KR101356844B1 - 무선 센서 네트워크 내에서 비콘 스케줄링을 이용하여데이터를 송수신하는 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크 내에서 비콘 스케줄링을 이용하여데이터를 송수신하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로서, 특히 무선 센서 네트워크 내에서 비콘 스케줄링을 이용하여 슈퍼프레임 구조를 생성하고, 이를 기초로하여 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 송수신 방법은 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서, (a)각각의 데이터 송수신장치가 그 주변에 위치한 데이터 송수신장치들과의 관계를 정의하는 과정과, (b)상기 과정에서 정의된 데이터 송수신장치들의 관계를 고려하여 슈퍼프레임에 구비된 각각의 슬롯에 비콘 송수신을 위한 데이터 송수신장치를 각각 할당하는 과정과, (c)상기 (b)과정에서 할당된 슬롯을 고려하여 비콘전용전송구간(BOP; Beacon Only Period) 및 데이터 프레임 전송 구간을 포함하는 슈퍼프레임 구조를 생성하는 과정과, (d)상기 슈퍼프레임 구조를 고려하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드캐스트하는 과정을 포함한다.
무선, 센서, 네트워크, 노드, 홉, 비콘, 스케줄링

Description

무선 센서 네트워크 내에서 비콘 스케줄링을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA USING BEACON SCHEDULING IN WIRELESS SENSOR NETWORK}
본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로서, 특히 무선 센서 네트워크 내에서 비콘 스케줄링을 이용하여 슈퍼프레임 구조를 생성하고, 이를 기초로하여 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.
무선 센서네트워크는 의사소통을 위하여 구현된 기존의 네트워크와 다르게 원격의 정보를 수집하기 위한 목적으로 구현된 네트워크이다. 무선 센서네트워크는 센서를 통해 수집한 정보를 처리하여 전송하는 센서노드와 전송되는 정보를 외부로 내보내는 싱크노드를 구비한다. 수 많은 센서노드들이 네트워크를 구성하므로 센서노드들의 구조를 단순하게 설계하여야하고, 사람이 접근하기 어려운 지역에 배치될 수 있으므로 초기의 배터리로 수 개월 또는 수 년까지 동작할 수 있도록 적은 전력을 소모하도록 설계되어야하고, 설치된 위치를 자유롭게 이동시킬 수 있도록 이동성이 있게 설계하여야한다. 또한, 네트워크 내에 존재하는 일부의 센서 노드가 파손되더라도 네트워크 유지에 영향을 주지 않도록 구현되어야한다.
한편, IEEE 802.15 워킹그룹(Working Group)은 단거리 무선 네트워크의 표준을 정의하고 있으며, 특히, IEEE 802.15 워킹그룹이 정의하는 IEEE 802.15.4 표준은 저 전력의 단거리 무선 네트워크를 구현하고 있어 센서 네트워크를 적용하기 적합한 핵심기술로 대두되고 있다.
이하, IEEE 802.15.4 표준 프로토콜을 기반으로 하는 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송수신하는 방법을 대략적으로 살펴본다.
도 1a는 비콘을 사용하는 네트워크에서 네트워크 디바이스가 상기 각 코디네이터(PAN 코디네이터, 제1코디네이터, 제2코디네이터)로 데이터를 전송하는 과정을 도시하고, 도 1b는 코디네이터가 네트워크 디바이스로 데이터를 전송하는 과정을 도시한다.
우선, 도 1a를 참조하여 네트워크 디바이스가 상기 각 코디네이터로 데이터를 전송하는 과정을 살펴보면, 무선 센서 네트워크에 구비된 코디네이터는 데이터 전송을 위한 비콘(Beacon)을 주기적으로 생성하여 이웃한 데이터 송수신장치에 전송한다. 그러면, 비콘을 수신한 네트워크 디바이스는 적절한 지점에서 슈퍼프레임 구조와 동기화하고 slotted CSNA-CA를 사용하여 자신의 데이터 프레임을 코디네이터에게 전송한다. 코디네이터는 데이터의 수신에 대한 응답(ACK)을 회송하여 데이터가 성공적으로 수신되었음을 알린다. 이러한 과정을 통해, 네트워크 디바이스가 상기 각 코디네이터로 데이터를 전송하는 과정을 완료한다.
다음으로, 도 1b를 참조하여 코디네이터가 네트워크 디바이스로 데이터를 전송하는 과정을 살펴보면, 코디네이터는 전송할 데이터가 계류중에 있음을 비콘에 포함하여 전송한다. 네트워크 디바이스는 코디네이터로부터 비콘을 수신하여 코디네이터가 전송할 데이터가 계류 중에 있음을 확인하고 slotted CSMA-CA를 사용하여 데이터를 요청한다. 그러면, 코디네이터는 네트워크 디바이스로 데이터 전송 요청에 대한 응답(ACK)를 회송하고, slotted CSMA-CA를 사용하여 데이터를 전송한다. 그리고, 네트워크 디바이스는 데이터의 수신에 대한 응답(ACK)을 코디네이터로 회송하여 데이터가 성공적으로 수신되었음을 알린다. 이를 통해, 코디네이터가 네트워크 디바이스로 데이터를 전송하는 과정을 완료한다.
한편, 도 2는 종래기술에 따른 IEEE 802.15.4 표준 프로토콜을 기반으로 하는 무선 센서 네트워크의 트리 토폴로지의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, IEEE 802.15.4 표준 프로토콜을 기반으로 하는 무선 센서 네트워크의 트리 토폴로지 구조는 네트워크의 최상위 계층으로서 구비된 PAN 코디네이터, 상기 PAN코디네이터의 하위계층으로 연결된 제1코디네이터, 상기 제1코디네이터의 하위계층으로 연결된 제2코디네이터, 및 각 코디네이터에 네트워크 종단장치로서 연결된 네트워크 디바이스를 포함한다.
나아가, 무선 센서 네트워크가 트리 토폴로지 구조를 채택하고 비콘을 사용하게 될 경우, 모든 코디네이터가 비콘을 전송하고 이 비콘을 이용하여 슈퍼프레임의 동기화를 유지하게 되는바, 트리 구조의 네트워크 토폴로지에서 PAN 코디네이터와 네트워크에 구비된 복수의 코디네이터가 동시에 비콘을 전송하여 비콘 간의 충돌이 발생할 수 있다. 결국, 비콘의 충돌로 인하여 수신해야할 비콘을 수신하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한, 비콘의 충돌을 방지하기 위하여 시분할 접근 방식과 BOP를 이용한 접근방식이 제안되었다.
도 3은 종래기술의 시분할 접근방식에 따른 코디네이터의 비콘 전송 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 시분할 접근방식은 예컨대, PAN코디네이터의 비콘 프레임 전송구간과 슈퍼프레임 전송구간(SD; Superframe Duration)을 포함한 활성화구간(active)을 제1코디네이터의 비활성화 구간(inactive)에 위치하도록 설정하여 비콘의 충돌을 방지하는 방법이다. 그러나, 시분할 접근방식은 이웃한 노드의 비활성화 구간에 임의로 비콘과 활성화 구간을 위치시키는 방법이므로, 활성화 구간이 짧고, 비 활성화 구간이 긴 경우에 한해서 효율적으로 운용될 수 있다. 또한, 네트워크에 구비된 코디네이터의 수가 증가하면 그 만큼 선택할 수 있는 비활성화 구간의 여유도 작아진다. 따라서, 코디네이터의 분포밀도가 증가할 경우, 비콘의 충돌을 피하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 비콘을 수신하는 코디네이터는 비활성화 구간동안 이웃노드의 비콘을 수신하기 위하여 대기상태를 계속적으로 유지해야 하므로 에너지 효율이 현저하게 저하되는 문제가 있다.
도 4는 종래기술의 BOP를 이용한 접근방식에 따른 코디네이터의 비콘 전송 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하면, BOP를 이용한 접근방식은 비 경쟁 방법으로써, 각 슈퍼프레임은 비콘을 전송하기 위한 비콘전용전송구간(BOP; Beacon Only Period)을 포함한다. 이에 따라, 각 코디네이터는 비콘전용전송구간을 통해 자신에게 할당된 시간 슬롯을 확인하고, 자신에게 할당된 시간 슬롯에서만 비콘을 전송한다. 또한, 각 코디네이터는 이웃한 코디네이터로부터 전송되는 비콘을 수신해야하므로, 상위 계층에 포함된 코디네이터가 비콘을 전송하는 구간에서 비콘의 수신을 대기한다. 그리고, 비콘을 전송한 이후의 구간 동안 이웃한 코디네이터로부터 전송되는 비콘을 수신하기 위하여 계속적으로 대기해야한다. 즉, 코디네이터는 상위계층으로 연결된 코디네이터가 비콘을 전송하는 시점부터 BOP구간이 종료되는 구간까지 비콘을 수신할 수 있도록 활성화(active) 상태를 유지해야한다. 예컨대, 제1코디네이터는 PAN 코디네이터가 비콘을 전송하기 이전 시점에서 활성화(active) 상태로 전환되어야하고 그 상태(활성화상태)를 BOP구간이 종료되는 구간까지 유지해야한다. 따라서, 자신에게 비콘이 전송되지 않는 구간임도 불구하고 불필요하게 비콘 수신을 대기하여 전력을 낭비하는 문제가 발생한다. 나아가, 슈퍼프레임 구간(SD) 내에 별도의 BOP구간을 설정함으로써, 슈퍼프레임 구간(SD)에서 데이터를 전송하기 위한 구간이 줄어들 수 있다. 따라서, 네트워크 통신의 효율이 감소되는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 네트워크에 구비된 코디네이터들이 전송하는 비콘이 서로 충돌하지 않도록 설정하면서, 네트워크 운영에 소모되는 전력을 줄일 수 있는 방안이 요구되고 있다. 이와 더불어, 네트워크 통신의 효율을 증대시킬 수 있는 방안도 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로서, 무선 센서네트워크에서 송수신되는 비콘이 서로 충돌하지 않으며 네트워크 운영에 소모되는 전력을 줄여 데이터를 송수신할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 무선 센서네트워크에서 송수신되는 비콘을 서로 충돌하지 않고 네트워크 통신의 효율을 증대시키면서 데이터를 송수신할 수 있는 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 송수신 방법은 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서, (a)각각의 데이터 송수신장치가 그 주변에 위치한 데이터 송수신장치와의 관계를 정의하는 과정과, (b)상기 과정에서 정의된 데이터 송수신장치의 관계를 고려하여 슈퍼프레임에 구비된 각각의 슬롯에 비콘 송수신을 위한 데이터 송수신장치를 각각 할당하는 과정과, (c)상기 (b)과정에서 할당된 슬롯을 고려하여 비콘전용전송구간(BOP; Beacon Only Period) 및 데이터 프레임 전송 구간을 포함하는 슈퍼프레임 구조를 생성하는 과정과, (d)상기 슈퍼프레임 구조를 고려하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드캐스트하는 과정을 포함한다.
상기 (d)과정은 비콘전용전송구간의 시간 슬롯에 비콘 송수신을 위한 데이터 송수신장치가 할당되었는지를 확인하고, 현재의 데이터 송수신장치와 직접적으로 연결된 데이터 송수신장치가 할당된 시간 슬롯이 포함된 구간만을 활성화하는 것이 바람직하다.
상기 (b)과정은 하나의 슬롯에 비콘 송수신을 위한 복수의 데이터 송수신장치를 적어도 하나 이상 할당될 수 있다.
상기 (a)과정은, (a1)기준이 되는 상기 데이터 송수신 장치를 확인하는 과정과, (a2)기준이 되는 상기 데이터 송수신 장치와 직접적으로 연결된 적어도 하나의 제1주변 데이터 송수신 장치를 확인하는 과정과, (a3) 상기 제1주변 데이터 송수신 장치와 직접적으로 연결됨과 동시에 상기 제1주변 데이터 송수신 장치를 통해 기준이 되는 상기 데이터 송수신 장치와 연결되는 적어도 하나의 제2주변 데이터 송수신장치를 확인하는 과정을 포함한다.
상기 (b)과정은 현재의 데이터 송수신 장치가 비콘을 전송할 슬롯에는 제1주변노드 및 제2주변노드가 할당되지 않은 슬롯 중 선순위 슬롯에 할당한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 데이터 송수신 방법은 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서, (A)슈퍼프레임 내에 비콘을 송수신할 슬롯을 정의하는 과정과, (B)비콘 송수신을 위해 할당된 슬롯이 존재하는 구간을 비콘 송수신을 위한 구간으로 정의하고, 상기 비콘 송수신을 위한 구간이 종료된 시점부터 데이터 프레임 전송을 위한 구간으로 정의하는 슈퍼프레임 구조를 생성하는 과정과, (C)생성된 슈퍼프레임에 기초하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드 캐스팅하는 과정을 포함한다.
상기 (B)과정은 (B1)현재 설정할 슈퍼프레임 구조 내에서 실제로 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i))를 확인하는 과정과, (B2)최근 설정된 복수의 슈퍼프레임 구조에서, 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)) 들의 평균값(BOPtemp)을 산정하는 과정과, (B3)이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임 구조의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))를 확인하는 과정과, (B4)이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 평균값(BOPtemp)의 차이값을 연산하는 과정과, (B5)미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 상기 차이값을 비교하는 과정과, (B6)미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 상기 차이값을 비교한 결과, 상기 차이값이 상기 임계치(BOPthreshold)보다 상대적으로 작으면 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 이전 주기의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 동일하게 설정하는 과정과, (B7)미리 정해진 임계치와 상기 차이값을 비교한 결과, 상기 차이값이 상기 임계치보다 상대적으로 크거나 같으면 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 상기 평균값(BOPtemp)의 크기로 새롭게 설정하는 과정을 포함한다.
상기 차이값이 상기 임계치보다 상대적으로 크거나 같으면 새롭게 설정된 비콘전용전송구간의 크기에 대한 정보를 비콘에 포함시키는 것이 바람직하다.
비콘 송수신에 필요한 슬롯의 수를 확인하는 과정은, 데이터 송수신장치들이 현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기를 확인하는 과정과, 타 데이 터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 정보를 이용하여 비콘전용전송구간의 크기의 변화를 확인하는 과정과, 현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기와 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 비콘전용전송구간의 크기를 서로 비교하여 더 큰 값을 비콘전용전송구간의 크기로 결정하는 과정을 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 데이터 송수신 방법에 따르면, 노드 사이의 관계를 고려하여 각 노드마다 비콘 송수신에 관련된 슬롯만을 활성화시킴으로써, 비콘 충돌을 방지하면서 비콘 송수신에 소모되는 전력을 줄일 수 있다. .
또한, 네트워크 환경을 반영하여 네트워크 환경에 맞는 비콘 전송 구간의 크기를 설정할 수 있어 효율적으로 데이터 전송을 수행할 수 있으며, 데이터 전송에 소모되는 전력도 줄일 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명은 전송경로에 위치한 각 데이터 송수신장치(이하, 노드라 함)가 전송하는 슈퍼프레임의 BOP(Beacon Only Period) 구간 내에서 자신이 비콘 프레임을 전송할 시간 슬롯과 이웃한 노드로부터 비콘 프레임을 수신할 노드가 할당된 시간 슬롯을 자동적으로 인식하여 그에 대응하는 시간 슬롯에서만 활성화(active) 상태를 유지하고, BOP 구간의 나머지 구간은 휴식(sleep) 상태로 전환하여 에너지 소비를 줄이는데 그 특징이 있다.
나아가, 본 발명에서 활성화(active) 상태는 데이터 송수신장치가 데이터를 송수신하기 위하여 대기하는 상태를 의미하고, 휴식(sleep) 상태는 데이터의 송수신에 관여하지 않고, BOP구간이 종료될 때까지 대기하여 전력소모를 최소화하는 상태를 의미한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법에 대하여 상세히 설명한다. 우선, 각각의 장치들이 데이터 프레임을 송수신하기 위해서는 각각의 장치들이 서로 무선 채널을 통해 접속 및 동기화되어 있어야 하고, 각각의 장치에 주소가 할당되어 무선 센서 네트워크를 형성해야 한다. 본 발명의 실시예는 IEEE 802.15.4 프로토콜이나 지그비 프로토콜에서 제시하는 방법으로 무선 센서 네트워크를 형성하고 있음을 가정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 순서를 도시하는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 100단계를 구체적으로 도시한 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 200단계를 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법을 살펴보면, 우선 무선 센서 네트워크를 구성하는 각 노드들은 네트워크의 초기 설정 과정에서 이웃 노드들로부터 데이터를 수신하여 자신의 위치를 확인하고, 그 주변에 위 치한 노드들과의 관계를 확인한다(100단계). 도 6을 참조하여 100단계의 순서를 구체적으로 살펴보면, 상기 100단계는 자신의 현재 노드를 확인하는 과정(110단계), 현재 자신의 노드를 중심으로 직접적으로 연결된 이웃 노드인 제1주변노드를 확인하는 과정(120단계), 및 제1주변노드와 직접적으로 연결되면서 상기 제1주변노드를 통해 기준이 되는 현재 노드와 연결되는 제2주변노드를 확인하는 과정(130단계)을 포함한다.
이와 같이, 100단계를 통해 노드들의 관계가 확인되면 각 노드들은 주변 노드들과의 관계를 고려하여 슈퍼프레임 내의 BOP에 구비된 시간 슬롯을 정의한다(200 단계). 이때, 현재 노드와 직접적으로 연결되지 않는 위치에 구비된 노드가 현재 노드와 동시에 비콘을 전송하더라도, 현재 노드가 전송하는 비콘과 서로 충돌할 우려가 없다. 따라서, 현재 노드와 직접적으로 연결되지 않는 위치에 구비된 노드를 동일한 시간 슬롯에 할당하여도 무방하다. 즉, 동일한 시간 슬롯에 비콘 전송시 충돌이 발생하지 않는 범위 내에서 복수의 노드를 할당하는 것이 가능하며, 나아가 이를 이용하여 BOP구간에 포함된 시간 슬롯들 중 실질적으로 비콘을 송수신하는 시간 슬롯을 최소로 줄일 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 200단계는 현재의 노드가 비콘을 전송할 시간 슬롯을 정의함에 있어서, 제1주변노드 및 제2주변노드가 할당된 시간 슬롯이 현재 노드가 비콘을 전송할 시간 슬롯과 동일하게 설정될 경우, 상기 시간 슬롯을 통해 현재 노드가 전송하는 비콘은 제1주변노드 또는 제2주변노드로부터 전송되는 비콘과 충돌할 수 있다. 따라서, 현재의 노드가 비콘을 전송하는 시간 슬롯 을 정의하기 이전에 우선적으로 100단계에서 정의된 제1주변노드 및 제2주변노드를 확인하고, 상기 제1주변노드 및 제2주변노드가 할당된 슬롯을 확인한다(210단계). 그리고, 제1주변노드 및 제2주변노드가 할당된 슬롯을 피하여 현재의 노드가 비콘을 전송하는 시간 슬롯을 정의한다(220단계). 상기 220 단계를 수행함에 있어서, 하나의 시간 슬롯에는 복수의 노드가 할당될 수 있는바, 현재 노드가 비콘을 전송하기 위하여 설정되는 슬롯은 피해야할 노드(제1주변노드 및 제2주변노드)가 할당되지 않는 슬롯 중 가장 먼저 전송될 수 있는 슬롯에 할당하는 것이 바람직하다. 230단계는 현재 노드의 비콘을 전송하거나 이웃노드로부터 비콘을 수신할 수 있도록 하기 위하여 이에 대응하는 시간 슬롯을 활성화하도록 지정한다. 즉, 현재 노드가 할당된 시간 슬롯과 제1주변노드가 할당된 시간 슬롯을 활성화하도록 지정한다. 그리고 이와 동시에 현재 노드가 할당된 시간 슬롯과 제1주변노드가 할당된 시간 슬롯 이외의 슬롯은 휴식(sleep)상태를 유지하도록 지정한다.
300단계는 상기 단계에서 정의된 시간 슬롯에 기초하여 현재 노드가 데이터를 전송하기 위한 슈퍼프레임 구조를 생성한다. 300단계는 슈퍼프레임에 포함된 BOP의 시간 슬롯을 정의하고 데이터 프레임 전송을 위한 경합접속구간(CAP; Contention Access Period)을 정의한다. 여기서, 상기 시간 슬롯은 현재 노드에서 발생되는 비콘을 전송하기 위한 시간 슬롯과 이웃 노드들로부터 비콘을 수신할 시간 슬롯을 포함한다. 이러한, 상기 시간 슬롯들은 200단계를 통해 설정된 시간 슬롯의 정의에 기초하여 형성된다.
300단계를 통해 슈퍼프레임 구조가 생성되면 400단계는 상기 슈퍼프레임 구 조를 기반으로 하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드캐스팅한다. 이때, 230단계를 통해 정의된 바에 기초하여 현재 노드의 비콘 송수신을 위해 정의된 일부 슬롯들은 활성화(active) 상태를 유지하고, 현재 노드의 비콘 송수신에 관련이 없는 슬롯들은 휴식(sleep) 상태를 유지한다. 이로써, 현재 노드의 비콘 송수신을 위한 최소의 슬롯만을 활성화시킬 수 있으므로 불필요한 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 비콘 프레임은 300단계를 통해 생성된 슈퍼프레임의 구조에 대한 정보가 포함한다. 이에 따라, 비콘 프레임을 수신한 노드들은 이웃한 노드들의 슈퍼프레임 구조를 고려하여 데이터 송수신을 위한 타이밍을 설정하게 된다.
이하, 전술한 데이터 송수신방법을 무선 센서 네트워크를 이용하여 구체적으로 예시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법을 설명하기 위하여 채택된 무선 센서 네트워크의 구성을 예시하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 통해 생성한 슈퍼프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
우선, 도 8를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 예시하는 무선 센서 네트워크는 클러스터-트리 토폴로지로 구현된다. 무선 센서 네트워크는 PAN코디네이터(제0노드), 상기 PAN코디네이터(제0노드)의 하위계층으로 연결된 제1코디네이터들(제1노드, 제16노드), 상기 제1코디네이터들(제1노드, 제16노드)의 하위계층으로 상기 제1코디네이터들(제1노드, 제16노드)에 각각 연결되는 제2코디네이터들(제2노드, 제9노드, 제17노드, 제24노드), 상기 제2코디네이터들(제2노드, 제9노드, 제17노드, 제24노드)의 하위계층으로 상기 제2코디네이터들(제2노드, 제9노드, 제17노드, 제24노드)에 각각 연결되는 제3코디네이터들(제3노드, 제6노드, 제10노드, 제13노드, 제18노드, 제21노드, 제25노드, 제28노드), 및 상기 제3코디네이터들(제3노드, 제6노드, 제10노드, 제13노드, 제18노드, 제21노드, 제25노드, 제28노드)의 하위계층으로 상기 제3코디네이터들(제3노드, 제6노드, 제10노드, 제13노드, 제18노드, 제21노드, 제25노드, 제28노드)에 각각 연결되는 네트워크 장치들(제4노드, 제7노드, 제11노드, 제14노드, 제19노드, 제22노드, 제26노드, 제29노드)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법은 100단계를 통해 상기한 무선 센서 네트워크를 구성하는 각 노드들은 네트워크의 초기 설정 과정에서 이웃 노드들로부터 데이터를 수신하여 자신의 위치를 확인하고, 그 주변에 위치한 노드들과의 관계를 확인한다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서 110단계를 통해 확인한 현재 노드는 제2코디네이터들(제2노드, 제9노드, 제17노드, 제24노드) 중 하나인 제2노드인 것을 예시한다. 이에 따라, 120단계를 통해 확인된 제1주변노드는 상기 제2노드와 직접적으로 연결되어 있거나 연결될 수 있는 제1노드, 제3노드, 제6노드, 제9노드, 및 제10노드가 된다. 또한, 130단계를 통해 확인된 제2주변노드는 제1주변노드와 직접적으로 연결되되 상기 제1주변노드를 통해 기준이 되는 현재 노드(즉, 제2노드)에 연결될 수 있는 제0노드, 제4노드, 제7노드, 제11노드, 제13노드, 제14노드, 제17노드, 제18노드가 될 수 있다.
이와 같이, 100단계를 통해 노드들의 관계가 확인되면, 200 단계를 통해 각 노드들은 주변 노드들과의 관계를 고려하여 슈퍼프레임 내의 BOP에 구비된 시간 슬롯을 정의한다(200 단계).
Figure 112007050247166-pat00001
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 비콘 스케줄링 테이블을 예시한다. 표1을 참조하면, 상기 210단계는 우선적으로 상기 100단계에서 지정된 현재 노드, 제1주변노드, 및 제2주변노드를 비콘 스케줄링 테이블에 기재하고, 210단계를 통해 피해야할 노드 및 상기 노드가 할당된 슬롯을 확인한다. 본 실시예에서, 피해야할 노드는 제1주변노드인 제1노드, 제3노드, 제6노드, 제9노드, 제10노드와 제2주변노드인 제0노드, 제4노드, 제7노드, 제11노드. 제13노드, 제14노드, 제17노드, 제18노드 이다. 또한, 도 9를 참조하면, 피해야 할 노드가 설정된 슬롯은 제1슬롯, 제2슬롯, 제4슬롯, 제5슬롯, 제6슬롯, 제7슬롯, 제8슬롯, 제9슬롯, 제12슬롯, 제13슬롯, 제14슬롯이다.
나아가, 220단계는 210단계를 통해 설정된 피해야할 노드가 존재하지 않는 슬롯을 제3슬롯, 제10슬롯, 및 제11슬롯으로 확인하고, 이 중 시간 슬롯이 가장 먼저 전송될 수 있는 슬롯인 제3슬롯을 현재 노드의 비콘을 전송할 슬롯으로 설정한다.
그리고, 230단계는 활성화(active) 상태를 유지할 슬롯을 제1주변노드인 제1노드, 제3노드, 제6노드, 제9노드, 제10노드로부터 비콘을 수신하기 위하여 대기하는 제2슬롯, 제4슬롯, 제5슬롯, 제6슬롯, 제7슬롯과, 제2노드가 자신의 비콘을 전송할 슬롯인 제3슬롯으로 설정한다. 또한, 230단계는 이외의 슬롯인 제0슬롯 및 제8슬롯 내지 제29슬롯(최종 시간 슬롯)을 휴식(sleep) 상태로 설정한다.
300단계는 상기 200단계에서 정의한 시간 슬롯에 기초하여 현재 노드가 할당된 시간 슬롯과 활성화 상태를 유지할 시간 슬롯을 포함한 슈퍼프레임 구조를 생성한다(도 10참조). 그리고, 400단계를 통해 생성된 상기 슈퍼프레임 구조에 기초한 활성화(active) 구간과 휴식(sleep) 구간을 고려하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드캐스트 한다. 이때, 브로드캐스팅되는 상기 비콘 프레임에는 슈퍼프레임 구조를 나타내는 정보가 포함되어 있다.
전술한 바와 같은, 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 송수신 방법을 따르면, 비콘 전송을 위해 구비되는 시간 슬롯에 비콘 충돌이 발생하지 않는 위치에 구비된 노드를 동시에 할당함으로써, 비콘 충돌을 방지하면서 필요한 시간 슬롯의 수를 줄일 수 있다. 또한, 각 노드가 비콘을 송수신할 시간 슬롯에서만 활성화 상태를 유지하고 나머지 슬롯에서는 휴식 상태를 유지함으로써, 비콘 전송을 위해 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
한편, 슈퍼프레임 구간(SD; superframe duration)은 슈퍼프레임 명령(SO; superframe order)값에 의하여 고정되어 있는바, 데이터 통신의 효율을 높이기 위해서는 BOP 구간의 길이를 가능한 최소화하고, 상대적으로 데이터 프레임 전송을 위한 구간(예컨대, CAP 구간)의 길이를 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나 센서 네트워크의 특성상, 네트워크 내에 변화가 자주 발생하면 BOP 내에서 사용되는 시간 슬롯의 수도 자주 변화하게 된다. 그리고, BOP 길이의 급격한 변화에 따라 CAP구간의 길이도 급격하게 변하게 된다. 따라서 CAP구간을 점진적으로 변화시키면서 BOP 구간의 길이를 최적화시키는 메커니즘을 통하여 데이터 전송 효율을 높이고 에너지 소비를 최소화하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 CAP구간을 점진적으로 변화시키면서 BOP 구간의 길이를 최적화시키는 방법을 제안한다.
네트워크 설정 초기에 설정된 BOP 구간 크기는 전개되는 노드 수를 고려하여 충분한 여유구간을 구비하도록 설정된다. 따라서, 네트워크가 완전하게 설정된 이후 데이터 프레임을 효율적으로 전송하기 위해서는 이를 고려하여 BOP 구간 크기는 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나 중간에 센서 노드의 이동 및 소멸 등의 사유로 인하여 중복 슬롯이 없어지는 등, 요구되는 BOP 구간 크기가 소폭 증가하는 경우도 있으므로 불필요하게 자주 변화하게 되는 것은 피하도록 설정하는 것이 바람직하다.
전술한 실시예에서, 슈퍼프레임은 비콘을 송수신할 시간 슬롯이 활성화되고 비콘을 송수신할 시간 슬롯을 제외한 나머지 슬롯은 휴식 상태를 유지하는 것을 예시하였다. 이에 대한 대안으로써, 비콘을 송수신할 시간 슬롯을 제외한 나머지 슬롯은 휴식상태를 유지하는 대신, 비콘 송수신을 위해 할당된 시간 슬롯 즉, BOP 구간에 포함된 활성화 구간이 종료되면 BOP 구간을 종료하고 데이터 프레임의 전송을 위한 CAP구간으로 정의하는 것도 가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 대한 대안으로 제시한, 다른 실시예의 방법을 도시한 흐름도이다. 도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 데이터 송수신방법은 비콘전용전송구간(BOP) 중 실제로 비콘 송수신에 사용된 시간 슬롯의 최종 슬롯의 순서를 나타내는 번호(BOPused(i))를 확인하는 710단계를 포함한다. 즉, 각 시간 슬롯은 무선 네트워크의 상황을 고려하여 비콘 송수신을 위한 노드들이 할당되는 바, 각 시간 슬롯에 비콘 송수신을 위해 할당되는 노드를 확인하여 노드가 할당된 최 후순위의 시간 슬롯의 순서를 나타내는 번호(BOPused(i))를 확인한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신방법은 전술한 일 실시예의 비콘 송수신에 관련된 시간 슬롯만을 활성화시키는 것에 대한 대안으로 제안하는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에서 설명한 100단계 및 200단계와 동일한 과정을 통해 네트워크에 구비된 노드들의 관계를 확인하고 슈퍼프레임 내의 BOP에 구비된 시간 슬롯을 정의하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 710단계는 100단계 및 200단계를 통해서 정의된 시간 슬롯을 확인하여 최후순위 슬롯의 번호(BOPused(i))를 확인할 수 있다. 예컨대, 일 실시예를 참조하면, 710단계를 통해 확인된 최후순위 슬롯은 제14노드 및 제26노드가 할당된 제14슬롯이 될 수 있다.
비록 본 발명의 다른 실시예에서 710단계를 본 발명의 일 실시예의 100단계 및 200단계를 통해 수행하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 710단계는 비콘 송수신에 사용되는 시간 슬롯 중, 최종 슬롯이 정렬된 순서의 번호(BOPused(i))를 확인할 수 있으면 충분하다.
본 발명에서, 최종 슬롯이 정렬된 순서의 번호(이하, 최종 슬롯의 수)는 BOP 구간 내에 포함된 시간 슬롯에 시간이 위치한 시간 순서에 따라 순차적으로 가상의 번호를 부여함에 따라, BOP 구간 내에서 비콘 전송을 위해 할당된 최후 순위 슬롯이 가지는 번호임을 의미한다.
바람직하게, 710단계는 현재의 노드가 전송하는 슈퍼프레임에 정의된 최종 슬롯의 수와 이웃 노드로부터 수신한 슈퍼프레임에 정의된 최종 슬롯의 수를 확인하여 최종 슬롯의 수(BOPused(i))를 결정할 수 있다. 즉, 현재의 노드가 전송하는 슈퍼프레임에 정의된 상기 최종 슬롯의 수와 이웃 노드로부터 수신한 슈퍼프레임에 정의된 상기 최종 슬롯의 수를 서로 비교하여 더 큰 값을 갖는 수를 최종 슬롯의 수(BOPused(i))로 결정할 수 있다.
다음으로, 각 노드들은 최근 전송된 n개의 슈퍼프레임에 사용된 최종 슬롯의 수(BOPused(i))를 각각 저장하고, 상기 n개의 슈퍼프레임에 대한 최종 슬롯의 수(BOPused(i))의 평균값(BOPtemp)을 연산한다(720단계). 평균값(BOPtemp)은 하기의 수학식 1에 따라 연산될 수 있다.
Figure 112007050247166-pat00002
여기서, n은 메모리의 계산 복잡도를 고려하여 미리 정해지는 값일 수 있다.
720단계를 통해 평균값(BOPtemp)이 연산이 완료되면, 730단계는 평균값(BOPtemp)과 이전 주기에서 전송된 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))의 차이값을 연산한다. 그런 다음, 연산된 상기 차이값을 미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 비교한다(740단계). 740단계의 비교결과, 차이값이 임계치(BOPthreshold)보다 상대적으로 작게 나타날 경우 수학식 2와 같이 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 이전 주기에서 전송된 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 동일하게 설정한다(750단계).
Figure 112007050247166-pat00003
그리고, 750단계의 수행 결과에 따라 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i)) 만큼을 비콘 송수신을 위한 구간(BOP)으로 설정하여 슈퍼프레임 구조를 생성한다(760단계).
한편, 740단계의 비교결과, 차이값이 임계치보다 상대적으로 크거나 같을 경우 수학식 3과 같이 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 평균값(BOPtemp)으로 설정한다(755단계).
Figure 112007050247166-pat00004
그리고, 755단계의 수행 결과에 따라 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i)) 만큼을 비콘 송수신을 위한 구간(BOP)으로 설정하여 슈퍼프레임 구조를 생성한다(765단계). 나아가, 비콘을 수신하는 노드들이 비콘 송수신을 위한 구간(BOP)이 변경되었음을 인지하고, 이를 반영하여 데이터 송수신 타이밍을 동기화할 수 있도록, 765단계에서 생성된 슈퍼프레임에 포함된 비콘은 새롭게 갱신된 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))가 포함되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 760단계 또는 765단계를 통해 생성된 슈퍼프레임에 기초하여 비콘 빛 데이터 프레임가 브로드 캐스팅되어 주변 노드로 전달된다(770단계).
전술한 바와 같은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 방법에 따르면, 네트워크의 환경 즉, 네트워크 내에 구비된 노드의 수에 대응하는 적절한 BOP구간의 크기를 설정함으로써, 데이터 전송효율을 높일 수 있다. 나아가, 데이터 송수신에 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서 IEEE 802.15.4 프로토콜이나 지그비 프로토콜에서 제시하는 방법으로 무선 센서 네트워크를 형성하고 있음을 예시하고 있으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며 데이터 송수신을 위한 무선 센서 네트워크가 구현되어 있으면 충분하다.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 IEEE 802.15.4 표준 프로토콜을 기반으로 하는 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송수신하는 방법을 도시하는 도면.
도 2는 종래기술에 따른 IEEE 802.15.4 표준 프로토콜을 기반으로 하는 무선 센서 네트워크의 트리 토폴로지의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 종래기술의 시분할 접근방식에 따른 코디네이터의 비콘 전송 타이밍을 도시하는 도면.
도 4는 종래기술의 BOP를 이용한 접근방식에 따른 코디네이터의 비콘 전송 타이밍을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 순서를 도시하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 100단계의 순서를 도시한 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 200단계의 순서를 도시한 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신방법을 설명하기 위하여 채택된 무선 센서 네트워크의 구성을 예시하는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 통해 비콘 전송을 위한 각 노드가 할당된 시간 슬롯을 예시하는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 통해 특정 노드 가 생성한 슈퍼프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신방법의 순서를 도시하는 흐름도.

Claims (18)

  1. 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서,
    (a) 데이터 송수신장치와 그 주변에 위치한 다른 데이터 송수신장치와의 관계를 확인하는 과정과,
    (b) 상기 데이터 송수신장치와 상기 다른 데이터 송수신장치와의 관계를 고려하여 비콘 송수신을 위한 슬롯을 할당하는 과정과,
    (c) 상기 할당된 슬롯을 고려하여 비콘전용전송구간(BOP; Beacon Only Period) 및 데이터 프레임 전송 구간을 포함하는 슈퍼프레임 구조를 설정하는 과정과,
    (d) 상기 슈퍼프레임 구조를 고려하여 비콘 및 데이터 프레임을 송수신하는 과정을 포함하며,
    상기 (d)과정은,
    상기 데이터 송수신장치와 직접적으로 연결된 상기 다른 데이터 송수신장치가 할당된 슬롯이 포함된 구간을 활성화하고,
    상기 데이터 송수신장치와 직접적으로 연결된 상기 다른 데이터 송수신장치가 할당되지 않은 슬롯이 포함된 구간을 슬립 상태로 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b)과정은 하나의 슬롯에 비콘 송수신을 위한 복수의 데이터 송수신장치를 적어도 하나 이상 할당하는 것을 특징으로 데이터 송수신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a)과정은,
    (a1)기준이 되는 상기 데이터 송수신 장치를 확인하는 과정과,
    (a2)기준이 되는 상기 데이터 송수신 장치와 직접적으로 연결된 적어도 하나의 제1주변 데이터 송수신 장치를 확인하는 과정과,
    (a3) 상기 제1주변 데이터 송수신 장치와 직접적으로 연결됨과 동시에 상기 제1주변 데이터 송수신 장치를 통해 기준이 되는 상기 데이터 송수신 장치와 연결되는 적어도 하나의 제2주변 데이터 송수신장치를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (b)과정은 상기 데이터 송수신 장치가 비콘을 전송할 슬롯에는 제1주변노드 및 제2주변노드가 할당되지 않은 슬롯 중 선순위 슬롯에 할당하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 데이터 송수신 방법.
  6. 제1항, 및 제3항 내지 제5항 중, 어느 한 항에 있어서, 상기 슈퍼프레임 구조를 설정하는 과정은,
    현재 비콘전용전송구간(BOP)에 비콘이 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)), 최근 설정된 복수의 슈퍼프레임 구조에서, 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i))들의 평균값(BOPtemp), 및 이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임 구조의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))를 고려하여, 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간(BOP)의 크기(BOP(i))를 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c)과정은
    (c1)비콘을 송수신하기 위해 데이터 송수신장치가 할당된 슬롯을 확인하는 과정과,
    (c2)최종 슬롯이 존재하는 구간을 고려하여 비콘전용전송구간을 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c2)과정은 상기 비콘전용전송구간이 종료된 시점부터 데이터 프레임 전송을 위한 구간으로 정의하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (c1) 과정은,
    (c11)현재 설정할 슈퍼프레임 구조 내에서 실제로 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i))를 확인하는 과정과,
    (c12)최근 설정된 복수의 슈퍼프레임 구조에서, 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)) 들의 평균값(BOPtemp)을 산정하는 과정과,
    (c13)이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임 구조의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))를 확인하는 과정과,
    (c14)이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 평균값(BOPtemp)의 차이값을 연산하는 과정과,
    (c15)미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 상기 차이값을 비교하는 과정과,
    (c16)미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 상기 차이값을 비교한 결과, 상기 차이값이 상기 임계치(BOPthreshold)보다 상대적으로 작으면 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 이전 주기의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 동일하게 설정하는 과정과,
    (c17)미리 정해진 임계치와 상기 차이값을 비교한 결과, 상기 차이값이 상기 임계치보다 상대적으로 크거나 같으면 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 상기 평균값(BOPtemp)의 크기로 새롭게 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차이값이 상기 임계치보다 상대적으로 크거나 같으면 새롭게 설정된 비 콘전용전송구간의 크기에 대한 정보를 비콘에 포함시키는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 (c1)과정은,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기를 확인하는 과정과,
    상기 다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 정보를 이용하여 비콘전용전송구간의 크기의 변화를 확인하는 과정과,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기와 상기 다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 비콘전용전송구간의 크기를 서로 비교하고, 더 큰 값을 비콘전용전송구간의 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  12. 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서,
    (A)슈퍼프레임 내에 비콘을 송수신할 슬롯을 정의하는 과정과,
    (B)비콘 송수신을 위해 할당된 슬롯이 존재하는 구간을 비콘 송수신을 위한 구간으로 설정하고, 상기 비콘 송수신을 위한 구간이 종료된 시점부터 데이터 프레임 전송을 위한 구간으로 설정하는 슈퍼프레임 구조를 생성하는 과정과,
    (C)생성된 슈퍼프레임에 기초하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드 캐스팅하는 과정을 포함하며,
    상기 (B)과정은,
    현재 비콘전용전송구간(BOP)에 비콘이 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)), 최근 설정된 복수의 슈퍼프레임 구조에서, 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)) 들의 평균값(BOPtemp), 이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임 구조의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))를 고려하여, 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간(BOP)의 크기(BOP(i))를 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 (B)과정은,
    (B1)현재 설정할 슈퍼프레임 구조 내에서 실제로 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i))를 확인하는 과정과,
    (B2)최근 설정된 복수의 슈퍼프레임 구조에서, 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)) 들의 평균값(BOPtemp)을 산정하는 과정과,
    (B3)이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임 구조의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))를 확인하는 과정과,
    (B4)이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 평균값(BOPtemp)의 차이값을 연산하는 과정과,
    (B5)미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 상기 차이값을 비교하는 과정과,
    (B6)미리 정해진 임계치(BOPthreshold)와 상기 차이값을 비교한 결과, 상기 차이값이 상기 임계치(BOPthreshold)보다 상대적으로 작으면 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 이전 주기의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))와 동일하게 설정하는 과정과,
    (B7)미리 정해진 임계치와 상기 차이값을 비교한 결과, 상기 차이값이 상기 임계치보다 상대적으로 크거나 같으면 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i))를 상기 평균값(BOPtemp)의 크기로 새롭게 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차이값이 상기 임계치보다 상대적으로 크거나 같으면 새롭게 설정된 비콘전용전송구간의 크기에 대한 정보를 비콘에 포함시키는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중, 어느 한 항에 있어서, 상기 (B)과정은,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기를 확인하는 과정과,
    다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 정보를 이용하여 비콘전용전송구간의 크기의 변화를 확인하는 과정과,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기와 상기 다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 비콘전용전송구간의 크기를 서로 비교하고, 더 큰 값을 비콘전용전송구간의 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  16. 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서,
    (A)슈퍼프레임 내에 비콘을 송수신할 슬롯을 정의하는 과정과,
    (B)비콘 송수신을 위해 할당된 슬롯이 존재하는 구간을 비콘 송수신을 위한 구간으로 정의하고, 상기 비콘 송수신을 위한 구간이 종료된 시점부터 데이터 프레임 전송을 위한 구간으로 정의하는 슈퍼프레임 구조를 생성하는 과정과,
    (C)생성된 슈퍼프레임에 기초하여 비콘 및 데이터 프레임을 브로드 캐스팅하는 과정을 포함하며,
    상기 (B)과정은,
    데이터 송수신장치들이 현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기를 확인하는 과정과,
    다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 정보를 이용하여 비콘전용전송구간의 크기의 변화를 확인하는 과정과,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기와 상기 다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 비콘전용전송구간의 크기를 서로 비교하여 더 큰 값을 비콘전용전송구간의 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
  17. 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서,
    (a) 데이터 송수신장치와 그 주변에 위치한 다른 데이터 송수신장치와의 관계를 확인하는 과정과,
    (b) 상기 데이터 송수신장치와 상기 다른 데이터 송수신장치의 관계를 고려하여, 비콘 송수신을 위한 슬롯을 할당하는 과정과,
    (c) 상기 할당된 슬롯을 고려하여 비콘전용전송구간(BOP; Beacon Only Period) 및 데이터 프레임 전송 구간을 포함하는 슈퍼프레임 구조를 설정하는 과정과,
    (d) 상기 슈퍼프레임 구조를 고려하여, 비콘 및 데이터 프레임을 송수신하는 과정을 포함하며,
    상기 슈퍼프레임 구조를 설정하는 과정은,
    현재 비콘전용전송구간(BOP)에 비콘이 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)), 최근 설정된 복수의 슈퍼프레임 구조에서, 비콘을 송수신하기 위해 할당된 최종 슬롯을 나타내는 수(BOPused(i)) 들의 평균값(BOPtemp), 이전 주기에서 설정된 슈퍼프레임 구조의 비콘전용전송구간의 크기(BOP(i-1))를 고려하여, 현재 슈퍼프레임의 비콘전용전송구간(BOP)의 크기(BOP(i))를 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 데이터 송수신 방법.
  18. 무선 센서 네트워크 내에 구비되는 복수의 데이터 송수신장치들이 주변의 장치들과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서,
    (a) 데이터 송수신장치와 그 주변에 위치한 다른 데이터 송수신장치와의 관계를 확인하는 과정과,
    (b) 상기 데이터 송수신장치와 상기 다른 데이터 송수신장치의 관계를 고려하여, 비콘 송수신을 위한 슬롯을 할당하는 과정과,
    (c) 상기 할당된 슬롯을 고려하여 비콘전용전송구간(BOP; Beacon Only Period) 및 데이터 프레임 전송 구간을 포함하는 슈퍼프레임 구조를 설정하는 과정과,
    (d) 상기 슈퍼프레임 구조를 고려하여, 비콘 및 데이터 프레임을 송수신하는 과정을 포함하며,
    상기 슈퍼프레임 구조를 설정하는 과정은,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기를 확인하는 과정과,
    상기 다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 정보를 이용하여 비콘전용전송구간의 크기의 변화를 확인하는 과정과,
    현재의 슈퍼프레임에 정의된 비콘전용전송구간의 크기와 상기 다른 데이터 송수신장치로부터 수신한 비콘에 포함된 비콘전용전송구간의 크기를 서로 비교하고, 더 큰 값을 비콘전용전송구간의 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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