KR101404016B1 - 전송 스케줄링 장치 및 방법 - Google Patents

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이현석
권대길
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Abstract

본 발명은 전송 스케줄링 장치 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 데이터 수집 장치는, 관리할 전체 수용가의 개수 Sn, 송수신 패킷 길이 및 송수신 데이터량 중 적어도 하나를 고려하여 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간의 전체 크기 TL, 상기 TL 중에서 하나의 수용가에 대한 할당 구간 크기 SL, 상기 TL 중에서 자신에 할당될 할당 구간 크기 ML를 설정하는 설정부; 및 상기 TL로부터 상기 ML을 뺀 구간의 크기에서 상기 SL을 제산한 몫을 하나의 슈퍼프레임에 할당할 수용가의 개수 Sc로 결정하고, 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산한 결과를 이용하여 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 결정하는 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전송 스케줄링 장치 및 방법{Apparatus and Method for Transmission Scheduling}
본 발명은 슈퍼프레임에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 슈퍼프레임(Superframe)을 이용하여 데이터 전송을 스케줄링할 수 있는 전송 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원격 검침 네트워크는 도 1a와 같이, 1개의 데이터 수집 장치와 다수의 수용가로 구성된다. 여기서, 데이터 수집 장치는 네트워크를 관장하는 마스터(M) 역할을 하고, 수용가의 검침기는 슬레이브(S) 역할을 한다.
원격 검침을 위한 전송 스케줄링의 슈퍼프레임 구조는 도 1b와 같이, 크게 3 부분으로 구성되며, 각 구간의 길이는 가변적이다.
비컨(Beacon) 구간은 마스터가 슬레이브에 네트워크 기준정보를 포함하는 비컨 패킷을 송신하는 구간이다.
경쟁 구간(Contention Period)은 슬레이브 및 마스터가 임의의 접근 방식으로 네트워크 합류요청/분리요청/허용, 자원할당요청/허용, 연결요청/허용 등의 명령 패킷을 전송하는 구간이다. 경쟁 구간에서는 매체에 대한 독점적 접근이 보장되지 않으므로, 각 스테이션은 CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance) 경쟁 방식을 사용하여 매체에 접근한다.
할당 구간(Fixed Period)은 각 스테이션(마스터 및 슬레이브)이 자신에게 배분된 시간 슬롯 동안 매체에 독점적으로 접근하는 구간이다. 마스터는 TDMA 방식으로 할당 구간의 시간 슬롯을 각 스테이션에 분배한다. 각 스테이션은 분배된 시간 슬롯 동안 매체에 독점적으로 접근할 수 있으며, 원하는 스테이션과 마스터의 개입 없이 1:1로 데이터를 송수신할 수도 있다.
도 1b는 하나의 데이터 수집 장치가 4개의 수용가를 관리하는 경우의 종래의 전송 스케줄링 방법을 도시한 것이다. 도 1b에서, M은 마스터인 데이터 수집 장치의 할당 구간이며, S1~S4는 슬레이브인 4개의 수용가의 할당 구간이다.
구체적으로, 종래의 전송 스케줄링 방법은 하나의 슈퍼프레임에 모든 수용가의 전송 구간(할당 구간)을 할당하는 구조였다. 따라서, 종래의 전송 스케줄링 방법에서는 수용가의 개수가 많을수록 슈퍼프레임의 길이가 늘어날 수밖에 없었다.
그런데, 슈퍼프레임의 길이는 상한치가 있어 무한정 늘릴 수 없었으며, 이러한 구조에서 비컨 구간의 일부가 무선통신 중 손실된 경우에는 전체 수용가가 데이터를 송수신할 수 없었다.
더욱이, 하나의 데이터 수집 장치에 의해 관리되는 수용가의 최대 개수는 정해져 있지 않지만, 원격 서버의 관리편의성을 위해 수용가의 개수가 많을수록 하나의 데이터 수집 장치는 더 많은 수용가를 관리하게 된다. 최근에는 수용가의 개수가 점점 늘어나고 있는 추세이므로, 전술한 문제를 더욱 커질 것으로 사료된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 데이터 수집 장치와 수용가 간의 데이터 전송을 스케줄링할 수 있는 전송 스케줄링 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 데이터 수집 장치는, 관리할 전체 수용가의 개수 Sn, 송수신 패킷 길이 및 송수신 데이터량 중 적어도 하나를 고려하여 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간의 전체 크기 TL, 상기 TL 중에서 하나의 수용가에 대한 할당 구간 크기 SL, 상기 TL 중에서 자신에 할당될 할당 구간 크기 ML를 설정하는 설정부; 및 상기 TL로부터 상기 ML을 뺀 구간의 크기에서 상기 SL을 제산한 몫을 하나의 슈퍼프레임에 할당할 수용가의 개수 Sc로 결정하고, 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산한 결과를 이용하여 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 결정하는 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 데이터 수집 장치에 의한 전송 스케줄링 방법은, 상기 데이터 수집 장치가 관리할 네트워크상의 전체 수용가의 개수 Sn를 확인하는 단계; 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간의 전체 크기 TL에서 상기 데이터 수집 장치의 할당 구간의 크기 ML을 제외한 구간의 크기를 하나의 수용가에 대한 할당 구간의 크기 SL로 제산한 몫을 상기 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간에 할당될 수용가의 개수 Sc로 산출하는 단계; 및 상기 Sn을 상기 Sc로 제산한 결과를 이용하여 상기 전체 수용가의 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 슈퍼프레임을 이용하여 복수의 수용가에 대한 TDMA 시간 슬롯을 할당함에 따라 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 통상의 원격 검침 네트워크를 도시한 도면.
도 1b는 종래의 전송 스케줄링 방법을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 전송 스케줄링 조건 인자를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 스케줄링 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송 스케줄링 방법을 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 도시한 도면이고, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 전송 스케줄링 조건 인자를 도시한 도면이고, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 스케줄링 예를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 수집 장치(M)는 설정부(210), 할당부(220) 및 통신부(230)를 포함한다.
데이터 수집 장치(M)는 슈퍼프레임에 의해 네트워크로 연결된 복수의 수용가(S1~Sn)의 전송 스케줄링을 관리한다.
또한, 데이터 수집 장치(M)는 복수의 수용가로부터 검침 데이터를 수집한다. 구체적으로, 데이터 수집 장치(M)는 각 수용가에 구비된 검침기의 유/무선 모뎀을 통해 수용가의 검침 데이터를 수집한다.
설정부(210)는 네트워크에 연결되어 데이터 수집 장치(M)에 의해 관리되는 전체 수용가의 개수 Sn, 송수신 패킷의 길이 및 데이터 수집 장치와 각 수용가의 송수신 데이터량을 고려하여 비컨 구간, 경쟁 구간 및 할당 구간을 동적으로 할당(또는, 결정)한다.
여기서, 설정부(210)는 네트워크 초기 구현시에 비컨 구간, 경쟁 구간 및 할당 구간을 동적으로 할당한다.
또한, 설정부(210)는 슈퍼프레임의 경쟁 구간에 적어도 하나의 수용가로부터 수신된 네트워크 합류, 네트워크 분리 요청, 자원 할당 요청이나, 연결 요청 및 그에 대한 허용에 따라 수용가의 개수, 송수신 데이터량이나, 송수신 패킷 길이가 변경 설정될 때마다 슈퍼프레임의 각 구간을 동적으로 결정할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 설정부(210)는 할당 구간에 대해서는 추가로 하기의 SL, ML 및 TL을 포함하는 조건 인자(Factor)를 결정한다.
TL: 할당 구간의 전체 크기
SL: 하나의 수용가의 할당 구간 크기
ML: 데이터 수집 장치의 할당 구간 크기
할당부(220)는 기결정된 조건 인자를 이용하여 하나의 슈퍼프레임에 할당될 수 있는 수용가 개수(Sc) 및 1회의 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임 개수(Fc)를 결정한다.
구체적으로, 할당부(220)는 하기의 수학식 1과 같이, 전체 할당 구간의 크기(TL)에서 데이터 수집 장치의 할당 구간의 크기(ML)를 제외한 구간의 크기를 하나의 수용가의 할당 구간의 크기(SL)로 제산한 몫을 하나의 슈퍼프레임에 할당될 수용가의 개수(Sc)로 산출한다.
Figure 112012108104999-pat00001
할당부(220)는 전체 수용가의 개수(Sn)에서 하나의 슈퍼프레임에 할당될 수용가의 개수(Sc)를 제산하여 1회의 전송 스케줄링에 필요한 전체 슈퍼프레임의 개수(Fc)를 산출할 수 있다.
Figure 112012108104999-pat00002
이때, 할당부(220)는 수학식 2의 연산 결과의 나머지가 0이 아니면, 나머지 개수의 수용가에 대한 전송 스케줄링을 위해 하기의 수학식 3과 같이, 1회의 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수(Fc)를 1만큼 늘린다.
Figure 112012108104999-pat00003
즉, 상기 수학식 2의 연산 결과의 나머지가 0이 아니라는 것은 수학식 2의 나머지 값에 대응하는 수용가의 할당 구간으로 사용될 슈퍼프레임이 하나 더 필요하다는 것이다. 따라서, 이러한 경우 할당부(220)는 수학식 3과 같이, 수학식 2의 결과에 1을 더하여 전체 수용가의 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 산출할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 전체 수용가의 개수 Sn이 8이고, 하나의 슈퍼프레임에 할당될 수용가의 개수 Sc가 4인 경우, 할당부(220)는 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 8로 결정한다. 그리고, 할당부(220)는 홀수 슈퍼프레임(#1, #3, …#m, 여기서, m은 홀수)에는 수용가 1 내지 수용가 4의 할당 구간을 할당하고, 짝수 슈퍼프레임(#2, #4, …#m+1)에는 수용가 5 내지 8의 할당 구간을 할당한다.
다른 예로서, 전체 수용가의 개수 Sn이 9이고, 하나의 슈퍼프레임에 4개의 수용가의 할당 구간을 할당할 수 있는 경우, 할당부(220)는 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 3으로 결정한다. 그리고, 할당부(220)는 슈퍼프레임 #1에는 수용가 1 내지 수용가 4의 할당 구간을 할당하고, 슈퍼프레임 #2에는 수용가 5 내지 8의 할당 구간을 할당하고, 슈퍼프레임 #3에는 수용가 9의 할당 구간을 할당한다.
통신부(230)는 각 슈퍼프레임의 비컨 구간에 해당 슈퍼프레임의 할당 구간을 사용할 수용가로 할당 구간의 정보를 포함하는 비컨 패킷을 송신한다. 그러면, 해당 슈퍼프레임의 할당 구간에 할당된 수용가가 비컨 패킷을 확인함에 따라 해당 슈퍼프레임에 자신이 독점적으로 사용할 수 있는 TDMA 시간 슬롯 즉, 할당 구간이 있음을 확인한다. 그리고, 해당 할당 구간에서 독점적으로 데이터 수집 장치(M) 또는 다른 수용가와 데이터(검침 데이터 등)를 송수신한다.
도 3b를 참조하여 예를 들면, 통신부(230)는 슈퍼프레임 #1의 비컨 구간에 수용가 1 내지 수용가 4로 할당 구간의 정보를 송신한다. 그러면, 수용가 1 내지 수용가 4가 할당 구간의 정보를 각기 확인하고, 수용가 1은 S1 구간을, 수용가 2는 S2 구간을, 수용가 3은 S3 구간을, 수용가 4는 S4 구간을 데이터 수집 장치(M) 또는 다른 수용가와의 데이터 송수신을 위해 독점적으로 사용한다. 또한, 통신부(230)는 슈퍼프레임 #2의 비컨 구간에 수용가 5 내지 8로 할당 구간의 정보를 포함하는 비컨 패킷을 송신한다. 그러면, 수용가 5 내지 8이 할당 구간의 정보를 확인하고, S5 내지 S8을 각기 독점적으로 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 복수의 슈퍼프레임의 구간에 전체 수용가의 할당 구간을 분배하여 할당함에 따라 하나의 비컨 패킷이 손실되어도, 손실된 비컨 패킷이 포함된 슈퍼프레임에 할당되지 않은 다른 수용자의 데이터 송수신에는 문제가 발생하지 않을 수 있으며, 하나의 슈퍼프레임의 길이를 줄일 수 있어, 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 검침 데이터를 수집 및 관리함에 따라 송수신할 데이터량이 많은 데이터 수집 장치에 상대적으로 더 많은 송수신 기회를 부여할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 전송 스케줄링 방법에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송 스케줄링 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 데이터 수집 장치(M)는 기결정된 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간의 전체 크기 TL에서, 데이터 수집 장치의 할당 구간의 크기 ML을 제외한 할당 구간의 크기를 각 수용가에 대한 할당 구간의 크기 SL로 제산한 몫을 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간에 할당될 수용가의 개수 Sc로 산출한다(S410).
데이터 수집 장치(M)는 전체 수용가의 개수 Sn을 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간에 할당될 수용가의 개수 Sc로 제산한다(S420).
데이터 수집 장치(M)는 Sn으로부터 Sc를 제산한 결과의 나머지 값이 0인지를 확인한다(S430).
데이터 수집 장치(M)는 Sn으로부터 Sc를 제산한 결과의 나머지 값이 0이 아니면, Sn으로부터 Sc를 제산한 결과에 1을 더하여 Fc를 산출한다(S440).
한편, 데이터 수집 장치(M)는 Sn으로부터 Sc를 제산한 결과의 나머지 값이 0이면, Sn으로부터 Sc를 제산한 결과를 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc로 결정한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 복수의 슈퍼프레임의 구간에 전체 수용가의 할당 구간을 분배하여 할당함에 따라 하나의 비컨 패킷이 손실되어도, 손실된 비컨 패킷이 포함된 슈퍼프레임에 할당되지 않은 다른 수용자의 송수신에는 문제가 발생하지 않을 수 있으며, 하나의 슈퍼프레임의 길이를 줄일 수 있어, 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 검침 데이터를 수집 및 관리함에 따라 송수신할 데이터량이 많은 데이터 수집 장치에 상대적으로 더 많은 송수신 기회를 부여할 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 관리할 전체 수용가(consumer)의 개수 Sn, 송수신 패킷 길이 및 송수신 데이터량 중 적어도 하나를 고려하여 하나의 슈퍼프레임(Superframe)의 할당 구간의 전체 크기 TL, 상기 TL 중에서 하나의 수용가에 대한 할당 구간 크기 SL, 상기 TL 중에서 자신에 할당될 할당 구간 크기 ML를 설정하는 설정부; 및
    상기 TL로부터 상기 ML을 뺀 구간의 크기에서 상기 SL을 제산한 몫을 하나의 슈퍼프레임에 할당할 수용가의 개수 Sc로 결정하고, 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산한 결과를 이용하여 1회 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 결정하되, 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산할 결과의 나머지가 0이 아니면, 나머지 개수의 수용가에 대한 전송 스케줄링을 위하여 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산한 결과에 1을 더하여 상기 Fc를 결정하는 것인 할당부
    를 포함하는 데이터 수집 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 할당부는,
    상기 Fc 개수의 슈퍼프레임의 각 할당 구간에 상기 전체 수용가의 할당 구간을 기설정된 순서대로 각기 할당하는 것인 데이터 수집 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Fc 개수의 슈퍼프레임 각각의 비컨 구간에 각 슈퍼프레임의 할당 구간에 각기 할당된 수용가의 할당 구간의 정보를 송신하는 통신부
    를 더 포함하는 데이터 수집 장치.
  4. 삭제
  5. 데이터 수집 장치에 의한 전송 스케줄링 방법으로서,
    상기 데이터 수집 장치가 관리할 네트워크상의 전체 수용가(consumer)의 개수 Sn를 확인하는 단계;
    하나의 슈퍼프레임(Superframe)의 할당 구간의 전체 크기 TL에서 상기 데이터 수집 장치의 할당 구간의 크기 ML을 제외한 구간의 크기를 하나의 수용가에 대한 할당 구간의 크기 SL로 제산한 몫을 상기 하나의 슈퍼프레임의 할당 구간에 할당될 수용가의 개수 Sc로 산출하는 단계; 및
    상기 Sn을 상기 Sc로 제산한 결과를 이용하여 상기 전체 수용가의 전송 스케줄링에 필요한 슈퍼프레임의 개수 Fc를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 결정하는 단계는 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산할 결과의 나머지가 0이 아니면, 나머지 개수의 수용가에 대한 전송 스케줄링을 위해 상기 Sn에서 상기 Sc를 제산한 결과에 1을 더하여 상기 Fc를 결정하는 단계를 포함하는 것
    인 전송 스케줄링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 수집 장치가, 상기 Fc 개수의 슈퍼프레임 각각의 비컨 구간에 각 슈퍼프레임의 할당 구간에 각기 할당된 수용가의 할당 구간의 정보를 송신하는 단계
    를 더 포함하는 전송 스케줄링 방법.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 네트워크의 최초 구현시 또는 상기 전체 수용가 중 적어도 하나의 수용가의 요청을 확인하면, 상기 요청, 송수신 패킷 길이 및 송수신 데이터량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 TL, 상기 SL, 상기 ML를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 전송 스케줄링 방법.
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