KR101461058B1 - Power control method for sensor network - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단말기와 센서가 상호 채널을 형성할 때만 웨이크-업(Wake-up) 상태를 유지하도록 함으로써, 단말기 및 센서의 전력소모를 감소시키는 센서 네트워크의 전력 제어방법을 제안한다. 이를 위해 본 발명은 제1센서 및 제2센서와 센서 네트워크를 구성하는 단말기에 의해 수행되며, 제1센서와 상기 제2센서로부터 비콘(Becon)을 수신하여 제1센서와 제2센서가 데이터를 전송하는 전송시간 정보 및 데이터의 크기 정보를 획득하는 단계, 전송시간 정보를 토대로 제1센서 및 제2센서에 대한 시간 동기화를 수행하는 단계, 시간 동기화된 제1센서와 제2센서에 대한 채널구간을 할당하기 위한 채널 스케줄을 생성하는 단계 및 채널 스케줄을 참조하여 채널 형성이 요구되는 채널구간에서 단말기, 제1센서 및 제2센서를 구동 상태로 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. The present invention proposes a power control method of a sensor network for reducing power consumption of a terminal and a sensor by allowing a wake-up state to be maintained only when a terminal and a sensor form a mutual channel. To this end, the present invention is implemented by a terminal constituting a sensor network with a first sensor and a second sensor, and receives a beacon from a first sensor and a second sensor, The method comprising the steps of: acquiring transmission time information and size information for transmission; performing time synchronization for a first sensor and a second sensor based on transmission time information; And a step of controlling the terminal, the first sensor, and the second sensor to a driving state in a channel section requiring channel formation with reference to the channel schedule.

Description

ＷＢＡＮ 네트워크의 전력 제어방법{Power control method for sensor network}[0001] The present invention relates to a power control method for a WAN network,

본 발명은 WBAN 네트워크의 전력 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서와 마스터 장치 사이에 데이터 통신이 요구될 때에만 통신 채널을 형성토록 함으로써 WBAN 네트워크에서 마스터 장치와 센서가 데이터 통신을 수행하는데 소모하는 전력을 최소화하는 센서 네트워크의 전력제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power control method for a WBAN network, and more particularly, to a method and apparatus for power control in a WBAN network, in which a communication channel is formed only when data communication is required between a sensor and a master device, To a power control method of a sensor network.

WBAN(Wireless Body Area Network)은 IEEE 802.15.6에 의해 정의되는 통신 규격으로, 인체 내부에 이식된 의료 장치나, 인체에 부착되는 노드(예컨대, 센서)와 마스터 장치가 수 센티미터 내지 수 미터의 통신 반경을 가지는 인체용 근거리 무선통신 규격을 지칭한다.A wireless body area network (WBAN) is a communication standard defined by IEEE 802.15.6. A medical device implanted in a human body, a node (e.g., a sensor) attached to a human body and a master device communicate with each other by a few centimeters Quot; refers to a short-range wireless communication standard for a human body having a radius.

WBAN 통신 규격은 노드가 인체 내부에 이식되거나, 인체에 부착되어 이용되므로 노드의 충전과 교체가 쉽지 않은 바, 장시간 운용이 요구된다. 따라서, WBAN 통신 규격은 높은 통신 신뢰성과 통신에 소요되는 전력이 최소화될 것이 요구된다.Since the WBAN communication standard is not easy to charge and replace a node because the node is implanted in the human body or attached to the human body, operation for a long time is required. Therefore, the WBAN communication standard is required to minimize the communication reliability and the communication power.

IEEE 802.15.6에 의해 정의되는 WBAN 규격의 MAC 계층은 비콘(Beacon)을 이용한 타임 슬롯 분배방식에 따르며, 크게, EAP(Exclusive Access Period) 구간, RAP(Random Acceess Period) 구간 및 Type-I/II 구간으로 구획될 수 있다. IEEE 802.15.6의 프레임 구조는 도 1을 함께 참조하여 설명하도록 한다.The MAC layer of the WBAN standard defined by IEEE 802.15.6 conforms to a time slot distribution scheme using a beacon and includes an EAP (Exclusive Access Period) section, a RAP (Random Acceess Period) section, and a Type-I / II . ≪ / RTI > The frame structure of IEEE 802.15.6 will be described with reference to FIG.

도 1을 참조하면, IEEE 802.15.6 규격에 따른 프레임은, EAP 구간, RAP 구간, Type-I/II 구간으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a frame according to the IEEE 802.15.6 standard may be configured as an EAP section, a RAP section, and a Type-I / II section.

마스터 장치와 네트워크 연결되는 각 노드는 마스터 장치에 마련되어 각 노드의 통신을 제어하는 코디네이터에 의해 제어될 수 있다. 각 노드는 코디네이터에서 제공하는 비콘(Becon)을 수신하여, EAP, RAP,Type-I/II 구간에 대한 정보를 획득하고, 각 구간별 제어방식에 따라 자신의 데이터를 마스터 장치로 업로드(Upload) 하거나, 다운로드(Download)할 수 있다.Each node that is networked with the master device can be controlled by a coordinator provided in the master device and controlling the communication of each node. Each node receives the beacon provided by the coordinator and acquires information on the EAP, RAP, and Type-I / II sections, uploads its data to the master device according to the control method for each section, , Or download (download) them.

이때, Type-I/II는 EAP와 RAP 에서 데이터를 송신하지 못한 노드들을 위하여 코디네이터가 제어하는 폴링(Polling) 방식에 의해 데이터를 송수신하는 구간에 해당한다.In this case, Type-I / II corresponds to a period in which data is transmitted / received by a polling method controlled by a coordinator for nodes that can not transmit data in EAP and RAP.

그러나, 마스터 장치와 무선 네트워크를 구성하는 각 노드는 EAP 구간 및 RAP 구간에서 마스터 장치와 데이터 통신을 위해 타 노드들과 경쟁하여야 하고, 만일 TYPE-i/ii 구간에서 데이터 송수신을 해야하는 경우에는 코디네이터의 폴링(Polling)을 대기해야 하므로 노드는 데이터를 송수신하지 않는 동안에도 전력을 소모해야 한다. However, each node constituting the master device and the wireless network must compete with other nodes for data communication with the master device in the EAP section and the RAP section. If data transmission / reception is required in the TYPE-i / ii section, Since polling must be waited for, nodes must consume power while not transmitting or receiving data.

이러한 문제에 대해 한국통신학회논문지에서 2012년 6월 발간된 논문번호 12-37A-06-01 "Wearable 장치를 사용하는 WBAN 환경에서 장치 간 비대칭적 에너지 효율과 QoS를 위한 MAC 제안"에서는 WBAN 환경에서 신체 부착형 센서와 이들의 데이터를 수집하는 마스터 장치가 IEEE 802.15.6에서 정의되는 WBAN의 슈퍼프레임 구조에서 GTS(Garuanted Time Slot)를 노드에 할당하는 방식을 개선함으로써 노드의 전력소모를 감소시키도록 한다. 그러나, 논문번호 12-37A-06-01의 "Wearable 장치를 사용하는 WBAN 환경에서 장치 간 비대칭적 에너지 효율과 QoS를 위한 MAC 제안"은 노드와 마스터 장치 사이의 채널 경쟁에 의한 전력 손실을 감소시키는 데는 한계가 있다.In this paper, we propose an asymmetric energy efficiency and QoS for MAC in WBAN environment using Wearable device, published in the Journal of the Korean Institute of Communication Sciences in June, 2012, To reduce the power consumption of a node by improving the manner in which a body-mounted sensor and a master device that collects its data allocate a Garuanted Time Slot (GTS) to a node in a WBAN superframe structure defined in IEEE 802.15.6 do. However, "Proposal of MAC for Asymmetric Energy Efficiency and QoS between Devices in WBAN Environment Using Wearable Device" in Journal No. 12-37A-06-01 reduces power loss due to channel competition between node and master device There is a limit.

본 발명의 목적은 센서와 마스터 장치 사이에 데이터 통신이 요구될 때에만 통신 채널을 형성하도록 함으로서 WBAN 기반의 센서 네트워크에서 센서와 마스터 장치의 전력소모를 감소시키는 센서 네트워크의 전력 제어방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a power control method of a sensor network for reducing power consumption of a sensor and a master device in a WBAN-based sensor network by forming a communication channel only when data communication is required between the sensor and the master device .

상기한 목적은 본 발명에 따라, 제1센서 및 제2센서와 센서 네트워크를 구성하는 단말기에 의해 수행되며, 상기 제1센서와 상기 제2센서로부터 비콘(Becon)을 수신하여 상기 제1센서와 상기 제2센서가 데이터를 전송하는 전송시간 정보 및 데이터의 크기 정보를 획득하는 단계, 상기 전송시간 정보를 토대로 상기 제1센서 및 상기 제2센서에 대한 시간 동기화를 수행하는 단계, 상기 시간 동기화된 상기 제1센서와 상기 제2센서에 대한 채널구간을 할당하기 위한 채널 스케줄을 생성하는 단계 및 상기 채널 스케줄을 참조하여 채널 형성이 요구되는 시 구간에서 상기 단말기, 상기 제1센서 및 상기 제2센서를 구동 상태로 제어하는 단계에 의해 달성된다.According to the present invention, the above objects can be accomplished by a wireless communication system, which is performed by a terminal constituting a sensor network with a first sensor and a second sensor, receives a beacon from the first sensor and the second sensor, The method comprising the steps of: acquiring transmission time information and data size information for the second sensor to transmit data; performing time synchronization for the first sensor and the second sensor based on the transmission time information; Generating a channel schedule for allocating a channel interval to the first sensor and the second sensor; and transmitting the channel schedule to the terminal, the first sensor, and the second sensor, To a driving state.

본 발명에 따르면, 단말기와 센서가 상호 채널을 형성할 때만 웨이크-업(Wake-up) 상태를 유지할 수 있으므로, 단말기 및 센서의 전력소모를 감소시킬 수 있다.According to the present invention, since the wake-up state can be maintained only when the terminal and the sensor form a mutual channel, the power consumption of the terminal and the sensor can be reduced.

도 1은 WBAN 규격에서 이용되는 슈퍼프레임에 대한 프레임 규격을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크의 구성도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 센서 네트워크에서 단말기와 센서의 채널 스케줄링을 수행하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 단말기의 일 실시예에 따른 블록개념도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 단말기의 동작 과정에 대한 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 센서의 동작 과정에 대한 흐름도를 도시한다.
도 7은 단말기에 의해 EAP 구간과 RAP 구간의 위치를 변경하는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.1 shows a frame standard for a super frame used in the WBAN standard.
2 is a block diagram of a sensor network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a reference diagram of a method of performing channel scheduling of a terminal and a sensor in the sensor network shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 shows a block conceptual diagram according to an embodiment of the terminal shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation procedure of a terminal according to the present invention.
6 shows a flow chart of the operation of the sensor according to the present invention.
FIG. 7 shows a reference diagram for an example of changing the positions of the EAP section and the RAP section by the terminal.

본 명세서에서 언급되는 노드(Node)는 단말기와 무선 데이터 통신을 수행하는 장치로서, 단말기와 무선 데이터 전송이 가능한 센서를 지칭할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 언급되는 노드는 인체에 이식되거나, 부착되거나, 인체가 착용하는 의류에 부착되는 형태로 구현될 수 있다.A node referred to in the present specification is an apparatus that performs wireless data communication with a terminal, and may refer to a sensor capable of wireless data transmission with a terminal. In addition, the nodes referred to in this specification may be embodied in the form of being implanted, attached to a human body, or attached to clothing worn by a human body.

본 명세서에서 언급되는 단말기는 WBAN(Wireless Body Area Network)을 이용하여 노드와 무선 접속되는 장치로서, 하나 또는 둘 이상의 노드들과 무선 네트워크를 이루고, 노드들로부터 제공되는 무선 데이터를 수신 및 처리 가능한 장치를 의미할 수 있다.The terminal referred to in the present specification is a device wirelessly connected to a node using a wireless body area network (WBAN), and is a device that forms a wireless network with one or two or more nodes and is capable of receiving and processing wireless data . ≪ / RTI >

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크의 구성도를 도시한다.2 is a block diagram of a wireless network according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 노드(10a, 10b 및 10c)는 인체에 이식되거나, 인체에 부착되거나, 또는 의복에 부착되는 형태일 수 있다. 노드(10a, 10b 및 10c)는 WBAN(Wireless Body Area Network) 통신을 이용하여 단말기(100)와 데이터 통신을 수행하며, 단말기(100)로 데이터를 전송할 전송시간 정보(TS1 ∼ TS3)를 제공할 수 있다. 전송시간 정보(TS1 ∼ TS3)는 노드(10a, 10b 및 10c)에서 단말기(100)로 데이터를 전송하는 시간으로, 절대시간이 아닌 상대시간으로 정의될 수 있다. 노드(10a, 10b 및 10c)에서 단말기(100)로 제공되는 전송시간 정보는, 노드(10a, 10b 및 10c)에서 단말기(100)로 어느 정도의 시간 이후에 데이터를 전송한다는 식으로 정의될 수 있다. 예컨대, 노드(10a, 10b 및 10c)가 단말기(100)로 제공하는 전송시간 정보는, 단말기로 전송시간 정보를 전송하는 시간을 기준으로 5초 후에 데이터를 전송한다는 방식으로 정의될 수 있다. 각 노드(10a, 10b 및 10c)가 상대시간으로 정의되는 전송시간 정보를 단말기(100)에 제공하면, 단말기(100)는 각 노드(10a, 10b 및 10c)에서 제공되는 상대시간 정보를 이용하여 시간 동기화를 수행할 수 있다. 시간 동기화는 각 노드(10a, 10b 및 10c)에서 실시간으로 제공되는 전송시간 정보를 RTC(Real Time Clock)에 따른 절대시간으로 바꾸어 타임 테이블에 배치하거나, 노드(10a, 10b 및 10c)들 중 어느 하나에서 제공되는 전송시간 정보가 도착하는 시간을 기준으로 각 노드(10a, 10b 및 10c)에서 데이터를 제공하고자 하는 시간을 순차로 정의하는 것일 수 있다. 따라서, 단말기(100)는 어느 시간대에 어느 노드(10a, 10b 및 10c 중 하나)가 데이터를 전송하는가를 판단할 수 있다. 2, the nodes 10a, 10b, and 10c may be in the form of being implanted in a human body, attached to a human body, or attached to a garment. The nodes 10a, 10b and 10c perform data communication with the terminal 100 by using wireless body area network (WBAN) communication and provide transmission time information TS1 to TS3 for transmitting data to the terminal 100 . The transmission time information TS1 to TS3 is a time for transmitting data from the nodes 10a, 10b, and 10c to the terminal 100, and may be defined as relative time rather than absolute time. The transmission time information provided from the nodes 10a, 10b and 10c to the terminal 100 can be defined as the data is transmitted from the nodes 10a, 10b and 10c to the terminal 100 after some time have. For example, the transmission time information provided by the nodes 10a, 10b, and 10c to the terminal 100 may be defined as a method of transmitting data after 5 seconds based on the time of transmitting the transmission time information to the terminal. When each node 10a, 10b and 10c provides the transmission time information defined by the relative time to the terminal 100, the terminal 100 uses the relative time information provided from each of the nodes 10a, 10b and 10c Time synchronization can be performed. The time synchronization is performed by arranging transmission time information provided in real time in each of the nodes 10a, 10b and 10c in the time table by changing the absolute time according to the RTC (Real Time Clock) It is possible to sequentially define the time to provide data in each of the nodes 10a, 10b, and 10c based on the arrival time of the transmission time information provided in one node. Accordingly, the terminal 100 can determine which node 10a, 10b or 10c transmits data at any time.

도 2에서, 단말기(100)는 타임 테이블에서 액티브 구간에 전송시간 정보(TS 1, TS 2 및 TS 3)에 따른 채널구간(DS1, DS2 및 DS3)을 배치하고, 노드(10a, 10b 및 10c)에서 데이터를 전송하는 활성화 구간(Active Period)에서만 단말기(100)를 구동 상태로 제어할 수 있는 것이다.2, the terminal 100 places channel sections DS1, DS2, and DS3 in accordance with transmission time information (TS1, TS2, and TS3) in an active section in the time table, and nodes 10a, 10b, and 10c The terminal 100 can be controlled to be driven only in an active period in which data is transmitted in the active period.

IEEE 802. 15.6 규격의 슈퍼 프레임은 본 발명에 따라 액티브 구간(Active period)와 타입 I/II 구간으로 구획될 수 있다. 타입 I/II 구간에서는 노드(10a, 10b, 10c)와 단말기(100) 사이에 데이터 전송이 없거나, 또는 매우 제한적으로 발생할 수 있다. The IEEE 802.15.6 superframe can be divided into an active period and a type I / II interval in accordance with the present invention. In the type I / II period, there is no data transmission between the nodes 10a, 10b, and 10c and the terminal 100, or very limited data transmission may occur.

액티브 구간(Active period)은 IEEE 802.15.6 규격의 슈퍼프레임 구조에서 EAP1, RAP1, EAP2, RAP2 구간을 포괄하는 구간일 수 있다. 반면, 타입 I/II 구간은 그 크기가 본래 IEEE 802.15.6에서 규정된 것에 비해 작을 수 있다. 이는 단말기(100)와 노드(10a, 10b 및 10c) 사이의 데이터 통신이 주로 액티브 구간에서 이루어지는데 따른 것이다. 따라서, 타입 I/II 구간은 실제로 데이터 통신을 수행하기 보다는 단말기(100)와 노드(10a, 10b 및 10c)가 슬립 모드로 전환하는 시간대일 수 있다. The active period may be a period covering the EAP1, RAP1, EAP2, and RAP2 sections in the IEEE 802.15.6 standard superframe structure. On the other hand, the type I / II section may be small in size as compared to that specified in IEEE 802.15.6. This is due to the fact that data communication between the terminal 100 and the nodes 10a, 10b and 10c takes place mainly in the active section. Therefore, the type I / II interval may be a time zone in which the terminal 100 and the nodes 10a, 10b, and 10c switch to the sleep mode, rather than actually performing data communication.

한편, 도 2에 도시된 IEEE 802.15.6 규격에 따른 슈퍼프레임은 필요에 따라 EAP 구간과 RAP 구간의 위치가 변경될 수 있다. EAP 구간과 RAP 구간의 변경은 노드(10a, 10b 및 10c)와 데이터 통신을 수행하는 단말기(100)가 웨이크-업 상태를 유지하는 시간을 최소화하기 위하여 마련되는 것으로, 데이터 전송이 요구되는 구간만을 모아 단말기(100)가 웨이크-업 상태를 유지하는 시간을 최소화한다. 이는 도 7을 함께 참조하여 설명하도록 한다.On the other hand, the superframe according to the IEEE 802.15.6 standard shown in FIG. 2 can change the positions of the EAP interval and the RAP interval as needed. The change of the EAP section and the RAP section is provided to minimize the time for the terminal 100 performing data communication with the nodes 10a, 10b, and 10c to maintain the wake-up state. Thereby minimizing the time during which the terminal 100 maintains the wake-up state. This will be described with reference to FIG.

도 7은 단말기(100)에 의해 EAP 구간과 RAP 구간의 위치를 변경하는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.FIG. 7 shows a reference diagram for an example of changing the positions of the EAP section and the RAP section by the terminal 100. As shown in FIG.

도 7을 참조하면, 먼저, 도 7의 (a)는 IEEE 802.15.6 규격에 따른 슈퍼프레임의 구조를 도시한다.Referring to FIG. 7, FIG. 7A shows the structure of a super frame according to the IEEE 802.15.6 standard.

도 7의 (a)에서 슈퍼프레임은 EAP(Exclusive Access Period) 1, RAP(Random Access Period) 1, EAP(Exclusive Access Period) 2 및 RAP(Random Access Period) 2 구간을 포함한다. 만일, EAP 1구간과 EAP 2 구간에서만 단말기(100)와 노드(10a, 10b 및 10c) 가 데이터 통신을 수행한다고 가정할 때, 단말기(100)는 RAP 1 구간에서 데이터 통신을 수행하지 않더라도 웨이크-업 상태를 유지하여야 한다. In FIG. 7A, the superframe includes an EAP (Exclusive Access Period) 1, a RAP (Random Access Period) 1, an EAP (Exclusive Access Period) 2, and a RAP (Random Access Period) Assuming that the terminal 100 and the nodes 10a, 10b, and 10c perform data communication only in the EAP 1 section and the EAP 2 section, the terminal 100 does not perform the data communication in the RAP 1 section, Up state.

이러한 전력 소모를 최소화하기 위해, 단말기(100)는 슈퍼 프레임의 구조를 변경할 수 있는데, 이는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같다.In order to minimize such power consumption, the terminal 100 can change the structure of the superframe, as shown in FIG. 7 (b).

도 7의 (b)를 참조하면, 단말기(100)는 도 7의 (a)에 도시된 EAP 2 구간을 EAP 1 구간과 이웃하게 배치함으로써 이웃하게 배치된 EAP 1 구간과 EAP 2 구간에서만 웨이크-업 상태를 유지할 수 있도록 한다. 이를 통해 단말기(100)가 노드(10a, 10b 및 10c)와 데이터 통신을 수행하는 시간을 최소화하고, 나머지 시간동안에는 슬립 모드를 유지함으로써 단말기(100)의 전력 소모를 최소화할 수 있다. Referring to FIG. 7 (b), the terminal 100 allocates the EAP 2 section shown in FIG. 7 (a) to the EAP 1 section and the EAP 1 section and the EAP 2 section, Up state. Accordingly, the power consumption of the terminal 100 can be minimized by minimizing the time for the terminal 100 to perform data communication with the nodes 10a, 10b, and 10c and maintaining the sleep mode for the remaining time.

여기서, 단말기(100)는 노드(10a)와는 전송시간 정보(TS 1)에 따른 채널구간(DS1)에서 데이터 통신을 수행하고, 노드(10b)와는 전송시간 정보(TS 2)에 따른 채널구간(DS2)에서 데이터 통신을 수행하며, 노드(10c)와는 전송시간 정보(TS 3)에 따른 채널구간(DS3)에서 데이터 통신을 수행한다. 따라서, 단말기(100)는 활성화 구간(Active Period)에서 구동 상태이며, 비 활성화 구간(Sleep Period)에서는 슬립 모드(Sleep Mode)로 전환되어 전력 소모가 최소화된다.Herein, the terminal 100 performs data communication with the node 10a in the channel interval DS1 according to the transmission time information TS1, and performs channel communication with the node 10b with the channel interval DS2 and performs data communication with the node 10c in the channel period DS3 according to the transmission time information TS3. Accordingly, the terminal 100 is driven in an active period and is switched to a sleep mode in a sleep period to minimize power consumption.

한편, 노드(10a)는 전송시간 정보(TS 1)에 따른 채널구간(DS1)에서만 웨이크-업 되어 단말기(100)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이때, 노드(10a)는 전송시간 정보(TS 1)에 따른 채널구간(DS1)을 제외한 나머지 채널구간에서는 슬립 모드를 유지하므로, 단말기(100)와 데이터 전송을 하지 않는 나머지 시간대에는 전력소모가 거의 발생하지 않는다. 마찬가지로, 노드(10b)는 전송시간 정보(TS 2)에 따른 채널구간(DS2)을 제외한 나머지 채널구간에서는 슬립 모드를 유지하며, 노드(10c)는 전송시간 정보(TS 3)에 따른 채널구간(DS3)을 제외한 나머지 채널구간에서 슬립 모드를 유지하는 바, 각 노드(10a, 10b 및 10c)는 데이터 통신을 수행하는 채널구간(DS 1, DS2 및 DS3)에서만 데이터 통신을 위해 웨이크-업(Wake-up) 상태를 유지하고 이때만 데이터 통신을 위한 전력이 소모되는 것이다. 다만, 단말기(100)는 각 노드(10a, 10b 및 10c) 모두와 데이터 통신을 수행해야 하므로, 전송시간 정보(TS 1, TS 2 및 TS 3)에 따른 채널구간(DS1, DS2 및 DS3)에서 웨이크-업 상태를 유지해야 한다. 그러나, 단말기(100)가 각 채널구간(DS1, DS2, DS3) 사이의 간격을 줄이도록 채널구간(DS1, DS2 및 DS3)의 배치를 최적화할 경우, 단말기(100)가 웨이크-업 상태를 유지하는 시간을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 단말기(100)의 전력 소모를 최소화할 수 있는 것이다.On the other hand, the node 10a can perform the data communication with the terminal 100 by waking up only in the channel section DS1 according to the transmission time information TS1. At this time, the node 10a maintains the sleep mode in the remaining channel periods except for the channel interval DS1 according to the transmission time information TS1, so that the power consumption is almost Does not occur. Similarly, the node 10b maintains the sleep mode in the remaining channel period except for the channel period DS2 according to the transmission time information TS2, and the node 10c maintains the sleep mode in the channel period < RTI ID = 0.0 > The nodes 10a, 10b, and 10c maintain the sleep mode in the remaining channel periods except for the DS1, DS2, DS3, and so on. The nodes 10a, 10b, -up) state, and the power for data communication is consumed only at this time. However, since the terminal 100 must perform data communication with all of the nodes 10a, 10b, and 10c, the terminal 100 must transmit data in the channel periods DS1, DS2, and DS3 according to the transmission time information TS1, TS2, You must maintain a wake-up state. However, when the arrangement of the channel sections DS1, DS2, and DS3 is optimized so that the terminal 100 reduces the interval between the channel sections DS1, DS2, and DS3, the terminal 100 maintains the wake- The power consumption of the terminal 100 can be minimized.

도 3은 도 2에 도시된 무선 네트워크에서 단말기와 노드의 채널 스케줄링을 수행하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.FIG. 3 shows a reference diagram of a method for performing channel scheduling of a terminal and a node in the wireless network shown in FIG. 2. FIG.

도 2를 함께 참조하면, 단말기(100)는 노드(10a)가 제공한 전송시간 정보(TS 1)보다 TR1 시간만큼 사전에 웨이크-업(Wake-up)하여 활성화 상태를 유지한다. Referring to FIG. 2, the terminal 100 wakes up by TR1 time before the transmission time information TS1 provided by the node 10a, and remains active.

즉, 단말기(100)가 노드(10a)보다 먼저 웨이크 업되어 활성화 상태를 유지한다. 이를 통해 단말기(100)는 노드(10a)가 데이터를 전송하기 전, 데이터를 수신할 준비를 할 수 있다.That is, the terminal 100 wakes up before the node 10a and remains active. Accordingly, the terminal 100 can prepare to receive the data before the node 10a transmits the data.

단말기(100)의 웨이크-업 구간(Wake-up period)에서 단말기(100)는 이후, 노드(10b) 및 노드(10c)와 차례로 데이터 통신을 수행하며, 각 노드(10a, 10b 및 10c)와의 데이터 통신기간 동안 웨이크-업 상태를 유지한다. 이에 따라, 단말기(100)는 웨이크-업 구간(Wake-up period) 동안 웨이크-업 상태를 유지하나, 노드(10a)는 전송시간 정보(TS 1)에 따른 채널구간(DS1) 동안만 웨이크-업 상태를 유지하고, 노드(10b)는 전송시간 정보(TS 2)에 따른 채널구간(DS2) 동안만 웨이크-업 상태를 유지하며, 노드(10c)는 전송시간 정보(TS 3)에 따른 채널구간(DS3) 동안만 웨이크-업 상태를 유지할 수 있다.In the wake-up period of the terminal 100, the terminal 100 subsequently performs data communication with the node 10b and the node 10c in turn, and communicates with each of the nodes 10a, 10b, and 10c And maintains the wake-up state during the data communication period. Accordingly, the terminal 100 maintains the wake-up state during the wake-up period. However, the node 10a can not wake-up only during the channel period DS1 according to the transmission time information TS1, The node 10b maintains the wakeup state only during the channel period DS2 in accordance with the transmission time information TS2 and the node 10c maintains the wakeup state during the channel period DS2 according to the transmission time information TS2, It is possible to maintain the wake-up state only during the interval DS3.

이에 더하여, 단말기(100)는 각 노드(10a, 10b 및 10c)의 채널구간(DS1, DS2 및 DS3)을 이웃하게 배열하여 단말기(100)의 웨이크-업 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the terminal 100 may shorten the wake-up time of the terminal 100 by arranging the channel sections DS1, DS2, and DS3 of the nodes 10a, 10b, and 10c in the neighborhood.

단말기(100)는 각 노드(10a, 10b 및 10c)에 할당하는 채널구간(DS1, DS2 및 DS3)을 서로 이웃하게 배치되도록 설정하고, 각 노드(10a, 10b 및 10c)에 할당한 채널구간(DS1, DS2 및 DS3)을 각 노드(10a, 10b 및 10c)로 통보하여 각 노드(10a, 10b 및 10c)가 단말기(100)에서 통보한 채널구간을 인지하도록 할 수 있다. 이때, 단말기(100)는 각 노드(10a, 10b 및 10c)에게 지연시간 정보를 줄 수 있는데, 지연시간 정보는 단말기(100)에서 각 노드(10a, 10b 및 10c)로 전송한 채널구간 정보에 포함되며, 채널구간 정보를 발송한 이후, 어느 정도의 시간(예컨대 수 ms) 이후에 노드(10a, 10b 및 10c)가 단말기(100)로 데이터를 전송할 것인가를 결정하는 시간정보에 해당할 수 있다. 이는, 노드(10a, 10b 및 10c)는 자체 RTC(Real Time Clock)를 구비하지 않을 수 있으며, 노드(10a, 10b 및 10c)는 단말기(100)로부터 채널구간 정보를 수신한 시간을 기준으로 지연시간 정보만큼 딜레이 후, 단말기(100)로 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다.The terminal 100 sets the channel sections DS1, DS2 and DS3 allocated to the respective nodes 10a, 10b and 10c to be adjacent to each other and sets the channel sections DS1, DS2 and DS3 allocated to the nodes 10a, 10b and 10c DS2 and DS3 to each of the nodes 10a, 10b and 10c so that the node 10a, 10b and 10c can recognize the channel interval notified by the terminal 100. [ At this time, the terminal 100 can give the delay time information to each of the nodes 10a, 10b, and 10c. The delay time information is information on the channel interval transmitted from the terminal 100 to each of the nodes 10a, 10b, And may correspond to time information for determining whether the nodes 10a, 10b, and 10c transmit data to the terminal 100 after a certain period of time (for example, several ms) after sending the channel interval information . The nodes 10a, 10b, and 10c may not have a RTC (Real Time Clock), and the nodes 10a, 10b, and 10c may receive the channel interval information from the terminal 100, May be configured to transmit data to the terminal 100 after delaying by the time information.

이에 따라, 각 노드(10a, 10b 및 10c)는 단말기(100)에서 제공하는 채널구간 정보를 참조하여 웨이크-업 할 시간을 판단하며, 웨이크-업 이후, 단말기(100)로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 각 노드(10a, 10b 및 10c)는 단말기(100)에 의해 시간이 배분되어 있으므로, 단말기(100)와 채널을 형성하기 위해 경쟁할 필요가 없고, 각 노드(10a, 10b 및 10c)는 단독으로 단말기(100)에 접근하여 데이터를 전송할 수 있다.Accordingly, each of the nodes 10a, 10b, and 10c can determine the time to wake up by referring to the channel period information provided by the terminal 100, and can transmit data to the terminal 100 after wake-up . Since each node 10a, 10b and 10c is allocated time by the terminal 100, it is not necessary to compete with the terminal 100 to form a channel, and each node 10a, 10b and 10c And can access the terminal 100 alone to transmit data.

도 4는 도 1에 도시된 단말기의 일 실시예에 따른 블록개념도를 도시한다.FIG. 4 shows a block conceptual diagram according to an embodiment of the terminal shown in FIG.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 단말기는, 센싱부(110), 생체신호 제어부(120) 및 무선 통신부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a terminal according to an embodiment may include a sensing unit 110, a bio-signal controller 120, and a wireless communication unit 130.

센싱부(110)는 무선 통신부(130)를 통해 노드(10a)에서 전송되는 데이터를 수신한다. 센싱부(110)는 증폭부(111), 필터링부(112) 및 아날로그-디지털 변환부(113)를 포함할 수 있다. 증폭부(111)는 무선 통신부(130)를 통해 수신되는 노드(10a)의 검출 값을 증폭하고, 증폭된 검출 값을 필터링부(112)로 제공한다. 필터링부(112)는 증폭부(111)에서 증폭된 검출 값에서 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키며, 외부 노이즈를 제거하여 아날로그-디지털 변환부(113)로 제공할 수 있다. 아날로그-디지털 변환부(113)은 필터링부(112)에서 필터링된 검출 값을 디지털 값으로 변환하여 생체신호 제어부(120)로 제공할 수 있다.The sensing unit 110 receives data transmitted from the node 10a through the wireless communication unit 130. [ The sensing unit 110 may include an amplification unit 111, a filtering unit 112, and an analog-to-digital conversion unit 113. The amplification unit 111 amplifies the detection value of the node 10a received through the wireless communication unit 130 and provides the amplified detection value to the filtering unit 112. [ The filtering unit 112 passes only a signal of a desired frequency band from the detection value amplified by the amplifying unit 111, removes the external noise, and provides the signal to the analog-to-digital converting unit 113. The analog-to-digital converter 113 may convert the filtered values detected by the filtering unit 112 into digital values and provide the digital values to the biological signal controller 120.

생체신호 제어부(120)는 센싱부(110)에서 제공하는 검출 값을 이용하여 노드(10a)가 이식되거나, 노드(10a)가 부착된 인체의 생체정보를 모니터링하고, 디스플레이장치(미도시)나 스피커(미도시)를 통해 인체의 생체정보 및 이상 여부를 출력할 수 있다. 바람직하게는, 생체신호 제어부(120)는 전원부(121), 제어부(122) 및 인터페이스부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.The bio-signal controller 120 monitors the bio-information of the human body to which the node 10a is attached or the bio-information of the human body to which the node 10a is attached using a detection value provided by the sensing unit 110, The biometric information and the abnormality of the human body can be outputted through a speaker (not shown). The bio-signal controller 120 may include a power source unit 121, a controller 122, and an interface unit 123.

전원부(121)는 단말기(100)에 내장되는 배터리의 전원 전압을 일정하게 유지하며, 배터리의 전원을 센싱부(110) 및 생체신호 제어부(120)에 배분할 수 있다. 전원부(121)는 단말기(100)가 유휴 상태일 경우, 단말기(100)로 제공하는 전원을 최소화하여 전력 소모를 저감할 수 있다.The power supply unit 121 can maintain the power supply voltage of the battery built in the terminal 100 constant and can distribute the power of the battery to the sensing unit 110 and the bio-signal controller 120. When the terminal 100 is idle, the power unit 121 minimizes the power supplied to the terminal 100, thereby reducing power consumption.

제어부(122)는 센싱부(110)에서 제공되는 검출 값을 획득하고, 획득한 검출 값을 인터페이스부(123)로 제공하여 표시되도록 하거나, 검출 값을 모니터링하여 인체의 이상 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 단말기(100)가 인체의 혈압을 체크하는 장치인 경우, 제어부(122)는 센싱부(110)에서 제공되는 검출 값이 정상 혈압 범위인가를 판단할 수 있으며, 판단 결과 비 정상적인 혈압 범위일 경우, 인터페이스부(123)를 통해 혈압 값이 표시되도록 하거나, 경고음을 발산하도록 제어할 수 있다.The control unit 122 may acquire the detection value provided by the sensing unit 110 and provide the obtained detection value to the interface unit 123 for display or may monitor the detection value to determine the abnormality of the human body . For example, when the terminal 100 is a device for checking the blood pressure of a human body, the control unit 122 can determine whether the detection value provided by the sensing unit 110 is in the normal blood pressure range. As a result, , It is possible to control the blood pressure value to be displayed through the interface unit 123 or to emit a warning sound.

인터페이스부(123)는 디스플레이장치 및 스피커를 구비할 수 있으며, 제어부(122)에서 제공하는 검출 값을 표시하거나, 제어부(122)의 판단 결과에 따라 경고 음을 재생하거나 또는 디스플레이장치를 통해 경고 메시지를 표시할 수 있다. 또한, 인터페이스부(123)는 컴퓨터, 휴대폰 및 스마트폰과 같은 외부 장치와 유선 또는 무선으로 연결하기 위한 통신 프로토콜을 구비할 수도 있으며, 이 경우, 단말기(100)에서 검출된 검출 값은 외부 장치로 제공될 수 있다.The interface unit 123 may include a display device and a speaker. The interface unit 123 may display a detection value provided by the control unit 122, play a warning sound according to a determination result of the control unit 122, Can be displayed. In addition, the interface unit 123 may include a communication protocol for wired or wireless connection with an external device such as a computer, a mobile phone, or a smart phone. In this case, Can be provided.

도 5는 본 발명에 따른 단말기의 동작 과정에 대한 흐름도를 도시한다.FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation procedure of a terminal according to the present invention.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 동기화 방법은, 먼저, 단말기(100)가 노드로 동기화 패킷을 전송하고(S201), 단말기(100)는 노드(10a, 10b 및 10c)로부터 동기화 패킷에 대한 응답 패킷이 전송되었는가를 판단한다(S202). 단말기(100)는 각 노드(10a, 10b 및 10c)로부터 응답 패킷이 전송되면 각 노드(10a, 10b 및 10c)에 대해 시간 동기화를 수행하고, 시간 동기화가 수행된 후, 각 노드(10a, 10b 및 10c)에 대해 채널 구간을 타임 테이블에 할당할 수 있다. 각 노드(10a, 10b 및 10c)에 대한 채널구간 할당이 종료되면, 단말기(100)는 웨이크-업 상태를 유지해야 하는 시간과 슬립 모드로 전환해야 할 시간을 판단할 수 있다. 5, a synchronization method according to an embodiment of the present invention includes: first, a terminal 100 transmits a synchronization packet to a node (S201); the terminal 100 receives a synchronization packet from a node 10a, 10b, It is determined whether a response packet has been transmitted (S202). When a response packet is transmitted from each of the nodes 10a, 10b and 10c, the terminal 100 performs time synchronization with respect to each of the nodes 10a, 10b, and 10c, and after time synchronization is performed, And 10c to the time table. When the channel interval allocation for each of the nodes 10a, 10b, and 10c is ended, the terminal 100 can determine the time to maintain the wake-up state and the time to switch to the sleep mode.

다음으로, 단말기(100)는 타임 테이블을 참조하여 노드(10a, 10b 및 10c)와 데이터 통신이 요구되는 채널구간인가를 판단하며(S203), 판단결과 노드와 데이터 통신이 요구되는 채널구간인 경우, 단말기(100)는 웨이크-업 상태로 전환하여 노드(10a, 10b 및 10c)와 데이터 통신을 위해 준비되고, 반대의 경우, 슬립 모드를 유지하여(S205), 전력 소모를 최소화할 수 있다.Next, the terminal 100 refers to the time table to determine whether it is a channel section requiring data communication with the nodes 10a, 10b, and 10c (S203). If it is determined that the channel section requires data communication with the node , The terminal 100 is switched to the wake-up state and is prepared for data communication with the nodes 10a, 10b, and 10c, and in the opposite case, the terminal 100 is maintained in the sleep mode (S205), thereby minimizing power consumption.

마지막으로, 단말기(100)가 웨이크-업 상태이고, 채널구간에서 노드(10a, 10b 및 10c)와의 데이터 통신이 요구될 때, 단말기(100)는 노드(10a, 10b 및 10c)로부터 데이터를 수신할 수 있다(S206).Finally, when the terminal 100 is in the wake-up state and data communication with the nodes 10a, 10b and 10c is requested in the channel section, the terminal 100 receives data from the nodes 10a, 10b and 10c (S206).

도 6은 본 발명에 따른 노드의 동작 과정에 대한 흐름도를 도시한다.Figure 6 shows a flow diagram of the operation of a node according to the present invention.

도 6을 참조하면, 먼저 노드(10a, 10b 및 10c)는 단말기(100)로부터 제공되는 동기화 패킷을 수신하고(S301), 수신된 동기화 패킷을 통해 단말기(100)로 데이터를 전송해야 할 시간을 판단한다. 동기화 패킷은 각 노드(10a, 10b 및 10c)가 데이터를 송신해야 할 시간정보를 포함하는데, 시간정보는 동기화 패킷이 발송되는 발송시간 및 발송시간을 기준으로 하는 지연시간의 형태로 정의될 수 있다. 예컨대, 노드(10a, 10b 및 10c)는 동기화 패킷이 발송된 시간을 기준으로 100ms 지연된 후, 데이터를 전송하라는 방식으로 데이터 전송시간을 정의할 수 있는 것이다. 여기서, 지연시간은 100ms에 해당할 수 있다. Referring to FIG. 6, the nodes 10a, 10b, and 10c receive a synchronization packet provided from the terminal 100 (S301), and transmit a time to transmit data to the terminal 100 through the received synchronization packet . The synchronization packet includes time information for each node 10a, 10b and 10c to transmit data, and the time information can be defined in the form of a delay time based on the transmission time and the transmission time at which the synchronization packet is sent . For example, the nodes 10a, 10b, and 10c may define a data transmission time in such a manner that data is transmitted after a delay of 100 ms based on the time when the synchronization packet is transmitted. Here, the delay time may correspond to 100 ms.

노드(10a, 10b 및 10c)는 동기화 패킷을 수신 후, 동기화 패킷 수신 여부에 대한 응답 패킷을 단말기(100)로 전송할 수 있다(S302). 단말기(100)는 응답 패킷을 수신 후, 슬립 모드를 유지하며(S303), 단말기(100)에서 전송한 동기화 패킷에 의해 설정된 채널구간에 대응하는가를 판단한 후(S303), 채널구간에 대응하는 경우, 슬립 모드를 해제하고(S305), 슬립 모드가 해제된 후, 단말기(100)로 데이터를 전송할 수 있다(S306). After receiving the synchronization packet, the nodes 10a, 10b, and 10c may transmit a response packet to the terminal 100 (S302). After receiving the response packet, the terminal 100 maintains the sleep mode (S303), determines whether it corresponds to the channel interval set by the synchronization packet transmitted from the terminal 100 (S303), and if it corresponds to the channel interval , The sleep mode is released (S305), and after the sleep mode is released, data can be transmitted to the terminal 100 (S306).

10a, 10b, 10c : 노드 100 : 단말기10a, 10b, 10c: node 100:

Claims (8)

생체정보를 획득하는 제1센서 및 제2센서와 IEEE 802.15.6이 적용된 무선 네트워크를 구성하는 단말기에 의해 수행되며,
상기 제1센서와 상기 제2센서로부터 비콘(Becon)을 수신하여 상기 제1센서와 상기 제2센서가 데이터를 전송하는 전송시간 정보 및 데이터의 크기 정보를 획득하는 단계;
상기 전송시간 정보를 토대로 상기 제1센서 및 상기 제2센서에 대한 시간 동기화를 수행하는 단계;
상기 시간 동기화된 상기 제1센서와 상기 제2센서에 대한 채널구간을 할당하기 위한 채널 스케줄을 생성하는 단계; 및
상기 채널 스케줄을 참조하여 채널 형성이 요구되는 채널구간에서 상기 단말기, 상기 제1센서 및 상기 제2센서를 구동 상태로 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법.A first sensor and a second sensor for acquiring biometric information and a terminal constituting a wireless network to which IEEE 802.15.6 is applied,
Receiving a beacon from the first sensor and the second sensor to acquire transmission time information and size information of the data transmitted by the first sensor and the second sensor;
Performing time synchronization for the first sensor and the second sensor based on the transmission time information;
Generating a channel schedule for allocating a channel interval to the first sensor and the second sensor in time synchronization; And
And controlling the terminal, the first sensor, and the second sensor to be in a driving state in a channel section requiring a channel formation with reference to the channel schedule. 제1항에 있어서,
상기 구동 상태로 제어하는 단계는,
상기 채널 형성이 요구되지 않는 채널구간에서 상기 단말기, 상기 제1센서 및 상기 제2센서 중 하나를 슬립 모드로 전환하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법.The method according to claim 1,
The step of controlling to the driving state includes:
And switching one of the terminal, the first sensor, and the second sensor to a sleep mode in a channel section in which the channel formation is not required. 제1항에 있어서,
상기 제1센서 및 상기 제2센서의 채널구간을 이웃하게 배열하여 상기 채널 스케줄을 최적화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법.The method according to claim 1,
And optimizing the channel schedule by arranging channel intervals of the first sensor and the second sensor in a neighboring manner. 제3항에 있어서,
상기 단말기는 상기 제1센서 및 상기 제2센서에 대한 채널구간을 최적화 후, 상기 제1센서 및 상기 제2센서로 상기 채널구간에 대한 구간정보를 통보하는 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법.The method of claim 3,
Wherein the terminal notifies the first sensor and the second sensor of interval information on the channel interval after optimizing a channel interval for the first sensor and the second sensor, . 제4항에 있어서,
상기 제1센서 및 상기 제2센서는 상기 채널구간에서 웨이크-업 상태인 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법.5. The method of claim 4,
Wherein the first sensor and the second sensor are in a wake-up state in the channel period. 제5항에 있어서,
상기 구간정보는 상기 단말기에서 상기 채널구간을 통보하는 시간을 기준 시간으로 하여 지연되는 지연시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법. 6. The method of claim 5,
Wherein the interval information includes delay time information delayed by a time at which the UE reports the channel interval as a reference time. 제4항에 있어서,
상기 구동 상태로 제어하는 단계는,
상기 단말기에서 상기 제1센서 및 상기 제2센서로 상기 채널구간에 대한 구간정보를 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법. 5. The method of claim 4,
The step of controlling to the driving state includes:
And providing the terminal with interval information on the channel interval from the first sensor and the second sensor. 제1항에 있어서,
상기 단말기는 WBAN(Wireless Body Area Network)을 통해 상기 제1센서 및 상기 제2센서와 센서 네트워크(Sensor Network)를 형성하는 것을 특징으로 하는 WBAN 네트워크의 전력 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the terminal forms a sensor network with the first sensor and the second sensor through a wireless body area network (WBAN).
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