KR101234251B1 - Dynamic channel assignment method using superframe structure and communication device using the same - Google Patents
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Abstract
슈퍼프레임 구조를 이용한 동적 채널 할당 방법에 관한 것으로서, 비콘 프레임을 전송하는 단계, 활동 구간을 이용하여 데이터를 전송하는 단계 및 비활동 구간에서 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행하는 단계를 포함한다.A method of allocating a dynamic channel using a superframe structure, the method comprising: transmitting a beacon frame, transmitting data using an activity section, and performing energy detection on a channel list already registered in an inactive section. do.
Description
본 발명은 슈퍼프레임 구조를 이용한 동적 채널 할당 방법 및 이를 이용한 통신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic channel allocation method using a superframe structure and a communication device using the same.
지그비(ZigBe)란 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준 중 하나로서, 가정·사무실 등의 무선 네트워킹 분야에서 10~20m 내외의 근거리 통신과 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술이다.ZigBe is one of the IEEE 802.15.4 standards supporting near field communication. It is a technology for near field communication and ubiquitous computing of about 10 to 20 meters in wireless networking fields such as homes and offices.
이러한 지그비는 지능형 홈네트워크, 빌딩 등의 근거리 통신 시장과 산업용 기기 자동화, 물류, 환경 모니터링, 휴먼 인터페이스, 텔레매틱스, 군사 등의 분야에 활용되고 있다. 특히, 최근 들어 지그비는 소형화되어 전력 소모량이 적어지고 값도 저렴해지는 추세에 있기 때문에 홈 네트워크 등 유비쿼터스 구축 솔루션으로도 각광을 받고 있다.ZigBee is being used in short-range communications markets such as intelligent home networks and buildings, and in industrial equipment automation, logistics, environmental monitoring, human interfaces, telematics and military. In particular, since Zigbee has been miniaturized and consumes less power and is cheaper, it is also attracting attention as a ubiquitous construction solution such as a home network.
IEEE 802.15.4는 IEEE 802.15 내 TG4이며 저전력, 저비용을 목적으로 낮은 전송율의 무선기기에 대한 표준 활동을 하고 있으며, 이러한 무선 개인 영역 네트워크(WPAN; Wireless Personal-Area Network) 기기를 이용하면 국제적으로 사용상 라이센스 제약이 없는 주파수 대역을 사용할 수 있게 된다. 이와 같은 무선 개인 영역 네트워크 기기의 응용분야는 센서, 엑츄에이터, 대화형 장난감, 원격 제어, 산업 네트워크, 홈 자동화 등으로 확대되고 있다.IEEE 802.15.4 is a TG4 in IEEE 802.15 and is a standard activity for low-power wireless devices for the purpose of low power and low cost. The use of such wireless personal-area network (WPAN) devices allows for international use. Frequency bands without license restrictions can be used. Applications of such wireless personal area network devices are expanding to sensors, actuators, interactive toys, remote controls, industrial networks, home automation, and the like.
표준 단체인 IEEE 802.15.4는 배터리 수명이 수개월부터 수년까지 가능한 저전력 무선 기기의 물리 계층 및 MAC 계층에 대한 정의를 하고 있으며, 무선 센서 네트워크의 실시간성을 높이기 위한 IEEE 802.15.4의 다양한 멀티채널 스케줄링 기법들이 활발하게 연구되고 있다. IEEE 802.15.4, a standards body, defines the physical and MAC layers of low-power wireless devices that can last from months to years of battery life, and various multichannel scheduling of IEEE 802.15.4 to improve real-time wireless sensor networks. Techniques are being actively researched.
IEEE 802.15.4 는 실시간성을 위해 GTS (Guaranteed Time Slot)를 예약하는 기능과 채널 공유를 위한 경쟁 매커니즘으로 backoff 를 이용한 CSMA/CA (Carrier Sense Mutiple Access / Collision Avoidance) 방식을 사용하고 있다. IEEE 802.15.4 uses CSMA / CA (Carrier Sense Mutiple Access / Collision Avoidance) with backoff as a competitive mechanism for channel sharing and reservation of GTS (Guaranteed Time Slot) for real time.
하지만, Random backoff 는 일정한 범위 내에서 random 하게 발생하기 때문에 충돌이 발생할 확률이 높고, random backoff 하는 시간만큼 delay 가 발생하게 될 수 있다.However, since random backoff occurs randomly within a certain range, there is a high probability of collision, and delay may occur as long as random backoff occurs.
이를 해결하기 위하여, 멀티 채널을 사용하여 간섭을 받은 디바이스나 코디네이터가 신속히 간섭을 회피 할 수 있도록 하는 기술이 개발되었으며, 모든 채널을 대상으로 이용할 수 있는 채널을 찾기 위해 에너지 디텍션(Energy Detection, ED)을 수행하고 수행된 결과를 저장하여 활용하는 기술이 개발되었다. To solve this problem, a technology has been developed that allows devices or coordinators to avoid interference quickly by using multi-channels, and to detect a channel that can be used for all channels. A technique has been developed to perform the process and store and use the results.
하지만, 이러한 기술들은 ED를 초기에만 수행하기 때문에, 이후에 일어날수 있는 채널상태의 변화를 반영할 수 없고, 이로 인해 데이터를 전송할 때나 채널을 할당할 때 충돌이 일어날 수 있어 지연이 발생하는 문제점은 여전한 실정이다.However, since these techniques only perform ED at an early stage, they cannot reflect the channel state change that may occur later, and thus may cause a collision when transmitting data or allocating a channel. It is still true.
이와 관련하여, 슈퍼프레임 스케줄링 방법 및 장치에 관한 선행문헌(공개번호: 2010-0127058)에서는 센서노드의 슈퍼프레임 스케줄링에 따라 확인된 2홉 센서노드까지의 슈퍼프레임을 고려하여 다른 시점의 슈퍼프레임을 스케줄링함으로써 신규 센서노드와 이웃 센서노드 사이의 간섭 없이 주기적인 활성 구간을 제공하는 슈퍼프레임 스케줄링 방법이 언급되어 있다. In this regard, in the prior document (published number: 2010-0127058) regarding the superframe scheduling method and apparatus in consideration of the superframe up to the two-hop sensor node confirmed in accordance with the superframe scheduling of the sensor node, superframes at different points in time A superframe scheduling method is mentioned in which scheduling provides a periodic active period without interference between a new sensor node and a neighbor sensor node.
또한, 비콘 기반 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)에서의 운영시간 확장 방법 및 장치에 관한 선행문헌(공개번호: 2010-0058897)은 슈퍼프레임의 활성구간에서 발생할 수 있는 불필요한 대기 소모 전력을 줄여 무선 센서 네트워크를 구성하는 조정자(Coordinator)들의 동일 전력 대비 운영 시간을 확장시킬 수 있는 방법을 언급하고 있다. In addition, the prior art (published number: 2010-0058897) regarding the method and apparatus for extending the operating time in a beacon-based wireless sensor network (published number: 2010-0058897) is a wireless sensor by reducing unnecessary standby power consumption that may occur in the active section of the superframe It talks about how the coordinators that make up the network can extend their operating time to the same power.
본 발명의 일부 실시예는 데이터 전송 및 채널 할당 시 발생할 수 있는 충돌로 인한 지연 문제를 해결하기 위해, 에너지 디텍션을 주기적으로 수행하여 사용 가능한 채널을 최대한 확보할 수 있는 동적 채널 할당 방법 및 이를 이용한 통신 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.Some embodiments of the present invention provide a dynamic channel allocation method and communication using the same to secure the maximum available channel by performing energy detection periodically to solve the delay problem due to a collision that may occur during data transmission and channel allocation. An object is to provide a device.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 슈퍼프레임 구조를 이용한 동적 채널 할당 방법은 비콘 프레임을 전송하는 단계, 활동 구간을 이용하여 데이터를 전송하는 단계 및 비활동 구간에서 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 슈퍼프레임은 상기 비콘 프레임, 상기 활동 구간 및 상기 비활동 구간을 포함한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the dynamic channel allocation method using a superframe structure according to the first aspect of the present invention comprises the steps of transmitting a beacon frame, transmitting data using an activity interval and inactivity And performing energy detection on the channel list already registered in the section, wherein the superframe includes the beacon frame, the active section, and the inactive section.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 동적 채널 할당 방법을 이용한 통신 장치는 비콘 프레임, 데이터를 전송할 수 있는 활동 구간, 데이터를 전송할 수 없는 비활동 구간 및 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행하는 에너지 디텍션 구간을 포함하는 슈퍼프레임을 송수신하는 것을 특징으로 하되, 상기 에너지 디텍션 구간은 상기 비활동 구간에 포함된다.In addition, the communication apparatus using the dynamic channel allocation method according to the second aspect of the present invention performs the energy detection for the beacon frame, the activity interval for transmitting data, the inactivity interval for transmitting data, and the channel list already registered. And transmitting and receiving a superframe including an energy detection interval, wherein the energy detection interval is included in the inactive interval.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 데이터 전송 및 채널 할당 시 발생할 수 있는 충돌로 인한 지연 문제를 해결하기 위해, 에너지 디텍션을 주기적으로 수행하여 사용 가능한 채널을 최대한 확보할 수 있는 동적 채널 할당 방법 및 이를 이용한 통신 장치를 제공할 수 있다.According to any one of the above-described means for solving the problem of the present invention, in order to solve the delay problem due to the collision that may occur during data transmission and channel allocation, by performing energy detection periodically to ensure the maximum available channel A channel allocation method and a communication device using the same can be provided.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법에 있어서, 슈퍼프레임 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법에 있어서, 에너지 디텍션 스캔 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법에 있어서, 비활동 구간에 에너지 디텍션 구간을 포함시킨 슈퍼프레임 구조를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a diagram illustrating a superframe structure in a dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an energy detection scan process in the dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a superframe structure including an energy detection section in an inactive section in a dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본 발명의 일실시예에 따른 IEEE 802.15.4와 관련된 표준 활동의 결과로서 아래와 같이 정의된 주요 기능들이 있다.As a result of standard activities related to IEEE 802.15.4 according to an embodiment of the present invention, there are main functions defined below.
Data rates of 250 kbps, 40 kbps and 20 kbpsData rates of 250 kbps, 40 kbps and 20 kbps
Star topology, peer to peer possibleStar topology, peer to peer possible
255 devices per network255 devices per network
CSMA-CA channel access mechanismCSMA-CA channel access mechanism
Optional Guaranteed Time SlotOptional Guaranteed Time Slot
Fully handshaked protocol for transfer reliabilityFully handshaked protocol for transfer reliability
Low power (battery life multi-month to nearly infinite)Low power (battery life multi-month to nearly infinite)
Dual PHY (2.4GHz and 868/915 MHz)Dual PHY (2.4GHz and 868/915 MHz)
Extremely low duty-cycle (<0.1%)Extremely low duty-cycle (<0.1%)
Range: 10m nominal (1-100m based on settings)Range: 10m nominal (1-100m based on settings)
Location Aware: Yes, but optionalLocation Aware: Yes, but optional
한편, 지그비에서 각 디바이스는 슈퍼프레임(Superframe)이라는 시간개념을 이용하여 데이터통신을 수행한다.On the other hand, in ZigBee, each device performs data communication using the concept of time called superframe.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법에 있어서, 슈퍼프레임 구조를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a diagram illustrating a superframe structure in a dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 슈퍼프레임은 비콘 프레임(10), 활동 구간(20), 비활동 구간(30) 및 에너지 디텍션 구간(미도시)을 포함할 수 있다.The superframe according to an embodiment of the present invention may include a beacon frame 10, an activity section 20, an inactivity section 30, and an energy detection section (not shown).
슈퍼프레임은 네트워크 코디네이터(network coordinator)가 전송하는 비콘(Beacon )에 의해 범위가 결정되며, 같은 사이즈를 갖는 복수 개의 슬롯 예를 들어, 16개 슬롯으로 나누어질 수 있다. 비콘 프레임(10)은 각 슈퍼프레임의 첫 번째 슬롯에서 전송되고, 만약 코디네이터가 슈퍼프레임의 사용을 원하지 않는다면 비콘은 전송되지 않는다. The superframe is determined by a beacon transmitted by a network coordinator, and may be divided into a plurality of slots having the same size, for example, 16 slots. Beacon frame 10 is transmitted in the first slot of each superframe, and if the coordinator does not want to use the superframe, the beacon is not transmitted.
비콘 프레임(10)은 연결된 디바이스(device)들을 동기화시키고, PAN(personal area network, 개인통신망)을 식별하고, 슈퍼프레임 구조를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 슈퍼프레임은 활동 구간(20)과 비활동 구간(30)을 가질 수 있으며, 코디네이터는 비활동 구간(30) 동안에는 저전력모드에 들어갈 수 있다. The beacon frame 10 may be used to synchronize connected devices, identify a personal area network (PAN), and describe the superframe structure. The superframe may have an active section 20 and an inactive section 30, and the coordinator may enter a low power mode during the inactive section 30.
또한, 비콘 프레임(10)은 네트워크를 관리하는 PAN 코디네이터가 모든 디바이스(device)에게 전송하는 것으로 디바이스들과 동기를 맞추고, 슈퍼프레임의 구조를 결정하는 SO(Superframe Order), BO(Beacon order) 값을 포함할 수 있다. In addition, the beacon frame 10 is a PAN coordinator managing the network transmits to all devices to synchronize with the devices, and determine the structure of the superframe SO (Superframe Order), BO (Beacon order) values It may include.
여기서, SO와 BO는 PAN 코디네이터가 네트워크의 상태를 보고 결정하는 값이다. 예를 들면, 보낼 데이터가 많은 경우에는 SO, BO를 큰 값으로 부여하고, 실시간성 트래픽이면 BO를 작은 값으로 할 수 있다. Here, SO and BO are values determined by the PAN coordinator based on the status of the network. For example, if there is a lot of data to be sent, SO and BO can be given a large value, and if real-time traffic, BO can be made a small value.
활동 구간(20)은 CAP(Contention Access Period) 와 CFP(Contention Free Period)로 구성될 수 있다. The activity section 20 may include a contention access period (CAP) and a contention free period (CFP).
통신을 원하는 디바이스들은 CAP 동안 슬롯화된 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 이용한다. Devices wishing to communicate use a carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA / CA) scheme slotted during the CAP.
반면에 CFP는 GTS들을 포함한다. GTS들은 CAP에 이어서 활동 구간(20)의 말단 부분에서 시작된다. PAN 코디네이터는 GTS를 7개까지 할당할 수 있으며, 하나의 GTS는 하나의 슬롯 이상의 기간을 점유할 수 있다.CFP, on the other hand, contains GTSs. The GTSs begin at the distal end of activity section 20 following the CAP. The PAN coordinator can allocate up to seven GTSs, and one GTS can occupy more than one slot.
슈퍼프레임의 구조는 macBeaconOrder(BO) 와 macSuperframeOrder(SO) 값에 의해 기술된다. macBeaconOrder(BO)는 코디네이터가 비콘 프레임(10)의 어느 구간에 전송할 것인가를 나타낸다. macBeaconOrder의 값 BO 와 비콘 구간 BI 는 아래의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다. The structure of a superframe is described by the macBeaconOrder (BO) and macSuperframeOrder (SO) values. macBeaconOrder (BO) indicates in which section of the beacon frame 10 will the coordinator transmit. The value of macBeaconOrder BO and the beacon interval BI can be expressed as shown in [Equation 1] below.
여기서, BO=15 라면, 특별히 비콘 요청 명령어 수신등과 같이 요청이 되는 경우를 제외하고는 코디네이터는 비콘 프레임(10)을 전송하지 않는다. 또한, 슈퍼프레임의 활동구간의 길이를 기술하는 macSuperframeOrder 값은 무시된다. MacSuperframeOrder의 값 SO와 슈퍼프레임기간(aBaseSuperframeDuraion) SD는 아래의 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.Here, if BO = 15, the coordinator does not transmit the beacon frame 10 except when a request is made such as receiving a beacon request command. Also, the macSuperframeOrder value describing the length of the superframe's active section is ignored. The value of MacSuperframeOrder SO and aBaseSuperframeDuraion SD can be expressed as shown in Equation 2 below.
여기서, 만약 SO = 15 이면 슈퍼프레임은 비콘 다음에 활동 상태가 되지 않는다. Here, if SO = 15, the superframe is not active after the beacon.
에너지 디텍션 구간(미도시)은 정해진 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션(Energy Detection, ED)을 수행하는 구간을 의미한다.An energy detection section (not shown) refers to a section in which energy detection (ED) is performed on a predetermined channel list.
본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법을 이용한 통신 장치는 슈퍼프레임을 송수신하는 송수신부(미도시)를 포함하며, 상기 송수신부는 세부적으로 비콘 프레임 전송부(미도시), 데이터 전송부(미도시) 및 에너지 디텍션 수행부(미도시)를 포함할 수 있다. A communication apparatus using a dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention includes a transceiver (not shown) for transmitting and receiving a superframe, and the transceiver is a beacon frame transmitter (not shown) and a data transmitter (not shown) in detail. And an energy detection performing unit (not shown).
비콘 프레임 전송부(미도시)는 비콘 프레임을 전송하는 역할을 수행하고, 데이터 전송부(미도시)는 활동 구간을 이용하여 데이터를 전송하는 역할을 수행한다. 또한, 에너지 디텍션 수행부(미도시)는 비활동 구간에서 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행할 수 있다. The beacon frame transmitter (not shown) plays a role of transmitting a beacon frame, and the data transmitter (not shown) plays a role of transmitting data using an activity section. Also, the energy detection performing unit (not shown) may perform energy detection on the channel list already registered in the inactive section.
여기서, 에너지 디텍션 수행부(미도시)는 슈퍼프레임 내의 비활동 구간(30)에서 가용 채널에 대한 에너지 디텍션을 수행함으로써, 채널 스캔으로 인한 지연 및 전력 손실을 최소화하여 슈퍼프레임 구조의 효율성을 증대시킬 수 있다. Here, the energy detection unit (not shown) performs energy detection on the available channel in the inactive section 30 in the superframe, thereby minimizing delay and power loss due to channel scan, thereby increasing the efficiency of the superframe structure. Can be.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법에 있어서, 에너지 디텍션 스캔 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating an energy detection scan process in the dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention.
디바이스들은 정해진 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행할 수 있다. 디바이스의 MLME (MAC sublayer management entity) 는 채널 스캔 시작을 MLME-SCAN.request를 통해 지시 받는다. The devices may perform energy detection for a given channel list. The MAC sublayer management entity (MLME) of the device is instructed to start channel scan through MLME-SCAN.request.
채널들은 낮은 채널 번호에서 높은 번호 순으로 스캔 된다. 스캔 기간에, 디바이스는 비콘 전송을 일시 중지할 수 있으며, 스캔을 종료할 때, 디바이스는 다시 비콘을 전송할 수 있다. Channels are scanned from low channel number to high number. In the scan period, the device may suspend beacon transmission, and when ending the scan, the device may transmit the beacon again.
이후, MLME-SCAN.confirm을 통해 스캔의 결과를 보고한다. ED 스캔은 디바이스가 각 요청된 채널에서 최대 에너지 측정을 획득할 수 있게 한다. 이것은 미래의 PAN 코디네이터에 의해 새로운 PAN을 시작하기에 앞서서 이에 동작하는 채널을 선택하기 위해 사용될 수 있다. ED 측정 시간은 예를 들어, 평균적으로 8 symbol 동안에 이루어질 수 있다.Then, report the results of the scan through MLME-SCAN.confirm. ED scan allows the device to obtain the maximum energy measurement on each requested channel. This may be used by a future PAN coordinator to select a channel to operate on prior to starting a new PAN. ED measurement time can be, for example, made during 8 symbols on average.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법에 있어서, 비활동 구간에 에너지 디텍션 구간을 포함시킨 슈퍼프레임 구조를 설명하기 위한 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a superframe structure including an energy detection section in an inactive section in a dynamic channel allocation method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따르면, 주기적인 ED를 사용하여 이용 가능한 채널을 최대한 확보하여, 데이터를 전송할 때나 채널을 할당 받을 때 충돌로 인해 발생할 수 있는 지연(delay)을 줄일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by using the periodic ED to ensure the maximum available channel, it is possible to reduce the delay (delay) that may occur due to a collision when transmitting data or when the channel is allocated.
이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 슈퍼프레임 구조에서는 비콘 프레임(10) 직전의 비활성 구간에서 ED를 수행하여 이용 가능한 채널을 최대한 확보하고, 주기적으로 수행하는 ED 과정으로 인해 발생하는 오버헤드 및 전력손실을 최소화할 수 있다. To this end, in the superframe structure according to an embodiment of the present invention, the ED is performed in an inactive section immediately before the beacon frame 10 to maximize the available channel, and the overhead that occurs due to the ED process periodically performed and Power loss can be minimized.
또한, 에너지 디텍션 구간(40)은 비활동 구간(30)의 말단부에 포함될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 디텍션 구간(40)은 비활동 구간(30) 내에서 시작할 수 있으며, 비활동 구간(30)은 에너지 디텍션 구간(40)에 의해 끝날 수 있다.In addition, the energy detection section 40 may be included at the distal end of the inactive section 30. The energy detection section 40 according to an embodiment of the present invention may start in the inactive section 30, and the inactive section 30 may end by the energy detection section 40.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 에너지 디텍션 구간(40)은 비활동 구간(30)의 말단부에 간헐적으로 복수개 포함될 수 있으며, 이를 통하여 비활동 구간(30)을 효율적으로 활용하면서도 효과적으로 에너지 디텍션을 수행할 수 있게 된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the energy detection section 40 may be intermittently included in a plurality of end portions of the inactive section 30, through which the energy detection section 30 effectively utilizes the inactive section 30 effectively. Will be able to perform
여기서, 복수개의 에너지 디텍션 구간(40)의 총합은 비활동 구간(30)보다 작은 슈퍼프레임 구조일 수 있으며, 이로 인해 에너지 디텍션을 비활동 구간(30)에 포함시켜 채널 선택에 따른 지연을 최소화하여 슈퍼프레임 구조의 효율성을 증대시켜 줄 수 있다. In this case, the sum of the plurality of energy detection sections 40 may be a superframe structure smaller than the inactive sections 30, and thus, the energy detection may be included in the inactive sections 30 to minimize delay due to channel selection. The efficiency of the superframe structure can be increased.
본 발명의 일실시예에 따른 슈퍼프레임 구조를 이용한 동적 채널 할당 방법은 슈퍼프레임 구조를 이용하여 무선 통신을 하는 통신 장치가 무선 네트워크에 상호 연결되어 아래와 같이 구현될 수 있다. In the dynamic channel allocation method using the superframe structure according to an embodiment of the present invention, a communication device for wireless communication using the superframe structure may be interconnected to a wireless network and implemented as follows.
먼저, 통신 장치는 비콘 프레임(10)을 전송할 수 있다. First, the communication device may transmit the beacon frame 10.
IEEE 802.11에서 비콘 프레임은 802.11 관리프레임 중 하나로써, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 이동 노드로 하여금 무선 네트워크를 찾아서(802.11 Scanning), 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송되는 프레임이다. In IEEE 802.11, a beacon frame is one of 802.11 management frames, which is a frame transmitted periodically to inform the existence of a wireless network and to allow the mobile node to find a wireless network (802.11 scanning) and join the wireless network.
인프라스트럭처 네트워크 형태에서의 AP 는 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하게 된다.In the infrastructure network type, the AP is responsible for transmitting beacon frames periodically.
다음으로, 통신 장치는 활동 구간(20)을 이용하여 데이터를 전송한다. Next, the communication device transmits data using the activity section 20.
통신 장치는 비콘 프레임 전송 후, 활동 구간(20)을 이용하여 데이터를 전송할 수 있으며, 활동 구간(20) 이후의 비활동 구간(30) 동안에는 저전력 모드에 들어갈 수 있다. After transmitting the beacon frame, the communication device may transmit data using the activity section 20, and may enter a low power mode during the inactivity section 30 after the activity section 20.
다음으로, 통신 장치는 비활동 구간(30)에서 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행한다. Next, the communication device performs energy detection on the channel list already registered in the inactive section 30.
여기서, 슈퍼프레임은 비콘 프레임, 활동 구간 및 비활동 구간을 포함할 수 있으며, 시간 순서대로 배치되어 구성 될 수 있다. Herein, the superframe may include a beacon frame, an activity section, and an inactive section, and may be arranged in a chronological order.
본 발명의 일실시예에 따르면, 주기적인 에너지 디텍션 과정을 수행하여 사용 가능한 채널을 최대한 확보할 수 있다. 이와 같이 에너지 디텍션을 주기적으로 수행하기 때문에 데이터를 보낼 때 충돌로 인해 발생하는 패킷 손실 문제와 그에 따른 지연을 줄일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a periodic energy detection process may be performed to maximize the available channel. Since the energy detection is performed periodically, the packet loss problem caused by the collision when sending data and the delay thereof can be reduced.
본 발명의 일실시예에 따른 에너지 디텍션에 소요되는 시간은 아래의 [수학식 3]과 같다.The time required for energy detection according to an embodiment of the present invention is as shown in Equation 3 below.
여기서 n은 ScanDuration parameter로써, 0부터 14사이에서 선택적으로 사용이 가능하고, 본 발명의 일실시예에 따른 성능 분석 과정에서는 예를 들어, 2로 가정하여 사용할 수 있다. 또한, BO를 6으로 가정한 경우, BI내에 에너지 디텍션 과정이 차지하는 비율은 아래의 [수학식 4]와 같다. Here, n is a ScanDuration parameter, which may be selectively used between 0 and 14, and may be assumed to be 2, for example, in a performance analysis process according to an embodiment of the present invention. In addition, when BO is assumed to be 6, the ratio of the energy detection process in BI is expressed by Equation 4 below.
본 발명의 일실시예에 따르면, 네트워크 환경에 따라 ED의 수행 주기를 결정하게 되는데, ED을 최대한 많이 실시하는 경우 예를 들어, 비콘 주기마다 ED를 수행 하는 경우, ED가 BI내에 평균적으로 차지하는 비율은 7.81% 이내가 된다. According to an embodiment of the present invention, the ED cycle is determined according to the network environment. When ED is performed as much as possible, for example, when ED is performed every beacon cycle, the ratio of ED occupies on the average in BI. Is within 7.81%.
여기서, ED가 차지하는 7.81%의 비율은 비활동 구간(30)에 해당하므로, 추가적인 별도의 전력손실을 발생시키지 않으며, 이에 따라 활동 구간(20)에서 사용하는 채널의 상태를 효과적으로 보장할 수 있게 된다. Here, the ratio of 7.81% occupied by the ED corresponds to the inactive section 30, so that no additional power loss occurs, thereby effectively guaranteeing the state of the channel used in the active section 20. .
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
비콘 프레임(10)
활동 구간(20)
비활동 구간(30)
에너지 디텍션 구간(40)Beacon Frame (10)
Activity section (20)
Inactivity Segment (30)
Energy Detection Zone (40)
Claims (9)
비콘 프레임을 전송하는 단계;
활동 구간을 이용하여 데이터를 전송하는 단계; 및
비활동 구간에서 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 슈퍼프레임은 상기 비콘 프레임, 상기 활동 구간 및 상기 비활동 구간을 포함하는 것인
동적 채널 할당 방법.In the dynamic channel allocation method using a superframe structure,
Transmitting a beacon frame;
Transmitting data using the activity section; And
Performing energy detection on a channel list already registered in an inactive section,
The superframe includes the beacon frame, the active section and the inactive section
Dynamic channel allocation method.
상기 에너지 디텍션은 상기 비활동 구간의 말단에서 수행되는 것인
동적 채널 할당 방법.The method of claim 1,
Wherein the energy detection is performed at the end of the inactive section
Dynamic channel allocation method.
상기 에너지 디텍션은 상기 비활동 구간의 말단에서 복수회에 걸쳐 수행되는 것인
동적 채널 할당 방법.The method of claim 1,
The energy detection is performed a plurality of times at the end of the inactive section
Dynamic channel allocation method.
상기 복수회의 에너지 디텍션은 상기 비활동 구간 내에서 수행되는 것인
동적 채널 할당 방법.The method of claim 3, wherein
Wherein the plurality of energy detections are performed within the inactive intervals
Dynamic channel allocation method.
상기 슈퍼프레임은 상기 비콘 프레임, 상기 활동 구간 및 상기 비활동 구간이 시간 순서대로 배치되어 구성되는 것인
동적 채널 할당 방법.The method of claim 1,
The superframe is configured such that the beacon frame, the activity section and the inactivity section are arranged in time order
Dynamic channel allocation method.
비콘 프레임, 데이터를 전송할 수 있는 활동 구간, 데이터를 전송할 수 없는 비활동 구간 및 이미 등록된 채널 목록에 대하여 에너지 디텍션을 수행하는 에너지 디텍션 구간을 포함하는 슈퍼프레임을 송수신하는 송수신부를 포함하되,
상기 에너지 디텍션 구간은 상기 비활동 구간에 포함되는 것인
통신 장치.In a communication apparatus using a dynamic channel allocation method,
And a transceiver configured to transmit and receive a superframe including a beacon frame, an activity section for transmitting data, an inactive section for transmitting data, and an energy detection section for performing energy detection on a list of channels already registered.
The energy detection interval is included in the inactive interval
Communication device.
상기 에너지 디텍션 구간은 상기 비활동 구간의 말단부에 포함되는 것인
통신 장치.The method according to claim 6,
The energy detection interval is included in the distal end of the inactive interval
Communication device.
상기 에너지 디텍션 구간은 상기 비활동 구간의 말단부에 복수개 포함되는 것인
통신 장치.The method according to claim 6,
Wherein the energy detection section is included in the plurality of end portions of the inactive section
Communication device.
상기 복수개의 에너지 디텍션 구간의 총합은 상기 비활동 구간보다 작은 것인
통신 장치.The method of claim 8,
The sum of the plurality of energy detection intervals is smaller than the inactive intervals.
Communication device.
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