KR101160432B1

KR101160432B1 - 다중채널 접근 네트워크에서 랑데부 채널 결정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101160432B1
Application number: KR1020110012469A
Authority: KR
Inventors: 전중휘; 김치하; 양동민; 신종민
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-06-28

Abstract

본 발명은 다중채널 접근 네트워크(multichannel access networks)에서 노드(node)들이 데이터 전송을 하기 위하여 하나의 채널에서 랑데부(rendezvous)하는 랑데부 채널 결정 방법에 관한 것이다. 한편, 본 발명은 분산 채널 랑데부 방식을 이용하고, 분산 채널 랑데부 방식을 위하여 다중채널에서 랑데부 순열을 반복적으로 탐색하여 두 노드가 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 두 노드가 이용 가능한 다중채널 탐색방법에 있어서, 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중채널 접근 네트워크에서 랑데부 채널 결정 방법 및 장치{Rendezvous channel determining method and apparatus in multichannel access networks}

본 발명은 두 노드가 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법 및 장치에 관한 것이다.

한편, 본 발명은 분산 채널 랑데부 방식을 이용하고, 분산 채널 랑데부 방식을 위하여 다중채널을 랑데부 순열을 반복적으로 탐색하여 노드들이 랑데부하는 채널을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

다른 한편, 본 발명은 랑데부 순열의 반복과 빈 슬롯을 이용하여 채널의 수가 많아지더라도 빠른 시간 내에 노드들이 랑데부하는 채널을 결정하는 랑데부 채널 결정 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 국가연구개발사업의 일환으로, 과제고유번호 : "ITAC1090103100090001000100100", 연구사업명 : "대학IT연구센터 육성 지원사업", 연구과제명 : "융합단말을 위한 내장형 소프트웨어 기술 연구"에 관한 것이다.

당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 다중채널 접근 환경에서 통신을 원하는 두 노드가 동일한 채널을 설정하는 방법에는 중앙집권적(centralized) 방법과 분산적(distributed) 방법이 있다.

그런데, 전술한 바와 같은 기존의 각 방법들은 하나의 제어 채널 장치(control channel unit) 또는 중앙 처리 장치(central processing unit)에서 병목 현상이 일어나거나 한 순간에 접근에 실패할 수도 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다중채널 접근 네트워크에서 통신을 원하는 두 노드가 널리 사용되는 분산 채널 랑데부 방식에 기반하는 랑데부 채널을 결정하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 시간 효율성을 제공하기 위하여 결정된 랑데부 순열을 이용하여 빠른 시간 내에 랑데부 채널을 결정하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 환경에서 한 슬롯 시간을 두 배로 늘여 적용 효과가 높고, 통신을 원하는 두 노드가 빠른 시간 내에 랑데부 채널을 결정하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 의하면 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법에 있어서, 노드에 존재하는 중앙 처리 유닛이 메모리에 저장된 랑데부 채널 결정 알고리즘을 읽어오는 단계; 상기 읽혀진 랑데부 채널 결정 알고리즘에 의해 전파 송수신부로 하여금 랑데부 채널을 탐색하도록 하여 탐색 결과를 상기 중앙 처리 유닛에 보내는 랑데부 채널 탐색 단계; 및 상기 중앙 처리 유닛은 상기 랑데부 채널 탐색 결과에 따라서 랑데부 채널을 결정하는 랑데부 채널 결정 단계를 포함하는 랑데부 채널을 결정하는 방법을 제공한다.

바람직하기로는 상기 랑데부 채널 탐색 단계는 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열을 이용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 랑데부 채널 결정 단계는 서로 통신을 원하는 노드들이 슬롯에 따르는 채널 접근 수가 랑데부하면, 그 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 결정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 랑데부 순열의 구성에서 중앙의 빈 슬롯을 중심으로 채널 번호가 증가하는 순열과 감소하는 순열을 배치하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하기로는 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 환경에서 하나의 슬롯 시간을 두 배로 늘리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 양태에 의하면, 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 장치에 있어서, 랑데부 채널 결정 알고리즘을 저장하는 메모리; 메모리에 저장된 랑데부 채널 결정 알고리즘을 읽어오는 중앙 처리 유닛; 및 상기 중앙 처리 유닛의 제어하에 상기 읽혀진 랑데부 채널 결정 알고리즘에 의해 랑데부 채널을 탐색하도록 하여 탐색 결과를 상기 중앙 처리 유닛에 보내는 전파 송수신부를 포함하고, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 랑데부 채널 탐색 결과에 따라서 랑데부 채널을 결정하는 랑데부 채널 결정 장치를 제공한다.

바람직하기로는 상기 전파 송수신부는 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열을 이용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 중앙 처리 유닛은 서로 통신을 원하는 노드들이 슬롯에 따르는 채널 접근 수가 랑데부하면, 그 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 결정하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 랑데부 채널 결정방법은, 분산 채널 랑데부 방식과 관련하여 다중채널 접근 네트워크에서 데이터 전송을 원하는 노드들이 하나의 채널을 빠른 시간 내에 랑데부할 수 있게 하는 이점을 제공한다.

그리고, 본 발명은 시간 효율성을 제공하기 위하여 결정된 랑데부 순열을 이용하고, 결정된 랑데부 순열을 위하여 순차적인 슬롯과 역순하는 슬롯 사이에 빈 슬롯을 넣음으로써 2*N + 1 (여기서 N은 이용가능한 채널의 수) 개의 슬롯 안에 랑데부 채널을 결정할 수 있는 이점을 제공한다.

또한, 본 발명은 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 환경에서 간단한 방법을 통하여 동기화가 이뤄진 환경과 같은 시간 내에 랑데부 채널을 결정할 수 있는 이점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 이용된 분산 처리 랑데부 방식의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이용가능한 채널의 수인 N 값이 5일 때 결정된 랑데부 순열을 이용한 경우의 알고리즘 수행 과정 후 랑데부된 채널의 결과도이다.
도 3은 슬롯(slot) 동기화가 이뤄지지 않은 상황에서 하나의 슬롯 시간을 두 배하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의하여 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 장치를 개괄적으로 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 랑데부 채널 결정 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 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 4는 본 발명에 의하여 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 장치를 개괄적으로 설명하기 위한 블록도이다.

도 4에 의하면, 본 발명에 의한 랑데부 채널 결정 장치(100, 100')는 각각 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드 측에 구비되고, 각 랑데부 채널 결정 장치(100, 100')는 중앙 처리 유닛(10, 10'), 메모리(20, 20') 및 전파 송수신부(30, 30')를 구비하고 있다.

여기서는 설명의 편의상 하나의 노드 측에 구비된 랑데부 채널 결정 장치(100)를 가지고 설명하기로 하고, 다는 노드 측에 구비된 랑데부 채널 결정 장치(100')는 설명을 생략하기로 한다.

도 4에서, 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때, 한 노드 측의 랑데부 채널 결정 장치(100)에 구비된 중앙 처리 유닛(10)은 다른 노드 측에 데이터 전송을 하기 위하여 채널을 결정하게 되는데, 이때 중앙 처리 유닛(10)(CPU)은 채널을 제어하기 위한 제어 채널 유닛으로, 메모리(20)에 저장된 랑데부 채널 결정 알고리즘을 요청하고(1), 메모리(20)는 중앙 처리 유닛(10)에 랑데부 채널 결정 알고리즘을 전송한다(2). 그 다음, 중앙 처리 유닛(10)은 랑데부 채널 결정 알고리즘을 이용하여 전파 송수신부(30)로 하여금 랑데부 채널을 탐색하여 그 랑데부 채널 탐색 결과를 알려주도록 한다(3). 이로써, 중앙 처리 유닛(10)은 그 랑데부 채널 탐색 결과에 따라서 랑데부 채널을 결정한다.

랑데부 통신 메카니즘에 의하면, 한 노드의 송신기와 수신기 모두가 다른 노드가 메시지를 송수신하게 될 때까지 대기하는데, 송신기와 수신기 모두가 상이한 채널 상에 동시에 통신을 요청하나, 일단 한 쌍의 상보 요청이 랑데부 통신을 위해 선택되면 동시에 여러 채널 상에 요청된 통신은 취소된다. 랑데부 통신 동작에 의하면, 2개의 별개 프로세스 사이에서 수행되며, 동일한 채널 상에 하나는 입력을 대기하도록 하고 다른 하나는 출력을 대기하도록 하는 통신을 수행한다. 이러한 랑데부 통신에 대해서는 논문 "An implementation model of rendezvous communication" (Luca Cardelli , AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey 07974, Appears in Seminar on Concurrency S.D.Brookds, A.W.Roscoe, and

G.Winskel Eds. Lecture Notes in Computer Science 197 Springer-Verlag, 1985)에 설명이 되어 있으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법에 대하여 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 랑데부 채널 결정을 구현하기 위한 분산 채널 랑데부 방식에서의 랑데부 순열 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 랑데부 채널 결정 방법을 구현하기 위한 분산 채널 랑데부방식의 순열은 이용 가능한 N 개의 채널에서 두 노드가 길이가 M 인 순열을 포함하여 이뤄진다. 동기화가 이뤄진 상태에서 노드 A 가 채널을 먼저 탐색하고, k 번의 슬롯이 지난 후에 노드 B 가 채널을 탐색하더라도 랑데부 순열의 크기(N) 안에 랑데부 채널을 결정할 수 있다. 이용 가능한 채널이 N 개가 있다면 N^2 + N - 1 슬롯 안에 랑데부 채널을 결정할 수 있다. 여기서, 채널 접근 수는 kt이다. 도면에서 ai는 접근한 채널 숫자를 나타내고, slot은 타임 슬롯으로 접근 채널 수를 탐색하는 시간이다.

본 발명에서 상기 랑데부 채널 탐색 단계는 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열을 이용한다. 상기 랑데부 채널 결정 단계는 서로 통신을 원하는 노드들이 슬롯에 따르는 채널 접근 수가 랑데부하면, 그 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 결정한다. 상기 랑데부 채널 탐색 단계 및 랑데부 채널 결정 단계에 이용되는 랑데부 순열은 빈 슬롯을 중심으로 채널 번호가 증가하는 순열과 감소하는 순열을 배치함으로써 한 순열 안에서 랑데부 채널을 탐색하고 결정한다.

본 발명에 따른 랑데부 채널 결정 방법의 상세 알고리즘을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 N 값이 5일 때 결정된 랑데부 순열을 이용한 경우의 알고리즘 수행 과정 후 결정된 채널의 결과도이다. 도 2를 참조하면, N 값이 5일 때 결정된 랑데부 순열은 크기가 11이고, 순열의 구성은 1, 2, 3, 4, 5, e, 5, 4, 3, 2, 1이 된다.여기서 e는 빈 슬롯을 나타낸다. k가 어떠한 값을 가지더라도 결정된 랑데부 순열 크기만큼의 슬롯 숫자 안에서 랑데부 채널을 결정할 수 있다.

도 3은 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 상황에서 한 슬롯의 시간을 두 배로 하여 결정된 랑데부 순열을 나타낸 도면이다.

즉, 도 3은 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 환경에서의 결정된 랑데부 순열을 이용하는 과정을 나타내는 도면으로서, 한 슬롯 시간을 두 배 (t'=2t)로 증가시키면 두 노드가 슬롯에 접근하는 시간 차이를 무시할 수 있다. 결정된 랑데부 순열은 이용 가능한 채널이 N 개가 있다면 2*N + 1 슬롯 안에 랑데부 채널을 결정할 수 있다. 여기서, 채널 접근 수 δ=kt'+θ이고, θ 는 두 노드 간의 채널 접근 시간 차이를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법은 노드에 존재하는 중앙 처리 유닛(10)이 메모리(20)에 저장된 랑데부 채널 결정 알고리즘을 읽어오는 단계; 상기 읽혀진 랑데부 채널 결정 알고리즘에 의해 전파 송수신부로 하여금 랑데부 채널을 탐색하도록 하여 탐색 결과를 상기 중앙 처리 유닛(10)에 보내는 단계; 및 상기 중앙 처리 유닛(10)은 상기 랑데부 채널 탐색 결과에 따라서 랑데부 채널을 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에서는 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 동기화가 이뤄진 상태에서 노드 A 가 채널을 먼저 탐색하고, k 번의 슬롯이 지난 후에 노드 B 가 채널을 탐색하더라도 랑데부 순열의 크기(N) 안에 랑데부 채널을 결정할 수 있다.

여기서, 무선 환경에서의 동기화는 기지국 또는 AP (Access Point)가 존재하여 중앙에서 관리하는 것과 단말(노드)들이 서로 통신하며 유지하는 방법이 있다. 하지만 본 발명에서는 동기화 과정이 중요한 것이 아니며 동기화가 되어 있는 환경에서 적용 가능하다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 동기화가 이뤄지지 않는 환경에서도 이용할 수 있는 것이 중요하다.

그리고 노드 측의 랑데부 채널 탐색 과정은 데이터 전송을 원하는 노드가 스스로 직접 실행하며, 본 랑데부 채널 결정 알고리즘을 통하여 결정된 채널을 노드 상호간의 데이터 통신을 위하여 사용한다. 즉 누구의 도움을 받지 않고 통신을 원하는 노드 스스로 채널을 탐색하고 결정하게 된다.

본 발명에서는 중앙 처리 유닛(10)이 메모리(20)로부터 읽어드린 랑데부 채널 결정 알고리즘을 통하여 전파 송수신부(30)에서 랑데부 채널을 탐색하게 되고 동일한 채널을 만나게되면(랑데부하면) 그 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 결정하게 된다. 결국 본 발명에서 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열 알고리즘을 이용하며, 이는 탐색 및 채널 결정과정이라고 보시면 됩니다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

t : 한 슬롯 시간 N : 이용 가능한 채널의 수
ai : 접근한 채널 숫자 e : 빈 슬롯
θ : 두 노드 간의 채널 접근 시간 차이
δ : 슬롯의 수

Claims

다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 방법에 있어서,
노드에 존재하는 중앙 처리 유닛이 메모리에 저장된 랑데부 채널 결정 알고리즘을 읽어오는 단계;
상기 읽혀진 랑데부 채널 결정 알고리즘에 의해 전파 송수신부로 하여금 랑데부 채널을 탐색하도록 하여 탐색 결과를 상기 중앙 처리 유닛에 보내는 랑데부 채널 탐색 단계; 및
상기 중앙 처리 유닛은 상기 랑데부 채널 탐색 결과에 따라서 랑데부 채널을 결정하는 랑데부 채널 결정 단계를 포함하는 랑데부 채널을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 랑데부 채널 탐색 단계는 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열을 이용하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 방법.
제2항에 있어서,
상기 랑데부 채널 결정 단계는 서로 통신을 원하는 노드들이 슬롯에 따르는 채널 접근 수가 랑데부하면, 그 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 결정하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 방법.
제3항에 있어서,
랑데부 순열의 구성에서 중앙의 빈 슬롯을 중심으로 채널 번호가 증가하는 순열과 감소하는 순열을 배치하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 환경에서 하나의 슬롯 시간을 두 배로 늘리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 방법.
다중채널 접근 네트워크에서 서로 통신을 원하는 노드들이 존재할 때 데이터 전송을 하기 위하여 빠른 시간 내에 서로 통신을 원하는 노드들이 하나의 채널에서 랑데부하는 랑데부 채널 결정 장치에 있어서,
랑데부 채널 결정 알고리즘을 저장하는 메모리;
메모리에 저장된 랑데부 채널 결정 알고리즘을 읽어오는 중앙 처리 유닛; 및
상기 중앙 처리 유닛의 제어하에 상기 읽혀진 랑데부 채널 결정 알고리즘에 의해 랑데부 채널을 탐색하도록 하여 탐색 결과를 상기 중앙 처리 유닛에 보내는 전파 송수신부를 포함하고,
상기 중앙 처리 유닛은 상기 랑데부 채널 탐색 결과에 따라서 랑데부 채널을 결정하는 랑데부 채널 결정 장치.
제6항에 있어서,
상기 전파 송수신부는 분산 채널 랑데부 방식을 적용하여 결정된 랑데부 순열을 이용하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 장치.
제7항에 있어서,
상기 중앙 처리 유닛은 서로 통신을 원하는 노드들이 슬롯에 따르는 채널 접근 수가 랑데부하면, 그 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 결정하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 장치.
제8항에 있어서,
랑데부 순열의 구성에서 중앙의 빈 슬롯을 중심으로 채널 번호가 증가하는 순열과 감소하는 순열을 배치하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 장치.
제6항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 슬롯 동기화가 이뤄지지 않은 환경에서 하나의 슬롯 시간을 두 배로 늘리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랑데부 채널 결정 장치.