KR101427978B1 - 지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 상기 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 채널 상태 관측부 및 판단 결과 상기 간섭이 존재하는 경우, 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색하여 상기 간섭을 중재하는 간섭 중재부를 포함하고, 간섭 중재부는 검색 결과 상기 채널을 찾은 경우, 상기 지그비 노드의 채널을 상기 채널로 변경하고, 검색 결과 상기 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 상기 간섭을 중재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 지그비 통신에서 지그비 통신 장치와 다른 무선 통신 시스템 간의 주파수 충돌을 방지함으로써, 통신 실패율 및 통신 시스템의 오작동을 줄일 수 있는 효과가 있다.
지그비, 간섭, 중재

Description

지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 방법 및 장치{Method of avoiding collision between Zigbee communication system and other communication system}
본 발명은 지그비 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지그비 통신에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및 장치에 관한 것이다.
지그비(ZigBee)란 IEEE 802.15.4 소규모 무선 개인 영역 네트워크(Low-rate Wireless Personal Area Network, 'LR-WPANs')를 말하며, 주파수 대역을 3개의 대역으로 구분하여 사용하며, 각 주파수 대역별로 확산(spreading) 방식과 데이터율(data rates)을 다르게 설정하여 통신을 하는 시스템을 말한다.
이와 같은 지그비(ZigBee)는 소형, 저전력, 저가격 제품을 목표로 하고 있으며, 현재 가정, 사무실 등의 무선 네트워킹에서 10~20m 내외의 근거리 통신 시장과 최근 주목 받고 있는 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술로서 주목받고 있다.
현재 지그비(ZigBee) 네트워크 계층(ZigBee Network Layer)는 아직 표준화 정립 단계에 있다. 그리고 지금까지 ZigBee는 하나의 개인 영역 네트워크(Personal Area Network, PAN) 내에서의 통신만 정의하고 있는 상태이다. 이와 같은 하나의 개인 영역 네트워크(PAN) 내에서의 통신은 '인트라(intra) PAN 통신'이라고 정의한다.
도 1은 일반적인 WLAN 네트워크와 지그비(ZigBee) 개인 영역 네트워크(PAN)를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, WLAN 네트워크(110)와 지그비(ZigBee) 개인 영역 네트워크(PAN)(120)이 각각 표시되고 있다. WLAN 네트워크(110)는 채널 대역폭이 22MHz이고, 채널의 수가 13개, 전송 파워도 1W 까지의 높은 파워 송출이 가능하다. 이에 반하여, 지그비(ZigBee) 개인 영역 네트워크(120)는 채널 대역폭이 2MHz이고, 채널의 수가 16개, 전송 파워는 0.5mW 정도의 낮은 파워를 송출 가능하다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, WLAN 네트워크(110)와 지그비(ZigBee) 개인 영역 네트워크(120)가 겹치는 구간에서 무선 통신을 수행하는 경우, 주파수 충돌이 발생할 수도 있다.
도 2는 WLAN 주파수 대역(200, 210)과 지그비(ZigBee) 주파수 대역(220)이 겹치는 구간이 발생하는 일 예를 도시한 것이다. WLAN은 지그비(ZigBee)에 비하여, 넓은 채널 대역폭을 갖고 있기 때문에, 넓은 주파수 대역을 점유하게 된다. 도 2를 참조하면, WLAN은 Ch.6 및 Ch.8 의 채널을 사용하고 있고, 지그비(ZigBee)에서 Ch.17은 WLAN의 Ch.6과 채널 대역폭이 중복된다. 이와 같이 WLAN과 지그비(ZigBee)의 채널 대역폭이 중복되는 경우, 두 무선 통신시스템 간의 간섭 현상이 발생하여 통신의 신뢰도가 떨어지고, 통신 실패율이 늘어나는 문제점이 발생할 수 있다.
도 3은 WLAN 및 지그비 통신이 동일한 구역에서 다수 발생하는 경우의 주파수 충돌 문제를 도시한 일 실시예이다. 도 3을 참조하면, WLAN(300) 네트워크의 경우, 3개의 채널(301, 302, 303)을 사용하고 있다. 한편 지그비 통신을 하는 제1 스테이션(310)의 경우, CCA 테스트를 하고, 충돌 현상이 없음을 확인한 뒤, 신호를 전송하였으나, 311 채널의 경우에는 다른 통신 시스템과 충돌이 발생하지 않았다. 그러나, 312 채널의 경우에는, 또다른 지그비 통신인 제2스테이션(320)의 321 채널과 충돌이 발생한다. 312 채널과 321 채널의 경우 CCA 테스트를 하여도 서로를 감지할 수 없어서 충돌이 발생하게 된다.
또한 제3스테이션(330)의 경우, 332 채널의 경우에는 충돌없이 무선 지그비 통신을 수행할 수 있으나, 331 채널의 경우에는 WLAN 네트워크(300)의 302 채널과 충돌이 발생한다. 이 경우에는 CCA 테스트를 수행하여도 302 채널을 감지할 수 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 장치는 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 상기 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 채널 상태 관측부 및 판단 결과 간섭이 존재하는 경우, 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색하여 상기 간섭을 중재하는 간섭 중재부를 포함하고,간섭 중재부는 검색 결과 채널을 찾은 경우, 지그비 노드의 채널을 상기 채널로 변경하고, 검색 결과 상기 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 상기 간섭을 중재하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 간섭 중재부에서 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾을 때, 무선 랜 모듈을 이용하여 상기 채널을 검색하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 다른 통신 시스템은 무선 랜 억세스 포인트 또는 상기 지그비 노드와 별개의 다른 지그비 노드인 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 방법은 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 채널 상태 관측단계, 판단 결과 상기 간섭이 존재하는 경우, 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색하는 채널 검색 단계, 검색 결과 상기 채널을 찾은 경우, 상기 지그비 노드의 채널을 상기 채널로 변경하는 단계, 검색 결과 상기 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 상기 간섭을 중재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 채널 검색 단계에서 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾을 때, 무선 랜 모듈을 이용하여 상기 채널을 검색하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 다른 통신 시스템은 무선 랜 억세스 포인트 또는 상기 지그비 노드와 별개의 다른 지그비 노드인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 지그비 통신에서 지그비 통신 장치와 다른 무선 통신 시스템 간의 주파수 충돌을 방지함으로써, 통신 실패율 및 통신 시스템의 오작동을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 상기 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하고, 판 단 결과 상기 간섭이 존재하는 경우, 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색한다. 채널 검색 결과 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾은 경우, 상기 지그비 노드의 채널을 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널로 변경하고, 채널 검색 결과 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 간섭을 중재함으로써, 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 방법 및 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 장치의 일 실시예이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 장치는, 채널 상태 관측부(400) 및 간섭 중재부(410)를 구비하고 있다.
채널 상태 관측부(400)는 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 상기 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단한다. 여기서 다른 통신 시스템은 무선 랜 억세스 포인트 또는 상기 지그비 노드와 별개의 다른 지그비 노드가 될 수도 있다.
간섭 중재부(410)는 판단 결과 간섭이 존재하는 경우, 다른 통신 시스템 들 이 사용하지 않는 채널을 검색한다. 이때, 간섭 중재부(410)에서 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색할 때, 무선 랜 모듈을 이용하여 채널을 검색하는 것이 바람직하다.
간섭 중재부(410)는 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색하고, 검색 결과 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾은 경우, 지그비 노드의 채널을 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널로 변경한다.
또한, 간섭 중재부(410)는 검색 결과 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 간섭을 중재하게 된다.
도 5는 본 발명에 의한 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 채널 상태 관측부(400)는 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정한다(500단계). 채널 상태 관측부(400)에서 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하여(510 단계), 판단 결과 간섭이 존재하지 않는 경우에는, 일정 시간이 경과한 후에 500단계로 돌아가 반복 실시된다.
판단 결과 간섭이 존재한다고 판단되는 경우, 간섭 중재부(410)는 무선 LAN 노드를 이용하여, 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색한다(520 단계).
검색 결과, 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널이 존재하는 지 여부를 판단하여(530 단계), 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널이 존재하는 경 우 간섭없는 채널로 채널을 변경하고(540 단계), 변경된 채널로 지그비 통신을 수행한다(550 단계).
530단계에서, 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널이 존재하지 않는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 다른 통신 시스템과 지그비 통신을 수행한다(560 단계).
도 6은 560 단계에서 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 다른 통신 시스템과 지그비 통신을 수행하는 일 실시예를 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, WLAN 슈퍼프레임(600)은 WLAN 비콘 구간(601), PCF 구간(602), DCF 구간(603)으로 이루어져 있다. 또한, 지그비 슈퍼프레임(610)은 지그비 비콘 구간(611), 액티브 구간(612), 인액티브 구간(613)으로 이루어져 있다.
따라서, 시분할 다중접속방식(TDMA)를 이용하여, 병합된 TDMA 슈퍼프레임(620)을 구성할 수 있다. 병합된 TDMA 슈퍼프레임(620)은 WLAN 비콘 구간(621), 지그비 비콘 구간(622)을 포함한다. 또한 지그비 통신이 이루어지는 액티브 구간(612)을 지그비 네트워크 구간(623)으로 사용하고, 지그비 통신이 이루어지지 않는 인액티브 구간(613)동안 WLAN 데이터를 전송하는 WLAN 네트워크 구간(624)으로 사용할 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
도 1은 일반적인 WLAN 네트워크와 지그비(ZigBee) 개인 영역 네트워크(PAN)를 나타내는 도면이다.
도 2는 WLAN 주파수 대역과 지그비(ZigBee) 주파수 대역이 겹치는 구간이 발생하는 일 예를 도시한 것이다.
도 3은 WLAN 및 지그비 통신이 동일한 구역에서 다수 발생하는 경우의 주파수 충돌 문제를 도시한 일 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 장치의 일 실시예이다.
도 5는 본 발명에 의한 지그비 통신에서 무선랜 또는 다른 지그비 통신과 충돌을 회피하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 560 단계에서 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 다른 통신 시스템과 지그비 통신을 수행하는 일 실시예를 도시한 것이다.

Claims (6)

  1. 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 상기 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 채널 상태 관측부; 및
    상기 판단 결과 상기 간섭이 존재하는 경우, 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색하여 상기 간섭을 중재하는 간섭 중재부를 포함하고,
    상기 간섭 중재부는
    상기 검색 결과 상기 채널을 찾은 경우, 상기 지그비 노드의 채널을 상기 채널로 변경하고,
    상기 검색 결과 상기 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 상기 간섭을 중재하며,
    상기 다른 통신시스템은 상기 지그비 노드와 통신하는 무선 랜 억세스 포인트 또는 상기 지그비 노드와 별개의 다른 지그비 노드를 포함하는
    지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간섭 중재부에서 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾을 때, 무선 랜 모듈을 이용하여 상기 채널을 검색하는 것을 특징으로 하는 지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 장치.
  3. 삭제
  4. 지그비 노드들의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 측정하여 상기 지그비 노드와 다른 통신 시스템 간의 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 채널 상태 관측단계;
    상기 판단 결과 상기 간섭이 존재하는 경우, 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 검색하는 채널 검색 단계;
    상기 검색 결과 상기 채널을 찾은 경우, 상기 지그비 노드의 채널을 상기 채널로 변경하는 단계; 및
    상기 검색 결과 상기 채널을 찾을 수 없는 경우, 시분할 다중접속방식(TDMA)을 이용하여 상기 간섭을 중재하는 단계를 포함하며,
    상기 다른 통신시스템은 상기 지그비 노드와 통신하는 무선 랜 억세스 포인트 또는 상기 지그비 노드와 별개의 다른 지그비 노드를 포함하는
    지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 검색 단계에서 상기 다른 통신 시스템 들이 사용하지 않는 채널을 찾을 때, 무선 랜 모듈을 이용하여 상기 채널을 검색하는 것을 특징으로 하는 지그비 통신에서 통신 시스템간 충돌 회피 방법.
  6. 삭제
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