. addr), 잔여 프리앰블 수(remainder of preamble), 데이터 길이(length of data) 및 CA flag 정보를 포함하며, 상기 CA flag 정보는, 상기 송신 센서 노드와 목적 센서 노드간 충돌 해소의 수행 여부 정보를 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 센서 네트워크내 송신 센서 노드에서 채널 센싱 후 다수의 요소 프리앰블을 포함하는 롱 프리앰블을 송신하는 단계와, 상기 센서 네트워크내 임의의 수신 센서 노드에서 상기 요소 프리앰블의 목적지 정보를 검사하여 자신이 목적 센서 노드인지를 확인하는 단계와, 상기 목적 센서 노드인 경우 상기 송신 센서노드로부터의 데이터 수신을 위한 웨이크업 시점을 계산한 후, 수면 상태로 전환하는 단계와, 상기 웨이크업 시점에 상기 수면상태에서 웨이크업하여 상기 송신 센서노드로부터 전송되는 데이터를 수신하는 단계와, 상기 데이터 수신 완료 후, 상기 데이터를 다음 목적 센서 노드로 재전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 수신 단계는, 상기 목적 센서 노드가 상기 송신 센서 노드의 데이터 전송 시점에 수면상태에서 웨이크업하는 단계와, 상기 데이터 전송 시점의 채널 상태가 충돌이 발생할 수 있는 경쟁 상태인지를 검사하는 단계와, 상기 경쟁 상태인 경우 상기 송신 센서 노드와 상기 목적 센서 노드간 RTS 및 CTS 송/수신 과정을 통해 충돌해소를 수행하는 단계와, 상기 충돌해소 수행에 따른 채널의 유휴 상태에서 상기 데이터를 수신하는 단계를 포함함다.
또한, 상기 데이터의 재전송 단계는, 상기 데이터 수신 완료 후, 다음 목적 센서 노드로 상기 수신된 데이터의 재전송이 가능한지 검사하는 단계와, 상기 검사 결과 재전송이 가능한 경우, 상기 다음 목적 센서 노드로 상기 데이터를 재전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터의 재전송 단계는, 상기 데이터의 재전송 시점의 채널 상태가 충돌이 발생할 수 있는 경쟁 상태인지를 검사하는 단계와, 상기 경쟁 상태인 경우 상기 목적 센서 노드와 다음 목적 센서 노드간 RTS 및 CTS 송/수신 과정을 통해 충돌해소를 수행하는 단계와, 상기 충돌해소 수행에 따른 채널의 유휴 상태에서 상기 다음 목적 센서 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 재전송 완료 후, 상기 목적 센서 노드가 상기 다음 목적 센서노드의 듀티 싸이클 정보를 수신하는 단계와, 상기 듀티 싸이클 정보가 변경된 경우 요소 프리앰블 개수와 다음 듀티 싸이클을 조정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 듀티 싸이클 정보가 변경되지 않은 경우, 상기 목적 센서 노드는 즉시 수면 상태로 전환하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 목적 센서 노드의 웨이크업 시점은, 상기 요소 프리앰블내 상기 잔여 프리앰블 수 및 데이터 길이 정보를 이용하여 산출되며, 상기 목적 센서 노드에서 이전에 송신 실패한 추가 데이터가 존재하는 경우 상기 추가 데이터의 전송 시간이 가산되어 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적 센서 노드는, 상기 웨이크업 시점에서 상기 다음 목적 센서 노드로 요소 프리앰블 전송이 즉시 가능하지 않은 경우 전송 경로 상 다음 채널 센싱 시간까지의 시간인 다음 듀티 싸이클 시간(Tnext duty cycle)만큼 수면상태를 더 유지 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 반-선형 센서 네트워크에서 송신 센서 노드는 롱 프리앰블에 (목적지 주소, 프리앰블의 나머지 길이, 데이터 길이, 충돌 해소시 역할)을 포함하는 요소 프리앰블을 반복적으로 전송하며, 수신 센서 노드는 송신 센서 노드에게 데이터 수신을 확인하는 ACK에 자신의 듀티 싸이클 정보를 제공함으로써, 각 센서 노드들은 데이터 전송에 참여할 것을 예측하고 그에 맞추어 각 센서 노드가 유휴 시간없이 동작할 수 있도록 제어하는 방식을 통해 실 시간성을 만족시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에서는 수신 센서 노드가 자신을 목적지로 인식한 후 데이터/제어 구간까지의 충분한 시간을 가진 경우, 이 구간에서 다음 센서 노드에 대한 프리앰블 전송을 허용하고, 다음 센서 노드가 이에 응할 경우, 다음 센서 노드까지의 수면 지연 없이 즉시 전송이 가능하여 빠른 보고가 가능하며, 만일, 수신 센서 노드가 충분한 시간 구간을 갖지 못할 경우에는 즉시 수면 상태로 전환함으로써 센서 노드의 에너지 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 반-선형 센서 네트워크에서의 매체 접근 제어 방식에서는 전송 경로상의 수면 지연을 최소화하며 충돌에 따른 추가의 에너지와 전송 시간 소모를 줄일 수 있으며, 전송 경로의 역방향으로 듀티 싸이클에 대한 정보의 전달을 통해 센서 네트워크가 프리앰블의 개수, 송신 시점 등을 동적으로 변경 적용할 수 있어, 이를 통해 불필요한 롱 프리앰블의 송신을 최소화함으로써 에너지 효율성을 높일 수 있으며, 충돌 감지 정보의 전송을 통해 전송 경로 상 센서 노드들에게 충돌 발생을 알림으로써, 실제 센서 네트워크 환경에서 발생 가능한 다양한 충돌에서도 신뢰성을 제공할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 응용 서비스를 구체화하기 위한 반-선형 센서 네트워크의 구조를 도시한 것으로, 고정된 센서 노드로 구성된 센서 네트워크 환경에서 대부분의 트래픽(traffic)이 일정한 방향으로 전송되며, 전체적으로 선형적(linear) 구조에서 부분적으로 통합되는 형태의 센서 네트워크를 구성하는 것을 가정한다.
이하, 도 1을 참조하여 반-선형 센서 네트워크 구조에 각 센서 노드의 동작 을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 사건을 감지한 센서 노드(sensor node)(101, 102, 107)들이 생성한 사건 보고 패킷은 순차적으로 여러 센서 노드들간 전송을 통해 최종적으로 싱크 센서 노드(106)에 보고된다.
이때, 네트워크의 송신하는 센서 노드는 수신하는 센서 노드에게 롱 프리앰블(long preamble)을 전송하는데, 이 과정에서 수신 센서 노드는 롱 프리앰블의 남은 유휴 시간동안 수면 상태로 전환하고 롱 프리앰블이 끝나는 시점에 깨어나 수신을 시작하도록 준비시킴으로써, 수신 센서 노드의 불필요한 수신을 방지한다. 또한, 이때 이웃(neighbor) 센서 노드 역시 자신이 수신 대상이 아님을 인지하고 즉시 수면 상태로 전환하는데, 이러한 방식을 낮은 성능(throughput) 상태에서 최대 에너지 효율을 추구하는 경쟁에 의한 매체 접근 제어 방법이라고 한다.
본 발명에서는 이러한 방식에 기초하여 롱 프리앰블의 남은 시간 동안 다음 홉의 센서노드를 수면 지연 없이 깨어나도록 하기 위해 (목적지 주소, 미전송된 프리앰블의 남은 길이, 데이터의 길이, 충돌 해소 플래그)로 구성되는 쇼트 프리앰블(short preamble)을 반복적으로 보냄으로써, 완전한 쇼트 프리앰블을 수신한 수신 노드가 즉시 수면 상태로 전환하기 전에 다음 홉의 수신 노드를 깨우는 작업을 수행하여 수면 지연을 최소화하고자 한다.
이때, 쇼트 프리앰블을 수신한 이웃 노드들은 최종 데이터 송수신이 완료할 때까지 즉시 수면 상태로 전환함으로서 에너지 효율성을 높일 수 있다. 또한, 네트워크에서 다수 송신 센서 노드(103, 104, 107, 110)가 감지되어 경쟁 영역(108, 109)으로 인식되는 경우, 이 구간에서는 채널 센싱(channel sensing) 후 충돌 회피(collision avoidance)에 기반한 동적인 충돌 해소 방법을 통해 신뢰성 있는 데이터 패킷들을 연속적으로 전송할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반-선형 센서 네트워크에서 센서 노드의 싸이클 구간 구성을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 싸이클 구간(cycle period)은 예를 들어, 센서 노드 A(101)가 채널을 센싱(channel sensing)하고 프리앰블(preamble)과 데이터(data)를 전송하는 하나의 싸이클을 수행하는 구간으로, 초기 채널의 상태를 인식하기 위한 채널 센싱(209-1, 209-2) 후, 채널 센싱 결과를 판단하여 채널이 휴면(idle) 상태이고, 전송할 패킷을 가진 경우 롱 프리앰블(205)을 송신하는 프리앰블 구간(preamble period)(202)을 기본적으로 포함한다.
이후, 실제 데이터와 제어들을 송수신하기 위한 데이터/제어 구간(data/control period)(203)이 추가되며, 경쟁구간(contention period)(204-2)인지 여부에 따라 데이터/제어 구간(203)의 구성이 달라질 수 있다.
즉, 데이터를 송신해야하는 채널의 전송경로가 경쟁구간(204-2)이 아닌 경우에는 예를 들어 센서 노드 A(101)는 경쟁 없는 구간(contention free period)(204-1)으로 인식하고 센서 노드 B(103)로 송신할 해야할 데이터 패킷(206)을 즉시 송신하고, 이에 대한 확인으로 센서 노드 B(103)로부터 ACK(207)를 수신하게 된다.
이와 달리, 데이터를 송신해야하는 채널의 전송경로가 여러 센서 노드가 데이터를 전송하기 위해 경쟁하는 영역(108, 109)인 경우에는, 예를 들어 센서 노드 A(101)는 경쟁 구간(204-2)으로 인식하여 충돌 해결 방법(208)을 먼저 수행한 후, 센서 노드 B(103)로 송신할 해야할 데이터 패킷(210)을 송신하고, 이에 대한 확인으로 센서 노드 B(103)로부터 ACK(211)를 수신하게 된다.
이어, 이와 같이 데이터의 송수신을 완료한 이후에는 다음 채널 센싱(209-2, 209-3)까지는 수면 상태로 전환하여 불필요한 에너지 소모를 방지한다.
이때, 롱 프리앰블(205)은 수신 센서 노드가 인지할 수 있을 만큼 충분히 길어야 하며, 보통 수신 센서 노드의 듀티 싸이클에 대한 정보가 없을 경우, 수신 노드의 듀티 싸이클을 포함할 수 있도록 충분히 길어야 한다. 하지만, 롱 프리앰블의 전송 범위 내의 센서 노드들은 모두 롱 프리앰블을 수신해야 하고 또한 대상 수신 센서 노드 지정까지 에너지를 소모하며 대기하여야 하는데, 이러한 불필요한 오버히어링은 에너지 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서는 롱 프리앰블에 충분한 정보를 싣도록 함으로써, 오버히어링과 수면 지연을 최소화하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 롱 프리앰블의 구조를 도시한 것이다.
이하, 도 3을 참조하면, 롱 프리앰블(205)은 요소 프리앰블(301-1, 302-2)의 반복으로 구성한다. 요소 프리앰블(301-1)은 동기화를 위한 쇼트 프리앰블(301), 프레임의 시작임을 표시하는 SFD(start frame delimiter)(302), 목적 수신 노드의 주소인 목적지 주소(destination address : dest. addr)(303), 이후 남은 요소 프리앰블의 개수를 나타내는 잔여 프리앰블 수(remainder of preamble)(304), 송신할 데이터의 길이인 데이터 길이(length of data)(305), 그리고 충돌 회피에 대한 센 서 노드의 역할을 나타내는 CA flag(306)를 포함한다.
송신 센서 노드의 전송 범위내의 센서 노드 중에서 요소 프리앰블(301-1, 301-2)을 완전히 수신한 경우, 각 센서 노드들은 요소 프리앰블내 목적지 주소(dest. addr)(303)를 확인하여 이 자신이 아닌 경우, 즉시 수면(sleep) 상태로 전환하고, 잔여 프리앰블 수(304), 데이터 길이(305)의 전송, 충돌 회피를 위한 CA flag(306)의 완료 시점까지 지속함으로써 이 구간의 오버히어링(overhearing)을 제거할 수 있다.
만일, 요소 프리앰블(301-1)내 목적지 주소(303)이 자신의 주소인 경우, 센서 노드는 현시점에서 나머지 프리앰블의 종료 시점까지 수면 상태로 전환되며, 경쟁 없는 구간(309) 또는 경쟁구간(310)의 시작 시점에서 웨이크업(wakeup) 동작을 시작함으로써 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.
한편, 요소 프리앰블(301-1)내 CA flag(306)는 충돌 회피 과정의 수행 여부와 수행 시 센서 노드의 역할을 포함한다. 충돌 회피 과정이 필요한 경우, 롱 프리앰블(205) 이후는 경쟁 구간(310)으로 처리되며 충돌 회피 방법(CSMA/CA)(208)으로 송/수신 센서 노드간 RTS 및 CTS(307)의 교환을 수행한 후, 데이터의 송수신이 수행된다.
이때, RTS 송신과 RTS 수신/CTS 송신은 CA flag(306)에 의해 결정된다. 수신 센서 노드가 롱 프리앰블(205)내 요소 프리앰블(301-1) 수신을 완료한 후, 수신 센서 노드가 다음 홉(hop)의 수신 센서 노드의 주소를 포함하는 롱 프리앰블을 생성하여 재전송할 수 있다. 이를 수신한 다음 홉의 수신 센서 노드는 웨이크업 시 간(wakeup time)을 예측할 수 있어 수면 지연을 줄일 수 있다.
이때, 반-선형 네트워크에서 전송 경로상의 듀티 싸이클은 요소 프리앰블(301-1, 301-2)의 크기에 따라 연속적으로 조정되었을 때, 최적의 상태를 나타낸다. 따라서, 수신 센서 노드는 자신의 듀티 싸이클 정보를 ACK 패킷(207) 내 수신 센서 노드의 듀티 싸이클(duty cycle of receiver)(308)에 포함하여 송신 센서 노드에 전달한다. 그러면, 송신 센서 노드는 이를 참조하여 롱 프리앰블(205)의 전송 여부와 길이를 동적으로 재설정하도록 하며, 이와 같은 센서 노드간의 듀티 싸이클간 조정을 통해 센서 노드에서 수면 지연을 최소화할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반-선형 센서 네트워크에서 센서 노드간 프리앰블을 조정하는 신호 처리 절차를 도시한 것이다.
먼저, 도 4의 (a)에서 보여지는 바와 같이, 롱 프리앰블의 조정 전 종단 센서 노드 A(101)는 센서노드 B(103)를 목적지 주소(목적지: B)로 하고 CA flag는 "0"을 포함하는 롱 프리앰블(401)을 송신한다. 그러면, 센서 노드 B(103)는 롱 프리앰블(401)내 요소 프리앰블을 통해 자신이 목적지임을 인식한다.
이어, 센서 노드 B(103)는 센서 노드 A(101)의 롱 프리앰블(401)의 전송에 충분한 여유가 있다면, 수면 상태로 전환하기 전에 목적지:C, CA(101): "0"을 포함하는 요소 프리앰블을 센서 노드 A(101)의 롱 프리앰블(401) 구간내의 일정 비율만큼 재전송하고 나서 수면 상태로 전환한다.
이후, 센서 노드 B(103)는 정확히 센서 노드 A(101)의 데이터 송신 시점 전에 웨이크업하여 데이터(402-1)를 수신하고 이에 대한 확인을 위해 ACK(403-1)을 전송한다.
한편, 센서 노드 B(103)의 롱 프리앰블(404)은 센서 노드 C(105)에 의해 수신된다. 이때, 센서 노드 C(105)는 센서 노드 A(101)의 롱 프리앰블(401) 구간 내에 센서 노드 D(110)의 채널 센싱이 시작되기 전까지 수면 상태(406)를 유지하며, 센서 노드 D(110)의 채널 센싱(415) 시점에 웨이크업하여 센서노드 D(110)에 대한 요소 프리앰블(416)을 전송한다.
즉, 센서 노드 A(101)의 롱 프리앰블(401) 구간 내에 센서노드 B(103), C(105), D(110)는 데이터 송수신 시작 시점에 깨어나며, 그 이전에는 불필요한 오버히어링을 수행하지 않아 에너지 효율을 높일 수 있다. 비종단 센서 노드인 B(103)와 C(105)는 데이터 수신 및 ACK 송신 후 즉시 수신한 데이터 송신 및 ACK 수신을 대기하므로, 비종단 센서 노드 B(103), C(105), D(110)는 홉수에 비례하여 (실제 데이터의 길이+ACK 타임아웃) 만큼의 수면 상태(405, 407, 408)후에 데이터 전송을 시작한다.
이어, 전송 경로에서 송신 센서 노드는 ACK 패킷 내의 수신 센서 노드의 듀티 싸이클을 수신함으로써, 자신의 듀티 싸이클 대비하여 최적의 롱 프리앰블 길이를 제어할 수 있다.
도 4의 (b)는 롱 프리앰블의 길이에 대한 제어가 완료된 후의 절차를 도시한 것이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 센서 노드의 롱 프리앰블(401-1, 404-1, 416-1)의 길이가 도 4의 (a)에 도시된 것과 비교하여 전송 경로상의 수신 센서 노드의 듀티 싸이클에 맞추어 조정되었고, 이에 따라 불필요한 유휴 프리앰블의 전송을 제거할 수 있게 되었음을 알 수 있다. 즉, 송신측 센서노드들이 조기에 수면 상태로 전환함으로써(405-1, 407-1, 408-1), 에너지 효율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서 충돌을 감지하는 신호 처리 절차를 도시한 것이다.
반-선형 센서 네트워크는 전송 경로 상에 센서 노드간 전송 충돌이 발생할 수 있다. 즉, 도 5에서 보여지는 바와 같이, 센서 노드 B(103)가 센서 노드 C(105)에 데이터를 전송(501)하는 과정에서 센서 노드 G(104)의 데이터 전송(505)이 중복되는 경우, 충돌이 발생한다.
이와 같이, 충돌이 발생된 경우, 센서 노드 C(105)가 수신한 데이터(502)는 손상되며 이에 따라, ACK(503)를 송신하지 않는다. 그 결과, 센서 노드 B(103)와 센서 노드 G(104)는 각각 ACK에 대한 수신 대기 시간을 초과하여 ACK 타임아웃(timeout) 상태(504)를 인지하게 된다.
또한, 센서 노드 C(105) 역시 데이터에 대한 수신 실패를 인지하게 된다. 본 발명에서는 이러한 구간에 대해 CSMA/CA 방식으로 수신 가능 여부를 요청하는 RTS와 송신을 허용하는 CTS의 교환 방법을 통해 충돌을 해결한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서 충돌해소를 수행하는 신호 처리 절차를 도시한 것이다.
상기한 도 5에서와 같이 센서 노드 B(103), C(105), G(104)간 충돌이 발생하는 경우 충돌을 해소하기 위해, 송신 센서 노드인 B(103)와 센서 노드 G(104)는 센서 노드 C(105)에게 각각 RTS(602)와 RTS(610)를 요청한다. 이어, 센서 노드 C(413)로부터 CTS(603)를 수신한 센서 노드 B(103)가 충돌 해소 과정을 완료한 후, 데이터(606)를 전송하며, 전송 완료 후 ACK(607)를 수신한다. 그런 후, 센서 노드 G(104)는 다음 싸이클 구간에서 센서 노드 C(105)으로의 재전송을 시도할 것이다.
이때, 센서 노드 D(110)는 충돌 해소 과정이 수행되기 전의 요소 프리앰블 대신에 센서 노드 C(103)가 충돌 해소 과정을 수행함을 알리기 위한 CA flag를 포함한 새로운 요소 프리앰블(609-3)을 수신하고, 이에 따라, 센서 노드 C(105)의 충돌 해소 구간(601-2)만큼의 추가 수면 상태를 지속하게 된다(608).
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 반-선형 센서 네트워크에서 센서 네트워크의 종단에 위치한 센서 노드에서의 매체 접근 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 센서 네트워크의 종단에 위치한 센서 노드, 예를 들어 센서 노드 A(101)는 수신 처리 없이 송신만 수행한다. 센서 노드 A(101)는 초기 설정 단계(S700)에서, 롱 프리앰블내 요소 프리앰블의 개수(P#)를 초기화하고 충돌 해소 방식은 해제(CRT=false)하도록 한다.
이어, 송신을 시도할 경우, 센서 노드 A(101)는 수면 상태에서 웨이크업하여 채널을 센싱하는 단계(S702)를 수행하고, 채널이 휴면 상태인지를 검사한다(S704).
이때, 센서로부터 취합된 데이터가 존재하지 않거나 채널이 이미 다른 센서 노드에 의해 사용되고 있어 활성화 상태(active)일 경우, 센서 노드 A(101)는 다음 채널 센싱까지 수면 상태로 전환한다(S724). 그러나 만일, 데이터가 존재하고 채널 을 사용하는 센서 노드가 존재하지 않아 채널이 휴면(idle) 상태이라면, 센서 노드 A(101)는 즉시 다음 센서 노드 예를 들어 센서 노드 B(103)에게 송신할 요소 프리앰블을 생성하고 초기화된 요소 프리앰블 개수만큼 전송을 수행한다(S706).
이어, 센서노드 A(101)는 프리앰블의 전송을 완료하고 데이터 전송을 시작하기 직전에, 전송 충돌 해소를 수행하여야 하는지를 검사한다(S708). 이때, 전송 충돌 해소를 수행하여야 하는 경우이면(즉, CRT=true) 목적 센서 노드인 센서 노드 B(103)에게 RTS를 송신하고 CTS를 수신한다(S710). 이 과정에서 센서 노드 A(101)는 CTS 수신이 실패하는지 성공하는지 여부를 검사하여(S712), CTS 수신에 실패하면, 다음 채널 센싱까지 수면 상태로 전환한다(S724). 그러나 CTS 수신이 성공한 경우 목적 센서 노드인 센서 노드 B(103)에게 데이터를 전송한다(S714).
이때, 센서 노드 A(101)는 (S708)단계에서 전송 충돌 해소를 수행하지 않아도 되는 경우이면(즉, CRT=false), RTS송신 및 CTS 수신 과정 없이 즉시 목적 센서 노드인 센서 노드 B(103)에 데이터를 전송한다(S714).
이어, 센서 노드 A(101)는 데이터 전송을 완료한 후, 센서 노드 B(103)로의 데이터 전송을 확인하기 위해 일정 시간 안에 목적 센서 노드인 센서 노드 B(103)로부터 ACK가 수신되는지를 검사한다(S716).
이때 만일, 데이터 전송 중에 충돌이 발생하여 ACK를 수신하지 못해 ACK 타임아웃이 발생한 경우, 센서 노드 A(101)는 다음 데이터 전송 시도에는 충돌 해소를 수행하도록 설정하고(즉, CRT=true)(S718), 다음 채널 센싱까지 수면 상태로 전 환한다(S724). 이와 달리, 데이터 전송 중에 충돌 없이 전송이 완료되어 ACK를 수신한 경우, 센서 노드 A(101)는 목적 센서 노드인 센서 노드 B(103)의 듀티 싸이클 정보를 확인하여 듀티 싸이클이 변경되었는지를 검사한다(S720). 이때 만일 센서 노드 B(103)의 듀티 싸이클이 변경된 경우 센서 노드 A(101)는 요소 프리앰블의 전송 개수(P#을 감소)를 조정하고 센서 노드 B(103)의 듀티 싸이클 정보를 참조하여 이후 요소 프리앰블의 송신 시점을 결정한다(S722). 이때, ACK패킷은 목적 센서 노드의 듀티 싸이클 정보를 포함한다.
이어 위와 같은 모든 과정이 종료되며, 센서 노드 A(101)는 다음 채널 센싱까지 수면 상태를 유지한다(S724).
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 반-선형 센서 네트워크에서 센서 네트워크의 비종단에 위치한 센서 노드에서의 매체 접근 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1, 도 2 및 도 8a 내지 도 8b를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 센서 네트워크의 비종단에 위치한 센서 노드, 예를 들어 센서 노드 B(103)는 데이터의 수신 후 이에 대해 재송신을 수행한다는 특징이 있다. 센서 노드 B(103)는 초기 설정 단계(S800)로, 요소 프리앰블의 전송 회수(P#), 충돌 해소를 위한 송신측 역할(CRT)과 충돌 해소를 위한 수신측 역할(CRR)을 비활성화(false)한다.
이어, 수행 단계에서 센서 노드 B(103)는 수면상태에서 웨이크업하여 채널을 센싱하여(S802), 채널이 유휴(idle) 상태가 아니면 다시 수면 상태로 전환한다.
그러나 만일, 채널이 유휴 상태인 경우 선행 프리앰블을 수신하였는지 여부를 검사한다(S804). 검사결과 송신할 데이터가 있지만 선행 프리앰블(pre.preamble)을 수신하지 못했다면, 센서 노드 B(103)는 기존 종단 센서 노드의 매체 접근 제어 방식에 따라 전송을 수행한다(S806). 그러나 검사결과 선행 프리앰블을 수신하였다면, 센서 노드 B(103)는 프리앰블 내 목적지 주소(dest. addr)을 비교하여 자신의 주소와 일치하는지 여부를 검사한다(S808).
검사결과 자신의 주소와 목적지 주소가 일치하지 않으면 센서 노드 B(103)는 즉시 수면 상태로 전환하여, 불필요한 오버히어링을 제거한다(S856). 그러나, 검사결과 자신의 주소와 목적지 주소가 일치하는 경우 센서 노드 B(103)는 프리앰블내 잔여 프리앰블 수(remainder of preamble), 데이터 길이(length of data)를 바탕으로 웨이크업 할 시간인 Tdelay를 계산한다(S810).
다음으로, 센서 노드 B(103)는 이전에 송신에 실패하여 추가 전송하여야 할 추가 데이터를 가졌는지 검사한다(S812). 이때, 이전 싸이클에서 미전송된 추가 데이터가 존재하는 경우에 센서 노드 B(103)는 해당 데이터의 전송 시간(Tpre_data_delay)을 웨이크업 할 시간인 Tdelay에 추가한다(S814).
이후, 센서 노드 B(103)는 추가 데이터가 존재하지 않는 경우를 포함하여, 이전 프리앰블(pre.preamble)의 CA flag를 확인한다(S816). 즉, CA flag가 "1"인 경우는 이전 송신 센서 노드 예를 들어 센서 노드 A(101)가 충돌 해소를 위해 RTS 송신하게 되므로, 센서 노드 B(103)는 충돌 해소를 위해 RTS 수신 및 CTS 송신을 수행하여야 하며(CRR=true) 다음 센서 노드 예를 들어 센서 노드 C에게 충돌 해소 과정만큼의 시간 동안 추가로 수면 상태를 유지해야 함을 알리기 위해 다음 프리앰블(next.preamble)의 CA flag을 "2" 설정한다(S818). 또한, CA flag가 "2"인 경우는 이전 송신 센서 노드 예를 들어 센서 노드 A(101)가 충돌 해소를 수행하고 있음을 의미하므로, 이와 같은 충돌 해소 수행 시간(TCR)을 웨이크업 할 시간인 Tdelay에 추가한다(즉, Tdelay+=TCR)(S820).
위와 같이, CA flag에 따른 처리가 완료되면, 비종단 센서 노드인 센서 노드 B(103)는 현 시점에서 다음 센서 노드 예를 들어, 센서 노드 C(105)에게 다음 프리앰블(next.preamble)을 전송가능한 지 검사하여(S822), 전송이 가능하다면 전송 경로상의 다음 센서 노드의 채널 센싱 시간까지의 시간(next.duty cycle)인 Tnext.duty cycle만큼 수면상태를 유지한 후(S824), 웨이크업하여 다음 프리앰블(next.preamble)을 생성한 후 전송한다(S826). 이후 센서 노드 B(103)는 데이터/제어 구간(203)까지 수면 상태로 전환하고(S828), 다음 센서 노드에게 프리앰블이 전송가능하지 않은 경우에도 역시 데이터/제어 구간(203)까지 수면 상태로 전환한다(S830).
이어, 데이터/제어 구간(203)의 시작 시점에 수면 상태로부터 웨이크업한 센서 노드 B(103)는 수신용 충돌 해소(CRR)를 수행하여야 하는지 여부를 검사하여(S832), 충돌 해소를 수행하여야 하는 경우에는 RTS 수신 및 CTS 송신을 수행한 후(S834), 이전 송신 센서 노드 예를 들어, 센서 노드 A(101)로부터 데이터를 수신한다(S836). 그러나, 수신용 충돌 해소를 수행하지 않는 경우, 센서 노드 B(103)는 즉시 이전 송신 센서 노드인 센서 노드 A(101)로부터 데이터 수신을 시작한다(S836).
이때, 데이터 수신이 성공적으로 완료되면, 센서 노드 B(103)는 송신 센서 노드인 센서 노드 A(101)에게 자신의 듀티 싸이클(duty cycle) 정보를 포함하는 ACK를 전송한다(S838).
이어, 센서 노드 B(103)는 수신된 데이터에 대해 다음 수신 센서 노드 예를 들어 센서 노드 C(105)로 즉시 재전송이 가능한 지 검사하여(S840), 전송 가능하지 않으면 다음 채널 센싱까지 수면 상태를 유지한다(S856).
이와 달리, 재전송이 가능하다면, 센서 노드 B(103)는 충돌 해소(CRT) 수행이 필요한 지 검사한다(S842). 이때 송신용 충돌 해소가 필요하다면, 센서 노드 B(103)는 센서 노드 C(105)와 RTS 송신 및 CTS 수신 절차를 추가로 수행하며(S844), 충돌 해소가 필요하지 않다면 즉시 다음 센서 노드 예를 들어 센서 노드 C(105)에게 데이터의 전송을 시작한다(S846). 이후 다음 센서 노드인 센서 노드 C(105)로부터 ACK 수신을 대기한다(S848).
이때 만일, 일정 기준시간내 ACK 수신에 실패하여 ACK 타임아웃(timeout)이 발생한 경우, 센서 노드 B(103)는 송신 충돌 해소를 수행하도록 설정한 후(S850), 다음 채널 센싱까지 수면 상태로 전환된다(S856).
그러나, ACK를 성공적으로 수신하였다면, 센서 노드 B(103)는 ACK내 포함된 센서 노드 C(105)의 듀티 싸이클 정보를 확인하고, 듀티 싸이클이 변경되었는지 여부를 검사한다(S852). 이때 센서 노드 C(105)의 듀티 싸이클이 변경된 경우, 센서 노드 B(103)는 듀티 싸이클의 변경에 대응하여 다음 요소 프리앰블 개수(P#)와 다음 듀티 싸이클(next.duty cycle)을 조정하고(S854), 다음 채널 센싱까지 수면 상태로 전환한다. 듀티 싸이클의 변경이 없을 경우 즉시 수면 상태로 전환한다(S856).
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 저전력 및 신뢰성, 그리고 실시간 특성을 만족시키기 위해 경쟁(contention)방식을 기반하여 낮은 듀티 싸이클을 채택함과 동시에, 실시간 상황 보고를 위해 상호 유기적으로 연결된 네트워크에서 단일 듀티 싸이클 내에 허용 가능한 다중 홉을 지원함으로써 동적으로 이를 개선할 수 있도록 하였다.
즉, 먼저 사건 발생 중심의 실시간 처리 응용 서비스는 매우 적은 빈도로 발생된다는 점에서 높은 듀티 싸이클의 적용은 불필요한 오버헤드이며, 동시에 발생된 사건에 대해서는 허용되는 시간 범위 내에서 반드시 전달이 가능해야 한다. 이때, 낮은 듀티 싸이클은 전달에 참여하는 홉의 수에 비례하여 큰 수면 지연(sleep delay)를 내포하게 된다는 큰 단점이 있다. 이에 따라 본 발명을 적용한 실시간 보고형 센서 네트워크는 해당 듀티 싸이클 내에서 여러 홉의 다음 센서 노드들에게 전달할 수 있도록 하였다. 이를 위해, 롱 프리앰블 내에는 이를 수신한 센서 노드가 다음 센서 노드에 대한 동작을 예측하고 처리할 수 있는 정보를 포함하는 쇼트 프리앰블을 반복적으로 포함하도록 하였다. 이를 통해 다음 홉에 위치한 센서노드가 적당한 시점에 wakeup하여 수신을 준비하고 있도록 하여, 수면 지연을 충분히 줄일 수 있으며 동시에 이웃 센서 노드들의 불필요한 오버히어링(overhearing)을 최소화할 수 있어 개별 센서 노드의 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한, 전송 중에 센서 노드들간의 경쟁 혹은 새로운 네트워크의 추가 등의 요인으로 인해 충돌이 발생할 수 있다. 센서 네트워크에서 충돌은 이를 해결하기 위한 추가적인 에너지 소비와 전송 지연이 발생하므로, 본 발명은 이를 해결하기 위해 충돌에 대한 상황을 공유하고 이에 따라 충돌을 유발한 대상 센서 노드들간의 경쟁을 통해 전송을 시도하도록 구성하였다. 이러한 충돌을 유발하는 대상 센서 노드들은 수면 상태(sleep state)를 유지하다가 이 경쟁 구간에 도달하여 경쟁을 통해 제어를 확보하게 된다. 물론, 다음 홉의 센서 노드는 전 단계 충돌을 감지하고 이에 따른 충돌 해소 과정에 대한 인식을 통해 불필요한 유휴 청취(idle listening)가 발생하지 않도록 웨이크업 시점이 동적으로 조정된다. 이때 이러한 충돌 감지와 해소 과정은 동적으로 결정되므로, 지속적인 모니터링 과정에서 외부 요인에 의해 충돌이 자연 해소될 경우 이러한 충돌 해소 과정도 역시 동적으로 제외된다. 이러한 과정을 통해 불필요한 프로토콜 오버헤드 사용을 최소화하여 에너지 효율성을 높이고 실제 센서 네트워크 환경에서 발생 가능한 다양한 충돌을 회피할 수 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명 의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 반-선형 구조의 센서 네트워크 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 노드에서 데이터 전송을 위한 싸이클 구성 예시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 요소 프리앰블을 포함하는 롱 프리앰블 구조도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롱 프리앰블의 동적 조정 예시도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전송 경로 상 충돌 감지 예시도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전송 경로 상 충돌 해소 수행 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 종단 센서 노드에서 매체 접근 제어 흐름도,
도 8a 내지 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 비종단 센서 노드에서 매체 접근 제어 흐름도.

Claims (20)

  1. 다수의 센서 노드를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법으로서,
    데이터를 획득한 임의의 송신 센서노드가 수면 상태에서 웨이크업하여 채널을 센싱하는 단계와,
    상기 채널 센싱 후, 다수의 요소 프리앰블로 구성되는 롱 프리앰블을 생성하여 목적 센서 노드로 전송하는 단계와,
    상기 롱 프리앰블의 전송을 완료한 후, 상기 목적 센서 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계와,
    상기 데이터 전송 완료 후, 상기 목적 센서 노드의 듀티 싸이클 정보를 확인하여 상기 듀티 싸이클 정보에 따라 상기 요소 프리앰블의 개수를 조정하는 단계
    를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 전송 단계는,
    상기 롱 프리앰블의 전송을 완료한 후, 상기 목적 센서 노드로의 데이터 전송을 위해 상기 데이터가 전송될 채널의 상태를 검사하는 단계와,
    상기 채널의 상태가 데이터 충돌이 발생하는 경쟁구간인 경우 RTS 및 CTS 송수신 과정을 통해 충돌해소를 수행하는 단계와,
    상기 충돌해소를 수행한 후, 상기 목적 센서 노드로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 데이터 전송 완료 후, 상기 목적 센서 노드의 듀티 싸이클 정보에 따라 상기 요소 프리앰블의 송신 시점을 결정하는 단계를 더 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 센싱 시, 상기 센싱된 채널이 다른 센서 노드에 의해 점유된 경우 상기 송신 센서 노드는 다음 채널 센싱까지 수면 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소 프리앰블은,
    목적지 주소(dest. addr), 잔여 프리앰블 수(remainder of preamble), 데이터 길이(length of data) 및 CA(Collision Avoidance) flag 정보를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 CA(Collision Avoidance) flag 정보는,
    상기 송신 센서 노드와 목적 센서 노드간 충돌 해소의 수행 여부 정보를 저장하고 있는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 충돌 해소 단계에서,
    상기 송신 센서 노드는 상기 목적 센서 노드로 RTS를 송신하고, 상기 목적 센서 노드로부터 상기 RTS에 응답한 CTS를 수신하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 CTS가 수신되지 않는 경우, 상기 송신 센서 노드는, 다음 채널 센싱까 지 수면 상태로 전환하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신 센서 노드는,
    상기 목적 센서 노드로의 데이터 전송 시 충돌이 발생한 경우, 다음 요소 프리앰블의 CA(Collision Avoidance) flag 정보를 충돌 해소를 수행할 것을 지시하는 정보로 설정하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  10. 다수의 센서 노드를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법으로서,
    임의의 수신 센서 노드에서 상기 센서 네트워크내 송신 센서 노드로부터 채널 센싱 후 다수의 요소 프리앰블을 포함하는 롱 프리앰블을 전송 받는 단계와,
    상기 센서 네트워크내 상기 수신 센서 노드에서 상기 요소 프리앰블의 목적지 정보를 검사하여 자신이 목적 센서 노드인지를 확인하는 단계와,
    상기 목적 센서 노드인 경우 상기 송신 센서노드로부터의 데이터 수신을 위한 웨이크업 시점을 계산한 후, 수면 상태로 전환하는 단계와,
    상기 웨이크업 시점에 상기 수면상태에서 웨이크업하여 상기 송신 센서노드로부터 전송되는 데이터를 수신하는 단계와,
    상기 데이터 수신 완료 후, 상기 데이터를 다음 목적 센서 노드로 재전송하는 단계와,
    상기 데이터 수신 완료 후, 상기 목적 센서 노드가 상기 송신 센서 노드로 자신의 듀티 싸이클 정보를 전송하는 단계
    를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터 수신 단계는,
    상기 목적 센서 노드가 상기 송신 센서 노드의 데이터 전송 시점에 수면상태에서 웨이크업하는 단계와,
    상기 데이터 전송 시점의 채널 상태가 충돌이 발생할 수 있는 경쟁 상태인지를 검사하는 단계와,
    상기 경쟁 상태인 경우 상기 송신 센서 노드와 상기 목적 센서 노드간 RTS 및 CTS 송/수신 과정을 통해 충돌해소를 수행하는 단계와,
    상기 충돌해소 수행에 따른 채널의 유휴 상태에서 상기 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터의 재전송 단계는,
    상기 데이터의 재전송 시점의 채널 상태가 충돌이 발생할 수 있는 경쟁 상태인지를 검사하는 단계와,
    상기 경쟁 상태인 경우 상기 목적 센서 노드와 다음 목적 센서 노드간 RTS 및 CTS 송/수신 과정을 통해 충돌해소를 수행하는 단계와,
    상기 충돌해소 수행에 따른 채널의 유휴 상태에서 상기 다음 목적 센서 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터 재전송 완료 후, 상기 목적 센서 노드가 상기 다음 목적 센서노드의 듀티 싸이클 정보를 수신하는 단계와,
    상기 듀티 싸이클 정보가 변경된 경우 요소 프리앰블 개수와 다음 듀티싸이클을 조정하는 단계를 더 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 듀티 싸이클 정보가 변경되지 않은 경우, 상기 목적 센서 노드는 즉시 수면 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 목적 센서 노드의 웨이크업 시점은,
    상기 요소 프리앰블내 잔여 프리앰블 수 및 데이터 길이 정보를 이용하여 산출되는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 목적 센서 노드의 웨이크업 시점은,
    상기 목적 센서 노드에서 이전에 송신 실패한 추가 데이터가 존재하는 경우 상기 추가 데이터의 전송 시간이 가산되어 산출되는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 목적 센서 노드는,
    상기 웨이크업 시점에서 상기 다음 목적 센서 노드로 요소 프리앰블 전송이 즉시 가능하지 않은 경우 전송 경로 상 다음 채널 센싱 시간까지의 시간인 다음 듀티 싸이클 시간(Tnext duty cycle)만큼 수면상태를 더 유지하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 요소 프리앰블의 목적지 정보가 자신의 주소와 일치하지 않는 경우, 상기 목적 센서 노드는 즉시 수면 상태로 전환하는 단계를 더 포함하는 반-선형 센서 네트워크에서 저전력 매체 접근 제어 방법.
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