KR101346305B1 - the TDMA control method of having relay function using contention period - Google Patents
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Abstract
본 발명은 TDMA통신에서 경쟁구간(contention period)을 넣어서 단말기의 조인 및 라우팅을 구현하도록 한 컨텐션을 이용한 릴레이기능을 가진 티디엠에이 제어방법에 관한 것으로, 이 방법은 네트워크에 참가하기를 원하는 노드는 마스터노드(master node)에서 발송하는 사이클시작(start of cycle)과 슬레이브 노드(slave node)에서 발송하는 제어프레임(control frame)을 수신함으로써 네트워크의 존재를 확인하는 단계; 수신된 제어프레임(control frame)이 1개보다 많을 경우 홉(hop)수가 가장 작은 노드의 번호를 부모노드(parent node; 상위노드)로 선택하는 단계; 네트워크에 참가하기 위해서 참가요청 메시지(Join request message)를 경쟁구간을 통하여 부모노드(parent node)로 전송하고, 발송한 패킷을 수신한 부모노드가 마스터노드(master node)가 아닌 경우에는 해당 패킷을 제어프레임(control frame)을 통하여 재전송하는 단계; 참가요청메시지(Join request message)를 수신한 마스터노드(master node)는 적절한 슬롯(slot)을 할당하여 그 할당 슬롯번호(slot number)를 참가승인메시지(Join Ok message)에 실어서 전송하고, 만약 슬롯(slot)을 모두 사용하고 있는 경우에는 참가대기메시지(Join Listen Only message)를 참가요청메시지(Join request message)를 발송한 노드(node)로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a TMD control method having a relay function using a contention that implements joining and routing of a terminal with a contention period in TDMA communication. The step of checking the existence of the network by receiving the start of cycle (start of cycle) sent from the master node (control node) and the control frame (control frame) sent from the slave node (slave node); If the number of control frames received is greater than one, selecting the number of the node with the smallest hop as the parent node; In order to join the network, a join request message is transmitted to the parent node through the competition interval, and if the parent node that receives the sent packet is not the master node, the packet is sent. Retransmitting through a control frame; Upon receiving the join request message, the master node allocates an appropriate slot and sends the assigned slot number to the join ok message. If the slots are all used, the method includes transmitting a Join Listen Only message to a node that has sent a Join request message.
Description
본 발명은 TDMA제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 TDMA통신에서 경쟁구간(contention period)을 넣어서 단말기의 조인 및 라우팅을 구현하도록 한 경쟁구간컨텐션을 이용한 릴레이기능을 가진 티디엠에이 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a TDMA control method, and more particularly, to a TDMA control method having a relay function using a contention period contention that implements joining and routing of a terminal by inserting a contention period in a TDMA communication. It is about.
일반적으로, TDMA(時分割多重接續, time division multiple access)란 데이터 통신에서, 하나의 중계기에 여러 사용자가 접속하여 동시에 데이터를 송수신 할 수 있게 해주는 기술이다. 동일한 주파수를 작은 시간들로 나눠서, 사용자는 자신에게 주어진 시간에 주파수를 독점하게 된다. In general, time division multiple access (TDMA) is a technology that allows multiple users to connect to one repeater and transmit and receive data at the same time in data communication. By dividing the same frequency into smaller times, the user monopolizes the frequency at the time given to him.
TDMA(time division multiple access)는 하나의 중계기를 매개로 하여 다수의 기지국이 다원접속하여 동일 주파수대를 시간적으로 분할하여 신호가 겹치지 않도록 상호통신을 하는 시분할다중접속 방식을 말하며, 디지털 셀룰러폰 통신에 사용되는 기술이다.Time division multiple access (TDMA) refers to a time division multiple access method in which multiple base stations are multiplexed through a single repeater to divide the same frequency band in time so that signals do not overlap, and are used for digital cellular communication. Technology.
동기식(syncronous) TDMA와 비동기식(asynchonous) TDMA가 있다. 동기식은 신호의 송수신기본주기가 되는 시간 프레임이 고정된 길이를 가지므로 연결된 모든 기지국이 각각에게 할당된 시간에 데이터를 전송하는 것이 보장된다. 비동기식은 각각의 기지국이 임의의 접속권을 가지고 있기 때문에 이들을 조절하는 특별한 방식을 적용한다.
There are syncronous TDMA and asynchonous TDMA. The synchronous type has a fixed length of time frame, which is a basic period of transmission and reception of signals, so that all connected base stations transmit data at their assigned time. The asynchronous scheme applies a special way of controlling them because each base station has a random access right.
TDMA 방식은 하나의 중계장치로 다원 접속할 때 반송파가 일시에 증폭되어도 1개파이기 때문에 접속하는 국수가 증가해도 중계기를 포화영역에서 동작시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 반면 실제 전송할 데이터의 양에 상관없이 한 전송로의 데이터 전송시간을 일정한 시간폭으로 나누므로 효율이 떨어지는 단점이 있다.
The TDMA method has the advantage that the repeater can operate in the saturation region even when the number of connected stations is increased because of one pie even when the carrier is amplified at the time of multiple access by one repeater. On the other hand, since the data transmission time of one transmission path is divided by a fixed time width irrespective of the amount of data to be actually transmitted, there is a disadvantage that the efficiency is lowered.
다중화(multiplexing)는 여러 개의 단말장치가 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하고 이를 수신측에서 원래의 형태로 분리해 주는 것을 의미하는데 한정된 전송로를 경제적으로 이용하기 위한 것이다. TDMA 외에 FDMA(주파수분할다중접속) 방식, CDMA(부호분할다중접속) 방식이 있다. Multiplexing (multiplexing) means that a plurality of terminal devices transmit a signal in a combined form through a single communication line and separate it into its original form at a receiving side. This is to economically use a limited transmission path. In addition to TDMA, there are FDMA (frequency division multiple access) and CDMA (code division multiple access).
대한민국 특허청에 2007년06월29일자로 등록된 무선 데이터를 송수신하는 장치 및 방법(특허등록번호 10-0736102)에 따르면, "본 발명은 무선 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 하나의 채널을 복수 개의 세부 채널로 분리하고, 각 세부 채널을 통하여 송수신되는 프레임의 성격에 따라 세부 채널의 매체 접근 방법을 적용하는 무선 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터를 송수신하는 장치는 시간 할당 구간(Time Allocation Period)을 포함하는 제 1 수퍼 프레임(Super Frame) 및 제 1 경쟁 구간(Contention Period)을 포함하는 제 2 수퍼 프레임 중 적어도 하나를 생성하는 MAC 유닛과, 제 1 통신 채널을 통하여 상기 제 1 수퍼 프레임에 따른 프레임 송수신을 수행하는 제 1 물리 유닛 및 제 2 통신 채널을 통하여 상기 제 2 수퍼 프레임에 따른 프레임 송수신을 수행하는 제 2 물리 유닛을 포함한다."고 개시된 바가 있다.
According to the apparatus and method for transmitting and receiving wireless data registered with the Korean Intellectual Property Office on June 29, 2007 (Patent Registration No. 10-0736102), "The present invention relates to an apparatus and method for transmitting and receiving wireless data, one channel The present invention relates to an apparatus and method for transmitting / receiving radio data to a plurality of subchannels and applying a medium access method of a subchannel according to the characteristics of a frame transmitted and received through each subchannel. The apparatus for transmitting and receiving data includes a MAC unit for generating at least one of a first super frame including a time allocation period and a second super frame including a first contention period; Via a first physical unit and a second communication channel performing frame transmission and reception according to the first super frame through a first communication channel. And a second physical unit that performs frame transmission and reception according to the second super frame. ”
최근, 종래의 TDMA 제어방법은 통신단말기가 급증함에 따라서 통신단말기의 조인(join) 및 라우팅(routing)이 용이하도록 제어방법을 개선할 필요성이 증대되고 있다.Recently, the need for improving the control method of the conventional TDMA control method so that joining and routing of the communication terminal is easy as the communication terminal is rapidly increasing.
본 발명은 상술한 필요성을 충족시키기 위하여 착안된 것으로, TDMA 통신 프로토콜에 경쟁구간(contention period)을 넣어 단말기의 참가(join) 및 라우팅(routing)이 가능하도록 한 경쟁구간(contention)을 이용한 릴레이기능(relay function)을 가진 TDMA(time division multiple access; 시분할 다중 접속)의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to meet the above-mentioned necessity, and has a relay function using a contention period in which a contention period is included in a TDMA communication protocol to enable joining and routing of a terminal. An object of the present invention is to provide a method of controlling time division multiple access (TDMA) having a relay function.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사이클시작(Start of Cycle) 이후의 경쟁 구간은 현재 네트워크에 참가하는 노드뿐만 아니라 네트워크에 참가하기를 원하는 노드들이 상호 경쟁을 통해 제어데이터를 전송 하는 용도로 사용되고, 제어프레임(Control frame) 이후의 구간은 네트워크에 참가 하고 있는 노드들의 일반 데이터 전송을 위해 사용되며 16개의 작은 슬롯(slot)으로 나누어진다.In the present invention for achieving the above object, the competition section after the start of the cycle (Start of Cycle) is used for the purpose of transmitting control data through the competition between the nodes that want to participate in the network as well as the nodes that participate in the current network, The section after the control frame is used for general data transmission of nodes participating in the network and is divided into 16 small slots.
네트워크 사이클 시작헤더(network cycle start header; start of cycle)은 마스터노드(master node)에 의해 마스터노드에 인접한 주변노드(peripheral node)로 전송되는 단계; 주변노드는 네트워크 사이클 시작노드를 수신하고 경쟁구간에 마스터로 네트워크 참가 요청신호를 보내고, 이를 수신한 노드는 해당노드를 슬롯번호에 할당하여 네트워크에 참가할 수 있도록 하는 단계; 슬롯을 할당받은 각 노드는 자신의 슬롯에 항상 제어프레임(Control frame)을 전송하여 마스터 노드나 주위의 노드(peripheral node)에게 자신이 계속 네트워크에 참가 하고 있음을 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A network cycle start header (start of cycle) is transmitted by a master node to a peripheral node adjacent to the master node; Receiving the network cycle start node and sending a network join request signal to the master in the contention period, and the node receiving the network node assigns the corresponding node to the slot number to participate in the network; Each node assigned with a slot includes a step of always transmitting a control frame in its slot to notify the master node or a peripheral node that the node continues to join the network. .
실시예로서, 네트워크에 참가하지 않은 노드들이 경쟁 구간(Contention Period)을 이용하여 마스터노드(Master node)에게 참가요청(Join Request)을 보내고, 마스터노드(Master node)가 이 신호를 직접 수신할 경우 자신의 제어프레임(Control Frame)을 통하여 슬롯 번호(slot number)를 할당해주며, 마스터 노드(Master node)가 아닌 네트워크(network)에 참가(join)하고 있는 다른 노드가 수신한 경우 자신의 제어프레임(Control Frame)에 참가 요청(Join Request)를 실어서 마스터노드(Master node)를 향하여 릴레이(Relay)기능을 수행하는 것이다.As an embodiment, when nodes that do not participate in the network send a join request to a master node using a contention period, and the master node directly receives this signal. Slot number is assigned through its own control frame, and if it is received by another node joining the network other than the master node, its own control frame This is to perform a relay function to the master node by loading a join request in the (Control Frame).
실시예로서, 상기 경쟁구간이 시작하는 시간으로부터 무작위 시간 진행(Random time back-off)후 전송을 시도하여 무선 충돌을 줄이는 것이다.In an embodiment, the radio collision is reduced by attempting transmission after a random time back-off from the time at which the competition section starts.
실시예로서, 각 노드는 마스터노드(master node)로부터 할당받은 슬롯(slot)에 해당하는 부분에서 동기신호를 발송하고, 이 동기신호는 정해진 주파수로 네트워크에 참가하지 못한 노드가 네트워크의 존재를 알리기에 충분히 긴 동기신호이며, 이 신호를 통하여 네트워크에 참가하지 못한 노드가 네트워크의 존재를 알 수 있으며, 네트워크에 참가하고 있는 노드들은 이 신호에 포함되어 있는 이웃노드 정보를 활용하여 라우팅 테이블을 작성하며 이 구간을 이용하여 각 노드들은 제어 명령어를 전송하는 것을 더 포함하는 것이다.As an embodiment, each node sends a synchronization signal in a portion corresponding to a slot allocated from a master node, and this synchronization signal indicates that a node that does not join the network at a predetermined frequency notifies the existence of the network. It is a long enough synchronization signal, and through this signal, the nodes that do not participate in the network can know the existence of the network, and the nodes participating in the network create the routing table by using the neighbor node information included in this signal Each node using this interval further includes transmitting a control command.
실시예로서, 보이스패킷(voice packet)을 전송하는 데이터슬롯(data slot)은 16개로 나누어져 있으며 전체는 2개의 구간 즉, 1~8, 9~16로 된 8개의 채널로 되어 있어, 자신의 홉(hop)에 따라 선택된 전송상태에 기반을 두어 프레임(frame)을 전송하며, 짝수 홉(hop)일 때는 첫번째 구간이 전송, 두 번째 구간이 수신이며, 홀수 홉(hop)일 때는 그 반대가 되는 것을 더 포함하는 것이다.As an embodiment, the data slot for transmitting a voice packet is divided into 16, and the whole is composed of two channels, that is, eight channels of 1 to 8 and 9 to 16. According to the hop, the frame is transmitted based on the selected transmission state.In the case of even hop, the first section is transmitted, the second section is reception, and the odd hop is vice versa. It is to include more.
실시예로서, 각 노드들은 자신만의 FHT(Frequency Hopping Table)을 가지고, 모든 노드들은 다른 노드들의 FHT를 알고 있으며, 모든 노드는 자신의 부모 노드(parent node)를 리슨(listen)하고 있으며 채널을 확보하여 데이터를 전송할 경우에는 라우팅 정보에 따라 리슨(listen)하는 주파수를 설정하는 것을 더 포함하는 것이다.As an example, each node has its own frequency hopping table (FHT), every node knows the FHT of other nodes, every node listens for its parent node and listens for channels In case of secured data transmission, the method further includes setting a frequency for listening according to routing information.
본 발명의 다른 특징은 네트워크에 참가하기를 원하는 노드는 마스터노드(master node)에서 발송하는 사이클시작(start of cycle)과 슬레이브 노드(slave node)에서 발송하는 제어프레임(control frame)을 수신함으로써 네트워크의 존재를 확인하는 단계; 수신된 제어프레임(control frame)이 1개보다 많을 경우 홉(hop)수가 가장 작은 노드의 번호를 부모노드(parent node; 상위노드)로 선택하는 단계; 네트워크에 참가하기 위해서 참가요청 메시지(Join request message)를 경쟁구간을 통하여 부모노드(parent node)로 전송하고, 발송한 패킷을 수신한 부모노드가 마스터노드(master node)가 아닌 경우에는 해당 패킷을 다시 경쟁구간(contention period)을 통하여 재전송하는 단계; 참가요청메시지(Join request message)를 수신한 마스터노드(master node)는 적절한 슬롯(slot)을 할당하여 그 할당 슬롯번호(slot number)를 참가승인메시지(Join Ok message)에 실어서 전송하고, 만약 슬롯(slot)을 모두 사용하고 있는 경우에는 참가대기메시지(Join Listen Only message)를 참가요청메시지(Join request message)를 발송한 노드(node)로 전송하는 단계를 포함하는 것이다.Another feature of the present invention is that the node that wants to join the network receives a start of cycle sent by the master node and a control frame sent by the slave node. Confirming the presence of; If the number of control frames received is greater than one, selecting the number of the node with the smallest hop as the parent node; In order to join the network, a join request message is transmitted to the parent node through the competition interval, and if the parent node that receives the sent packet is not the master node, the packet is sent. Retransmitting through a contention period again; Upon receiving the join request message, the master node allocates an appropriate slot and sends the assigned slot number to the join ok message. If all slots are being used, the method includes transmitting a Join Listen Only message to a node that has sent a Join request message.
실시예로서, 릴레이 기능을 위해 각 노드에서 발송하는 제어프레임(control frame)에는 96비트(bit)(16 node * 6bit sequence number)의 라우팅(routing) 정보를 포함하고, 이 정보에는 네트워크 참가시에 발생하는 sequence number 정보를 포함하며, 이 제어프레임(control frame)을 수신 받은 부모노드는 라우팅테이블(routing table)에 발송한 노드의 슬롯번호(slot number)를 입력하며, 부모노드에서 오는 라우팅(routing) 정보는 무시하며 단지 부모노드만 기록하며, 부모노드에 대한 정보는 마스터노드(master node) 쪽으로 향하는 패킷(packet)의 방향을 결정하는데 쓰이고, 부모 노드(parent node)가 살아 있는지를 체크하는 용도로도 쓰이며, 그 외의 정보는 자식노드쪽으로 향하는 패킷의 방향을 결정하는데 쓰이며, 각 노드에서 관리하는 라우팅 테이블에는 노드번호(Node number), 해당 노드가 연결된 방향을 나타낸 넥스트노드(Next Node), 노드의 생명 주기를 나타낸 TTL 노드 정보, 오래된 라우팅 정보의 참조를 막기 위해 사용되는 sequence number 정보를 저장하는 것이다.In an embodiment, the control frame sent by each node for the relay function includes routing information of 96 bits (16 nodes * 6 bit sequence number), which is included in the network participation. The parent node that receives this control frame inputs the slot number of the node sent to the routing table, and the routing comes from the parent node. ) Ignore the information and only record the parent node. The information about the parent node is used to determine the direction of the packet towards the master node, and to check whether the parent node is alive. Other information is used to determine the direction of the packet towards the child node.In the routing table managed by each node, the node number and the node opened The next node showing the direction (Next Node), showing a life cycle of a node TTL node information, to store the sequence number information which is used to keep the reference to the old routing information.
실시예로서, 상기 노드는 제어프레임(control frame)을 수신할 경우 라우팅 테이블(routing table)에 있는 TTL 노드를 갱신하여 해당 노드가 살아 있음을 알고, 제어프레임(control frame)을 수신하지 못하는 경우 TTL 노드를 디스카운트(discount)하고, 계속해서 수신하지 못하는 경우 경로를 해제하며, 만약 해지된 경로가 부모노드인 경우에는 주변의 노드를 부모로 설정하고 자신에게 할당된 채널이 있다면 해지하는 것을 더 포함하는 것이다.In an embodiment, when the node receives the control frame, the node updates the TTL node in the routing table to know that the node is alive, and when the node does not receive the control frame, the TTL. The method further includes disabling a node, releasing a path if it is not continuously received, and setting a neighboring node as a parent if the canceled path is a parent node and releasing if there is a channel assigned to the node. will be.
실시예로서, 상기 네트웍의 토폴러지(topology)가 변경되는 경우 자신이 가지고 있던 경로와는 다른 라우팅 정보를 받게 되는데, 반드시 sequence number가 높은 라우팅 정보로 갱신하며, sequence number가 32보다 크게 차이 나는 경우는 sequence number가 overflow되어 다시 0부터 시작된 것이므로 sequence number가 작은 것을 새로운 라우팅 정보로 사용하는 것을 더 포함하는 것이다.
As an embodiment, when the topology of the network is changed, routing information different from the path of the network is received. The routing information must be updated with high routing number, and the sequence number is greater than 32. Since the sequence number overflows and starts again from zero, it further includes using the smaller sequence number as new routing information.
본 실시예의 바람직한 양태에 따르면, 경쟁구간을 이용하여 릴레이기능을 제공함으로써 단말기의 참가 및 라우팅이 자유롭고, 안정적으로 이루어지기 때문에 시분할다중접속 제어방법이 적용된 통신망의 품질수준을 한층 더 업그레이드시킬 수 있는 장점이 있다.
According to a preferred embodiment of the present embodiment, since the relay function is provided by using the competition section, the participation and routing of the terminal are free and stable, and thus the quality level of the communication network to which the time division multiple access control method is applied can be further upgraded. There is this.
도 1은 본 발명에 따른 TDMA 제어방법의 네트워크사이클을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 TDMA제어방법의 데이터프레임을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 TDMA제어방법의 FHT 라우팅테이블정보를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 TDMA제어방법의 라우팅(routing)을 설명하기 위한 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 TDMA제어방법에 의한 네트워크구성을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 TDMA제어방법에 의한 노드의 이동을 나타낸 블록도.1 is a block diagram illustrating a network cycle of a TDMA control method according to the present invention.
2 is a block diagram illustrating a data frame of the TDMA control method according to the present invention.
3 is a block diagram for explaining FHT routing table information of a TDMA control method according to the present invention;
4 is a block diagram for explaining the routing of the TDMA control method according to the present invention;
5 is a block diagram showing a network configuration by a TDMA control method according to the present invention.
6 is a block diagram showing the movement of a node by the TDMA control method according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 TDMA 제어방법의 네트워크사이클을 설명하기 위한 블록도로서, 네트워크 사이클(network cycle)은 255㎳의 주기를 가지고 사이클시작은 0.88㎳의 주기를 가지며 컨텐션구간(contention period)은 14.12㎳의 주기와 16개의 슬롯을 가진다. 또한, 제어프레임(control frame)은 0.88㎳의 주기를 가지고, 페이로드프레임(payload frame)은 14.12㎳의 주기를 가지고 16개의 슬롯을 가진다.1 is a block diagram illustrating a network cycle of a TDMA control method according to the present invention, in which a network cycle has a period of 255 ms and a cycle start has a cycle of 0.88 ms and a contention period. Has a period of 14.12 ms and 16 slots. In addition, a control frame has a period of 0.88 ms and a payload frame has a period of 14.12 ms and has 16 slots.
네트워크 사이클 시작헤더(network cycle start header; start of cycle)는 마스터노드(master node)에 의해 마스터노드에 인접한 주변노드(peripheral node)로 전송된다. 주변노드는 네트워크 사이클 시작노드를 수신하고 경쟁구간에 마스터노드로 네트워크 참가 요청신호를 보낸다. 이를 수신한 마스터노드는 해당노드에 슬롯번호를 할당하여 네트워크에 참가할 수 있도록 한다. 슬롯을 할당받은 각 노드는 자신의 슬롯에서 항상 제어프레임(Control frame)을 전송하여 마스터 노드나 마스터노드에 인접한 주변노드(peripheral node)에게 자신이 계속 네트워크에 참가 하고 있음을 알린다. 사이클시작(Start of Cycle) 이후의 경쟁 구간은 현재 네트워크에 참가하는 노드뿐만 아니라 네트워크에 참가하기를 원하는 노드들이 상호 경쟁을 통해 제어데이터를 전송 하는 용도로 사용된다. 제어프레임(Control frame) 이후의 구간은 네트워크에 참가 하고 있는 노드들의 일반 데이터 전송을 위해 사용되며 16개의 작은 슬롯(slot)으로 나누어져 있다.The network cycle start header (start of cycle) is transmitted by a master node to a peripheral node adjacent to the master node. The peripheral node receives the network cycle start node and sends a network join request signal to the master node in the competition section. Upon receiving this, the master node assigns a slot number to the corresponding node to participate in the network. Each node assigned a slot always transmits a control frame in its slot to inform the master node or a peripheral node adjacent to the master node that it is still participating in the network. The competition section after the start of the cycle is used for transmitting control data through the competition between the nodes that want to participate in the network as well as the nodes that participate in the current network. The section after the control frame is used for general data transmission of nodes participating in the network and is divided into 16 small slots.
참고로, 데이터 통신망에서 데이터를 전송하는 통로에 접속되는 하나 이상의 기능 단위로서 주로 통신망의 분기점이나 단말기의 접속점을 지칭하는데, 본 명세서에서는 단말기의 접속점 또는 단말기 자체를 지칭하는 것으로 정의한다.For reference, as one or more functional units connected to a passage for transmitting data in a data communication network, the reference point mainly refers to a branch point of a communication network or an access point of a terminal.
한편, 경쟁 구간(Contention Period)은 네트워크에 참가하지 않은 노드들이 네트워크에 참가할 때 사용하는 구간이다. 노드들은 이 구간을 이용하여 마스터노드(Master node)에게 참가요청(Join Request)을 보낼 수가 있다. 마스터노드(Master node)가 이 신호를 직접 수신할 경우 자신의 제어프레임(Control Frame)을 통하여 슬롯 번호(slot number)를 할당해 줄 수 가 있다. 만약 마스터 노드(Master node)가 아닌 네트워크(network)에 참가(join)하고 있는 다른 노드가 수신한 경우 자신의 제어프레임(Control Frame)에 참가 요청(Join Request)를 실어서 마스터노드(Master node)를 향하여 릴레이(Relay)를 한다. Meanwhile, the contention period is a period used when nodes not participating in the network join the network. Nodes can use this interval to send a join request to the Master node. When a master node directly receives this signal, it can allocate a slot number through its control frame. If it is received by another node joining the network other than the master node, the master node is loaded by putting a join request in its control frame. Relay towards.
이러한 컨텐션구간(contention period)은 모든 노드들이 자유롭게 사용할 수 있는 구간이므로, 구간이 시작 하는 시간으로부터 무작위 시간 진행(Random time back-off)후 전송을 시도하여 무선 충돌을 줄이도록 한다.Since the contention period is a period that all nodes can freely use, the contention period attempts to transmit after a random time back-off from the time at which the interval starts to reduce radio collisions.
사이클시작 프레임과 제어프레임에 대해서 살펴보도록 한다.Let's take a look at the cycle start frame and control frame.
주변자신의 노드는 마스터노드(master node)로부터 할당받은 슬롯(slot)에 해당하는 부분에서 동기신호를 발송하는데, 이 동기신호는 정해진 주파수로 네트워크에 참가하지 못한 노드가 네트워크의 존재를 알리기에 충분히 긴 동기신호이다. 이 신호를 통하여 네트워크에 참가하지 못한 노드가 네트워크의 존재를 알 수 있으며, 네트워크에 참가하고 있는 노드들은 이 신호에 포함되어 있는 이웃노드 정보를 활용하여 라우팅 테이블을 작성할 수가 있다. 또한 이 구간을 이용하여 각 노드들은 제어 명령어를 전송하게 된다.
A neighbor's own node sends a synchronization signal in a slot corresponding to a slot allocated from a master node, which is sufficient for a node that does not join the network at a predetermined frequency to indicate the existence of the network. It is a long synchronization signal. Through this signal, a node that does not join the network can know the existence of the network, and nodes participating in the network can create a routing table by using the neighbor node information included in the signal. In addition, each node transmits a control command using this interval.
도 2는 본 발명에 따른 TDMA제어방법의 데이터프레임을 설명하기 위한 블록도로서, 보이스패킷(voice packet)은 이 데이터슬롯(data slot)을 이용하여 전송하는데, 데이터슬롯(data slot)은 16개로 나누어져 있으며 전체는 2개의 구간 즉, 1~8, 9~16로 된 8개의 채널로 되어 있어, 자신의 홉(hop)에 따라 선택된 전송상태에 기반을 두어 프레임(frame)을 전송한다. 짝수 홉(hop)일 때는 TR(Tx/Rx, 송신/수신) 모드 즉, 첫번째 구간 전송, 두 번째 구간 수신이며, 홀수 홉(hop)일 때는 그 반대인 RT(Rx/Tx, 수신/송신)가 된다.2 is a block diagram for explaining a data frame of the TDMA control method according to the present invention, in which a voice packet is transmitted using this data slot, and data slots are 16. It is divided and the whole is composed of two channels, that is, eight channels of 1 to 8 and 9 to 16, and transmits frames based on a transmission state selected according to its own hop. For even hops, TR (Tx / Rx, transmit / receive) mode, i.e. 1st segment transmission, 2nd segment reception, and odd hops, vice versa RT (Rx / Tx, receive / transmit) Becomes
참고로, 홉(hop)이란 어떤 지점 간에 무선 통신을 하는 경우, 송신소에서 발사된 전파가 전리층에서 한번 반사되어 수신소에 도달하면 그 전파를 1홉의 전파라 한다. 또 송신소→전리층→지표면→전리층→수신소 순서로 전리층에서 두 번 반사되어 온 전파를 2홉의 전파라 한다. 일반적으로 근거리에서는 1홉의 전파가 강하고, 원거리일수록 2홉 이상의 전파가 강하게 된다. For reference, in the case of wireless communication between points, when the radio wave emitted from the transmitting station is reflected at the ionospheric layer and reaches the receiving station, the wave is referred to as one-hop wave. In addition, a radio wave reflected from the ionospheric layer twice in the order of a transmission station, an ionization layer, an earth surface, an ionization layer, and a reception station is called a two-hop wave. In general, one hop is strong in the near field, and more than two hops are stronger in the long distance.
도 3은 본 발명에 따른 TDMA제어방법의 FHT를 설명하기 위한 블록도로서, 각 노드들은 자신만의 FHT(Frequency Hopping Table; 주파수 호핑 테이블)을 가지고 있으며, 모든 노드들은 다른 노드들의 FHT를 알고 있어야 한다. 기본적으로 모든 노드는 자신의 부모 노드(parent node) 즉, 상위 노드의 주파수를 리슨(listen)하고 있으며 채널을 확보하여 데이터를 전송할 경우에는 라우팅 정보에 따라 리슨(listen)하는 주파수를 설정한다.3 is a block diagram illustrating the FHT of the TDMA control method according to the present invention. Each node has its own frequency hopping table (FHT), and all nodes must know the FHT of other nodes. do. Basically, every node listens for the frequency of its parent node, that is, the upper node, and sets a frequency for listening according to routing information when securing data and transmitting data.
도 4는 본 발명에 따른 TDMA제어방법의 라우팅(routing)을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 TDMA제어방법에 의한 네트워크구성을 나타낸 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 TDMA제어방법에 의한 노드의 이동을 나타낸 블록도로서, 경로배정(routing protocol; 라우팅 프로토콜)에 대해 살펴보도록 한다.4 is a block diagram illustrating the routing of the TDMA control method according to the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing a network configuration by the TDMA control method according to the present invention, and FIG. As a block diagram showing the movement of a node by the TDMA control method, a routing protocol will be described.
애드호크(adhoc)에는 많은 라우팅 프로토콜(routing protocol)이 존재한다. 하지만, 이러한 라우팅 프로토콜(routing protocol)은 많은 메시지(message)를 주고받거나 음성 전달에 적절하지 못하다. 따라서 본 발명연구에서는 제안한 음성전달 시스템이 유니캐스트 전송이 거의 없으며 대부분의 전송이 브로드캐스트(broadcast)임을 이용하여 간단한 라우팅 프로토콜(routing protocol)을 사용한다. There are many routing protocols in the adhoc. However, such a routing protocol is not suitable for sending and receiving many messages or voice transmission. Therefore, in the present invention, the proposed voice transmission system uses a simple routing protocol using almost no unicast transmission and most of the transmission is broadcast.
먼저, 네트웍참가(Join in network)에 대해 살펴본다.First, let's take a look at Join in network.
네트워크에 참가하기를 원하는 노드는 마스터노드(master node)에서 발송하는 사이클시작(start of cycle)과 하위 노드 즉, 슬레이브 노드(slave node)에서 발송하는 제어프레임(control frame)을 수신함으로써 네트워크의 존재를 확인 할 수 있다. 수신된 제어프레임(control frame)이 1개보다 많을 경우 홉(hop)수가 가장 작은 노드의 번호를 부모노드(parent node; 상위노드)로 선택을 한다. The node that wants to participate in the network exists by receiving the start of cycle sent by the master node and the control frame sent by the subordinate node, that is, the slave node. You can check If more than one control frame is received, the number of nodes having the smallest hop number is selected as the parent node.
그리고, 네트워크에 참가하기 위해서 참가요청 메시지(Join request message)를 경쟁구간을 통하여 부모노드(parent node)로 전송한다. 발송한 패킷을 수신한 부모노드가 마스터노드(master node)가 아닌 경우에는 해당 패킷을 다시 경쟁구간(contention period)을 통하여 재전송을 한다. In order to join the network, a join request message is transmitted to a parent node through a competition section. If the parent node receiving the sent packet is not the master node, the packet is retransmitted through the contention period.
참가요청메시지(Join request message)를 수신한 마스터노드(master node)는 적절한 슬롯(slot)을 할당하여 그 할당 슬롯번호(slot number)를 참가승인메시지(Join Ok message)에 실어서 전송을 한다. 만약 슬롯(slot)을 모두 사용하고 있는 경우에는 참가대기메시지(Join Listen Only message)를 참가요청메시지(Join request message)를 발송한 노드(node)로 전송한다.
The master node receiving the join request message allocates an appropriate slot and transmits the assigned slot number to the join ok message. If all slots are used, a Join Listen Only message is sent to the node that sent the Join request message.
이러한 TDMA제어방법의 경로형성에 대해서 살펴본다.The path formation of the TDMA control method will be described.
각 노드에서 발송하는 제어프레임(control frame)에는 96비트(bit)의 라우팅(routing) 정보를 포함하고 있다. 이 정보에는 이 정보에는 네트워크 참가시에 발생하는 sequence number 정보를 포함하고 있다. 이 제어프레임(control frame)을 수신 받은 부모노드는 라우팅테이블(routing table)에 발송한 노드의 슬롯번호(slot number)를 입력한다. 예를 들어서, 패킷의에 발송노드가 2이고, 2 노드의 자식노드로 3, 4의 노드가 있다고 기록이 되어 있으면, 부모노드는 2,3,4의 table에 발송노드번호 2를 기록하게 된다. The control frame sent by each node contains 96 bits of routing information. This information includes the sequence number information generated when joining the network. The parent node receiving the control frame inputs the slot number of the node sent to the routing table. For example, if the sending node is 2 in the packet and there are 3 and 4 nodes as child nodes of the 2 node, the parent node records the sending
즉, 2,3,4번의 노드로 전송하는 패킷은 모두 2번 노드를 통하여 전송할 수 있음을 뜻한다. 부모노드에서 오는 routing 정보는 무시하며 단지 부모노드만 기록하게 된다. 부모노드에 대한 정보는 마스터노드(master node) 쪽으로 향하는 패킷(packet)의 방향을 결정하는데 쓰이고, 부모 노드(parent node)가 살아 있는지를 체크하는 용도로도 쓰인다. 그 외의 정보는 자식노드쪽으로 향하는 패킷의 방향을 결정하는데 쓰이게 된다. That is, all packets transmitted to
각 노드에서 관리하는 라우팅 테이블에는 노드번호(Node number), 해당 노드가 연결된 방향을 나타낸 넥스트노드(Next Node), 노드의 생명 주기를 나타낸 TTL 노드, 라우팅 정보가 갱신될 때, 오래된 라우팅 정보의 참조를 막기 위해 사용하는 sequence number 정보를 저장한다. The routing table managed by each node includes a node number, a next node indicating a direction in which the node is connected, a TTL node indicating a node's life cycle, and a reference to old routing information when routing information is updated. Stores sequence number information used to prevent errors.
제어프레임(control frame)을 수신할 경우 라우팅 테이블(routing table)에 있는 TTL 노드를 갱신하여 해당 노드가 살아 있음을 알고, 제어프레임(control frame)을 수신하지 못하는 경우 TTL 노드의 값을 1씩 차감하여 디스카운트(discount)한다. When a control frame is received, the TTL node in the routing table is updated to know that the node is alive, and when the control frame is not received, the value of the TTL node is subtracted by one. To count.
계속해서 수신하지 못하는 경우 경로를 해제하게 되는데, 만약 해지된 경로가 부모노드인 경우에는 주변의 노드를 부모로 설정하고 자신에게 할당된 채널이 있다면 해지한다. If it does not receive continuously, the path is released. If the canceled path is the parent node, the surrounding node is set as the parent and if there is a channel assigned to it, it is canceled.
급격하게 토폴러지(topology) 즉, 네트워크 구성이 변경되는 경우 자신이 가지고 있던 경로와는 다른 라우팅 정보를 받을 수 있다. 이런 경우에 반드시 sequence number가 높은 라우팅 정보로 갱신하고, sequence number가 32보다 크게 차이 나는 경우는 sequence number가 overflow되어 다시 0부터 시작된 것이므로 sequence number가 작은 것을 새로운 라우팅 정보로 사용하여 옛 경로를 새로운 경로로 인식하는 것을 방지한다.If the topology (i.e., network configuration) changes suddenly, it may receive routing information different from its own path. In this case, always update the routing information with high sequence number and if the sequence number is significantly different than 32, the sequence number has overflowed and started again from zero. To be recognized as:
Claims (10)
네트워크 사이클 시작헤더(network cycle start header; start of cycle)은 마스터노드(master node)에 의해 마스터노드에 인접한 주변노드(peripheral node)로 전송되는 단계;
주변노드는 마스터 노드를 통해 네트워크 사이클 시작노드를 전송받고, 경쟁구간에 마스터 노드로 네트워크 참가 요청신호를 보내고, 이를 수신한 마스터노드는 해당노드를 슬롯번호에 할당하여 네트워크에 참가할 수 있도록 하고, 네트워크에 참가하지 않은 노드들이 경쟁 구간(Contention Period)을 이용하여 마스터노드(Master node)에게 참가요청(Join Request)을 보내고, 마스터노드(Master node)가 이 신호를 직접 수신할 경우 자신의 제어프레임(Control Frame)을 통하여 슬롯 번호(slot number)를 할당해주며, 마스터 노드(Master node)가 아닌 네트워크(network)에 참가(join)하고 있는 다른 노드가 수신한 경우 자신의 제어프레임(Control Frame)에 참가 요청(Join Request)를 실어서 마스터노드(Master node)를 향하여 릴레이(Relay)기능을 수행하는 단계;
슬롯을 할당받은 각 노드는 자신의 슬롯에 항상 제어프레임(Control frame)을 전송하여 마스터 노드나, 마스터 노드와 인접한 주변노드(peripheral node)에게 자신이 계속 네트워크에 참가 하고 있음을 알리는 단계를 포함하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA제어방법.
The competition section after the start of cycle is used for transmitting control data through the mutual competition between the nodes that want to participate in the network as well as the nodes that participate in the current network, and after the control frame. In the TDMA control method having a relay function using a contention interval divided into 16 small slots and used for general data transmission of nodes participating in a network,
A network cycle start header (start of cycle) is transmitted by a master node to a peripheral node adjacent to the master node;
The neighbor node receives the network cycle start node through the master node, sends a network join request signal to the master node in the competition section, and the received master node assigns the node to the slot number to participate in the network. Nodes that do not participate in send a join request to the master node using a contention period, and when the master node directly receives this signal, its control frame ( Slot number is assigned through Control Frame, and if received by another node joining network other than Master node, it is assigned to its own Control Frame. Performing a relay function toward a master node by carrying a join request;
Each node assigned a slot always transmits a control frame to its slot to inform the master node or a peripheral node adjacent to the master node that the node is still participating in the network. TDMA control method with relay function using competition section.
상기 경쟁구간이 시작하는 시간으로부터 무작위 시간 진행(Random time back-off)후 전송을 시도하여 무선 충돌을 줄이는 것을 특징으로 하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA제어방법.
The method of claim 1,
TDMA control method having a relay function using a contention period, characterized in that for reducing the radio collision by attempting transmission after a random time back-off from the time the contention period starts.
각 노드는 마스터노드(master node)로부터 할당받은 슬롯(slot)에 해당하는 부분에서 동기신호를 발송하고, 이 동기신호는 정해진 주파수로 네트워크에 참가하지 못한 노드가 네트워크의 존재를 알리기에 충분히 긴 동기신호이며, 이 신호를 통하여 네트워크에 참가하지 못한 노드가 네트워크의 존재를 알 수 있으며, 네트워크에 참가하고 있는 노드들은 이 신호에 포함되어 있는 이웃노드 정보를 활용하여 라우팅 테이블을 작성하며 라우팅 테이블을 이용하여 각 노드들은 제어 명령어를 전송하는 것을 더 포함하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA제어방법.
The method of claim 1,
Each node sends a synchronization signal in a slot corresponding to a slot allocated from a master node, and this synchronization signal is a synchronization long enough for a node that fails to join the network at a predetermined frequency to indicate the existence of the network. It is a signal, and through this signal, the node that does not join the network can know the existence of the network. Each node is a TDMA control method having a relay function using a contention period further comprising transmitting a control command.
보이스패킷(voice packet)을 전송하는 데이터슬롯(data slot)은 16개로 나누어져 있으며 전체는 2개의 구간 즉, 1~8, 9~16로 된 8개의 채널로 되어 있어, 자신의 홉(hop)에 따라 선택된 전송상태에 기반을 두어 프레임(frame)을 전송하며, 짝수 홉(hop)일 때는 첫번째 구간이 전송, 두 번째 구간이 수신이며, 홀수 홉(hop)일 때는 첫번째 구간이 수신구간, 두번째 구간이 전송구간으로 이루어지는 것을 더 포함하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA제어방법.
The method of claim 1,
The data slot for transmitting voice packets is divided into 16, and the whole is composed of two channels, that is, eight channels of 1 to 8 and 9 to 16, so that their hops According to the selected transmission status, the frame is transmitted.In the case of even hop, the first section is transmitted and the second section is reception.In the odd hop, the first section is the reception section and the second. TDMA control method having a relay function using a competition section further comprising a section consisting of a transmission section.
각 노드들은 자신만의 FHT(Frequency Hopping Table)을 가지고, 모든 노드들은 다른 노드들의 FHT를 알고 있으며, 모든 노드는 자신의 부모 노드(parent node)를 리슨(listen)하고 있으며 채널을 확보하여 데이터를 전송할 경우에는 라우팅 정보에 따라 리슨(listen)하는 주파수를 설정하는 것을 더 포함하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA제어방법.
The method of claim 1,
Each node has its own frequency hopping table (FHT), every node knows the other node's FHT, every node listens to its parent node and secures the channel In the case of transmission, TDMA control method having a relay function using a contention period, further comprising setting a listen (listen) in accordance with the routing information.
네트워크에 참가하기를 원하는 노드는 마스터노드(master node)에서 발송하는 사이클시작(start of cycle)과 슬레이브 노드(slave node)에서 발송하는 제어프레임(control frame)을 수신함으로써 네트워크의 존재를 확인하는 단계;
수신된 제어프레임(control frame)이 1개보다 많을 경우 홉(hop)수가 가장 작은 노드를 부모노드(parent node; 상위노드)로 선택하는 단계;
네트워크에 참가하기 위해서 참가요청 메시지(Join request message)를 경쟁구간을 통하여 부모노드(parent node)로 전송하고, 발송한 참가요청 메시지를 수신한 부모노드가 마스터노드(master node)가 아닌 경우에는 해당 패킷을 다시 경쟁구간(contention period)을 통하여 재전송하는 단계;
참가요청메시지(Join request message)를 수신한 마스터노드(master node)는 슬롯(slot)을 할당하여 그 할당 슬롯번호(slot number)를 참가승인메시지(Join Ok message)에 실어서 전송하고, 만약 슬롯(slot)을 모두 사용하고 있는 경우에는 참가대기메시지(Join Listen Only message)를 참가요청메시지(Join request message)를 발송한 노드(node)로 전송하는 단계
를 포함하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA제어방법.
The competition section after the start of cycle is used for transmitting control data through the mutual competition between the nodes that want to participate in the network as well as the nodes that participate in the current network, and after the control frame. In the TDMA control method having a relay function using a contention interval divided into 16 small slots and used for general data transmission of nodes participating in a network,
The node that wants to join the network confirms the existence of the network by receiving a start of cycle sent by the master node and a control frame sent by the slave node. ;
Selecting a node having the smallest hop as a parent node when the received control frame is greater than one;
In order to join the network, a join request message is sent to the parent node through the competition section, and if the parent node that receives the sent request message is not the master node, Retransmitting the packet again through a contention period;
Upon receiving the join request message, the master node allocates a slot and transmits the assigned slot number to the join ok message. If all slots are being used, sending a Join Listen Only message to the node that sent the Join request message.
TDMA control method having a relay function using a competition section comprising a.
각 노드에서 발송하는 제어프레임(control frame)에는 96비트(bit)의 라우팅(routing) 정보를 포함하고, 이 정보에는 네트워크 참가시에 발생하는 sequence number 정보를 포함하며, 이 제어프레임(control frame)을 수신 받은 부모노드는 라우팅테이블(routing table)에 발송한 노드의 슬롯번호(slot number)를 입력하며, 부모노드에서 오는 라우팅(routing) 정보는 무시하며 단지 부모노드만 기록하며, 부모노드에 대한 정보는 마스터노드(master node) 쪽으로 향하는 패킷(packet)의 방향을 결정하는데 쓰이고, 부모 노드(parent node)가 살아 있는지를 체크하는 용도로도 쓰이며, 그 외의 정보는 자식노드쪽으로 향하는 패킷의 방향을 결정하는데 쓰이며, 각 노드에서 관리하는 라우팅 테이블에는 노드번호(Node number), 해당 노드가 연결된 방향을 나타낸 넥스트노드(Next Node), 노드의 생명 주기를 나타낸 TTL 노드, 라우팅 정보가 갱신될 때, 오래된 라우팅 정보의 참조를 막기 위해 사용하는 sequence number를 저장하는 것을 특징으로 하는 경쟁구간을 이용한 릴레이기능을 가진 TDMA 제어방법.
The method of claim 7, wherein
A control frame sent by each node includes 96 bits of routing information, and this information includes sequence number information generated when joining a network, and this control frame Received parent node inputs slot number of node sent to routing table, ignores routing information from parent node, records only parent node, and records parent node. The information is used to determine the direction of the packet towards the master node and to check whether the parent node is alive. The other information is about the direction of the packet toward the child node. The routing table managed by each node is used to determine the node number, the next node indicating the direction in which the node is connected, and the node's life principal. The time the updated TTL node, routing information indicated, TDMA control method having a relay function using the contention access period, characterized in that for storing the sequence number used to prevent the reference to the old routing information.
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