KR101162869B1 - 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 디바이스 - Google Patents

무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 스케쥴링 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬롯-기반 무선 메쉬 네트워크(slot-based wireless mesh network)에서 메시지 전송을 위한 송신 노드를 할당하는 방법 및 디바이스에 관련된다. 특히, 본 발명은 무선 메쉬 네트워크에서, 신뢰성 높은 메시지 전달이 이루질 수 있도록 하는 스케쥴링 방법을 제안하고자 한다.

Description

무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 디바이스{SCHEDULING METHOD AND DEVICE FOR WIRELESS MESH NETWORK}
본 발명은 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 스케쥴링 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬롯-기반 무선 메쉬 네트워크(slot-based wireless mesh network)에서 메시지 전송을 위해 타임 슬롯에 송신 노드를 할당하는 방법 및 디바이스에 관련된다.
종래의 무선 메쉬 네트워크는 일반적으로 엔드 노드가 센서 데이터를 수집(collect)하고 수집된 센서 데이터를 정보 서버에 송신하는 무선 모니터링 시스템에 활용된다. 특히, 차량 네트워크(vehicular network)에 종래의 무선 메쉬 네트워크가 적용되는 경우, 상기 종래의 무선 메쉬 네트워크는 차량의 트래픽 상태를 모니터링하고, 원격 계량기(remote meter)를 읽어들이고, 컴퓨팅 장치 및 타 장치로의 인터넷 엑세스를 제공할 수 있다. 실제로, 상기 차량에, 많은 트래픽-연관 또는 환경을 위한 센서 장치들(예컨데, 속도 검출기, 배기 계량기, 트래픽 신호 제어기 등)가 장착될 수 있으므로, 종래의 무선 메쉬 네트워크는 상기 차량에서 상기 센서 장치들로부터 수집된 센서 데이터를 정적인 라우터 노드로 리포팅할 수 있다.
종래의 메쉬 네트워크에서는, 일반적으로 메쉬 라우터가 고정되어 있기 때문에, 토폴로지(topology)가 안정되어 있으며 MAC에 의해 공유 매체에 접근하는데 종래의 메쉬 네트워크 내 통신에 있어서 상기 MAC은 슬롯 방식을 선택할 수 있다. 여기서, 무선 메쉬 네트워크 내 통신은 고유한 MAC에 따라 메시지를 전송하며, 상기 MAC은 구현 방식에 따라 슬롯 기반이 될 수 있다.
슬롯 기반의 MAC은 타임 동기화 기능이 적용된 경우, 종래의 무선 메쉬 네트워크 내 각각의 노드에 대하여 예측 가능한 접근을 제공할 수 있다. 특히, 종래의 무선 메쉬 네트워크는 각각의 스트림 및 라우팅 결정(routing decision)의 트래픽 특성(traffic characteristics)에 따라 슬롯을 할당할 수 있다. 종래의 무선 메쉬 네트워크에서는 모든 트래픽이 단일 또는 제한된 수의 게이트웨이에 집중된 경우, 예측성(predictability)이 매우 중요하다. 따라서, 종래의 무선 메쉬 네트워크는 상태 변경에 대한 시기 적절한 리액션이 필수로 요구되는 처리 제어 어플리케이션(process control application)을 실행할 수 있다. 특히, 슬롯 기반의 MAC은 센서 데이터 및 제어 리액션이 컨트롤러 및 엔드 노드에 정확하고 시기 적절하게 전달되어야 한다는 요구사항이 있다.
그러나, 종래의 무선 메쉬 네트워크 내 사용되는 무선 채널은 채널의 특성상, 다이나믹 품질 변화(dynamic quality fluctuation) 및 심한 불안전성(severe instability)을 겪는 것으로 알려져 있다. 그로 인해, 슬롯-기반 구현에서는, 채널 상황이 타임 슬롯 기간 동안 클리어하지 않으면 그 슬롯은 사용될 수 없다.
한편, WirelessHART 표준은 다양한 처리 제어 어플리케이션을 위해 로버스트 무선 프로토콜(robust wireless protocol)을 제공한다. 특히, 종래의 통신 프로토콜은 예측 가능한 메시지 전송을 보장하는 데 슬롯-기반 액세스 구현을 이용하고, 각각의 슬롯을 적당한 송수신기 페어로 할당한다. 무선 채널의 일시적인 불안전성을 해소하기 위해, 메쉬 네트워킹, 채널 호핑(channel hopping) 및 타임-동기화된 메시징(time-synchronized messaging)에 따른 신뢰성이 중요해질 수 있다.
따라서, 본 발명은 무선 메쉬 네트워크에서, 신뢰성 높은 메시지 전달이 이루질 수 있도록 하는 스케쥴링 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 일부 실시예에서는, 슬롯-기반 무선 메쉬 네트워크에서, 하나의 슬롯에 대하여 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당하여, 메시지의 전송 성공율을 높일 수 있는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 스케쥴링 디바이스를 제공한다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서는, 게이트웨이로의 홉 디스턴스에 따라 동일한 송신 노드를 할당할 슬롯의 수를 조절할 수 있는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 스케쥴링 디바이스를 제공한다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서는, 이전의 대상 슬롯에 대해 할당된 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 이용하여 다음 슬롯의 송신 노드를 자동으로 할당할 수 있는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법 및 그 스케쥴링 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 메시지 송신 스케쥴링을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성하는 생성 단계와, 상기 생성된 슬롯의 각각에 대응하여, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 노드들을 하나의 프라이머리 송신 노드 및 하나 이상의 세컨더리 송신 노드로 할당하는 할당 단계를 포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 메시지 송신 스케쥴링을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성하는 생성 단계와, 무선 메쉬 네트워크 내 다수의 송신 노드들 중, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 형제 노드들의 그룹을 추출하는 단계와, 상기 추출된 그룹과 게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스에 따라서, 상기 그룹을 할당할 대상의 대상 슬롯의 수를 결정하는 단계와, 상기 추출된 그룹의 형제 노드들을 상기 대상 슬롯의 프라이머리 송신 노드와 세컨더리 송신노드로 할당하는 단계를 포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스에 있어서, 메시지 송신을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성하는 슬롯 생성부와, 상기 생성된 슬롯의 각각에 대하여, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 노드들을 하나의 프라이머리 송신 노드 및 하나 이상의 세컨더리 송신 노드로 할당하는 노드 할당부를 포함하는 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선 메쉬 네트워크에서, 각 슬롯별 에러율이 높아지더라도 전송 성공율을 개선할 수 있다. 특히, 본 발명에 의하면, 인접한 노드들간에 슬롯 할당을 스위칭함으로써, 전송 성공율을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 결과적으로 본 발명에 의하면, 중계 홉 내 전송 실패에 따른 전원 낭비를 최소화하고 센서 탐지의 정확성을 높일 수 있다.
도 1은 타임 스위치 동작에 따른 메시지 전송을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 수행하는 통신 디바이스를 보여주는 도면.
도 3 및 4는 통신 디바이스(200)에 의한 스케쥴링에 따른 메시지 전송을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 WirelessHART 프로토콜을 기반으로 하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 신뢰성 높은 메시지 전달 방법을 제안한다. 특히, 각각의 노드에서 게이트웨이로 메시지가 전달되는 과정은, 메시지 전달의 트래픽이 게이트웨이 노드로 집중됨에 따라, 트리 형태로 나타낼 수 있다. 따라서, 각각의 슬롯에는 이러한 트리 형태를 기반으로 한 자체의 무선 채널을 가진 송신측, 수신측 페어(pair)가 할당될 수 있다. 여기서, 송신측 페어는 각 슬롯별 메시지를 전송하는 송신 노드이고, 수신측 페어는 상기 송신 노드로부터 전송된 메시지를 수신하는 수신 노드로 상기 송신 노드의 부모 노드 또는 게이트웨이 노드가 될 수 있다. 또한, 중간 노드(intermediary node)는 자식 노드에 대해 연속적인 슬롯이 할당된 경우, 전송 성공율을 개선하기 위하여, 채널 상태 평가(channel status assessment)를 기초로 채널을 스위칭할 수 있다.
백그라운드 및 관련 워크
본 발명의 무선 메쉬 네트워크는 본 발명의 일 실시예에 따라 현재 5 MHz 간격으로 약 16 주파수 채널을 허용하는 IEEE 802.15 2.4 GHz 밴드 피지컬 링크(radioband physical link)에서 정의된 WirelessHART 표준을 적용한다. 또한, 링크 레이어(link layer)는 전체 네트워크 운용 시간 중, 연속적으로 전달되는 시간 동기화의 시작점에서, 예측가능한 슬롯 기반 접근(deterministic slot-based access)을 제공할 수 있다. 단일 시간 슬롯의 크기는 10 ms이고, 중앙의 제어 노드는 처리 어플리케이션의 요구를 만족시키기 위해 라우팅 및 통신 스케쥴을 코디네이팅한다. 여기서, 라우팅 스케쥴은, 각각의 슬롯별로 송신 노드 및 수신 노드를 할당한다. 또한, 각각의 송신 노드는 더 높은 신뢰성을 위해, 메시지 전송 전에 CCA를 수행할 수 있다.
그러나, 종래의 무선 메쉬 네트워크에서는 채널이 적합하지 않은 CCA 상태정보를 나타낸 경우, 어떠한 동작을 수행할 지를 정의하지 못할 수 있다. 또한, 무선 시스템의 반 이중 통신방식(half-duplex)으로 인해, 충돌 검출이 제공되지 못할 수 있기 때문에, 송신 노드는 간섭(interference) 지역을 피하고 다른 간섭을 줄이기 위하여, CCA를 각각의 전송 및 채널 블랙리스팅(channel blacklisting) 전에 자동으로 실행할 것이다. 또한, 추가적으로, 송신 노드는 비적합(unclear) 채널 상의 잘못된 통신을 피하기 위해, MAC 레이어를 위한 신뢰성있는 채널 평가 방법을 적용할 수도 있다. 상기 채널 평가 방법은 10 ms 슬롯의 길이에 비해 상대적으로 작은 시간인 8 비트 타임만 차지한다.
한편, WirelessHART프로토콜 내 정의된 분할-합병 동작은, 주 스케쥴 상의 채널의 CCA 결과 채널 상태가 클리어하지 않더라도, 송신자가 다른 채널을 통해 메시지 전송을 시도할 수 있게 한다. 각각의 연결의 도착 노드를 위하여, 컨트롤러는 충분한 수의 커먼 노드를 가진 두 개의 대안 경로(alternative paths)를 결정할 것이다. 상기 두 대안 경로는 몇몇의 노드에서, 분리되고, 이후에 다시 만날 수 있다. 상기 두 경로가 분리되면, 노드는 프라이머리 루트에서 세컨더리 루트와 연관된 채널을 스위칭함으로써, 단일 슬롯에서 CCA 결과를 기초로 경로를 선택할 수 있다. 두 경로가 결합되는 경우, 상기 노드는 도 1에 나타난 타임 스위치 동작(timed switch operation)에 의해, 두 개의 가능한 송신 노드 중 하나로부터 수신할 수 있다.
도 1을 참조하면, 프라이머리 루트의 프라이머리 송신 노드(primary sender)는 기설정된 시간(TsCCAOffset)동안 프라이머리 채널에 대한 CCA를 수행하고 상기 프라이머리 채널에 대한 CCA 결과에 따라, 송신 동작을 수행한다. 그리고, 세컨더리 송신 노드(secondary sender)는 상기 기설정된 시간(TsCCAOffset) 동안 세컨더리 채널에 대한 CCA를 수행하고, 상기 세컨더리 채널에 대한 CCA 결과에 따라 자신의 송신 동작을 수행하되, 상기 세컨더리 송신 노드의 송신 동작은 설정된 다른 시간(switch guard) 이후에 진행된다. 이에 따라, 수신 노드(receiver)는 상기 프라이머리 송신 노드 및/또는 상기 세컨더리 송신 노드로부터 메시지를 수신할 수 있다.
한편, 본 발명에서 동일한 송신 노드는 채널 호핑 매커니즘(channel hopping mechanism)에 의해, 각각의 슬롯 바운더리(slot boundary)에서, 미리 할당된 호핑 시퀀스(hopping sequence)에 따라서 채널을 변경할 수 있다. 그러나, 하나의 호핑 시퀀스는 TDMA 프로토콜에 의해 접근된 단일 주파수 채널로 간주될 수 있다. 여기서, 각각의 노드는 방향성 안테나를 설치하여 주파수의 공간 재사용(spatial reuse)를 증가시키고 다수 노드들의 동시 전송에 있어서의 간섭을 최소화할 수 있다. 또한, 각각의 노드는 필요에 따라, 슬롯 타임 길이와 비교되는 작은 오버헤드를 이용하여 채널 주파수를 조율(tune)하거나 스위칭할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 수행하는 통신 디바이스를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 통신 디바이스(200)는 슬롯 생성부(210) 및 노드 할당부(220)를 포함한다.
슬롯 생성부(210)는 메시지 송신을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성한다.
노드 할당부(220)는 슬롯 생성부(210)에 의해 생성된 슬롯의 각각에 대하여, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 노드들을 하나의 프라이머리 송신 노드 및 하나 이상의 세컨더리 송신 노드를 할당한다.
특히, 노드 할당부(220)는 게이트웨이 노드로의 홉 디스턴스에 따라, 할당 대상의 대상 슬롯의 수를 결정한 후에, 상기 결정된 수의 대상 슬롯에 동일한 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당할 수 있다.
노드 할당부(220)는 슬롯 결정부(221), 프라이머리 할당부(222) 및 세컨더리 할당부(223)를 포함할 수 있다.
슬롯 결정부(221)는 게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스에 따라, 상기 대상 슬롯의 수를 결정한다. 자세히 말해서, 슬롯 결정부(221)는 상기 게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스를 계산하고, 상기 홉 디스턴스가 클수록 상기 대상 슬롯의 수가 적어지도록 결정한다.
프라이머리 할당부(222)는 상기 결정된 수의 대상 슬롯에, 상기 무선 메쉬 네트워크 내 다수의 송신 노드 중 하나를 프라이머리 송신 노드로 결정한다.
세컨더리 할당부(223)는 프라이머리 할당부(222)에 의해 결정된 프라이머리 송신 노드와 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 노드를 상기 대상 슬롯의 세컨더리 송신 노드로 결정한다.
나아가, 프라이머리 할당부(222)는 상기 대상 슬롯에서 상기 결정된 수만큼의 다음 슬롯에, 상기 대상 슬롯의 세컨더리 송신 노드를 상기 다음 슬롯의 프라이머리 송신 노드로 결정할 수 있고, 세컨더리 할당부(223)는 상기 대상 슬롯의 프라이머리 송신 노드를 상기 다음 슬롯의 세컨더리 송신 노드로 결정할 수 있다.
도 3 및 4는 통신 디바이스(200)에 의한 스케쥴링에 따른 메시지 전송을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 3은 상기 노드들에서 메시지가 전달되는 과정을 보여주고, 도 4는 노드 할당부(220)에 의해 상기 프라이머리 송신 노드 및 상기 세컨더리 송신 노드가 할당된 슬롯들을 보여준다.
도 3을 참조하면, 14 개의 노드로 이루어진 메쉬 네트워크 아키텍쳐를 보여준다. 노드 1 내지 14는 정기적으로 메시지를 생성하고, 상기 생성된 메시지를 통신 디바이스(200)에 의한 스케쥴링을 기초로 전송한다.
도 3의 경우, 최 하위 노드에서 생성된 메시지가 게이트웨이 노드에 도착하려면, 3 홉이 필요할 것이며 이 세 홉에 해당하는 슬롯구간 동안 관련 채널이 모두 클리어한 경우만 리포팅이 성공한다. 이 과정에서 몇몇의 슬롯이 타임 엑시스(time axis)에서 오버랩(overlap)할 수 있다. 또한, 노드 7에서 노드 3으로의 전송, 및 노드 2에서 노드 0으로의 전송은 각각의 노드들(노드 7, 노드 0, 노드 3, 및 노드 7)이 서로 충분히 멀 때 동시에 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 동시 발생은 본 발명이 슬롯 세트내 신뢰성 높은 전송을 목적으로 하므로, 아래 설명상에서 생략할 것이다.
각각의 슬롯은 메시지를 부모노드로 전송하거나 릴레이하는 노드들이 할당되고, 메시지는 각각의 노드로부터 게이트웨이로 홉바이홉(hop by hop) 방식으로 전달될 것이다. 예컨데, 노드 7의 메시지는 슬롯 0에서 노드 7로부터 노드 3으로 전송되고, 슬롯 8에서 노드 3로부터 노드 1로 전송되고, 슬롯 16에서 노드 1로부터 노드 0(즉, 게이트웨이 노드)로 전송될 것이다. 각각의 슬롯 상에서 송신 노드 및 그것의 부모 노드간의 채널 상태가 좋지 않으면, 메시지 손실이 발생하고, 타임 슬롯의 낭비뿐 아니라 상기 송신 노드에서 메시지 전송시 소비되는 전원이 낭비될 수 있다.
따라서, 노드 할당부(220)는 각각의 슬롯별로 프라이머리 송신 노드뿐 아니라 세컨더리 송신 노드를 더 할당한다.
도 4를 참조하면, 노드 할당부(220)에 의해 할당된 슬롯별 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 보여준다. 여기서, 각각의 노드(1 내지 14)에서 생성된 메시지는 동일한 전송시간 및 크기를 가진다고 가정한다. 상기 메시지의 크기는 한 슬롯 내에 전송될 수 있도록 패킷화되어 있으며, 모든 메시지를 수집(collect)하는 데 24개의 슬롯이 필요한 것으로 가정한다. 24개의 슬롯으로 구성된 수퍼프레임(superframe)은 시스템이 동작하는 동안에 반복될 것이다.
노드 할당부(220)는 게이트웨이 노드(노드 0)에 대한 홉 디스턴스에 대응하는 개수의 슬롯에 동일한 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당한다. 다시 말해, 노드 할당부(220)는 게이트웨이 노드까지의 상기 홉 디스턴스(예컨데, 노드 1의 경우의 1홉)가 작을수록 보다 많은 수의 대상 슬롯(예컨데, 4개의 대상 슬롯(슬롯 16 내지 19))을 결정할 수 있다.
즉, 노드 할당부(220)는 게이트웨이 노드로부터의 홉 디스턴스가 3인 경우, 1개의 슬롯별로 동일한 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당하고, 상기 홉 디스턴스가 2인 경우, 2 개의 슬롯별로 동일한 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당하고, 상기 홉 디스턴스가 1인 경우, 4 개의 슬롯별로 동일한 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당할 수 있다.
또한, 노드 할당부(220)는 동일 슬롯 내에는 동일한 부모 노드를 가진 형제 노드들을 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당한다. 즉, 노드 할당부(220)는 노드 3의 부모 노드를 가진 형제 노드들(노드 7 및 8)을 슬롯 0과 1의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당하고, 노드 4의 부모 노드를 가진 형제 노드들(노드 9 및 10)을 슬롯 2 및 3의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당하는 식이다.
나아가, 노드 할당부(220)에 의해 타임슬롯 t에 할당된 프라이머리 송신 노드가 P(t)이고, 세컨더리 송신 노드가 S(t)라면, 다음으로 할당할 타임슬롯 t'는 다음 조건1을 가질 수 있다.
[조건 1]
P(t) = S(t′) and P(t′) = S(t)
따라서, 노드 할당부(220)는 슬롯 t의 세컨더리 송신 노드(S(t'))를 슬롯t'의 프라이머리 송신 노드로 할당하고, 슬롯 t의 프라이머리 송신 노드를 슬롯 t'의 세컨더리 송신 노드로 자동 할당할 수 있다. 예컨데, 슬롯 t이 0인 경우, P(0)은 노드 7이고, S(0)은 노드 8이다. 따라서, t'가 1인 경우, 노드 할당부(220)는 P(1)을 노드 8로 할당하고, S(1)을 노드 7로 할당할 수 있다.
또한, 노드 할당부(220)는 슬롯 t의 수와 동일한 수의 슬롯 t'에 동일한 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 할당할 수 있다. 즉, t 및 t'간의 슬롯 할당의 디스턴스(|t-t'|)는 게이트웨이 노드로부터의 홉 디스턴스에 따라 1(슬롯 0, 슬롯 1, 슬롯 2, 슬롯 3, 슬롯 4, 슬롯 5, 슬롯 6, 슬롯 7의 경우에 해당됨), 2(슬롯 8 및 9, 슬롯 10 및 11, 슬롯 12 및 13, 슬롯 14 및 15의 경우에 해당됨), 4(슬롯 16 내지 19, 슬롯 20 내지 23의 경우에 해당됨)으로 달라질 것이다.
한편, 각각의 슬롯에서의 프라이머리 송신 노드, 세컨더리 송신 노드, 및 수신 노드(즉, 부모 노드 또는 게이트웨이)는 메시지 전송의 신뢰도를 증대시키도록 협동적으로 동작한다. 상기 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드는 서로 다른 채널 주파수를 이용하여 전송한다. 특히, 프라이머리 송신 노드 P(t)는 타임 슬롯 t에서 자신의 채널(즉 프라이머리 채널)의 상태를 센싱하기 위해 CCA를 실행하고, 상기 CCA의 결과가 클리어한 경우 메시지 전송을 수행한다. 만약, 프라이머리 송신 노드 P(t)의 CCA 결과가 클리어하지 않는 경우, 상기 메시지 전송이 프라이머리 송신 노드 P(t)에서는 폐기되지만, 세컨더리 송신 노드 S(t)에서 재시도 될 것이다. 세컨더리 송신 노드 S(t)는 기설정된 시간(TsRxWait)이후, 상기 메시지 전송을 실행한다. 한편, 수신 노드는 슬롯 바운더리(slot boundary) 이후, 먼저 상기 프라이머리 채널을 청취하고 프라이머리 송신 노드 P(t)로부터의 메시지를 수신한다. 만약, 기설정된 시간(TsRxWait) 동안 메시지가 수신되지 않으면, 주파수를 상기 세컨더리 채널로 스위칭하고, 세컨더리 송신 노드 S(t)로부터의 메시지를 수신한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 500 단계는 메시지 송신을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성한다.
510 단계는 게이트웨이 노드로의 홉 디스턴스에 따라, 동일한 송신 노드를 할당할 슬롯의 수를 결정한다.
520 단계는 510 단계에 의해 생성된 슬롯 중 510 단계에 의해 결정된 수의 대상 슬롯(t)에, 하나의 프라이머리 송신 노드 및 하나 이상의 세컨더리 송신 노드를 할당한다. 여기서, 520 단계는 동일한 부모를 가지고 서로 인접한 형제 노드들을 상기 대상 슬롯의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당할 수 있다.
나아가, 520 단계는 상기 대상 슬롯(t)의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드의 우선 순위를 변경하고, 상기 우선순위가 변경된 노드들을, 상기 대상 슬롯(t)와 동일한 수의 다음 대상 슬롯(t')의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당할 수 있다. 다시 말해서, 520 단계는 상기 대상 슬롯(t)의 프라이머리 송신 노드를 상기 다음 대상 슬롯(t')의 세컨더리 송신 노드로 할당하고, 상기 대상 슬롯(t)의 세컨더리 송신 노드를 상기 다음 대상 슬롯(t')의 프라이머리 송신 노드로 할당할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 600 단계는 메시지 송신 스케쥴링을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성한다.
610 단계는 무선 메쉬 네트워크 내 다수의 송신 노드들 중, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 형제 노드들의 그룹을 추출한다.
620 단계는 610 단계에 의해 추출된 그룹과 게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스에 따라서, 상기 그룹을 할당할 대상의 대상 슬롯의 수를 결정한다.
630 단계는 상기 결정된 대상 슬롯에, 상기 추출된 그룹의 형제 노드들을 상기 대상 슬롯의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신노드로 할당한다.
특히, 630단계는 상기 대상 슬롯의 수만큼의 다음 슬롯을 자동으로 할당할 수 있다. 즉, 630 단계는 하나의 그룹에 대한 할당이 완료되었는 지를 판단하고, 상기 판단결과 완료된 경우, 상기 그룹 내 형제 노드들의 우선 순위를 변경하고, 상기 우선 순위가 변경된 형제 노드들을 상기 그룹이 할당된 슬롯으로부터 상기 슬롯의 수만큼의 다음 슬롯에 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 메시지 송신 스케쥴링을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성하는 생성 단계;
    상기 생성된 슬롯의 각각에 대응하여, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 노드들을 하나의 프라이머리 송신 노드 및 하나 이상의 세컨더리 송신 노드로 할당하는 할당 단계; 및
    게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스에 따라, 상기 프라이머리 송신 노드 및 상기 세컨더리 송신 노드를 할당할 대상 슬롯의 수를 결정하는 단계
    를 포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는
    상기 결정된 수의 대상 슬롯에, 상기 무선 메쉬 네트워크 내 다수의 송신 노드 중 하나를 상기 프라이머리 송신 노드로 할당하는 단계; 및
    상기 할당된 프라이머리 송신 노드와 부모 노드가 동일하고, 서로 인접한 다른 송신 노드를 상기 대상 슬롯의 세컨더리 송신 노드로 할당하는 단계
    를 포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 할당 단계는
    상기 대상 슬롯에서 상기 결정된 수만큼의 다음 슬롯에, 상기 대상 슬롯의 프라이머리 송신 노드와 세컨더리 송신 노드의 우선순위를 변경하여 상기 다음 슬롯에 대한 프라이머리 송신 노드 및 상기 세컨더리 송신 노드를 할당하는 단계
    를 더 포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법.
  5. 메시지 송신 스케쥴링을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성하는 생성 단계;
    무선 메쉬 네트워크 내 다수의 송신 노드들 중, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 형제 노드들의 그룹을 추출하는 단계;
    상기 추출된 그룹과 게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스에 따라서, 상기 그룹을 할당할 대상의 대상 슬롯의 수를 결정하는 단계; 및
    상기 추출된 그룹의 형제 노드들을 상기 대상 슬롯의 프라이머리 송신 노드 와 세컨더리 송신노드로 할당하는 단계
    포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    하나의 그룹에 대한 할당이 완료되었는 지를 판단하는 단계;
    상기 판단결과, 상기 할당이 완료되면, 상기 그룹 내 형제 노드들의 우선 순위를 변경하는 단계; 및
    상기 우선 순위가 변경된 형제 노드들을 상기 그룹이 할당된 슬롯으로부터 상기 슬롯의 수만큼의 다음 슬롯에 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당하는 단계
    를 더 포함하는 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 방법.
  7. 무선 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스에 있어서,
    메시지 송신을 위한 하나 이상의 슬롯을 생성하는 슬롯 생성부;
    상기 생성된 슬롯의 각각에 대하여, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 노드들을 하나의 프라이머리 송신 노드 및 하나 이상의 세컨더리 송신 노드로 할당하는 노드 할당부; 및
    게이트웨이 노드에 대한 홉 디스턴스에 따라, 대상 슬롯의 수를 결정하는 슬롯 결정부
    를 포함하고,
    상기 노드 할당부는 상기 결정된 수의 대상 슬롯에 상기 프라이머리 송신 노드 및 상기 세컨더리 송신 노드를 할당하는 메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 노드 할당부는
    상기 대상 슬롯의 상기 프라이머리 송신 노드 및 상기 세컨더리 송신 노드의 우선순위를 변경하고, 상기 우선 순위가 변경된 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드를 상기 대상 슬롯의 다음 슬롯에 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당하는
    메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 노드 할당부는
    상기 무선 메쉬 네트워크 내 다수의 송신 노드 중, 부모 노드가 동일하고 서로 인접한 형제 노드들의 그룹을 하위 노드로부터 상위 노드까지 추출하고, 상기 추출된 그룹의 형제 노드들을 대상 슬롯에 대한 하나 이상의 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당하는
    메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 노드 할당부는
    하나의 그룹에 대한 할당이 완료되면, 상기 대상 그룹 내 형제 노드들의 우선 순위를 변경하고, 상기 우선 순위가 변경된 형제 노드들을 상기 그룹이 할당된 대상 슬롯으로부터 상기 대상 슬롯과 동일한 수의 다음 슬롯에 프라이머리 송신 노드 및 세컨더리 송신 노드로 할당하는
    메쉬 네트워크를 위한 스케쥴링 디바이스.
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