KR101438210B1 - Method and apparatus for adjusting a length of super frame - Google Patents

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KR101438210B1
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superframe
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조동훈
이성호
최호준
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Abstract

The present invention relates to an access control method for data transmission and reception of an apparatus in a wireless network. A method for adjusting the length of a superframe according to the present invention comprises the following steps: initializing parameters for adjustment of the length of the superframe; changing a beacon order (BO) defining the order of beacons among the parameters by checking a rate that packets are accumulated in a queue during the superframe; determining the beacon order by comparing the changed beacon order with a predetermined threshold; and calculating a beacon interval using the beacon order. According to the present invention, it is possible to reduce probability that a mobile device on a ZigBee network may be in an active mode by adjusting the length of the superframe according to probability of occurrence of data all over the ZigBee network.

Description

슈퍼 프레임 길이 조절 방법 및 장치{Method and apparatus for adjusting a length of super frame} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and apparatus for adjusting a length of a superframe,

본 발명은 무선 네트워크에서 장치의 데이터 송수신을 위한 접근 제어 방법에 관한 것으로, 특히 비컨 모드(beacon-enabled mode)의 IEEE 802.15.4 기반의 무선 센서 네트워크에서 슈퍼 프레임에 대한 것이다. The present invention relates to an access control method for data transmission and reception of a device in a wireless network, and more particularly, to a super frame in an IEEE 802.15.4 based wireless sensor network in a beacon-enabled mode.

무선 센서 네트워크(wireless sensor network, WSN)는 유비쿼터스 시대의 핵심 기술 중 하나로서, 무선 통신 및 네트워크 이론의 급속한 발전과 함께 보다 많은 주목을 받고있다. 무선 센서 네트워크는 산업 자동화, 홈 자동화, 군사, 농업, 헬스케어 및 기타 다른 많은 분야에서 활용될 수 있다. 무선 센서 네트워크 시스템의 디자인은 특정 응용 프로그램 영역과 매우 깊은 관련이 있다. 산업용 어플 리케이션의 경우, 무선 센서 네트워크 시스템은 실시간의 전송, 낮은 전력 소모, 높은 보안성, 확장성 및 강인함의 특징을 갖추어야만 한다.The wireless sensor network (WSN) is one of the key technologies in the ubiquitous era, and has attracted more attention with the rapid development of wireless communication and network theory. Wireless sensor networks can be used in industrial automation, home automation, military, agricultural, health care and many other areas. The design of wireless sensor network systems is very deeply related to specific application areas. For industrial applications, wireless sensor network systems must be characterized by real - time transmission, low power consumption, high security, scalability and robustness.

이러한 센서 네크워크의 물리 계층과 링크 계층의 표준으로는 IEEE 802.15.4(Low-Rate Wireless Personal Area Networks)가 자리를 잡았으며, 이를 이용한 지그비(ZigBee)는 많은 분야에서 다양한 응용 제품을 출시하였다. 또한, IEEE 802.15.4는 물리(physical, PHY) 계층 및 매체 접근 제어(medium access control, MAC) 계층이 정의된 무선 연결을 제안하고 있다.IEEE 802.15.4 (Low-Rate Wireless Personal Area Networks) has become the standard for the physical layer and link layer of sensor networks, and ZigBee using them has released various applications in many fields. In addition, IEEE 802.15.4 proposes a wireless connection in which a physical (PHY) layer and a medium access control (MAC) layer are defined.

IEEE 802.15.4가 공개된 후, 많은 연구자들은 많은 개선 사항을 제안하였고, 그 결과로서 해당 규격의 성능이 향상되게 되었다. 예를 들어, GTS 할당 메커니즘에 관한 성능 분석이 이미 소개된 바 있고, 네트워크의 에너지 효율을 향상시기 위해 트래픽(traffic) 스케줄링 기법이 제안되었다. 또한, 묵시적 GTS 할당 메커니즘 역시 GTS의 대역폭 활용을 향상시키기 위해 제안된 바 있으며, 메시지 스케줄링 기법은 확장성과 산업용 어플리케이션의 실시간 성능을 향상시키기 위해 도입되었다. 또한, 적응적 GTS 할당 기법은 지연과 공정성(fairness)을 개선하기 위해 제안된 바 있다. 그러나, 이러한 노력들에도 불구하고, 여전히 IEEE 802.15.4는 그 규격이 갖는 태생적인 제약 조건들로 인해 트래픽 스케줄링 상에 약점을 갖는다.After IEEE 802.15.4 was released, many researchers have proposed many improvements and as a result, the performance of the specification has improved. For example, a performance analysis of the GTS allocation mechanism has been introduced and a traffic scheduling technique has been proposed to improve the energy efficiency of the network. In addition, implicit GTS allocation mechanisms have also been proposed to improve GTS bandwidth utilization, and message scheduling techniques have been introduced to improve scalability and real-time performance of industrial applications. In addition, an adaptive GTS allocation scheme has been proposed to improve delay and fairness. However, despite these efforts, IEEE 802.15.4 still has weaknesses in traffic scheduling due to inherent constraints of the specification.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 낮은 소비 전력이 특징인 지그비 네트워크의 모바일 기기의 경우 데이터를 송수신 할 필요가 없음에도 불구하고 활성화 상태를 유지하는 문제를 해결하여 모바일 기기의 에너지 소모를 줄이는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to solve the problem of maintaining the activated state in the mobile device of the Zigbee network, And a method for reducing energy consumption of the apparatus.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은 슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수를 초기화 하는 단계; 슈퍼 프레임 동안 패킷이 큐에 누적되는 비율을 확인하여 상기 변수 중 비컨의 순서를 정의하는 비컨 순서(beacon order, BO)를 변경하는 단계; 상기 변경된 비컨 순서를 미리 결정된 임계값과 비교하여 비컨 순서를 결정하는 단계; 및 상기 비컨 순서를 이용하여 비컨 간격을 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of adjusting a superframe length of a wireless network, the method comprising: initializing a variable for controlling a superframe length; Changing a beacon order (BO) defining a sequence of beacons among the variables by checking a rate at which packets are accumulated in a queue during a superframe; Comparing the changed beacon order with a predetermined threshold to determine a beacon order; And calculating the beacon interval using the beacon sequence.

상기 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은 상기 산출된 비컨 간격을 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출하는 것이 바람직하다.Preferably, the superframe length control method calculates the length of the inactivity period using the calculated beacon interval.

상기 변경하는 단계는 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 낮은 경우 상기 비켠 순번 변수를 증가 시키는 것이 바람직하다.The changing step may increase the number of packets to be queued in the queue if the rate of accumulation of the packets is low.

상기 변경하는 단계는 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 높은 경우 상기 비컨 순서 변수를 초기화하는 것이 바람직하다.Preferably, the modifying step initializes the beacon order variable when the rate of accumulating the packets in the queue is high.

상기 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은, 상기 산출된 비컨 간격 및 상기 초기화된 변수 중 활성화 구간의 길이를 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출하는 단계를 더 포함한다.The superframe length adjusting method may further include calculating a length of the inactivation interval using the calculated beacon interval and the length of the active interval of the initialized variables.

상기 초기화 하는 단계는 상기 변수 중 상기 활성화 구간의 길이를 미리 결정된 규격에 정의된 기본 슈퍼 프레임 길이로 초기화하는 것이 바람직하다.Preferably, the initializing step initializes the length of the active period among the variables to a basic superframe length defined in a predetermined standard.

상기 비활성화 구간의 길이는 상기 비컨 간격과 상기 활성화 구간의 길이 간의 차로 산출되는 것이 바람직하다.The length of the inactivation interval may be calculated as a difference between the beacon interval and the length of the activation interval.

상기 슈퍼 프레임은 상기 슈퍼 프레임 동안의 패킷의 도착 여부를 확인하는 리슨(listen) 구간; 상기 무선 네트워크에 연결된 적어도 하나의 장치가 데이터를 송수신 할 수 있는 활성화 구간; 및 상기 무선 네트워크에 연결된 장치가 슬립(sleep)하는 비활성화 구간을 포함한다.Wherein the superframe includes a listening interval for confirming arrival of a packet during the superframe; An activation period in which at least one device connected to the wireless network can transmit and receive data; And an inactivity period in which the device connected to the wireless network sleeps.

본 발명에 따르면 지그비 네트워크 망 전체에 데이터가 발생하는 확률에 따라 슈퍼 프레임의 길이를 조절하여 지그비 네트워크 상의 모바일 기기의 활성화 모드의 확률을 줄일 수 있다. According to the present invention, the probability of the activation mode of the mobile device on the ZigBee network can be reduced by adjusting the length of the superframe according to the probability that data is generated in the entire Zigbee network.

도 1은 IEEE 802.15.4 규격에 따른 비컨 모드에서 사용될 수 있는 슈퍼프레임 구조를 예시한 도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법을 보다 상세히 나타내는 세부 흐름도이다.
도 4는 본 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 구조를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 장치를 나타내는 도이다.
1 is a diagram illustrating a superframe structure that can be used in a beacon mode according to the IEEE 802.15.4 standard.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of adjusting a superframe length of a wireless network according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a detailed flowchart illustrating a method of adjusting a superframe length of a wireless network according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a superframe structure of a wireless network according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an apparatus for adjusting a superframe length of a wireless network according to an embodiment of the present invention.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art will be able to devise various apparatuses which, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention. It is also to be understood that all conditional terms and examples recited in this specification are, in principle, expressly intended for the purpose of enabling the inventive concept to be understood, and are not intended to be limiting as to such specifically recited embodiments and conditions .

또한, 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일 또는 유사한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It is also to be understood that the detailed description, as well as the principles, aspects and embodiments of the invention, as well as specific embodiments thereof, are intended to cover structural and functional equivalents thereof. It is also to be understood that such equivalents include all elements contemplated to perform the same or similar functions irrespective of the currently known equivalents as well as the equivalents to be developed in the future.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: . In the following description, a detailed description of known technologies related to the present invention will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

MAC 계층을 정의하는 IEEE 802.15.4 규격에 대해 간략히 소개하고, 실시예들이 구현되는 환경에서 발생할 수 있는 구조적인 문제점을 제시하고자 한다. 이 표준 규격은 비컨 모드(beacon-enabled mode)와 비-비컨 모드(non beacon-enabled mode)의 2 가지 모드를 지원한다. 이 중, 이하에서 소개될 본 발명의 실시예들은 오직 비컨 모드만이 관련되어 있으므로, 여기서는 비컨 모드만을 소개하도록 한다.The IEEE 802.15.4 standard defining the MAC layer is briefly introduced and a structural problem that may arise in an environment in which embodiments are implemented. This standard supports two modes: beacon-enabled mode and non-beacon-enabled mode. Of these, embodiments of the present invention to be described below relate only to a beacon mode, so only a beacon mode is introduced here.

도 1은 IEEE 802.15.4 규격에 따른 비컨 모드에서 사용될 수 있는 슈퍼프레임 구조를 예시한 도면이다. 슈퍼프레임은 하나의 장치가 데이터를 송수신할 수 있는 활성화(active) 부분과 모든 장치가 슬립(sleep)하는 비활성화(inactive) 부분으로 구분된다. 슈퍼프레임 길이(superframe duration, SD)라고 불리는 활성화 부분의 길이는 다음의 수학식 1에 따른 슈퍼프레임 순서(superframe order, SO)에 의존한다.1 is a diagram illustrating a superframe structure that can be used in a beacon mode according to the IEEE 802.15.4 standard. A superframe is divided into an active portion where one device can transmit and receive data and an inactive portion where all devices sleep. The length of an active part called a superframe duration (SD) depends on the superframe order (SO) according to the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013027995583-pat00001
Figure 112013027995583-pat00001

여기서, 수학식 1의 변수 aBaseSuperframeDuration는 IEEE 802.15.4 규격에서 정의된 상수(constant) 중 하나이고, 960 개의 심볼(symbol) 값을 갖는다. 슈퍼프레임 순서 SO는 IEEE 802.15.4 규격에서 정의된 파라미터(parameter) 중 하나이며, 0 내지 14 사이의 정수 값을 갖는다. Here, the variable aBaseSuperframeDuration in Equation (1) is one of the constants defined in the IEEE 802.15.4 standard and has 960 symbol values. The superframe sequence SO is one of the parameters defined in the IEEE 802.15.4 standard, and has an integer value between 0 and 14.

비컨 전송 구간에서, 네트워크의 코디네이터(coordinator)는 네트워크 정보를 포함하고 네트워크에 접속하고 동기화하기 위해 종단 기기(end device)에 의해 사용되는 비컨을 브로드캐스트한다. 두 개의 연속하는 비컨들 간의 간격은 다음의 수학식 2에 따른 파라미터인 비컨 순서(beacon order, BO)에 의해 결정되고, 하나의 슈퍼프레임의 길이를 나타내는 이러한 간격을 비컨 간격(beacon interval, BI)이라고 부른다.In the beacon transmission period, the network coordinator includes network information and broadcasts beacons used by the end device to connect and synchronize with the network. The intervals between two consecutive beacons are determined by a beacon order (BO), which is a parameter according to the following equation (2), and these intervals indicating the length of one super frame are referred to as a beacon interval (BI) .

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013027995583-pat00002
Figure 112013027995583-pat00002

비컨 모드에서 비컨 순서 BO의 최대 허용 값은 14이고, 최소 값은 0이다. 또한, 슈퍼프레임 순서 SO는 비컨 순서 BO 보다 크지 않아야만 한다.In beacon mode, the maximum allowed value of the beacon sequence BO is 14, and the minimum value is zero. Also, the superframe order SO should not be greater than the beacon order BO.

이제, 본 발명의 실시예들이 활용되는 환경과 상황을 보다 단순화하여 가정하면 다음과 같다. 데이터를 수집하는 하나의 PAN 코디네이터(PAN coordinator)와 데이터를 감지하는 다수의 종단 기기가 존재하는 스타 위상(star topology)을 사용하는 네트워크를 가정하자. 본 실시예에 따른 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은 데이터를 수집하는 PAN 코디네이터에 의해 수행되며 구체적인 수행 단계는 도 2와 같다.Now, the environment and situation in which the embodiments of the present invention are utilized will be further simplified as follows. Suppose a network that uses a star topology in which there is one PAN coordinator to collect data and a number of end devices to sense data. The method of adjusting the superframe length according to the present embodiment is performed by the PAN coordinator for collecting data, and detailed steps of the superframe length adjustment are shown in FIG.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은 변수 초기화 단계(S100), 비컨 순서 변경 단계(S200), 비컨 순서 결정 단계(S300), 비컨 간격 산출 단계(S400)를 포함한다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of adjusting a superframe length of a wireless network according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the superframe length control method according to the present embodiment includes variable initializing step S100, beacon sequence changing step S200, beacon sequencing step S300, and beacon interval calculating step S400 .

변수 초기화 단계(S100)는 슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수를 초기화한다.The variable initialization step (S100) initializes a variable for controlling the superframe length.

본 실시예에서 슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수는 활성화 구간 길이(Active Period, AP), 기본 슈퍼 프레임 길이(Tmin=aBaseSuperframeDuration), 비컨 순서(beacon order, BO)를 포함한다.In this embodiment, variables for controlling the superframe length include an active period (AP), a basic super frame length (T min = aBaseSuperframeDuration), and a beacon order (BO).

활성화 구간은 무선 네트워크 내의 장치가 데이터를 송수신 할 수 있는 부분이며, 기본 슈퍼 프레임 길이는 IEEE 802.15.4 규격에서 정의된 상수(constant) 중 하나이고, 960 개의 심볼(symbol) 값을 갖는다. 비컨 순서는 두 개의 연속하는 비컨들 간의 간격으로 상술된 수학식 2에 따른다.The active period is a part where a device in the wireless network can transmit and receive data. The basic superframe length is one of constants defined in the IEEE 802.15.4 standard and has 960 symbol values. The beacon order is given by the above-described equation (2) as the interval between two consecutive beacons.

도 3을 참조하면, 변수 초기화 단계(S100)는 활성화 구간 길이 설정 단계(S110), 비컨 순서 초기화 단계(S120)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the variable initializing step S100 includes an active period length setting step S110 and a beacon sequence initializing step S120.

활성화 구간 길이 설정 단계(S110)는 활성화 구간 길이를 기본 슈퍼 프레임 길이로 설정한다. 즉 초기화 하는 단계(S100)는 변수 중 활성화 구간의 길이를 미리 결정된 규격에 정의된 기본 슈퍼 프레임 길이로 초기화하며, 이는 수학식 3으로 표현될 수 있다.The active period length setting step S110 sets the active period length to the basic super frame length. That is, the initialization step S100 initializes the length of the active period of the variable to the basic superframe length defined in the predetermined standard, which can be expressed by Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112013027995583-pat00003
Figure 112013027995583-pat00003

나아가 비컨 순서 초기화 단계(S120)는 비컨 순서를 초기화 한다. 수학식 4와 같이 표현 될 수 있다.Further, beacon sequence initialization step (S120) initializes the beacon sequence. Can be expressed as Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

BO = 1 BO = 1

비컨 순서 변경 단계(S200)는 슈퍼 프레임 동안 큐 상태를 확인하여, 미리 결정된 기준값(임계값) 보다 낮은 경우, 변수 중 비컷의 순서를 정의하는 비컨 순서(Beacon Order, BO)를 변경한다. 또 다른 실시예로서, 슈퍼 프레임 동안 패킷의 도착 여부를 확인하여 변수 중 비컨의 순서를 정의하는 비컨 순서(beacon order, BO)를 변경할 수도 있다.The beacon sequence changing step S200 checks the queue status during the superframe, and changes the beacon order (BO), which defines the sequence of beches among the variables, when the queue status is lower than a predetermined reference value (threshold value). As another embodiment, the beacon order (BO) for defining the order of beacons among the variables may be changed by confirming whether or not a packet has arrived during a superframe.

도 3을 참조하면 비컨 순서 변경 단계(S200)는 큐 상태 확인 단계(S210), 비컨 순서 증가 단계(S220)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the beacon sequence changing step S200 includes a queue status checking step S210 and a beacon sequence increasing step S220.

큐 상태 확인 단계(S210)는 각각의 슈퍼 프레임 동안 패킷이 큐에 누적되는 비율을 확인한다. 상기 결과, 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준값보다 큰 경우 비컨 순서 변수를 초기화한다. 즉, 다시 변수 초기화 단계(S100)의 비컨 순서 초기화 단계(S120)로 분기하여 비컨 순서를 0으로 초기화 한다.The queue status checking step (S210) checks the rate at which packets are accumulated in the queue during each superframe. As a result, if the rate at which packets are accumulated in the queue is greater than a predetermined reference value, the beacon sequencing variable is initialized. That is, the beacon sequence initializing step (S120) of the variable initializing step (S100) is branched to initialize the beacon order to zero.

패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준값 보다 작은 경우, 본 실시예에서 비컨 순서 변경 단계(S200)는 비컨 순서 변수를 증가 시키는 바, 비컨 순서 증가 단계(S220)를 통해 비컨 순서를 하나 증가시킨다.When the rate at which the packets are accumulated in the queue is smaller than the predetermined reference value, in the present embodiment, the beacon sequence changing step S200 increases the beacon sequence variable, and increases the beacon sequence by one step through the beacon sequence increasing step S220 .

비컨 순서 결정 단계(S300)는 변경된 비컨 순서를 미리 결정된 임계값과 비교하여 비컨 순서를 결정한다. 역시 도 3을 참조하면, 비컨 순서 결정 단계(S300)는 임계값 비교 단계(S310), 비컨 순서 설정 단계(S320)를 포함한다.The beacon order determination step S300 compares the changed beacon order with a predetermined threshold to determine the beacon order. Referring to FIG. 3, the beacon order determination step S300 includes a threshold comparison step S310 and a beacon order setting step S320.

임계값 비교 단계(S310)는 본 실시예에서 BO는 IEEE 802.15.4 규격에서 정의된 파라미터(parameter) 중 하나이며, 최대 혀용 값으로 0 내지 14 사이의 정수 값을 갖는바, 증가된 비컨 순서를 임계값 14와 비교한다.In the threshold comparison step S310, the BO is one of the parameters defined in the IEEE 802.15.4 standard, and has an integer value ranging from 0 to 14 as the maximum tongue value, Compare with threshold 14.

비컨 순서 설정 단계(S320)는 임계값 14보다 증가된 비컨 순서가 큰 경우 14로 비컨 순서를 설정한다.The beacon order setting step S320 sets the beacon order to 14 when the beacon order increased from the threshold value 14 is large.

임계값 14보다 작거나 같으면, 증가된 비컨 순서값이 그대로 설정된다.If the threshold value is less than or equal to 14, the increased beacon sequence value is set as it is.

다음, 비컨 간격 산출 단계(S400)는 비컨 순서를 이용하여 비컨 간격을 산출한다.Next, the beacon interval calculating step (S400) calculates the beacon interval using the beacon sequence.

본 실시예에서 비컨 간격은 수학식 5로 표현될 수 있다.In this embodiment, the beacon interval can be expressed by Equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112013027995583-pat00004
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나아가 본 실시예에서 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은, 산출된 비컨 간격 및 초기화된 변수 중 활성화 구간의 길이를 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출하는 단계(S500)를 더 포함한다. 즉, 비활성화 구간의 길이는 비컨 간격과 활성화 구간의 길이 간의 차로 산출되며, 산출된 비활성화 구간의 길이(beacon interval, BI)는 수학식 6으로 표현될 수 있다.In addition, the superframe length control method further includes a step S500 of calculating the length of the inactivation interval using the calculated beacon interval and the length of the activation interval among the initialized parameters. That is, the length of the inactivation interval is calculated as a difference between the beacon interval and the length of the active interval, and the calculated beacon interval (BI) can be expressed by Equation (6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112013027995583-pat00005
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이상의 과정을 통해 본 실시예에 따른 슈퍼 프레임의 구성은 도 4와 같이 나타낼 수 있다.Through the above process, the structure of the super frame according to the present embodiment can be represented as shown in FIG.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 슈퍼 프레임은, 슈퍼 프레임 동안의 패킷의 도착 여부를 확인하는 리슨(listen) 구간, 무선 네트워크에 연결된 적어도 하나의 장치가 데이터를 송수신 할 수 있는 활성화 구간, 무선 네트워크에 연결된 장치가 슬립(sleep)하는 비활성화 구간을 포함한다.Referring to FIG. 4, the superframe according to the present exemplary embodiment includes a listening interval for checking whether a packet arrives during a superframe, an active interval during which at least one device connected to the wireless network can transmit / receive data, And a deactivation period in which a device connected to the wireless network sleeps.

첫번째 비컨 프레임은 BO=1, SO=0인 경우를 나타내며, 두번째 비컨 프레임은 BO=2, SO=0, 세번째 비컨 프레임은 BO=3, SO=0이며, n번째 비컨 프레임은 BO=n, SO=0인 경우를 나타낸다.The second beacon frame is BO = 2, SO = 0, the third beacon frame is BO = 3, SO = 0, and the n-th beacon frame is BO = n, And SO = 0.

즉 본 실시예에 따른 슈퍼 프레임은 데이터를 수집하는 PAN 코디네이터가 지그비 네트워크 망 전체에 데이터가 발생하는 확률에 따라 슈퍼 프레임 크기를 조절하여, 지그비 네트워크 상의 모바일 기기가 활성화 모드가 되는 확률을 줄이고 따라서 불필요한 에너지 소비를 절감할 수 있다.That is, in the super frame according to the present embodiment, the PAN coordinator for collecting data adjusts the superframe size according to the probability that data is generated in the entire Zigbee network, thereby reducing the probability that the mobile device on the ZigBee network becomes the active mode, Energy consumption can be reduced.

이하, 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법을 수행하는 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, an apparatus for performing a method of adjusting a superframe length of a wireless network according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

본 실시예에 따른 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 장치는, 변수 초기화부(100), 비컨 순서 변경부(200), 비컨 순서 결정부(300), 비컨 간격 산출부(400), 비활성화 구간 길이 산출부(500)를 포함한다.The apparatus for controlling superframe length of a wireless network according to the present embodiment includes a variable initializing unit 100, a beacon sequence changing unit 200, a beacon sequence determining unit 300, a beacon interval calculating unit 400, (500).

변수 초기화부(100)는 슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수를 초기화 한다.The variable initialization unit 100 initializes a variable for controlling the superframe length.

비컨 순서 변경부(200)는 슈퍼 프레임 동안 패킷이 큐에 누적되는 비율을 확인하여 변수 중 비컨의 순서를 정의하는 비컨 순서(beacon order, BO)를 변경한다.The beacon reordering unit 200 changes the beacon order (BO) that defines the order of beacons among the variables by confirming the rate at which packets are accumulated in the queue during the superframe.

비컨 순서 결정부(300)는 변경된 비컨 순서를 미리 결정된 임계값과 비교하여 비컨 순서를 결정한다.The beacon order determination unit 300 determines the beacon order by comparing the changed beacon order with a predetermined threshold value.

비컨 간격 산출부(400)는 비컨 순서를 이용하여 비컨 간격을 산출한다.The beacon interval calculating unit 400 calculates the beacon interval using the beacon sequence.

비활성화 구간 길이 산출부(500)는 산출된 비컨 간격 및 초기화된 변수 중 활성화 구간의 길이를 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출한다.The inactivity period length calculating unit 500 calculates the inactivity period length using the calculated beacon interval and the length of the active period among the initialized variables.

이상의 슈퍼 프레임 길이 조절 장치는 PAN 코디네이터의 내부 모듈로 구현될 수 있으며, 각 구성은 상술한 슈퍼 프레임 길이 조절 방법의 대응되는 각 단계를 수행하는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 중복되므로 생략한다.The superframe length adjusting device may be implemented as an internal module of the PAN coordinator, and each configuration performs corresponding steps of the superframe length adjusting method described above, and a detailed description thereof will be omitted.

한편 본 발명의 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the super frame length adjustment method of the wireless network of the present invention can be implemented by a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 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 세그먼트 들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like. Computer-readable code in a distributed fashion can be stored and executed. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (15)

슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수를 초기화하는 단계;
슈퍼 프레임 동안 패킷이 큐에 누적되는 비율을 확인하여, 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준보다 낮은 경우 상기 변수 중 비컨의 순서를 정의하는 비컨 순서(beacon order, BO) 변수를 증가시키고, 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준보다 높은 경우 상기 비컨 순서 변수를 초기화하여 비컨 순서를 변경하는 단계;
상기 변경된 비컨 순서를 미리 결정된 임계값과 비교하여 비컨 순서를 결정하는 단계; 및
상기 비컨 순서를 이용하여 비컨 간격을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법.
Initializing a variable for controlling a superframe length;
A beacon order (BO) variable for defining a sequence of beacons among the variables is incremented when a rate at which packets are accumulated in a queue during a superframe is lower than a predetermined criterion And initializing the beacon sequence variable to change a beacon sequence if the rate of accumulation of the packet in the queue is higher than a predetermined criterion;
Comparing the changed beacon order with a predetermined threshold to determine a beacon order; And
And calculating a beacon interval using the beacon sequence.
제 1 항에 있어서,
상기 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은 상기 산출된 비컨 간격을 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the superframe length adjustment method calculates the length of the inactivity interval using the calculated beacon interval.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서 상기 슈퍼 프레임 길이 조절 방법은,
상기 산출된 비컨 간격 및 상기 초기화된 변수 중 활성화 구간의 길이를 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법.
2. The superframe length adjusting method according to claim 1,
And calculating the length of the inactivation period using the calculated beacon interval and the length of the active period of the initialized parameters.
제 5 항에 있어서,
상기 초기화 하는 단계는 상기 변수 중 상기 활성화 구간의 길이를 미리 결정된 규격에 정의된 기본 슈퍼 프레임 길이로 초기화하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the initializing step initializes the length of the active period among the variables to a default super frame length defined in a predetermined standard.
제 6 항에 있어서,
상기 비활성화 구간의 길이는 상기 비컨 간격과 상기 활성화 구간의 길이 간의 차로 산출되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the length of the inactive section is calculated as a difference between the beacon interval and the length of the active section.
제 1 항에 있어서.
상기 슈퍼 프레임은
상기 슈퍼 프레임 동안의 패킷의 도착 여부를 확인하는 리슨(listen) 구간;
상기 무선 네트워크에 연결된 적어도 하나의 장치가 데이터를 송수신 할 수 있는 활성화 구간; 및
상기 무선 네트워크에 연결된 장치가 슬립(sleep)하는 비활성화 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 방법.
The method of claim 1,
The superframe
A listening interval for confirming arrival of a packet during the super frame;
An activation period in which at least one device connected to the wireless network can transmit and receive data; And
Wherein the wireless network includes an inactive period in which a device connected to the wireless network sleeps.
슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수를 초기화 하는 변수 초기화부;
슈퍼 프레임 동안 패킷이 큐에 누적되는 비율을 확인하여 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준보다 낮은 경우 상기 변수 중 비컨의 순서를 정의하는 비컨 순서(beacon order, BO) 변수를 증가시키고, 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준보다 높은 경우 상기 비컨 순서 변수를 초기화하는 비컨 순서 변경부;
상기 변경된 비컨 순서를 미리 결정된 임계값과 비교하여 비컨 순서를 결정하는 비컨 순서 결정부;
상기 비컨 순서를 이용하여 비컨 간격을 산출하는 비컨 간격 산출부; 및
상기 산출된 비컨 간격 및 상기 초기화된 변수 중 활성화 구간의 길이를 이용하여 비활성화 구간의 길이를 산출하는 비활성화 구간 길이 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 장치.
A variable initialization unit for initializing a variable for controlling the superframe length;
A beacon order (BO) variable for defining the order of beacons among the variables when a ratio of accumulating the packets in the queue is lower than a predetermined criterion, A beacon sequence changing unit for initializing the beacon sequence variable when a ratio of the packets accumulated in the queue is higher than a predetermined reference;
A beacon sequence determining unit for comparing the changed beacon sequence with a predetermined threshold to determine a beacon sequence;
A beacon interval calculating unit for calculating a beacon interval using the beacon sequence; And
And a deactivation period length calculator for calculating a deactivation period length using the calculated beacon interval and the length of the active period of the initialized parameters.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 변수 초기화부는 상기 변수 중 상기 활성화 구간의 길이를 미리 결정된 규격에 정의된 기본 슈퍼 프레임 길이로 초기화하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the variable initializing unit initializes the length of the active period among the variables to a basic super frame length defined in a predetermined standard.
제 9 항에 있어서,
상기 비활성화 구간의 길이는 상기 비컨 간격과 상기 활성화 구간의 길이 간의 차로 산출되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 슈퍼 프레임 길이 조절 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the length of the inactive section is calculated as a difference between the beacon interval and the length of the active section.
슈퍼 프레임 길이 조절을 위한 변수를 초기화 하는 단계;
슈퍼 프레임 동안 패킷이 큐에 누적되는 비율을 확인하여, 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준보다 낮은 경우 상기 변수 중 비컨의 순서를 정의하는 비컨 순서(beacon order, BO) 변수를 증가시키고, 상기 패킷이 큐에 누적되는 비율이 미리 결정된 기준보다 높은 경우 상기 비컨 순서 변수를 초기화하여 비컨 순서를 변경하는 단계;
상기 변경된 비컨 순서를 미리 결정된 임계값과 비교하여 비컨 순서를 결정하는 단계;
상기 비컨 순서를 이용하여 비컨 간격을 산출하는 단계를 컴퓨터 상에서 수행하는 프로그램이 저장된 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체.
Initializing a variable for controlling a superframe length;
A beacon order (BO) variable for defining a sequence of beacons among the variables is incremented when a rate at which packets are accumulated in a queue during a superframe is lower than a predetermined criterion And initializing the beacon sequence variable to change the beacon order if the ratio of the packets accumulated in the queue is higher than a predetermined criterion;
Comparing the changed beacon order with a predetermined threshold to determine a beacon order;
And calculating the beacon interval using the beacon sequence on the computer.
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KR20100065026A (en) * 2008-12-05 2010-06-15 한국전자통신연구원 Method for providing global time information in manet system
KR20120139945A (en) * 2011-06-20 2012-12-28 네스트필드(주) Apparatus and method for allocating time slots to nodes without contention in wireless network

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