KR101179299B1 - 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법 - Google Patents

시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법 Download PDF

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Abstract

시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법을 제시한다. 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드의 라우팅 방법은 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 제1 비콘 주기 내에 할당된 제1 타임슬롯에서 이웃 노드들로 송신하는 단계와, 이웃 노드들에 각각 할당된 제2 비콘 주기 내의 제2 타임슬롯에서 이웃 노드들로부터 비콘을 수신하는 단계를 포함한다.
센서 네트워크, 저전력, 시분할 접속, 라우팅

Description

시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법{Sensor Node Apparatus of Low Power for monitoring apply in Mesh Sensor Network using Time Division Access and Method for routing thereof}
본 발명은 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 비콘을 이용한 라우팅 기능, 이웃 노드 트래킹 기능, 및 비콘 생략 기능을 이용하여 전력 소모를 줄이고 신뢰성을 높일 수 있는 센서 노드 및 이의 라우팅 방법에 관한 것이다.
센서 네트워크를 구성하는 센서 노드는 일반적으로 배터리로 동작한다. 센서 네트워크의 수명을 극대화 하기 위해서는 동작시간비율(Duty Cycle)을 낮추어 배터리 소모량을 줄여야 한다. 동작시간비율을 낮추기 위해서 사용되는 방법 중 하나가 IEEE 802.15.4와 같이 센서 노드 별로 타임슬롯을 할당하는 시분할 접속 방법이다. 그러나 순수한 시분할 접속 방식에서는 메쉬를 지원하기 위해서 모든 이웃 노드의 타임슬롯 마다 깨어나야 하므로 전력 소모가 많게 된다.
도 1은 시분할 접속 MAC 프로토콜의 전형적인 동작 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 6개의 센서 노드로 구성된 간단한 네트워크 예시이며, 화살표(100)는 라우팅 패스를 나타낸다. 여기서, 네트워크는 모든 패킷들이 제3 센서 노드(105)에게 모이는 모니터링 응용을 나타낸다. 각 센서 노드는 타임슬롯을 하나씩 할당받고, 할당된 타임슬롯에서만 비콘 및 데이터를 송신하고, 이웃 노드들은 상기 할당된 타임슬롯에서 비콘 및 데이터를 수신한다. 예를 들어, 제1 센서 노드(201)는 제1 타임슬롯(111)을 할당받고, 제3 센서 노드(105)는 제7 타임슬롯(113)을 할당받을 수 있다. 따라서, 제1 센서 노드(201)는 제1 센서 노드(201)에 할당된 제1 타임슬롯(111)에서 비콘 및 데이터를 송신하고, 이웃 노드들은 제1 타임슬롯(111)에서 단순히 비콘 및 데이터를 수신할 수 있다.
이러한 메쉬 네트워크에서, 각 센서 노드는 모든 이웃 노드의 타임슬롯 마다 깨어나야 한다. 예를 들어, 제1 센서 노드(201)가 제1 센서 노드(201)에 할당된 제1 타임슬롯(111)에서 비콘(131)을 방송(broadcast)하면, 제1 센서 노드(201)의 이웃 노드들 즉, 제2 센서 노드(103), 제3 센서 노드(105), 및 제4 센서 노드(107)은 모두 제1 타임슬롯(111)에서 깨어나서, 각각 비콘(133), 비콘(135), 및 비콘(137)을 수신하고, 제1 센서 노드(201)의 데이터를 수신할 준비를 한다.
따라서, 모니터링 목적으로 사용되는 시분할 접속의 메쉬 센서 네트워크에서 꼭 필요한 이웃 노드의 타임슬롯에서만 깨어나는 방식을 통하여 전력소모를 줄일 수 있는 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 비콘을 이용한 라우팅 기능, 이웃 노드 트래킹 기능, 및 비콘 생략 기능을 이용하여 전력 소모를 줄이고 신뢰성을 높일 수 있는 센서 노드 및 이의 라우팅 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드는 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 제1 비콘 주기 내에 할당된 제1 타임슬롯에서 이웃 노드들로 송신하는 송신부와, 상기 이웃 노드들에 각각 할당된 제2 비콘 주기 내의 타임슬롯에서 상기 이웃 노드들로부터 비콘을 수신하는 수신부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드의 라우팅 방법은 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 제1 비콘 주기 내에 할당된 제1 타임슬롯에서 이웃 노드들로 송신하는 단계와, 상기 이웃 노드들에 각각 할당된 제2 비콘 주기 내의 제2 타임슬롯에서 상기 이웃 노드들로부터 비콘을 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법은 비콘을 이용한 라 우팅 기능, 이웃 노드 트래킹 기능, 및 비콘 생략 기능을 이용하여 전력 소모를 줄이고 신뢰성을 높일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드 및 이의 라우팅 방법에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 각 센서 노드는 시분할 접속 방식에 기반하여, 자신에게 할당된 타임슬롯에서만 비콘 및 데이터를 송신하고, 이웃 노드들은 상기 할당된 타임슬롯에서 비콘 및 데이터를 수신한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 센서 노드(201)는 송신부(203) 및 수신부(205)를 포함한다.
송신부(203)는 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 제1 비콘 주기 내에 할당된 제1 타임슬롯에서 이웃 노드들로 송신한다.
구체적으로, 송신부(203)는 비콘 주기(Beacon Interval)마다 자신에게 할당된 타임슬롯에서 비콘을 송신하고, 라우팅 주기마다 주기적으로 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 이웃 노드들로 송신한다. 이때, 라우팅 주기는 다수의 비콘 주기를 포함할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 센서 노드는 비콘 주기(311~317)마다 주기적으로 비콘을 이웃 노드들로 송신한다. 이때, 하나의 비콘 주기는 다수의 타임 슬롯을 포함할 수 있으며, 예를 들어 8개의 타임슬롯을 포함할 수 있다.
또한, 각 센서 노드는 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 송신하되, 각 센서 노드별로 라우팅 정보를 송신하는 시작 시점과 주기를 다르게 할 수 있고, 시간동기를 이용하여 동일하게 맞출 수도 있다.
구체적으로, 제1 센서 노드(301)는 비콘 주기 1(311)에서 라우팅 정보(331)를 포함하는 비콘(341)을 송신한 후, 비콘 주기 6(316)에서 라우팅 정보(333)를 포함하는 비콘(343)을 송신한다. 여기서, 제1 센서 노드(301)의 라우팅 주기는 5개의 비콘 주기를 포함할 수 있다. 또한, 다른 센서 노드들도 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 라우팅 주기에 따라 주기적으로 송신한다.
여기서, 라우팅 정보가 포함된 비콘의 구조는 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4를 참조하면, 비콘은 비콘의 헤더(401)와 페이로드 부에 구성된 라우팅 정보(403)를 포함한다. 라우팅 정보(403)는 간단하게 라우팅 코스트와 순서번호만을 포함할 수도 있고, ZigBee의 Many-to-One Routing에 사용되는 RREQ(Route Request)와 같은 좀 더 복잡한 구조가 될 수도 있다. 라우팅 코스트는 싱크 노드에서 다른 센서 노드들을 따라 전파되면서 계속 누적됨에 따라, 싱크 노드까지의 코스트 값을 알려준다. 그리고, 순서번호는 싱크 노드가 새로운 라우팅 정보를 방송할때 마다 1씩 증가함에 따라, 최신 라우팅 정보의 구별에 이용될 수 있다.
수신부(205)는 이전 비콘 주기에서 라우팅 정보가 포함된 비콘을 전송하지 않은 경우, 평상 시의 이웃 노드 트래킹을 한다. 즉, 수신부(205)는 모든 이웃 노드들로부터 비콘을 수신하지 않고, 토폴로지 상에 연결된 센서 노드가 송신한 비콘 만을, 상기 센서 노드에 할당된 타임슬롯에서 비콘을 수신한다. 따라서, 수신부(205)는 토폴로지 상의 부모 노드의 제2 타임슬롯에서 깨어나 부모 노드가 토폴로지에서 아래로 내려 보내는 데이터를 수신하고, 자식 노드의 제3 타임슬롯에서 깨어나 자식 노드가 토폴로지에서 위로 올려 보내는 데이터를 수신한다. 한편, 수신부(205)는 자식 노드로부터 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 수신한 경우, 다음 비콘 주기부터 자식 노드로부터 데이터를 수신하지 않는다.
수신부(205)는 비콘을 통해 수신된 라우팅 정보의 라우팅 코스트를 이용하여 싱크 노드까지의 코스트 값을 알 수 있다. 또한, 수신부(205)는 라우팅 정보의 순서번호를 이용하여, 최신 라우팅 정보인지의 여부를 알 수 있으며, 과거의 순서번호를 포함하는 라우팅 정보를 수신한 경우에는 과거 데이터에 해당함으로 라우팅 정보를 무시한다.
이하, 도 5를 참조하여 평상 시의 이웃 노드 트래킹에 대해 설명한다. 도 5는 도 3의 비콘 주기 5를 자세히 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제4 센서 노드(507)가 토폴로지 상에서 부모 노드의 제3 센서 노드(505), 및 자식 노드의 제6 센서 노드(509)와 연결되어 있다. 이때, 제4 센서 노드(507)는 이전 비콘 주기 즉, 도 3의 비콘 주기 4(314)에서 라우팅 정보가 포함된 비콘을 전송하지 않음에 따라, 해당 비콘 주기 5(305)에서 평상 시의 이웃 노드 트래킹을 수행한다. 따라서, 제4 센서 노드(507)는 다른 이웃 노드에 할당된 타임슬롯에서는 깨어나지 않는다. 반면, 제4 센서 노드(507)는 부모 노드인 제3 센서 노드(505)에 할당된 제7 타임슬롯(517)에서 깨어나 수신 준비를 하고, 자식 노 드인 제6 센서 노드(509)에 할당된 제3 타임슬롯(513)에서도 깨어나 수신 준비를 한다.
또한, 수신부(205)는 이웃 노드들 중 하나의 센서 노드로부터 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 수신한 경우, 기존의 부모 노드로 가는 라우팅 코스트가 상기 센서 노드로 가는 라우팅 코스트보다 높으면, 상기 센서 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다. 이후, 송신부(203)는 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 전송한다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 센서 노드(501)의 부모 노드는 토폴로지 상에서 연결된 제3 센서 노드(505)이다. 이때, 제1 센서 노드(501)는 제4 센서 노드(507)와 서로 통신 가능하지만 라우팅 토폴로지 상에서 연결되어 있지 않기 때문에 깨어날 필요가 없다. 그러나, 제1 센서 노드(501)는 라우팅 정보를 수신하기 위해 타임슬롯 5(515)에서 깨어나 제4 센서 노드(507)의 라우팅 정보(521)가 포함된 비콘(531)만을 수신한 후, 바로 슬립 모드로 진입할 수 있다. 여기서, 제1 센서 노드(501)는 제4 센서 노드(507)로부터 라우팅 정보가 주기적으로 방송되기 때문에 정확히 언제 제4 센서 노드(507)가 다음 라우팅 정보를 방송할지 알 수 있다.
이때, 제1 센서 노드(501)는 기존의 부모 노드인 제3 센서 노드(505)로 가는 라우팅 코스트가 제4 센서 노드(507)로 가는 라우팅 코스트 보다 높으면, 제4 센서 노드(507)를 새로운 부모 노드로 선정한다. 이후, 제1 센서 노드(501)는 도 6에 도시된 바와 같이, 새로운 부모 노드인 제4 센서 노드(D)의 주소를 포함하는 비 콘(621)을 전송할 수 있다.
수신부(205)는 이전 비콘 주기에서 라우팅 정보가 포함된 비콘을 전송한 경우, 토폴로지 상에서 새롭게 자신을 부모 노드로 선정한 이웃 노드가 있는지 파악하기 위해서 모든 이웃 노드들을 트래킹할 수 있다. 즉, 수신부(205)는 이전 비콘 주기에서 라우팅 정보가 포함된 비콘을 전송한 경우, 모든 이웃 노드들에 각각 할당된 타임슬롯에서 비콘을 수신한다.
이하, 도 6을 참조하여 토폴로지 상에서 새롭게 자신을 부모 노드로 선정한 이웃 노드가 있는지 파악하기 위한 이웃 노드 트래킹에 대해 설명한다. 도 6은 도 3의 비콘 주기 6을 자세히 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제4 센서 노드(605)는 이전 비콘 주기 즉, 도 3의 비콘 주기 5(315)에서 라우팅 정보가 포함된 비콘을 전송했음에 따라, 해당 비콘 주기 6(316)에서 새롭게 자신을 부모 노드로 선정한 이웃 노드가 있는지 파악하기 위한 이웃 노드 트래킹을 수행한다. 따라서, 제4 센서 노드(605)는 이전 비콘 주기 즉, 도 3의 비콘 주기 5(315)까지 제1 센서 노드(601)와 라우팅 토폴로지 상에서 연결되어 있지는 않았지만, 제1 센서 노드(601)의 타임슬롯(611)에 깨어나 비콘(623)을 수신한다. 이때, 제4 센서 노드(605)는 제1 센서 노드(601)로부터 수신한 비콘(623)을 통해 자신을 새로운 부모 노드로 선정하였음을 알 수 있으므로, 다음 비콘 주기 즉, 도 3의 비콘 주기 7(317)부터는 평상 시의 이웃 노드 트래킹 시에도 제1 센서 노드(601)에 할당된 타임슬롯(611) 마다 깨어나 트래킹을 수행해야 한다.
제4 센서 노드(605)는 상기 설명과 같이 라우팅 정보를 방송한 직후부터 통신 가능한 모든 이웃 노드(601, 603, 607)의 타임슬롯 마다 일어나 자신을 부모 노드로 새롭게 선정한 이웃 노드가 있는지 비콘(623, 625, 627)을 수신하여 파악해야 한다. 파악된 이웃 노드들에 대해서는 상기 평상 시의 이웃 노드 트래킹 방법에 따라 트래킹 한다. 파악이 되지 않은 이웃 노드에 대해서는 몇 번의 비콘 주기 동안 더 비콘을 수신하여 파악하려 노력하며, 특정 비콘 주기 동안 계속 실패 시 이웃 노드 목록에서 삭제할 수 있다.
한편, 제3 센서 노드(603)는 이전 비콘 주기 즉, 도 3의 비콘 주기 5(315)에서는 제1 센서 노드(601)의 부모 노드임에 따라, 해당 비콘 주기 6(316)에서 제1 센서 노드(601)의 비콘을 수신한다. 이후, 제3 센서 노드(603)는 제1 센서 노드(601)로부터 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 수신함에 따라, 다음 비콘 주기 즉, 비콘 주기 7(317)부터 자식 노드였던 제1 센서 노드(601)의 타임슬롯에서 깨어날 필요가 없다.
도 7은 도 3의 비콘을 이용한 라우팅 방법에서, 비콘을 선택적으로 생략한 저전력 모드의 라우팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 7을 참조하면, 송신부(203)는 저전력 모드에서 비콘을 선택적으로 생략하여, 전송하지 않을 수 있다. 구체적으로, 송신부(203)는 라우팅 정보를 포함하지 않는 비콘, 송신할 데이터가 없는 비콘, 새로운 부모 노드를 포함하지 않은 경우에는 비콘을 생략하여, 전송하지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 3의 각 센서 노드는 비콘(345, 347, 349)을 생략하여 전송하지 않는 반면, 예를 들어, 각 센서 노드는 라우팅 정보를 포함한 비콘(710, 711, 712, 713, 714, 715, 716, 717, 718)을 생략 없이 정해진 주기대로 방송한다. 여기서, 라우팅 정보를 포함하고 있지 않은 비콘(719, 720, 721, 722, 723, 724)은 생략 가능하지만, 송신할 데이터가 있음에 따라 비콘을 생략할 수 없다. 또한, 새로운 부모 노드를 포함하는 비콘도 생략될 수 없다. 이는 새롭게 자신을 부모 노드로 선정한 이웃 노드가 있는지 파악하기 위한 이웃 노드 트래킹 수행시 필요하기 때문이다.
수신부(205)는 저전력 모드에서 비콘을 수신하지 못한 경우, 해당 타임슬롯을 할당받은 센서 노드는 송신할 데이터가 없다는 것을 의미하므로 바로 슬립 모드로 진입한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드의 라우팅 방법을 설명한다.
먼저, 센서 노드는 토폴로지 상에 연결된 이웃 노드들과 통신한다.
구체적으로, 센서 노드는 자신에게 할당된 타임슬롯에서 비콘을 방송하고, 다수의 타임슬롯을 포함하는 비콘 주기마다 주기적으로, 비콘을 방송한다. 이후, 센서 노드는 토폴로지 상에 연결된 이웃 노드들을 트래킹함으로써, 이웃 노드들과 통신할 수 있다. 즉, 센서 노드는 자신에게 할당된 타임슬롯에서 데이터를 방송한 후, 토폴로지 상에 연결된 부모 노드 및 자식 노드에 각각 할당된 타임슬롯에서만 깨어나, 부모 노드 및 자식 노드로부터 데이터를 수신할 수 있다.
이때, 센서 노드는 자식 노드로부터 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 수신한 경우, 다음 비콘 주기부터 토폴로지 상의 연결이 끊김에 따라 상기 자식 노드의 타임슬롯에서 깨어날 필요가 없다. 그리고, 센서 노드는 새로운 부모 노드로 변경한 경우, 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 자신에게 할당된 타임슬롯에서 방송할 수 있다.
한편, 센서 노드는 비콘 주기를 포함하는 라우팅 주기마다, 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 방송할 수 있다.
또한, 센서 노드는 토플로지 상에서 연결되지 않는 경우라도, 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 이웃 노드가 송신할 경우, 상기 이웃 노드에 할당된 타임슬롯에서 깨어나 라우팅 정보를 포함한 비콘만을 수신하고, 바로 슬립 모드로 진입할 수 있다.
이어서, 센서 노드는 이전 비콘 주기에서 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 전송한 경우, 모든 이웃 노드를 트래킹한다.
즉, 센서 노드는 라우팅 정보를 전송한 후, 토폴로지 상에서 새롭게 자신을 부모 노드로 선정한 이웃 노드가 있는지 파악하기 위해서, 토폴로지 상에 연결되어 있지 않는 이웃 노드들에 할당된 타임슬롯에서도 깨어나, 이웃 노드들로부터 데이터를 수신한다.
이어서, 센서 노드는 저전력 모드에서 비콘을 선택적으로 생략하여, 전송하지 않을 수 있다.
구체적으로, 센서 노드는 라우팅 정보를 포함하지 않는 비콘, 송신할 데이터가 없는 비콘, 새로운 부모 노드를 포함하지 않은 경우에는 비콘을 생략하여, 전송하지 않을 수 있다. 또한, 센서 노드는 저전력 모드에서 비콘을 수신하지 못한 경우, 해당 타임슬롯을 할당받은 센서 노드는 송신할 데이터가 없다는 것을 의미하므로 바로 슬립 모드로 진입한다.
본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드는 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 송신한 경우, 모든 이웃 노드를 트래킹하고, 평상시 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 송신하지 않은 경우, 토폴로지 상에 연결된 이웃 노드들만 트래킹함에 따라, 전력 소모를 감소시킬 수 있으며, 효과적인 라우팅을 가능하게 한다. 또한, 센서 노드는 라우팅 정보를 포함하지 않는 비콘, 송신할 데이터가 없는 비콘, 새로운 부모 노드를 포함하지 않은 경우에는 비콘을 생략하여, 전송하지 않음에 따라 전력 소모를 더 감소시킬 수 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.
도 1은 시분할 접속 MAC 프로토콜의 전형적인 동작 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시분할 접속을 이용한 메쉬 센서 네트워크에서 모니터링 응용을 위한 저전력 센서 노드의 비콘을 이용한 라우팅 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 라우팅 정보가 포함된 비콘의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 센서 노드가 평상 시에 이웃 노드를 트래킹 하는 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 센서 노드가 라우팅 정보를 전송한 후 변화된 토폴로지를 파악하기 위한 이웃 노드 트래킹 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 센서 노드가 저전력 모드에서의 비콘 생략 기능을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (10)

  1. 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 제1 비콘 주기 내에 할당된 제1 타임슬롯에서 이웃 노드들로 송신하는 단계; 및
    상기 이웃 노드들에 각각 할당된 제2 비콘 주기 내의 제2 타임슬롯에서 상기 이웃 노드들로부터 비콘을 수신하는 단계
    를 포함하고,
    라우팅 주기마다 주기적으로 상기 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 상기 이웃 노드들로 송신하되, 상기 라우팅 주기는 비콘 주기를 포함하는 시분할 접속 방식의 센서 노드의 라우팅 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    토폴로지 상에 연결된 부모 노드 또는 자식 노드 중 적어도 하나로부터, 상기 부모 노드에 할당된 상기 제1 비콘 주기 내의 제2 타임슬롯 또는 상기 자식 노드에 할당된 상기 제1 비콘 주기 내의 제3 타임슬롯에서 비콘을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 시분할 접속 방식의 센서 노드의 라우팅 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 노드들 중 임의의 센서 노드로부터 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 수신한 경우,
    기존의 부모 노드로 가는 라우팅 코스트가 상기 임의의 센서 노드로 가는 라우팅 코스트보다 높으면, 상기 임의의 센서 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계; 및
    상기 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 상기 센서 노드에 할당된 제1 타임슬롯에서 상기 임의의 센서 노드로 송신하는 단계
    를 포함하는 시분할 접속 방식의 센서 노드의 라우팅 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    비콘 주기마다 비콘을 상기 이웃 노드들로 송신하되, 상기 비콘이 라우팅 정보를 포함하지 않고, 송신할 데이터가 없으며, 새로운 부모 노드를 포함하지 않은 경우에는 상기 비콘을 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 시분할 접속 방식의 센서 노드의 라우팅 방법.
  6. 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 제1 비콘 주기 내에 할당된 제1 타임슬롯에서 이웃 노드들로 송신하는 송신부; 및
    상기 이웃 노드들에 각각 할당된 제2 비콘 주기 내의 타임슬롯에서 상기 이웃 노드들로부터 비콘을 수신하는 수신부
    포함하고,
    상기 송신부는,
    라우팅 주기마다 주기적으로 상기 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 상기 이웃 노드들로 송신하되,
    상기 라우팅 주기는 비콘 주기를 포함하는 시분할 접속 방식의 센서 노드.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 수신부는 토폴로지 상에 연결된 부모 노드 또는 자식 노드 중 적어도 하나로부터, 상기 부모 노드에 할당된 상기 제1 비콘 주기 내의 제2 타임슬롯 또는 상기 자식 노드에 할당된 상기 제1 비콘 주기 내의 타임슬롯에서 비콘을 더 수신하는 것을 특징으로 하는 시분할 접속 방식의 센서 노드.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 이웃 노드들 중 임의의 센서 노드로부터 라우팅 정보를 포함하는 비콘을 수신한 경우,
    기존의 부모 노드로 가는 라우팅 코스트가 상기 임의의 센서 노드로 가는 라우팅 코스트보다 높으면, 상기 임의의 센서 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 상기 새로운 부모 노드의 주소를 포함하는 비콘을 상기 센서 노드에 할당된 제 1 타임슬롯에서 상기 임의의 센서 노드로 송신하는 시분할 접속 방식의 센서 노드.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 송신부는 비콘 주기마다 비콘을 상기 이웃 노드들로 송신하되, 상기 비콘이 라우팅 정보를 포함하지 않고, 송신할 데이터가 없으며, 새로운 부모 노드를 포함하지 않은 경우에는 상기 비콘을 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 시분할 접속 방식의 센서 노드.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9007969B1 (en) * 2010-10-29 2015-04-14 Redpine Signals, Inc. Automatic time slicing of beacon intervals in high density wireless LAN
EP2686989A1 (en) * 2011-05-12 2014-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Methods and devices for handling an extended proxy information item
KR101901183B1 (ko) 2011-12-19 2018-09-27 삼성전자주식회사 저전력 무선 통신 장치 및 방법
US9596642B2 (en) * 2014-12-22 2017-03-14 Life Safety Distribution Ag Wireless network with multiple paths between nodes
CN106231646B (zh) * 2016-07-13 2019-08-13 中国矿业大学 一种时隙复用的无线链式多跳跨层方法
KR101943362B1 (ko) * 2017-10-20 2019-01-29 국방과학연구소 통신 방법
US20220335247A1 (en) * 2021-04-20 2022-10-20 Toyota Motor North America, Inc. Systems and methods for determining a sanitization status of an environment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060203795A1 (en) 2005-03-11 2006-09-14 Freescale Semiconductor Inc. Method for sharing bandwidth using reduced duty cycle signals and media access control
US20080068996A1 (en) 2006-09-15 2008-03-20 Arnaud Clave Downlink routing mechanism

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5893081A (en) * 1996-11-25 1999-04-06 Etak, Inc. Using multiple levels of costs for a pathfinding computation
US6016485A (en) * 1998-02-13 2000-01-18 Etak, Inc. System for pathfinding
US7027409B2 (en) * 2002-01-10 2006-04-11 Harris Corporation Method and device for establishing communication links and for estimating overall quality of a directional link and reporting to OLSR in a communication system
US6982987B2 (en) * 2002-01-10 2006-01-03 Harris Corporation Wireless communication network including data prioritization and packet reception error determination features and related methods
US7336642B2 (en) * 2003-08-07 2008-02-26 Skypilot Networks, Inc. Communication protocol for a wireless mesh architecture
WO2006056174A1 (de) * 2004-11-25 2006-06-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Verfahren zur synchronisation und datenübertragung
JP4749282B2 (ja) 2006-08-31 2011-08-17 パナソニック株式会社 無線通信システム及び通信制御方法並びに通信ノード
KR20080086770A (ko) 2007-03-23 2008-09-26 한국전자통신연구원 트리 라우팅 기반 및 비컨 모드의 지그비 시스템에서데이터 충돌 방지 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060203795A1 (en) 2005-03-11 2006-09-14 Freescale Semiconductor Inc. Method for sharing bandwidth using reduced duty cycle signals and media access control
US20080068996A1 (en) 2006-09-15 2008-03-20 Arnaud Clave Downlink routing mechanism

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