KR101275804B1 - 멀티홉 센서네트워크의 ｍａｃ 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티홉 센서네트워크의 MAC 기술에 관한 것이다.
본 발명은 멀티홉 센서 네트워크에서 전송지연을 획기적으로 줄일 수 있고, PNC의 1홉으로 제한되었던 GTS를 모든 노드로 확장시킴으로써 모든 노드에게 실시간 서비스를 가능하게 한다. 또한 하나의 주파수 대역만 사용하던 것을 16개 주파수 대역 채널을 모두 사용하고 다중 슈퍼프레임을 설정하여 사용 가능한 GTS 슬랏 수를 대폭 늘릴 수 있다.

Description

멀티홉 센서네트워크의 ＭＡＣ 시스템{Sensor network MAC system for multihop communication}
본 발명은 실시간성 및 높은 신뢰성을 요구하는 멀티홉 센서네트워크의 MAC 기술에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 국가연구사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제번호: 2008-F-053-01, 과제명: QoS 및 확장성지원(S-MoRe) 센서네트워크 고도화 기술개발(표준화 연계)].
센서 네트워크에서 데이터의 전송은 서비스에 따라 두 가지 방법 즉, 경쟁을 통한 데이터 전송, 독립적인 시간 분배를 통한 데이터 전송으로 나누어진다. 특히 멀티홉(Multihop)으로 구성되는 센서 네트워크의 경우 통신을 위한 시간 할당이 중요한 이슈가 된다.
본 발명은 에너지 소모와 스케줄링의 편의를 위해 상대적으로 긴 inactive duration을 가짐으로 생기는 전송지연을 해소하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 PNC와 직접적으로 통신할 수 없는 노드 (2hop 이상의 거리에 있는 노드)에게 실시간 서비스를 위한 독립적인 시간과 채널을 할당하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 인접 채널 간섭(adjacent channel interference)이 발생할 가능성을 사전에 판별하고 이를 방지하여 독립적인 시간과 채널을 할당하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 시간과 주파수에 따라 변하는 무선 통신 성능을 고려하여 공통 채널의 안정성을 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 멀티홉 센서 네트워크에서 작은 전송지연으로 효과적인 통신을 하기 위해, 노드별 활성화 시간(active time)을 할당할 수 있는 구조(framework), 활성화 시간 중 독립적인 시간 분배를 위한 방법 및 인접 채널 간섭을 방지하는 방법 및 공통 채널의 안정성을 높이는 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 슬랏 스케쥴링 방법은, 소스 노드가 전송 범위 내의 목적 노드로 슬랏 할당을 요청하는 요청 명령을 전송하는 단계; 상기 목적 노드로부터 슬랏이 할당된 응답 명령을 수신하는 단계; 및 상기 목적 노드로 상기 슬랏 할당을 확인하는 통지 명령을 전송하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 슬랏은 하나 이상의 슈퍼프레임으로 구성된 다중 슈퍼프레임에서 하나 이상의 채널을 이용하는 비경쟁 구간 내의 채널번호 및 슬랏번호로 규정되는 확장슬랏일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 슬랏 스케쥴링 방법은, 목적 노드가 소스 노드로부터 슬랏 할당을 요청하는 요청 명령을 수신하는 단계; 상기 소스 노드로 할당된 슬랏을 포함하는 응답 명령을 전송하는 단계; 및 상기 소스 노드로부터 상기 슬랏 할당을 확인하는 통지 명령을 수신하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 슬랏은 하나 이상의 슈퍼프레임으로 구성된 다중 슈퍼프레임에서 하나 이상의 채널을 이용하는 비경쟁 구간 내의 채널번호 및 슬랏번호로 규정되는 확장슬랏일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 이웃 노드 간에 슈퍼프레임의 비경쟁 구간 내 슬랏을 스케쥴링하는 방법은, 상기 네트워크의 코디네이터가 상기 슈퍼프레임을 연속하여 하나 이상 포함하는 다중 슈퍼프레임을 정의하는 단계; 및 상기 다중 슈퍼프레임의 비경쟁 구간을 채널번호 및 슬랏번호로 규정되는 확장슬랏으로 구성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 이웃 노드 간에 슈퍼프레임의 비경쟁 구간 내의 슬랏을 스케쥴링하는 방법은, 제1 노드가 제2 노드로 상기 슬랏의 스케쥴링을 위한 요청 명령을 전송하는 단계; 상기 제2 노드로부터 응답 명령을 수신하는 단계; 및 상기 제2 노드로 상기 응답을 확인하는 통지 명령을 전송하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 슬랏은 상기 슈퍼프레임을 연속하여 하나 이상 포함하는 다중 슈퍼프레임의 비경쟁 구간 내의 채널번호 및 슬랏번호로 규정되는 확장슬랏일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼프레임을 이용하여 센서 네트워크 내 다수의 노드들 간에 멀티홉 통신을 수행하는 MAC 통신 시스템에서, 상기 센서 네트워크의 비컨 간격은 상기 슈퍼프레임을 통해 통신이 수행되는 활성화 구간과 통신이 수행되지 않는 비활성 구간으로 포함하고, 상기 비활성 구간은 다수의 슈퍼프레임으로 구성하여 상기 비컨 간격 전체가 통신이 수행되도록 활성화될 수 있다.
본 발명의 구성에 따르면, multihop 센서 네트워크에서, 각 hop에서 OSD를 기다리기 위한 전송지연을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 PNC의 one hop으로 제한되었던 GTS를 모든 노드로 확장시킴으로써 모든 노드에게 실시간 서비스를 가능하게 한다.
그리고 본 발명은 하나의 주파수 대역만 사용하던 것을 16개 주파수 대역 채널을 모두 사용하고 다중 슈퍼프레임을 설정하여 사용 가능한 GTS slot 수를 대폭 늘릴 수 있다.
또한 본 발명은 인접 채널 간섭이 발생할 가능성을 사전에 판별하여 방지할 수 있고, 공통채널의 주파수 대역을 주기적으로 바꿈으로써 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 구성되는 다채널 슈퍼프레임 구조이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 구성되는 다중 슈퍼프레임 구조이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 구성되는 CAP를 최소화한 다중 슈퍼프레임 구조이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GTS 슬랏을 다수의 서브 슬랏으로 나누어 사용하는 Embedded CFP 방식을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 EGTS의 할당된 Slot 패턴을 표시하고 저장하는 방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 EGTS 정보 요청 메시지 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 소스 디바이스에 의한 EGTS 할당, 재할당, 할당 해제, 변경의 메시지 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 목적 디바이스에 의한 EGTS 재할당, 할당 해제, 변경의 메시지 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉(multihop) 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 EGTS를 할당하는 방법을 도시한 예이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉(multihop) 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 GTS의 할당이 중복되었을 경우 이를 해결하는 방법의 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬랏 할당시 인접 채널 간섭(adjacent channel interference)을 방지하는 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 채널의 frequency hopping 방식을 나타낸다.
도 13은 실시간 및 신뢰성을 위한 센서네트워크 MAC 시스템의 슈퍼프레임의 구조에 대한 설명도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 슈퍼프레임 구조이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 multihop 환경에서 공통 채널의 GTS를 할당하는 방법을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력을 위해 OSD를 정의하는 노드의 이웃 노드만 활성화 구간(active duration)을 갖도록 슈퍼프레임 구조이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
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.
실시간성 및 높은 신뢰성을 요구하는 서비스를 구현하기 위한 센서 네트워크 MAC 기술 중 가장 대표적인 기술로 IEEE802.15.4 MAC을 들 수 있다. IEEE 802.15.4는 PAN 코디네이너(PAN coordinator: PNC)로부터 시작되는 트리(tree) 구조로 네트워크를 형성하고, 각 노드에 사용자에 의해 지원되는 스케줄링 방법에 따라 독립된 활성화 구간(active duration)을 할당하고, 각 노드가 해당 active duration 동안 통신하도록 지원한다. Active duration(superframe)은 한 노드가 beacon을 전송하며 시작된다. 자신이 비컨을 전송할 경우 이 활성화 구간은 Outgoing superframe duration(OSD)라 하고, 트리 구조상 자신의 부모(parent)가 비컨을 전송할 경우 Incoming superframe duration(ISD)이라 명명하며, 인접하는 노드들의 OSD들은 비컨의 충돌을 막기 위해 시간상 겹쳐져서는 안 된다. PNC와 직접적으로 통신할 수 있는 노드(one-hop node)의 경우 guaranteed time slot(GTS)라 이름지어진 독립적인 시간을 할당하여 데이터 통신을 지원한다. 이를 위해 PNC와 직접적으로 통신할수 있는 노드들은 GTS 요청 프레임(Request frame)을 통해 독립적인 시간을 요구하고, PNC는 비컨을 통해 시간 할당 여부를 전달한다.
본 발명을 위하여 다음과 같이 용어를 정의한다.
- PNC(PAN Coordinator): 센서네트워크의 컨트롤러로서, 트리(Tree) 구조 중 정점에 해당한다.
- OSD(Outgoing superframe duration): 자신의 비컨 전송으로 시작되는 active time duration이다.
- ISD (Incoming superframe duration): 트리 상의 부모의 비컨 전송으로 시작되는 active time duration이다.
- EGTS (Extended GTS): 멀티홉(multihop), 멀티채널(multichannel), 멀티슈퍼프레임(multi-superframe)으로 확장된 Guaranteed Time Slot(GTS)이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 구성되는 다채널 슈퍼프레임 구조이다.
하나의 주파수 대역 채널만을 사용하는 기존의 방식과는 달리, 본 발명은 종래의 하나의 슈퍼프레임에서 CFP의 GTS를 최대 7개만을 허용함으로 인한 슬랏(Slot)의 부족현상을 해결하기 위하여 16개의 채널을 동시에 사용함으로써 슬랏의 개수를 확장한다. 본 발명에 의해 확장된 GTS를 EGTS라 하며, 하나의 EGTS Slot은 Slot 번호와 채널 번호로 규정된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 구성되는 다중 슈퍼프레임 구조이다.
도 1의 다채널 슈퍼프레 임은 하나의 슈퍼프레임에서 GTS에 7개 이상의 Slot이 허용되지 않고, 또한 하나의 노드가 동시에 여러 채널을 통해 송수신하는 것이 허용되지 않는다. 따라서 여전히 하나의 노드가 한 슈퍼프레임에서 사용할 수 있는 Slot의 수가 제한되고, 이로 인해 하나의 노드가 연결할 수 있는 이웃 노드의 수에 제약이 생긴다. 이러한 제약을 극복하기 위해 다수의(N) 슈퍼프레임을 묶어서 하나의 다중 슈퍼프레임으로 구성한다. 다중 슈퍼프레임의 크기과 구조는 BO(Beacon Order), SO(Superframe Order) 및 MO(Multi-superframe Order) 값에 의해 결정한다. BO는 코디네이터가 비컨 프레임을 전송하는 간격으로, BO 및 BI(Beacon Interval)는 [BI=aBaseSuperframeDurarion*2BO symbols (0≤BO≤14)]과 같은 관계를 갖는다. BO의 값이 15이면 코디네이터는 비컨 요청 명령 등과 같이 비컨 전송을 요청받은 경우를 제외하고 비컨 프레임을 전송하지 않는다. BO의 값이 15이면 SO의 값은 무시된다. SO는 슈퍼프레임의 길이로, 비컨 프레임, CAP(Contention Access Period) 및 CFP(Contention Free Period)를 포함한다. SO 및 SD(Superframe Duration)는 [SD=aBaseSuperframeDurarion*2SOsymbols (0≤SO≤BO≤14)]과 같은 관계를 갖는다. MO는 다중 슈퍼프레임의 길이로, 반복되는 EGTS 할당 스케쥴의 사이클이다. MO 및 MD(multi-superframe Duration)의 관계와 다중 슈퍼프레임의 구조를 결정하는 값들은 다음과 같다.
- 다중 슈퍼프레임을 구성하는 슈퍼프레임의 개수 : N=2( MO - SO )
- 다중 슈퍼프레임의 길이 : MD=aBaseSuperframeDurarion*2MO symbols
- 다중 슈퍼프레임 내의 EGTS 개수 : S=16*(7*2( MO - SO ))
할당된 Slot의 패턴은 매 다중 슈퍼프레임마다 반복된다. Slot의 패턴은 전송하는 데이터의 빈도, 허용 전송 지연시간, 허용 소비전력 등의 여건에 맞춰 BO, SO와 함께 MO를 결정하여 사용할 수 있다. 다중 슈퍼프레임의 EGTS 시간 중 노드 자신에게 할당된 시간을 제외한 나머지 시간 동안에는 에너지 소모를 줄이기 위해 Inactive 상태를 유지할 수 있다. 도 2는 BO=6, SO=3, MO=5인 예를 도시하며, 이 경우 BI는 SD의 8배이고, MD의 2배이다.
각 슈퍼프레임은 2SO*aBaseSlotDurarion 의 길이의 동일한 간격으로 인접한 다수의 슈퍼프레임 슬랏으로 나누어지며, 비컨, CAP 및 CFP로 구성된다. 비컨은 CSMA를 사용하지 않고 0번 슬랏에서 전송되고, 이어서 CAP가 시작된다. 0번 슬랏의 시작은 비컨 PPDU의 첫번째 심벌이 전송되는 위치로 정의된다. CFP는 CAP에 이어 시작되며 슈퍼프레임의 활성화 구간(Active portion)의 끝까지 연장된다. 할당된 EGTS는 CFP 내에 위치된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 구성되는 CAP를 최소화한 다중 슈퍼프레임 구조이다.
전송지연을 더욱 줄이기 위하여 CAP의 수를 다중 슈퍼프레임 당 하나로 줄일 수 있다. 이때 CAP는 각 다중 슈퍼프레임의 첫번째 비컨 슬랏 후에 위치한다. 다중 슈퍼프레임의 두번째 또는 그 후의 비컨 슬랏에서 전송되는 비컨 프레임의 경우 CAP가 바로 따라오지 않으므로 비컨 프레임 내에 다음 CAP의 시작 시간을 명시해준다. CAP가 감소된 다중 슈퍼프레임 내의 슬랏 개수는 다음과 같다.
- CAP가 감소된 다중 슈퍼프레임 내의 슬랏 개수 = 16*(7+2( MO - SO )-1)*15)
표 1a 내지 표 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 EGTS 기반의 비컨 프레임의 포맷이다. 이하에서는 기존 IEEE 802.15.4 MAC 규격의 비컨 페이로드에 포함된 필드와 동일한 필드에 대한 설명은 생략한다.
멀티홉 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 이웃 노드 간에 슈퍼프레임의 비경쟁 구간 내 슬랏을 스케쥴링하기 위해 PAN은 다중 슈퍼프레임 구조 및 EGTS 정보를 포함하는 비컨을 주기적으로 네트워크로 방송한다. 코디네이터(노드)들은 PAN의 비컨을 수신하고, 같은 정보가 포함된 자신의 비컨을 방송함으로써 네트워크 전체 노드가 슈퍼프레임에 대한 동일한 정보를 유지한다.
PAN은 비컨에서 슈퍼프레임을 연속하여 하나 이상 포함하는 다중 슈퍼프레임을 정의한다. 슈퍼프레임은 공통 채널을 통해 노드가 비컨을 전송하는 비컨 구간, 공통 채널을 통해 노드들 간에 경쟁적으로 데이터를 전송하는 경쟁 구간, 할당된 슬랏에서 데이터를 전송하는 비경쟁 구간을 차례로 포함한다. 비경쟁 구간의 슬랏은 채널번호 및 슬랏번호로 규정되는 EGTS이고, 노드는 할당된 EGTS의 슬랏번호에 대응하는 슬랏에서 채널번호에 대응하는 채널을 통해 데이터를 전송한다. 이때 각 EGTS는 하나 이상의 서브슬랏으로 구성될 수 있다. 또한 PAN은 첫번째 슈퍼프레임 이후의 슈퍼프레임은 비컨 구간 이후 경쟁 구간 없이 바로 비경쟁 구간이 위치하도록 다중 슈퍼프레임을 정의할 수 있다. 상기 비컨 구간 및 경쟁 구간의 공통 채널은 정해진 패턴에 따라 주파수 대역이 호핑될 수 있다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGTS 기반의 비컨 프레임의 포맷이다.
Octets:2 1 4/10 0/5/6/10/14 2 variable variable variable 4 4 variable variable 2
Frame Control Sequence Number Addressing Fields Auxiliary Security Header Superframe Specification GTS Pending address fields ChannelDiversitySpecification EGTS Superframe Specification Timesynchronization specification Beacon Bitmap Beacon Payload FCS
MHR MAC Payload MFR
표 2는 표 1의 비컨 프레임에서 Channel Diversity Specification 필드의 예를 도시한다.
Bits:0 1-7 8-15 16-23 variable
Channel Diversity Mode Reserved Channel Offset Channel Offset Bitmap Length Channel Offset Bitmap
표 3은 표 1의 비컨 프레임에서 EGTS Superframe Specification 필드의 예를 도시한다.
Bits:0-3 4 5 6 7 8-23 24-31
Multi-superframe Order(MO) EGTS Flag CAP Reduction Flag Embedded CAP/CFP Flag Reserved CAP Index Number of Sub-slots
Multi-superframe Order 서브필드는 하나의 다중 슈퍼프레임의 길이이다. EGTS Flag 서브필드는 FALSE 값을 가지면 슈퍼프레임의 CFP가 기존 IEEE 802.15.4에 규정된 방식으로 운용되고, TRUE 값을 가지면 슈퍼프레임의 CFP는 본 발명의 EGTS가 적용된다. CAP Reduction Flag 서브필드는 CAP 감소가 가능한지 여부를 나타낸다. CAP Reduction Flag 서브필드가 TRUE 값을 가지면 CAP Index 서브필드는 다음 CAP가 시작되기 전의 슈퍼프레임의 개수를 나타낸다. Embedded CAP/CFP Flag 서브필드의 값이 0이면 Embedded CAP가 이용되고, 1이면 Embedded CFP가 사용되고 서브 슬랏 개수(Number of Sub-slots) 서브필드가 하나의 슬랏 내에서 나누어지는 서브 슬랏(sub slot)의 개수를 나타낸다. 도 4는 IEEE 802.15.4 MAC 규격의 GTS 슬랏을 다수의 서브 슬랏으로 나누어 사용하는 Embedded CFP 방식을 나타낸다. Embedded CFP 방식에 의해 서브 슬랏의 효율성을 위하여 MAC header의 길이를 최소길이(예를 들어, 1byte)로 줄일 수 있다. GTS의 1개의 슬랏 중 첫번째 서브 슬랏은 GTS 슬랏의 소유자(owner)가 사용하며 그외의 서브 슬랏은 할당받은 노드들이 사용할 수 있다. 서브 슬랏에는 GTS 처럼 contention-free 방식, 예를 들어, TDMA 방식이 사용된다. 서브 슬랏의 사용으로 latency, scalability, utilization을 높일 수 있다.
표 4는 표 1의 비컨 프레임에서 Beacon Bitmap 필드의 예를 도시한다.
Octets:2 variable
SD Index SD Bitmap
SD Index 서브필드는 비컨의 소스 디바이스에 할당되는 SD 뱅크 번호를 나타낸다. SD Bitmap 서브필드는 2( BO - SO )비트 길이이고, 이웃 노드의 비컨 프레임 할당 정보를 나타낸다. SD Bitmap 서브필드는 비컨 스케쥴을 순서로 나타내는 비트맵 방식에 의해 표현될 수 있다. 대응 비트는 비컨이 해당 SD에 할당되면 1로 설정된다.
표 5는 표 1의 비컨 프레임에서 Time Synchronization Specification 필드의 예를 도시한다.
Bits:0 1-4 5-7 8-31
Deferred Beacon Flag Deffered Beacon Time Reserved Beacon Timestamp
Deferred Beacon Flag 서브필드는 비컨 프레임을 전송하기 전에 CCA가 요구되는지 여부를 나타낸다. 이 서브필드가 1로 설정되면 디바이스는 비컨 프레임을 전송하기 전에 CCA를 사용하고, 0으로 설정되면 디바이스는 비컨을 전송하기 전에 CCA를 사용하지 않는다. Deffered Beacon Time 서브필드는 CCA를 위한 backoff 구간의 개수를 나타내며, Deferred Beacon flag 서브필드 값이 0으로 설정되면 Deffered Beacon time 서브필드는 무시된다. Beacon Timestamp 서브필드는 심벌 구간 동안 시각 동기화를 위한 비컨 전송 시간을 나타낸다.
표 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉(multihop) 환경에서 GTS를 할당하기 위한 MAC 명령 프레임인 EGTS 핸드쉐이크 명령 포맷을 도시한다.
EGTS 핸드쉐이크 명령(EGTS handshake command)은 새로운 EGTS의 할당, 기존 EGTS의 할당 해제, 재할당 또는 변경 요청을 위해 사용된다.
Octets: 7 1 1
MHR fields Command Frame Identifier EGTS Characteristics
표 7는 표 6의 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS Characteristics 필드를 도시한다.
Bit: 0 Bits: 1 2 3-10 11-13 14-15 16-31 32-47 48-51 52-67 Variable
ChannelDiversityMode EGTS Flag EGTS Direction EGTS Length EGTS Characteristics Type EGTS Handshake Type Destination Address EGTS slot identifier EGTS ABT sub-block length EGTS ABT sub-block index EGTS ABT sub-block
표 7의 Channel Diversity Mode 서브필드는 표 8에 도시된 바와 같이 설정되어, Channel Adaptation mode 또는 Channel Hopping mode를 나타낼 수 있다. EGTSCharacteristics 파라미터의 ChannelDiversityMode 서브필드가 '1'로 설정되어 있으면 EGTS 할당 및/또는 할당 해제는 채널 호핑 모드로 동작한다. 채널 적응 모드와 채널 호핑 모드의 주요 차이는 EGTSCharacteristic 파라미터의 EGTS ABT 서브필드이다. 채널 호핑 모드에서는 소스 디바이스와 목적 디바이스는 서로 TAB(Timeslot Allocation Bitmap)를 교환하고, 채널 적응 모드에서는 ABT 서브 블록을 교환한다.
Channel Diversity Mode value
b0 		Description
0 Channel Adaptation mode
1 Channel Hopping mode
EGTS Flag 서브필드는 EGTS 사용 여부를 나타내면, 1로 설정하는 경우 EGTS를 사용하고 0으로 설정하는 경우 GTS를 사용하는 것으로 나타낼 수 있다.
EGTS Length 서브필드는 EGTS를 위해 요청된 슈퍼프레임의 개수를 포함한다.
EGTS Characteristics Type 서브필드는 표 2d에 도시된 바와 같이 설정되어, EGTS의 할당 해제(Deallocation), 할당(Allocation), 재할당(Reallocation), 중복 할당 통지(Duplication Allocation Notification), 중지(Suspend), 감소(Reduce), 재시작(Restart), 예약(Reserved)을 나타낼 수 있다.
EGTS Characteristics Type value
b2b1b0 		Description
000 Deallocation
001 Allocation
010 Reallocation
011 Duplication Allocation Notification
100 Suspend
101 Reduce
110 Restart
111 Reserved
EGTS Handshake Type 서브필드는 표 10에 도시된 바와 같이 설정되어, 요청(Request), 응답(Reply), 통지(Notify), 예약(Reserved)을 나타낸다.
EGTS Handshake Type value
b1b0 		Description
00 Request
01 Reply
10 Notify
11 Reserved
EGTS가 높은 우선순위로 예약되는 경우 채널 액세스 우선순위(Prioritized Channel Access)가 1로 설정되고, EGTS가 낮은 우선순위로 예약되는 경우 0으로 설정될 수 있다. EGTS 요청 명령이 EGTS 변경 절차에서 사용될 때 Prioritized Channel Access는 원(original) EGTS에 따라 설정될 수 있다.
Destination Address 서브필드는 목적 디바이스의 짧은 어드레스를 포함할 수 있다.
EGTS slot Identifier 서브필드는 채널 번호 및 할당되거나 할당 해제되는 슬랏들의 시작하는 타임슬랏 번호를 포함할 수 있다.
EGTS ABT sub-block length 서브필드는 EGTS ABT(Allocation Bitmap Table) 서브 블럭의 길이를 포함할 수 있다.
EGTS ABT sub-block index 서브필드는 전체 ABT에서 ABT 서브 블럭의 시작을 나타낼 수 있다.
EGTS ABT sub-block 서브필드는 ABT의 서브블럭을 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 EGTS의 할당된 Slot 패턴을 표시하고 저장하는 방법을 나타낸다.
각 노드는 할당 비트맵 테이블(ABT)을 관리한다. 할당된 slot의 패턴은 Bitmap 형태로 표시되고 저장되며, ABT의 행(Row)은 타임 슬랏을, 열(Column)은 채널을 나타낸다. 비어있는 슬랏은 0으로 표시하고 자신이나 이웃 노드가 사용하는 슬랏은 1로 표시한다. 도 5a는 MO=SO=3이고, ABT 사이즈가 14bytes인 경우를 예로 도시하고 있다. MO에 의해 결정되는 다중 슈퍼프레임의 길이가 큰 경우 EGTS command 프레임에서 전체 ABT를 전송하기가 어려워지므로 전체 비트맵을 전송하지 않고 그 일부 블럭만을 전송할 수 있다. 도 5b는 MO=7, SO=3이고, ABT 사이즈가 224 octets(1792 slots)인 전체 ABT 중에서 28 byte 서브 블럭 만을 전송하는 예를 도시한다. 도 5b에서 ABT 서브 블럭 유닛은 14 octets(7 time slot x 16 channels)의 사이즈를 갖고 있으며, CAP 감소(Reduction) 모드인 경우 ABT 서브 블럭 유닛은 30 octets(15 time slot x 16 channels)의 사이즈를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 EGTS 정보 요청 메시지 흐름도이다.
표 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGTS 정보 요청 명령(EGTS information request command) 포맷을 도시한다. EGTS 정보 요청 명령은 타임스탬프 및 EGTS 파라미터를 요청하는 소스 디바이스에 의해 사용된다.
octets: 7 1
MHR Fields Command Frame Identifier
현재 슈퍼프레임의 EGTS 슬랏이 시작하기 전에 CAP 또는 CFP에서 동기화 손실이 발생한 경우, 소스 디바이스는 MLME-EGTSinfo.request primitive를 통해 EGTS의 파라미터 및 타임스탬프를 요청할 수 있다. 소스 디바이스의 상위 레이어에서 MLME로 MLME-EGTSinfo.request primitive를 전송한다(601). MLME는 목적 디바이스로 EGTS 정보 요청 명령을 전송한다(602). EGTS 정보 요청 명령은 ACK 요청을 포함하기 때문에, 목적 디바이스는 ACK 프레임의 전송에 의해 수신을 확인한다(603). EGTS 정보 요청 명령을 수신한 목적 디바이스의 MLME는 소스 디바이스로 타임스탬프와 EGTS 파라미터를 전송할 수 있다(604). EGTS 정보 요청 명령의 ACK를 수신한 소스 디바이스는 자신의 수신기가 소정 기간 동안 목적 디바이스로부터의 타임스탬프 및 EGTS 파라미터를 포함한 데이터 프레임을 수신하도록 한다. 데이터를 수신한 소스 디바이스는 ACK 프레임을 목적 디바이스로 전송한다(604). 소스 디바이스의 MLME는 EGTS 정보 요청이 성공했음을 자신의 다음 상위 레이어로 통지한다(606). 상기 통지는 MLME가 SUCCESS 상태를 나타내는 MLME-EGTSinfo.confirm primitive를 발생할 때 이루어진다. 소스 디바이스는 수신된 타임스탬프를 이용하여 목적 디바이스에 동기화되고 현재 슈퍼프레임 동안 자신의 EGTS 슬랏을 계속 사용한다. 소스 디바이스가 소정 기간 동안 타임스탬프 및 EGTS 파라미터를 포함한 데이터 프레임을 수신하지 못한 경우 소스 디바이스의 MLME는 EGTS 정보 요청이 실패했음을 자신의 다음 상위 레이어로 통지한다. 상기 통지는 MLME가 FAILURE 상태를 나타내는 MLME-EGTSinfo.confirm primitive를 발생할 때 이루어진다. 소스 디바이스는 EGTS 정보 요청 절차를 종료하거나 다시 MLME-EGTSinfo.request primitive를 통해 재시도할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 소스 디바이스에 의한 EGTS 할당, 재할당, 할당 해제, 변경의 메시지 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 소스 디바이스의 상위 레이어에서 MLME로 MLME-GTS.request primitive를 전송한다(701). 소스 디바이스의 MLME는 목적 디바이스로 EGTS 요청 명령을 전송한다(702). 상기 요청 명령은 EGTS 할당, 재할당, 할당 해제, 변경 중 하나이다. EGTS 요청 명령을 수신한 목적 디바이스의 MLME는 상위 레이어로 MLME-GTS.indication primitive를 전송하고(703), 소스 디바이스로 EGTS 응답 명령을 전송한다(704). EGTS 응답 명령을 수신한 소스 디바이스는 EGTS 요청이 성공했음을 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 자신의 다음 상위 레이어로 통지한다(705). 소스 디바이스는 목적 디바이스로 EGTS 통지 명령을 전송한다(706).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크의 MAC 시스템에서 목적 디바이스에 의한 EGTS 재할당, 할당 해제, 변경의 메시지 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 목적 디바이스의 상위 레이어에서 MLME로 MLME-GTS.request primitive를 전송한다(801). 목적 디바이스의 MLME는 소스 디바이스로 EGTS 요청 명령을 전송한다(802). 상기 요청 명령은 EGTS 재할당, 할당 해제, 변경 중 하나이다. EGTS 요청 명령을 수신한 소스 디바이스의 MLME는 상위 레이어로 MLME-GTS.indication primitive를 전송하고(803), 목적 디바이스로 EGTS 응답 명령을 전송한다(804). EGTS 응답 명령을 수신한 목적 디바이스는 EGTS 요청이 성공했음을 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 자신의 다음 상위 레이어로 통지한다(805). 목적 디바이스는 소스 디바이스로 EGTS 통지 명령을 전송한다(806).
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 멀티홉(multihop) 센서 네트워크 환경에서 소스 디바이스 및 목적 디바이스의 슬랏 스케쥴링 방법을 각각 설명한다.
EGTS 할당
EGTS는 목적 디바이스에 의해 할당될 수 있고, 소스 디바이스와 목적 디바이스 간의 통신을 위해 사용될 수 있다. 단일 EGTS는 하나 또는 그 이상의 슈퍼프레임 슬랏으로 확장될 수 있다. EGTS는 사용 전에 할당되며, 목적 디바이스가 EGTS 요청 및 슈퍼프레임 내 현재 가용 용량을 기초로 EGTS를 할당할 것인지 여부를 결정할 수 있다. EGTS는 Fist-come-First-served 규칙 기반으로 할당될 수 있으며, 모든 EGTS는 CAP 다음(또는 CAP 감소 모드인 경우 비컨 슬랏 다음)의 슈퍼프레임 끝에서 인접하게 위치된다. 각 EGTS는 EGTS가 더이상 요구되지 않으면 할당 해제되고, 목적 디바이스 또는 원래 EGTS를 요청했던 소스 디바이스에 의해 언제든지 할당 해제될 수 있다. EGTS가 할당된 디바이스는 또한 CAP에서 동작할 수 있다. 할당된 EGTS에서 전송되는 데이터 프레임은 짧은 어드레싱(short addressing)을 사용할 수 있다. EGTS의 관리는 목적 디바이스와 소스 디바이스에 의해 수행된다. EGTS 관리를 용이하게 하기 위해 목적 디바이스와 소스 디바이스는 EGTS를 관리하는데 필요한 모든 정보를 저장할 수 있다. 목적 디바이스와 소스 디바이스는 각 EGTS에 대해 시작 슬랏, 길이, 관련 디바이스 어드레스 등을 저장할 수 있다.
MLME-GTS.request primitive를 통해 신규 EGTS의 할당을 요청받은 소스 디바이스는 목적 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송한다. EGTS 핸드쉐이크 명령은 EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드가 '할당'으로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드가 '요청'으로 설정된다. EGTS 길이 서브필드는 요청되는 EGTS의 특성에 따라 설정될 수 있다. EGTS 슬랏 식별자는 할당될 선호되는 시작 슬랏을 나타내도록 설정될 수 있다. EGTS ABT 서브블럭은 소스 디바이스와 1홉 거리의 주변 디바이스의 할당 상태에 따라 설정될 수 있다.
목적 디바이스는 소스 디바이스로부터 EGTS 할당을 요청하는 EGTS 핸드쉐이크 명령을 수신하고, 목적 디바이스의 ABT 및 EGTS 핸드쉐이크 할당 요청 명령 내의 ABT 서브 블록을 기초로, 현재 다중 슈퍼프레임에서 사용가능한 슬롯이 있는지를 확인한다. 양 ABT 내에 비어있는 슬랏이 요청된 길이에 충분하다면 다중 슈퍼프레임은 사용가능한 슬랏을 가지고 있다고 판단할 수 있다. 목적 디바이스는 first come first served 기반으로 EGTS를 할당한다. 목적 디바이스는 응답을 위한 EGTS 핸드쉐이크 명령의 슬롯 식별자에 시작 슬랏을 갖는 EGTS를 할당할 수 있다. 목적 디바이스는 자신의 1홉 주변 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 브로드캐스트한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 목적지 어드레스 서브필드는 소스 디바이스이고, EGTS 특성 타입 서브필드는 '할당'으로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '응답'으로 설정될 수 있다. EGTS가 성공적으로 할당되는 경우 EGTS 길이 서브필드는 요청된 길이로 설정되고 ABT 서브 블록 서브필드는 새로이 할당된 슬랏을 나타내도록 설정될 수 있다. EGTS 할당이 실패한 경우 길이 서브필드는 0으로 설정될 수 있다.
EGTS 핸드쉐이크 할당 응답 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 디스크립터(descriptor)를 처리한다. EGTS 할당 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하지 않으면 수신 디바이스는 새로이 할당된 주변 디바이스의 EGTS를 반영하여 자신의 ABT를 업데이트한다. 새로이 할당된 EGTS가 자신의 EGTS와 충돌하는 경우, 수신 디바이스는 EGTS 핸드쉐이크 할당 응답 명령을 전송한 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송한다. 이때 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 서브필드는 '중복 할당 통지'로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '요청'으로 설정된다. EGTS 핸드쉐이크 할당 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하면 수신 디바이스(소스 디바이스)의 MLME는 GTS 할당 요청의 성공 여부를 다음 상위 레이어에 통지한다. MLME는 만일 길이가 요청된 길이와 일치하면 성공(SUCCESS) 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 전송하고, 길이가 요청된 길이와 일치하지 않으면 거부(DENIED) 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 전송(issue)한다. 소스 디바이스는 1홉 주변 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 브로드캐스트한다. 이때의 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 타입 서브필드가 '할당'으로 설정되고 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '통지'로 설정된다.
EGTS 핸드쉐이크 할당 통지 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 디스크립터(descriptor)를 처리한다. 수신 디바이스는 새로이 할당된 주변 디바이스의 EGTS를 반영하여 자신의 ABT를 업데이트한다. 새로이 할당된 EGTS가 자신의 EGTS와 충돌하는 경우, 수신 디바이스는 EGTS 핸드쉐이크 할당 통지 명령을 전송한 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송한다. 이때 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 서브필드는 '중복 할당 통지'로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '요청'으로 설정된다. EGTS 핸드쉐이크 중복 할당 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 재할당 절차를 수행한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉(multihop) 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 EGTS를 할당하는 방법을 도시한 예이다.
GTS 할당을 요구하는 노드(노드 3)는 필요한 slot의 개수와 함께 그 지역에서 할당된 slot(예에서 slot(9,21))이 표시된 ABT sub-block을 수신노드(노드 2)에게 EGTS request 프레임을 이용하여 전송한다. 수신노드는 수신된 정보와 자신의 정보를 취합하여 정해진 sub-block 내에서 사용가능한 slot(예에서 slot(5,10))을 선택한 후 broadcasting으로 주변노드와 GTS를 요구한 노드에게 알린다. GTS 할당을 요구한 노드(노드 3)는 할당된 슬랏의 ABT sub-block을 broadcasting하여 주변노드에게 알린다. 노드 3은 일단 할당된 slot에 대해서는 전송 에러 발생율을 계산하여 그 값이 임계치(threshold)를 넘어서면 다른 채널을 사용하는 slot을 할당받는다. 브로드캐스트된 ABT 정보를 수신한 노드들은 수신된 ABT 정보를 기초로 자신의 ABT를 업데이트한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉(multihop) 센서 네트워크의 MAC 시스템에서 GTS의 할당이 중복되었을 경우 이를 해결하는 방법의 예를 도시한다.
새로 가입하는 노드가 있거나 EGTS command 프레임을 수신 중 에러가 발생하였을 경우 등 GTS의 할당이 중복되는 일이 발생할 수 있다. 이런 경우 EGTS reply 또는 notify를 수신함으로써 중복을 발견할 수 있다. 할당의 중복이 발견되면 EGTS duplicate allocation notification 프레임을 전송하여 해당 노드가 새로운 slot을 할당받도록 한다.
EGTS 할당 해제( deallocation )
할당 해제를 원하는 소스 디바이스는 MLME-GTS.request primitive를 통해 기존 EGTS의 할당 해제를 요청받고 목적 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 명령을 전송한다. 목적 디바이스 또한 기존 EGTS가 만료되면 MLME-GTS.request primitive를 통해 기존 EGTS의 할당 해제를 요청받고 소스 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 명령을 전송한다. 소스 디바이스는 할당 해제될 EGTS를 사용할 수 없으며, 기존의 특성 값들은 리셋된다. 기존 EGTS 할당 해제를 요청하는 디바이스의 MLME가 전송하는 EGTS 핸드쉐이크 명령은 EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드가 '할당 해제'로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드가 '요청'으로 설정된다. EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 명령을 수신한 디바이스(소스 디바이스 또는 목적 디바이스)는 EGTS 할당 해제를 시도한다. EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 명령에 포함된 EGTS 특성이 해당 EGTS의 특성과 일치하지 않으면, 수신 디바이스는 명령을 무시한다. EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 명령에 포함된 EGTS 특성이 해당 EGTS의 특성과 일치하면 수신 디바이스의 MLME는 해당 EGTS의 할당을 해제하고, MLME-GTS.indication primitive를 발생한다. 상기 MLME-GTS.indication primitive는 할당 해제된 EGTS의 특성을 포함하고 EGTS 특성 타입이 할당 해제로 설정된다. 수신 디바이스는 자신의 1홉 주변 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 브로드캐스트한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드는 '할당 해제'로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '응답'으로 설정될 수 있다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 길이 서브필드는 할당 해제될 EGTS의 특성에 따라 설정될 수 있다.
EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 응답 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 디스크립터(descriptor)를 처리한다. EGTS 할당 해제 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하지 않으면 수신 디바이스는 할당 해제된 주변 디바이스의 EGTS를 반영하여 자신의 ABT를 업데이트한다. EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하면 수신 디바이스의 MLME는 GTS 할당 해제 요청의 성공 여부를 다음 상위 레이어에 통지한다. MLME는 만일 길이가 요청된 길이와 일치하면 성공(SUCCESS) 상태를 나타내고,길이가 요청된 길이와 일치하지 않으면 거부(DENIED) 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. 수신 디바이스는 1홉 주변 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 브로드캐스트한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 타입 서브필드는 '할당 해제'로 설정되고 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '통지'로 설정된다.
EGTS 핸드쉐이크 할당 해제 통지 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 디스크립터(descriptor)를 처리한다. 수신 디바이스는 주변 디바이스의 할당 해제된 EGTS를 반영하여 자신의 ABT를 업데이트한다.
EGTS 재할당( reallocation )
MLME-GTS.request primitive를 통해 EGTS의 재할당을 요청받은 소스 디바이스 또는 목적 디바이스의 MLME는 목적 디바이스 또는 소스 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송한다. 중복 할당 통지로 설정된 EGTS 핸드쉐이크 명령을 수신한 디바이스 또한 EGTS의 재할당을 요청할 수 있다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령은 EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드가 '재할당'으로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드가 '요청'으로 설정된다. EGTS 길이 서브필드는 요청되는 EGTS의 특성에 따라 설정될 수 있다. EGTS 슬랏 식별자 서브필드는 재할당될 EGTS의 특성에 따라 설정될 수 있다. 방향 서브필드는 재할당을 요청하는 디바이스가 EGTS의 소스인지 EGTS의 목적지인지를 설정할 수 있다.
EGTS 핸드쉐이크 재할당 요청 명령을 수신한 디바이스는 EGTS의 재할당을 시도할 수 있다. 상기 재할당 요청 명령에 포함된 EGTS 특성이 해당 EGTS의 특성과 일치하지 않으면 수신 디바이스는 명령을 무시한다. 상기 재할당 요청 명령에 포함된 EGTS 특성이 해당 EGTS의 특성과 일치하면, 수신 디바이스는 자신의 ABT 및 재할당 요청 명령 내의 ABT 서브 블록을 기초로, 현재 다중 슈퍼프레임에서 사용가능한 슬롯이 있는지를 확인한다. 양 ABT 내에 비어있는 슬랏이 요청된 길이에 충분하다면 다중 슈퍼프레임은 사용가능한 슬랏을 가지고 있다고 판단할 수 있다. EGTS는 first come first served 기반으로 할당된다. 새로운 EGTS가 성공적으로 할당되면, 기존 EGTS는 ABT에서 제거된다. 수신 디바이스는 자신의 1홉 주변 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 브로드캐스트한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 목적지 어드레스 서브필드는 재할당을 요청한 디바이스이고, EGTS 특성 타입 서브필드는 '재할당'으로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '응답'으로 설정될 수 있다. EGTS 슬랏 식별자 서브필드는 재할당될 EGTS의 특성에 따라 설정될 수 있다. EGTS가 성공적으로 재할당되는 경우 길이 서브필드는 요청된 길이로 설정되고 ABT 서브 블록 서브필드는 새로이 할당된 슬랏을 나타내도록 설정될 수 있다. EGTS 할당이 실패한 경우 길이 서브필드는 0으로 설정될 수 있다.
EGTS 핸드쉐이크 재할당 응답 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 디스크립터(descriptor)를 처리한다. EGTS 재할당 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하지 않으면 수신 디바이스는 주변 디바이스의 재할당된 EGTS를 반영하여 자신의 ABT를 업데이트한다. 새로이 할당된 EGTS가 자신의 EGTS와 충돌하는 경우, 수신 디바이스는 EGTS 핸드쉐이크 재할당 응답 명령을 전송한 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 서브필드는 '중복 할당 통지'로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '요청'으로 설정된다. EGTS 핸드쉐이크 재할당 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하면 수신 디바이스의 MLME는 EGTS 재할당 요청의 성공 여부를 다음 상위 레이어에 통지한다. MLME는 만일 길이가 요청된 길이와 일치하면 성공(SUCCESS) 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 전송하고, 길이가 요청된 길이와 일치하지 않으면 거부(DENIED) 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. 수신 디바이스는 1홉 주변 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 브로드캐스트한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 타입 서브필드는 '재할당'으로 설정되고 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '통지'로 설정된다.
EGTS 핸드쉐이크 재할당 통지 명령을 수신한 디바이스는 EGTS 디스크립터(descriptor)를 처리한다. 수신 디바이스는 새로이 할당된 주변 디바이스의 재할당된 EGTS를 반영하여 자신의 ABT를 업데이트한다. 새로이 할당된 EGTS가 자신의 EGTS와 충돌하는 경우, 수신 디바이스는 EGTS 할당 통지인 EGTS 핸드쉐이크 재할당 통지 명령을 전송한 디바이스로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송한다. 상기 EGTS 핸드쉐이크 명령의 EGTS 특성 필드의 특성 서브필드는 '중복 할당 통지'로 설정되고, 핸드쉐이크 타입 서브필드는 '요청'으로 설정된다. EGTS 핸드쉐이크 중복 할당 통지 명령을 수신한 디바이스는 EGTS를 재할당 절차를 수행한다.
EGTS 변경( change )
목적 디바이스는 소스 디바이스로부터 수신한 EGTS 요청 명령에 나타난 우선순위 레벨에 따라 소스 디바이스에 EGTS를 할당한다. 목적 디바이스가 자신의 EGTS가 모두 사용되고 있는 때 높은 우선순위의 EGTS 요청 명령을 수신한 경우, 목적 디바이스는 높은 우선순위 데이터 전송을 위해 새로운 EGTS를 할당하기 위해 낮은 우선순위의 데이터 전송에 사용되고 있는 EGTS 슬랏의 일부를 감소하거나 중지시켜야 한다. 높은 우선순위 데이터 전송을 위한 EGTS가 종료되면, 목적 디바이스는 이전에 감소 또는 중지된 EGTS 슬랏을 재시작 시킬 수 있다. EGTS 변경 절차는 목적 디바이스가 EGTS 슬롯의 감소, 중지 또는 재시작을 원할 때 시작될 수 있다. EGTS 변경은 MLME-GTS.request primitive를 통해 목적 디바이스에 의해 시작될 수 있다. 목적 디바이스의 다음 상위 레이어에 의해 EGTS 변경이 시작될 때, MLME는 MLME-GTS.request primitive를 수신한다. 상기 MLME-GTS.request primitive는 EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드가 '중지, 감소 또는 재시작'으로 설정되고, 그 외 서브필드는 목적 디바이스가 소스 디바이스로 변경을 요청하는 EGTS의 특성에 따라 설정된다.
목적 디바이스의 MLME는 소스 디바이스로 EGTS 요청 명령을 전송한다. EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드는 '중지, 감소 또는 재시작'으로 설정되고, 그 외 서브필드는 목적 디바이스가 소스 디바이스로 변경을 요청하는 EGTS의 특성에 따라 설정된다. 상기 EGTS 요청 명령은 ACK 요청을 포함하고 있기 때문에 소스 디바이스는 ACK 프레임을 전송하여 수신 확인한다. EGTS 요청 명령의 ACK를 수신한 목적 디바이스의 MLME는 다음 상위 레이어에 EGTS 변경을 통지한다. 상기 통지는 EGTS 핸드쉐이크 재할당 응답 명령의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하면 수신 디바이스의 MLME는 EGTS 재할당 요청의 성공 여부를 다음 상위 레이어에 통지한다. 상기 통지는 MLME가 SUCCESS 상태를 나타내고, EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드는 '중지, 감소 또는 재시작'으로 설정되고 그 외 서브필드는 목적 디바이스가 소스 디바이스로 변경을 요청하는 EGTS의 특성에 따라 설정된 EGTS 특성 파라미터를 갖는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생할 때 이루어진다. EGTS 요청 명령을 수신한 소스 디바이스는 즉시 자신의 EGTS 변경한다. 소스 디바이스의 MLME는 자신의 다음 상위 레이어로 EGTS 변경을 통지한다. 상기 통지는 MLME가 MLME-GTS.indication primitive를 발생할 때 이루어진다. 상기 통지는 EGTS 특성 필드의 EGTS 특성 타입 서브필드는 '중지, 감소 또는 재시작'으로 설정되고 그 외 서브필드는 목적 디바이스가 소스 디바이스로 변경을 요청하는 EGTS의 특성에 따라 설정된 EGTS 특성 파라미터를 갖는다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬랏 할당시 인접 채널 간섭(adjacent channel interference)을 방지하는 방법을 나타낸다.
수신 노드(노드 k)는 EGTS할당 요청을 수신하고(S1101), 요청 노드(노드 i)를 위해 노드 k는 적정한 슬랏(TSi, CHi)을 선택한다(S1103). 노드 k는 노드 i의 ABT 서브블럭과 자신의 ABT를 기초로 사용가능한 EGTS를 선택한다. 노드 k는 전송 범위 내의 각 이웃 노드로부터 전송되어 오는 신호의 강도(RSSIj)를 측정한다. GTS할당을 요구하는 노드의 RSSIi와 이웃 노드의 RSSIj의 차의 절대값을 송수신기의 거절 특성치(Rejections)를 비교한다(S1105). 상기 절대값이 거절 특성치보다 크면 선택한 슬롯에 간섭이 발생할 가능성이 있다고 판단하고, 선택한 슬랏을 포기하고 새로운 슬랏을 선택하여 간섭 발생 여부 추정을 재시도한다. 상기 절대값이 거절 특성치 이하이면 선택한 슬롯에 간섭이 발생할 가능성이 없다고 판단하고 상기 선택한 슬랏을 노드 i에게 할당한다(S1107).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 채널의 frequency hopping 방식을 나타낸다.
시간과 주파수에 따라 성능이 달라지는 역동적인 무선통신의 특성을 고려하여 공통 채널, 즉 Beacon과 CAP의 안정성을 높이기 위해 Beacon과 CAP의 주파수 대역을 미리 정해진 패턴 및 순서에 따라 정기적으로 바꾼다.
본 발명의 EGTS 스케쥴링(할당, 할당 해제, 재할당, 변경)을 위한 MAC primitive는 MLME-GTS.request, MLME-GTS.confirm, MLME-GTS.indication를 포함한다.
MLME-GTS.request primitive는 디바이스가 PAN 코디네이터 또는 목적 디바이스로 신규 GTS(EGTS) 슬랏의 할당을 요청하도록 한다. 또한 MLME-GTS.request primitive는 GTS 또는 EGTS의 할당을 해제하기 위해 사용되며, 다음과 같이 기술된다.
MLME-GTS.request (
GTSCharacteristics,
SecurityLevel,
KeyIdMode,
KeySource,
KeyIndex,
EGTSCharacteristics,
EGTSFlag
)
MLME-GTS.request primitive는 소스 디바이스의 다음 상위 레이어에 의해 생성되어 자신의 MLME로 신규 EGTS의 할당을 요청하거나 기존 EGTS의 할당 해제, 재할당, 변경을 요청한다. 또한 MLME-GTS.request primitive는 목적 디바이스의 다음 상위 레이어에 의해 생성되어 자신의 MLME로 기존 EGTS의 할당 해제, 재할당, 변경을 요청한다.
MLME-GTS.request primitive를 수신한 디바이스의 MLME는 EGTSFlag 파라미터에 따라 GTS 요청 명령 또는 EGTS 요청 명령을 생성한다. EGTSFlag의 값이 'FALSE'이면, MLME-GTS.request는 기존 IEEE 802.15.4에 따라 프로세스를 진행한다. EGTSFlag 값이 'TRUE'이면, 소스 디바이스는 목적 디바이스로 EGTS 슬랏의 할당 또는 할당 해제를 요청하고, 목적 디바이스는 EGTS 할당 해제를 시작한다. MLME-GTS.request primitive를 수신한 소스 디바이스의 MLME는 primitive에 포함된 정보를 서브타입으로 갖는 EGTS 핸드쉐이크 명령을 생성하고, EGTS 핸드쉐이크 명령 생성이 성공하면 목적 디바이스로 전송한다. EGTSFlag 값이 'TRUE'이면, MLME-GTS.request primitive를 수신한 목적 디바이스의 MLME는 primitive에 포함된 정보를 서브타입으로 갖는 EGTS 핸드쉐이크 명령을 생성하고, EGTS 핸드쉐이크 명령 생성이 성공하면 소스 디바이스로 전송한다. SecurityLevel 파라미터가 전송 프레임의 보안이 요청되는 것을 나타내는 유효 값으로 설정되면, MLME는 Frame Control 필드의 Security Enabled 서브필드를 '1'로 설정할 수 있다. MAC 서브레이어는 DstAddress, SecurityLevel, KeyIdMode, KeySource, KeyIndex 파라미터를 기초로 프레임의 전송 프로세싱(outgoing processing)을 수행할 수 있다. 전송 프로세싱 동안 오류가 발생하면 MLME는 프레임을 폐기하고 프레임 전송 프로세싱에 의해 반환된 오류 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive을 발생한다. EGTS 핸드쉐이크 명령이 채널 상태로 인해 전송될 수 없는 경우 MLME는 채널 엑세스 실패 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. MLME가 성공적으로 EGTS 핸드쉐이크 명령을 전송하게 되면 MLME는 ACK의 수신을 기다리고, ACK가 수신되지 않으면 NO_ACK 상태를 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. ACK가 수신되면 디바이스는 목적 디바이스로부터 EGTS 할당 응답 명령을 기다린다. 목적 디바이스의 MLME는 요청된 EGTS를 할당할 수 있으면 할당된 EGTS의 특성을 나타내는 MLME-GTS.indication primitive를 발생하고 EGTS 할당 응답 명령을 생성할 수 있다. 목적 디바이스 (또는 PAN 코디네이터)의 MLME는 요청된 EGTS를 할당할 수 없는 경우 EGTS 길이 필드를 '0'으로 설정한 EGTS 핸드쉐이크 할당 응답 명령을 생성한다. EGTS 할당 응답 명령과 EGTS 길이가 요청된 특성과 일치하면, 즉 목적 디바이스가 EGTS 할당 요청을 승인했음을 나타내는 경우 소스 디바이스의 MLME는 성공 상태 및 EGTS 할당으로 설정된 특성 타입을 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. EGTS 할당 응답 명령이 목적 디바이스가 EGTS 할당 요청을 거부했음을 나타내는 경우(EGTS 길이가 '0'으로 설정) EGTS를 요청한 디바이스는 GTSCharacteristics 파라미터가 무시되었음(거부 상태)을 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다.
디바이스가 EGTS 할당 해제를 요청하고 그 요청이 타 디바이스에 의해 확인되면, 요청 디바이스는 성공 상태 및 GTS 할당 해제를 나타내는 특성 타입의 EGTSCharacteristics 파라미터를 갖는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. EGTS 할당 해제 요청 명령을 수신한 디바이스는 프레임을 확인한 후 EGTS의 할당을 해제한다. 수신 디바이스의 MLME는 적절한 EGTS 특성을 갖는 MLME-GTS.indication primitive를 발생한다. 목적 디바이스가 EGTS 할당 해제 요청을 수신하지 못한 경우 PAN 코디네이터는 일관성(consistency)이 유지되는 것을 보장하기 위해 카운터 측정을 적용할 수 있다.
목적 디바이스가 소스 디바이스의 EGTS 변경을 요청하고 소스 디바이스가 변경 요청을 확인한 경우 목적 디바이스는 성공 상태 및 MLME-GTS.request primitive에 따른 EGTS 변경을 나타내도록 EGTSCharacteristics 타입 서브필드가 설정(suspend, reduce, restart)된 EGTSCharacteristics 파라미터를 갖는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다. EGTS 변경 요청 명령을 수신한 소스 디바이스는 프레임을 확인하고 EGTS를 변경한다. 소스 디바이스의 MLME는 적절한 EGTS 특성을 갖는 MLME-GTS.indication primitive를 발생한다.
MLME-GTS.request primitive의 임의의 파라미터가 지원되지 않는 경우 또는 유효 범위를 벗어나는 경우 MLME는 유효하지 않은 파라미터 상태임을 나타내는 MLME-GTS.confirm primitive를 발생한다.
MLME-GTS.confirm primitive는 신규 GTS 또는 EGTS 할당 요청 결과를 보고한다. 또한 MLME-GTS.confirm primitive는 기존 EGTS의 할당 해제 결과를 보고한다. EGTSFlag의 값이 'FALSE'이면, MLME-GTS.request는 기존 IEEE 802.15.4에 따라 프로세스를 진행한다. EGTSFlag 값이 'TRUE'이면 MLME-GTS.confirm primitive는 신규 EGTS 할당 요청 또는 기존 EGTS의 할당 해제/재할당/변경 요청 결과를 보고한다. MLME-GTS.confirm primitive는 다음과 같이 기술된다.
MLME-GTS.confirm (
GTSCharacteristics,
status,
EGTSCharacteristics
)
EGTS의 할당, 할당 해제, 재할당 또는 변경이 성공한 경우, MLME-GTS.confirm primitive는 성공 상태를 전송하고 EGTSCharacteristics 파라미터의 특성 타입 서브필드가 해당 특성에 따라 설정된다. 성공하지 못한 경우 상태 파라미터는 적절한 오류 코드를 나타낼 수 있다. MLME-GTS.confirm primitive의 EGTSCharacteristics 파라미터의 EGTSFlag가 '1'로 설정되어 있으면, 다음 상위 레이어는 EGTS의 할당, 할당 해제, 재할당, 변경 요청 결과를 통지받는다. 요청이 성공이라면 상태 파라미터는 성공적인 EGTS 동작을 나타낼 수 있고 그렇지 않은 경우 상태 파라미터는 오류를 나타낼 수 있다.
MLME-GTS.indication primitive는 다음과 같이 기술된다.
MLME-GTS.indication (
DeviceAddress,
GTSCharacteristics,
SecurityLevel,
KeyIdMode,
KeySource,
KeyIndex,
EGTSCharacteristics
)
EGTSFlag의 값이 'FALSE'이면, MLME-GTS.indication primitive는 기존 IEEE 802.15.4에 따라 프로세스를 진행한다. EGTSFlag 값이 'TRUE'이면 MLME-GTS.indication primitive는 EGTS 할당 또는 이전에 할당되었던 EGTS의 할당 해제, 재할당 또는 변경을 나타낸다. MLME-GTS.indication primitive는 소스 디바이스 또는 목적 디바이스의 MLME에 의해 생성되고, EGTS 핸드쉐이크 명령을 수신한 후 EGTS가 할당, 할당 해제, 재할당 또는 변경될 때 다음 상위 레이어로 전송된다. EGTSFlag가 'TRUE'로 설정된 MLME-GTS.indication primitive를 수신하면 다음 상위 레이어는 EGTS의 할당, 할당 해제, 재할당 또는 변경을 통지받는다.
디바이스가 EGTS의 정보를 요청하는 방법을 규정하기 위한 MAC primitive는 MLME-EGTSinfo.request, MLME-EGTSinfo.confirm를 포함한다.
MLME-EGTSinfo.request primitive에 의해 소스 디바이스는 목적 노드로 타임스탬프와 EGTS 파라미터를 요청할 수 있다. MLME-EGTSinfo.request primitive는 다음과 같이 기술된다.
MLME-EGTSinfo.request (
DstAddrMode,
DstAddress,
SecurityLevel,
KeyIdMode,
KeySource,
KeyIndex
)
DstAddrMode는 목적 디바이스의 어드레스가 짧은 어드레스로 설정되는지 확장 어드레스로 설정되는지가 표현된다. MLME-EGTSinfo.request primitive는 소스 디바이스의 다음 상위 레이어에 의해 생성되고 목적 디바이스로 타임스탬프 및 EGTS 파라미터를 요청할 때 MLME로 전송된다. MLME-EGTSinfo.request primitive를 수신한 디바이스의 MLME는 EGTS 정보 요청 명령을 생성하여 전송한다. EGTS 정보 요청 명령은 목적지 어드레스 정보가 포함된다.
SecurityLevel 파라미터가 전송 프레임의 보안이 요청되는 것을 나타내는 유효 값으로 설정되면, MLME는 Frame Control 필드의 Security Enabled 서브필드를 '1'로 설정할 수 있다. MAC 서브레이어는 DstAddress, SecurityLevel, KeyIdMode, KeySource, KeyIndex 파라미터를 기초로 프레임의 전송 프로세싱(outgoing processing)을 수행할 수 있다. 전송 프로세싱 동안 오류가 발생하면 MLME는 프레임을 폐기하고 프레임 전송 프로세싱에 의해 반환된 오류 상태를 나타내는 MLME-EGTS.info primitive를 전송한다. EGTS 정보 요청 명령이 CSMA-CA 알고리즘 실패로 인해 전송될 수 없는 경우 MLME는 채널 엑세스 실패 상태를 나타내는 MLME-EGTS.confirm primitive를 전송한다. MLME가 성공적으로 EGTS 정보 요청 명령을 전송하게 되면 MLME는 ACK의 수신을 기다리고, ACK가 수신되지 않으면 NO_ACK 상태를 나타내는 MLME-EGTS.confirm primitive를 전송한다. ACK가 수신되면 MLME는 PHY가 자신의 수신기가 동작하도록 요청할 수 있다. 목적 디바이스로부터 EGTS 정보가 포함된 프레임이 수신되면 MLME는 성공 상태를 나타내는 MLME-EGTSinfo.confirm primitive를 전송한다. EGTS 정보가 포함된 프레임을 소정 대기 시간 동안 수신하지 못하면 MLME는 NO_DATA 상태를 나타내는 MLME-EGTSinfo.confirm primitive를 발생한다. MLME-EGTSinfo.request primitive의 임의의 파라미터가 지원되지 않는 경우 또는 유효 범위를 벗어나는 경우 MLME는 유효하지 않은 파라미터 상태임을 나타내는 MLME-EGTSinfo.confirm primitive를 발생한다.
MLME-EGTSinfo.confirm primitive는 타임스탬프 및 EGTS 파라미터 요청 결과를 보고하며, 다음과 같이 기술된다.
MLME-EGTSinfo.confirm primitive (
EGTSCharacteristics,
Timestamp,
status
)
MLME-EGTSinfo.confirm primitive는 MLME에 의해 생성되고 MLME-EGTSinfo.request primitive에 대한 응답으로 다음 상위 레이어로 전송된다. 정보 요청이 성공적이면 상태 파라미터는 SUCCESS로 표현되고 EGTS 특성 파라미터의 EGTS 특성 타입 필드는 재시작으로 설정될 수 있다. 상태 파라미터의 값은 SUCCESS, CHANNE_ACCESS_FAILURE, NO_ACK, NO_DATA, COUNTER_ERROR, FRAME_TOO_LONG, UNAVAILABLE_KEY, UNSUPPORTED_SECURITY/INVALID_PARAMETER 등을 포함한다. MLME-EGTSinfo.confirm primitive를 수신하면 다음 상위 레이어는 목적 디바이스의 타임스탬프 및 EGTS 파라미터 요청에 대한 절차의 결과를 통보받는다.
QoS(Quality of service)를 위한 MAC primitive는 MCPS-DATA.request 및 MCPS-DATA.confirm를 포함하며, 전송 옵션(TxOptions) 파라미터는 다음과 같이 확장된다.
(b0) 0: no Ack, 1: Ack
(b1) 0: CAP transmission, 1: GTS transmission
(b2) 0: direct transmission, 1: indirect transmission
(b3) 0 : CAP/GTS transmission (15.4-2006),
1 : CAP/EGTS transmission (15.4e): e.g, version control
(b4) 0 : Low Priority transmission, 1 : High Priority transmission
TxOptions 파라미터가 EGTS 전송을 요구하는 경우, MAC 서브레이어는 EGTS 플래그를 1로 설정하여 EGTS 전송을 나타내고, 유효한 EGTS 구비 여부를 결정한다. 유효한 EGTS가 발견되지 않으면, MAC 서브레이어는 INVALID_GTS 상태를 나타내는 MCPS-DATA.confirm primitive를 발생한다. 유효한 EGTS가 발견되면, MAC 서브레이어는 유효한 EGTS까지 연기할 수 있다.
도 13은 실시간 및 신뢰성을 위한 센서네트워크 MAC 시스템의 슈퍼프레임의 구조에 대한 설명도이다.
도 13을 참조하면, PNC를 제외한 각 노드들은 OSD와 ISD를 가지고 있으며 이외의 시간은 inactive duration으로 데이터 전송이나 수신이 불가하다. ISD의 경우 부모 노드는 수신이 가능하므로 직접적인 데이터 전송이 가능하고, OSD의 경우 자신의 부모나 자식의 관계에 있는 노드들이 수신 가능한지 여부를 알 수 없기 때문에 비컨에 데이터 유무를 표시하고, 이를 수신한 노드가 데이터 전송을 요구하는 indirect 전송 방법을 사용한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 슈퍼프레임 구조이다.
도 14를 참조하면, 전원이 공급되는 노드의 경우 전송 지연을 줄이고자 비활성화 구간(inactive duration)을 모두 OSD와 같은 형태로 사용함으로써 GTS 가 확장된다. 이 경우 각 노드는 모든 이웃 노드에게 직접(direct) 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 기존의 슈퍼프레임 구조에서는 GTS가 PNC와 직접 통신이 가능한 노드들에만 제공되지만, 본 발명이 제안하는 슈퍼프레임 구조에서는 노드가 PNC에 의존하지 않기 때문에 PNC와 직접적으로 통신할 수 없는 노드(PNC와 2 hop 이상의 거리에 있는 노드)에게도 EGTS가 제공될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 multihop 환경에서 공통 채널의 GTS를 할당하는 방법을 나타낸다.
GTS 할당을 요구하는 노드(노드 3)는 현재 사용가능한 GTS정보(예에서 1번째 슬랏 외)와 함께 수신노드(노드 2)에게 EGTS 요청 프레임(EGTS request)을 전송한다. 수신 노드는 수신된 정보와 스스로의 정보를 취합하여 적당한 슬랏(예에서 2번째 슬랏)을 선택한 후 broadcasting으로 주변노드와 GTS를 요구한 노드 3에게 EGTS 응답 프레임(EGTS reply)을 전송한다. 노드 3은 할당된 슬랏 번호를 broadcasting으로 EGTS 통지 프레임(EGTS notify)을 전송함으로써 이웃 노드에게 알린다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력을 위해 OSD를 정의하는 노드의 이웃 노드만 활성화 구간(active duration)을 갖도록 슈퍼프레임 구조이다.
이 경우 노드들은 자신의 OSD인 경우 주변 모든 노드들에게 직접(direct) 전송을 하고, 그 외의 활성화 구간(active duration) 동안은 비컨 전송으로 OSD를 정의하는 노드에게만 데이터를 전송한다. 이를 위해 데이터 전송시 별도의 데이터 Queue 할당과 자신의 OSD나 해당 노드의 시간대에 맞는 전송을 지시하는 별도의 옵션을 추가한다. 이 전송 방법은 본 발명에서 제안되는 방법을 인식하지 못하는 기존의 노드들과 통신하는 목적으로도 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 본 발명을 실시하기 위한 컴퓨터 소프트웨어 명령으로 프로그램된 프로세서/컨트롤러 대신 또는 그 결합에 의한 하드웨어가 사용될 수 있다. 따라서 본 발명은 하드웨어 및 소프트웨어의 특정 결합에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 슈퍼프레임을 이용하여 센서 네트워크 내 다수의 노드들 간에 멀티홉 통신을 수행하는 MAC 통신 시스템에 있어서,
    상기 센서 네트워크의 비컨 간격은 상기 슈퍼프레임을 통해 통신이 수행되는 활성화 구간과 통신이 수행되지 않는 비활성 구간을 포함하고,
    상기 비활성 구간을 다수의 OSD(Outgoing Superframe Duration)로 사용하여 이웃 노드들간 데이터의 직접 전송을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 멀티홉 통신을 위한 MAC 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 노드들 중 상기 OSD를 정의한 노드의 이웃노드의 비활성 구간이 활성화되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 멀티홉 통신을 위한 MAC 통신 시스템.
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