KR101486258B1 - 저전력 무선 네트워크 시스템 및 그 데이터 프레임과 네트워크 구성 정보 교환 방법 - Google Patents

저전력 무선 네트워크 시스템 및 그 데이터 프레임과 네트워크 구성 정보 교환 방법 Download PDF

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윤종택
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Abstract

본 발명에서는, 교환 데이터를 위해 마련된 프레임 구간과는 별개의 프레임 구간에 네트워크 구성 정보가 삽입되는 슈퍼프레임 구조를 사용하고, 동기화 정보에 상기 네트워크 구성 정보가 삽입되는 프레임 구간에 대한 정보를 포함한다. 그리고 상기 동기화 정보를 통해 상기 동기화 정보를 수신한 노드가 네트워크 구성 정보가 삽입된 구간에 대해 인지할 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들이 교환할 데이터가 없는 경우 상기 네트워크 구성 정보가 수신되는 구간에서만 데이터를 송수신할 수 있도록 한다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크의 노드들은 교환할 데이터가 없는 경우 액티브 구간동안이라 할지라도 절전 상태에 있게 되므로 최대한 전력의 낭비를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

Description

저전력 무선 네트워크 시스템 및 그 데이터 프레임과 네트워크 구성 정보 교환 방법{A LOW POWER WIRELESS NETWORK SYSTEM AND A DATA FRAME, METHOD FOR NETWORK CONFIGURATION DATA EXCHANGING THEREOF}
본 발명은 소형, 이동형 무선 통신 노드(node)들을 다수 포함하는 무선 네트워크 시스템에 대한 것이다.
통상적인 무선 네트워크 시스템에서는 데이터 교환을 위해 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoid) 방식을 사용한다. 그리고 통상적인 CSMA/CA 방식에서는 동기화 정보인 비콘(Beacon) 정보를 이용하여 각각의 무선 노드들이 시간적으로 동기화를 수행하고, 교환할 데이터가 있는 경우에 목적지 노드까지의 노드들의 데이터 교환 상태를 감지하여 충돌(collision)이 발생하지 않는 시간대에 데이터가 교환될 수 있도록 한다.
도 1은 이러한 통상적인 무선 네트워크 시스템에서 사용되는 슈퍼프레임(Superframe) 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 통상적인 CSMA/CA 방식의 슈퍼프레임(100)은 비콘(Beacon) 구간(102), 액티브 구간(104), 인액티브 구간(106)을 포함하여 구성된다. 여기서 비콘 구간(102)은 동기화 정보인 비콘 정보가 전송되는 기간이다. 그리고 비콘 정보는 무선 네트워크를 구성하는 각각의 노드들의 식별 정보 및 액티브 구간(104)의 길이에 대한 정보를 포함한다. 따라서 각 노드들은 비콘 구간(102) 동안 비콘 정보를 수신하여, 액티브 구간(104) 동안 지속적으로 파워 온(power on) 상태를 유지한다.
그리고 인액티브 구간(106)은 각 노드간 동기화시에 다른 노드들이 데이터 교환을 할 수 있도록 하기 위한 구간이다. 따라서 다른 노드들간의 데이터 충돌을 방지하기 위해 인액티브 구간(106) 동안에는 해당 노드는 파워 다운(Power down) 즉 "절전 모드" 상태로 대기하게 된다.
그리고 액티브 구간(104)은 각 노드간 교환될 데이터가 전송되는 구간이다. 여기서 각 노드간 교환될 데이터에는 제어 상태나 상태 메시지, 또는 목적지 노드의 식별 정보와 목적지 노드에 전송될 데이터뿐만 아니라 네트워크의 구성 정보가 포함된다. 따라서 각각의 노드들은 액티브 구간(104) 동안 다른 노드들로부터 데이터를 수신하여 서로 간에 네트워크 구성 정보를 공유한다. 이러한 네트워크 구성 정보는 각각의 노드들간 "홉(hop)"과 같은 각 노드들 사이의 네트워크상 거리 또는 새로운 노드의 연결 여부, 또는 연결된 노드가 탈퇴하였는지 여부등에 대한 정보를 포함한다.
이러한 네트워크 구성 정보들은 노드간 데이터 교환을 위해 반드시 필요하다. 왜냐하면, 각 노드들은 데이터가 최종 전송될 목적지 노드가 현재 연결된 상태인지, 또는 어디에 위치한 것인지, 또는 목적지 노드에 이르는 최적의 경로는 어떤 것인지 등에 대해 이러한 네트워크 구성 정보를 통해 인지할 수 있기 때문이다.
그러므로 통상적인 무선 네트워크 시스템에서는 비록 노드들간에 교환할 데이터가 없는 경우에도 액티브 구간(104) 동안 지속적으로 데이터를 송수신할 수 있는 상태에 있어야 한다는 문제점이 있다. 왜냐하면, 상술한 바와 같이 비록 교환할 데이터가 없어도 네트워크 구성 정보의 공유는 반드시 필요하기 때문이다. 따라서 네트워크 구성 정보의 크기가 극히 작음에도 불구하고, 네트워크 구성 정보가 액티브 구간(104)에서 전송되었기 때문에, 전체 액티브 구간(104) 동안 파워 온 상태를 유지하여야만 했고, 이에 따라 전력이 크게 낭비된다는 문제점이 있다.
또한 네트워크 토폴로지(Topology)를 구성하는 데 소요되는 시간에 있어서도 통상적인 무선 네트워크 시스템에서는 전체 액티브 구간(104) 동안 데이터를 수신하여야 네트워크 구성 정보를 수신할 수 있었기 때문에, 네트워크 토폴로지를 갱신하기 위해 각 노드들 간에 교환하는 데이터의 양이 커지고, 네트워크 토폴로지의 갱신에도 불필요하게 소요되는 시간이 많다는 문제점이 있다.
그러므로 본 발명의 목적은, 특성상 그 크기가 제약되는 소형, 이동형 노드들의 전력을 최대한으로 절약할 수 있는 저전력 무선 네트워크 시스템을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 목적은, 보다 빠르게 토폴로지 갱신이 이루어지는 무선 네트워크 시스템 및 네트워크 구성 정보 교환 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는, 무선 네트워크 시스템에서 사용되는 데이터 프레임(Data Frame)에 있어서, 상기 노드들의 동기화 정보가 전송되는 비콘(Beacon) 구간과, 상기 노드들이 서로 간에 교환할 데이터가 전송되는 액티브(Active) 구간과, 네트워크 구성 정보가 전송되는 어드버타이징(Advertising) 구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다수의 노드들을 포함하는 트리(tree) 구조의 네트워크 시스템에 있어서, 상기 노드들은, 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간이 별도로 마련된 데이터 프레임을 이용하여 상기 네트워크 구성 정보를 교환하며, 상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간을 인식하기 위한 정보는 상기 노드들의 동기화 정보에 포함되어 전송되고, 상기 노드들은 상기 동기화 정보를 통해 상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간을 인지하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 노드들은, 상기 동기화 정보를 통해 서로 간에 교환할 데이터가 없는 것을 인지한 경우 상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간 외에는 절전 모드 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 네트워크 구성 정보는, 상기 무선 네트워크 시스템의 루트(Root) 노드로 전송되고, 상기 루트 노드에서 브로드캐스팅(Broadcasting)되어 상기 무선 네트워크 시스템을 구성하는 다른 노드들에게 전송되는 것을 특징으로 한다.
또한 네트워크 구성 정보를 교환하는 방법에 있어서, 상기 노드들이, 동기화 정보가 수신되었는지 여부를 체크하는 단계와, 상기 동기화 정보가 수신된 경우, 수신된 동기화 정보로부터 다른 노드와 교환할 데이터가 있는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과에 따라 상기 교환할 데이터가 전송되는 구간동안 절전 모드를 유지하는 단계 및, 상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간동안에 절전 모드를 해제하여 다른 노드와 상기 네트워크 구성 정보를 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노드들은, SNR(Signal to Noise Ratio) 측정부를 더 구비하고, 상기 노드들이, 네트워크상 거리가 2홉(hop)이상 떨어진 노드가 있는지 여부를 탐지하는 단계와, 상기 탐지 결과, 상기 2홉이상 네트워크상 거리가 떨어진 노드가 있는 경우, 그 노드가 관리하는 자신의 SNR(Signal to Noise Ratio) 값을 확인하는 단계와, 상기 SNR 값 확인 결과, SNR 값이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 체크하는 단계와, 상기 체크 결과에 따라 SNR 값이 기 설정된 임계치 이상인 노드의 네트워크상 거리를 1홉으로 설정하는 단계 및, 상기 설정한 네트워크상 거리가 반영된 네트워크 구성 정보를 다른 노드들과 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 무선 네트워크 시스템을 구성하는 노드들 간에 네트워크 구성 정보만을 별도로 교환할 수 있도록 하는 데이터 프레임 구조를 이용하여 노드들이 절전 모드를 유지하는 시간을 최대화 할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명은 별도의 데이터 프레임 구간을 통해 각 노드들이 네트워크 구성 정보를 교환할 수 있도록 함으로써, 보다 짧은 시간에 네트워크 토폴로지가 갱신될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 통상적인 무선 네트워크 시스템에서 사용되는 슈퍼프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템에서 사용되는 슈퍼프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 슈퍼프레임 구조 중, 비콘 구간에 전송되는 비콘 정보를 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 각 노드의 동기화가 이루어진 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들이 네트워크 구성 정보를 교환하는 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 통상적인 트리 구조의 네트워크 토폴로지에서 관리되는 라우팅 정보의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들이 SNR 값을 이용하여 네트워크 구성 정보를 갱신하는 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템에서 SNR 값에 따라 라우팅 정보를 갱신하는 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하도록 한다. 먼저 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해, 본 발명의 기본 원리를 설명하면, 본 발명에서는, 교환 데이터를 위해 마련된 프레임 구간과는 별개의 프레임 구간에 네트워크 구성 정보가 삽입되는 슈퍼프레임 구조를 사용하고, 동기화 정보에 상기 네트워크 구성 정보가 삽입되는 프레임 구간에 대한 정보를 포함한다. 그리고 상기 동기화 정보를 통해 상기 동기화 정보를 수신한 노드가 네트워크 구성 정보가 삽입된 구간에 대해 인지할 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들이 교환할 데이터가 없는 경우 상기 네트워크 구성 정보가 수신되는 구간에서만 데이터를 송수신할 수 있도록 한다.
도 2는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 각 노드들이 데이터 및 네트워크 구성 정보를 교환하기 위해 사용하는 슈퍼프레임의 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼프레임(200)에는 비콘(Beacon) 구간(202), 액티브 구간(204), 인액티브 구간(206), 어드버타이징(Advertising) 구간(208)을 포함하여 구성된다. 여기서 액티브 구간(204)에서는 비록 제어 상태나 상태 메시지등 노드들간에 교환될 데이터가 전송되기는 하지만, 네트워크 구성 정보는 전송되지 않는다. 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼프레임(200)에서 네트워크 구성 정보는 어드버타이징 구간(208)에 전송된다.
상기 어드버타이징 구간(208)에 전송되는 네트워크 구성 정보에는 각 노드들의 네트워크상 거리, 새로운 노드의 연결 여부, 연결된 노드가 제거되었는지 여부등에 대한 정보인 라우팅(routing) 정보가 포함된다. 그리고 사용자가 네트워크의 성능을 모니터링하기 위해 접속하는 노드인 전시기의 접속 여부등에 대한 정보를 포함한다. 따라서 본 발명에서는 제어 상태나 상태 메시지 등과 같이 노드들간에 교환되는 데이터들과는 별개로, 별도의 구간에서 네트워크의 구성 정보가 교환되도록 한다. 이에 따라 교환 데이터가 없는 노드의 경우는 상기 어드버타이징 구간(208) 동안에만 네트워크 구성 정보를 송수신 할 수 있도록 함으로써 전력을 최대한 절약할 수 있을 뿐만 아니라 노드들간 교환되는 데이터의 전송량을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼프레임(200)의 비콘 구간(202)에서는 비콘(Beacon) 정보가 전송된다. 그리고 상기 비콘 구간(202)에서 전송되는 비콘 정보는, 다른 노드와 교환할 데이터가 있는지 여부 및 상기 어드버타이징 구간(208)에 대한 정보를 더 포함한다.
도 3은 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 슈퍼프레임 구조 중, 비콘 구간에 전송되는 비콘 정보를 상세히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼프레임의 비콘 구간(202)에서는 MAC(Media Access Control) 헤더(300), 슈퍼프레임 일련번호(202), 액티브 구간 길이(304), 어드버타이징 구간 오프셋(306), 어드버타이징 구간 길이(308), 차일드 ID 비트맵(Bitmap)(312)을 포함하는 비콘 정보가 전송된다.
여기서 상기 어드버타이징 구간 오프셋(306)에는 어드버타이징 구간의 시작시점에 대한 정보가 포함된다. 여기서 상기 어드버타이징 구간의 시작시점에 대한 정보는 기 설정된 오프셋 시간값일 수 있다. 그리고 상기 어드버타이징 구간의 길이(308)에는 상기 어드버타이징 구간의 길이에 대한 값이 저장된다. 여기서 상기 어드버타이징 구간의 길이에 대한 값은 기 설정된 길이 시간값일 수 있다.
이에 따라 상기 비콘 구간(202)에 비콘 정보를 수신한 노드는, 상기 비콘 정보가 수신된 시점부터 기 설정된 오프셋 시간값이 지난 후에 어드버타이징 구간이 시작됨을 인지할 수 있다. 그리고 어드버타이징 구간 길이(308)에 저장된 길이 시간값동안 네트워크 구성 정보를 수신하거나 또는 송신한다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들은 교환할 데이터가 없는 경우 어드버타이징 구간에만 절전 모드를 해제하여(파워 온 상태) 네트워크 구성 정보만을 송수신하는 것이 가능하다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 비콘 정보의 차일드 ID 비트맵(312)에는 교환할 데이터가 있는지 여부 및 데이터를 교환할 목적지 노드에 대한 정보가 저장된다. 여기서 상기 목적지 노드에 대한 정보는 비트맵 형식으로 저장될 수 있다. 이러한 비트맵 형식을 통해 목적지 노드를 지정하면 목적지 노드의 정보 크기를 줄일 수 있다. 그리고 특정 노드만을 비트맵으로 지정함으로써 하향 전송의 경우에 불필요하게 다른 노드들 사이에 데이터가 교환되는 것을 막을 수 있다.
또한 상기 비콘 정보에는 사용자가 네트워크의 성능을 모니터링하기 위해 접속하는 노드인 전시기의 접속 여부등을 표시하기 위한 영역을 포함할 수도 있음은 물론이다. 상기 도 3의 전시기 표시 영역(310)은 이처럼 상기 전시기의 접속 여부에 대한 정보를 삽입하기 위한 영역이다. 이러한 전시기는 전시기의 탈퇴시 네트워크 토폴로지가 재구성되는 것을 방지하기 위해 일반적으로 차일드 노드로 접속된다.
만약 전시기가 접속된 경우라면, 상기 전시기의 접속을 감지한 노드는 상기 전시기 표시 영역(310)에 이를 표시하여 자신의 페어런트 노드에 전송한다. 그리고 어드버타이징 구간이 되면 상기 전시기의 접속에 따라 변경된 네트워크 구성 정보를 어드버타이징 구간을 통해 페어런트 노드로 전송한다. 그리고 이러한 과정은 최상위 레벨의 페어런트 노드인 루트 노드에 전송될 때까지 각각의 네트워크 토폴로지의 레벨에서 이루어진다.
그리고 상기 루트 노드는 자신에게 수신된 비콘 정보를 통해 상기 전시기의 접속 여부를 인지하고, 이에 따라 네트워크의 상태를 체크하는 주기를 보다 짧게 설정할 수 있다. 이 경우 네트워크의 노드들은 보다 짧은 주기로 제어 상태 메시지를 전송하게 되고 이는 전시기를 통해 운용자에게 전시된다.
또한 만약 전시기가 네트워크에서 탈퇴하는 경우에는, 루트 노드는 상기 전시기가 탈퇴하였음을 상술한 과정을 통해 인지하고, 네트워크의 상태를 체크하는 주기를 보다 길게 설정할 수 있다. 그리고 이 경우 각 노드는 제어 상태 메시지를 전송하는 간격을 길게 설정하여 송신으로 발생하는 소모 전력을 줄일 수 있다.
도 4는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템은 다수의 레벨 구조를 가지는 트리(Tree) 형태의 네트워크를 구성한다. 그리고 각각의 레벨에 따라 루트 노드(400), 적어도 하나 이상의 페어런트 노드(410, 412, 420, 422, 424)와 적어도 하나 이상의 차일드 노드(430, 432, 434)를 포함한다.
그리고 이와 같이 네트워크 토폴로지가 구성되면 각 노드들 간의 동기화를 수행한다. 기본적으로 각 레벨의 페어런트 노드들은 자신들의 차일드 노드들의 동기화 시간을 지정한다. 따라서 각 레벨의 차일드 노드들은 자신들의 페어런트 노드들의 동기화 시간에 그 동기를 맞춘다. 그러므로 루트 노드(400)부터 최하위 레벨의 차일드 노드들(430, 432, 434)까지 모든 노드들의 동기화 시간이 충돌 없이 시간적으로 동기화된다. 그리고 이러한 시간적 동기화는 비콘 정보의 송신 시간을 지정함으로써 이루어진다.
도 5는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 각 노드가 동기화가 이루어진 경우를 도시한 예시도이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 네트워크 토폴로지가 구성될 경우 루트 노드(400)는 자신의 차일드 노드인 Lv1.페어런트 노드(410)의 동기화 시간을 지정한다. 그리고 Lv1.페어런트 노드(410)는 자신의 차일드 노드인 Lv2.페어런트 노드(420)의 동기화 시간을 지정한다.
이를 자세히 살펴보면, 루트 노드(400)의 비콘 구간(500)에서 비콘 정보가 송신되면, Lv1.페어런트 노드(410)는 비콘 구간(510)에서 비콘 정보를 수신한다. 그리고 수신된 비콘 정보로부터 수신될 메시지가 있다는 것을 인지하고 루트 노드(400)에서 액티브 구간(502) 동안 송신되는 메시지를 액티브 구간(512)에서 수신한다. 이에 따라 루트 노드(400)와 Lv1.페어런트 노드(410)는 비콘 구간(500)에서 시간적으로 동기화된다.
그리고 Lv1.페어런트 노드(410)는 비콘 구간(514)에서 자신의 차일드 노드인 Lv2.페어런트 노드(420)로 비콘 정보를 송신한다. 그리고 Lv2.페어런트 노드(420)는 비콘 구간(520)에서 이를 수신한다. 그리고 수신된 비콘 정보로부터 수신될 메시지가 있다는 것을 인지하고 Lv1.페어런트 노드(410)에서 액티브 구간(516) 동안 송신되는 메시지를 액티브 구간(522)에서 수신한다. 이에 따라 Lv1.페어런트 노드(410)과 Lv2.페어런트 노드(420)는 비콘 구간(514)에서 시간적으로 동기화된다. 그러므로 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서는 시간적인 동기화를 통해 경쟁없이 서로간에 데이터를 교환할 수 있다.
이처럼 시간적으로 동기화가 이루어지면, 각각의 노드들은 자신의 차례가 돌아오게 되는 경우 자신의 동기화 시간에 도 2에서 상술한 슈퍼프레임(200)구조의 데이터 프레임을 통해 데이터 또는 네트워크의 구성 정보를 다른 노드들과 교환한다. 이는 자신의 동기화 시간에 데이터 또는 네트워크 구성 정보가 포함된 슈퍼프레임(200)을 전송함으로써 이루어진다. 그리고 상기 슈퍼프레임(200)의 전송은 비콘 구간(202)에서 전송되는 비콘 정보의 전송을 통해 시작된다. 그리고 이러한 비콘 정보에는 교환할 데이터가 있는지 여부 및 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간에 대한 정보가 포함된다.
따라서 각 노드들은 수신된 비콘 정보를 통해, 슈퍼프레임(200)의 액티브 구간(204) 동안 절전 모드를 해제하여 데이터를 수신하여야 하는지 또는 액티브 구간(204) 동안 파워 다운, 즉 절전 모드를 유지할 수 있는지를 판단하게 된다.
도 6은 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들이 네트워크 구성 정보를 교환하는 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템에서 각각의 노드들은, 600단계에서 다른 노드들로부터 비콘 동기화 정보가 수신되었는지 여부를 체크한다. 그리고 만약 비콘 동기화 정보가 수신되지 않았다면 그대로 파워 다운 상태, 즉 절전 모드를 유지한다.
그러나 만약 상기 600단계에서 비콘 동기화 정보가 수신된 경우라면, 노드들은 슈퍼프레임(200)의 전송이 시작된 것임을 인지한다. 그리고 노드들은 602단계로 진행하여 수신된 비콘 정보를 분석하고 비콘 정보를 송신한 노드로부터 교환할 데이터가 있는지 여부를 확인한다. 그리고 상기 602단계의 확인 결과, 교환할 데이터가 있는 경우라면 노드들은 608단계로 진행하여 액티브 구간(204) 동안 절전 모드를 해제하고 상기 비콘 정보를 송신한 노드와 데이터를 교환한다. 그리고 606단계로 진행하여 어드버타이징 구간(208)에서 네트워크 구성 정보를 다른 노드들과 교환한다.
그러나 상기 602단계의 확인 결과 상기 비콘 정보로부터 교환할 데이터가 없는 경우라면, 노드들은 604단계로 진행하여 액티브 구간(204)이 만기되었는지 여부를 체크한다. 그리고 상기 604단계에서 액티브 구간(204)이 만기되지 않은 경우라면 계속 파워 다운, 즉 절전 모드 상태를 유지한다. 그리고 604단계의 체크 결과 액티브 구간(204)이 만기된 경우라면 절전 모드를 해제하고 상기 비콘 정보의 분석을 통해 인지한 어드버타이징 구간(208) 동안 네트워크 구성 정보를 교환한다. 그리고 어드버타이징 구간(208)이 만기되면 다시 600단계로 진행하여 다른 노드로부터 비콘 정보가 수신되었는지 여부를 체크한다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크의 노드들은 교환할 데이터가 없는 경우 액티브 구간 동안이라 할지라도 절전 상태에 있게 되므로 최대한 전력의 낭비를 줄일 수 있다는 효과가 있다.
또한 상술한 네트워크 구성 정보의 교환은, 기 설정된 주기가 만기되면 먼저 하위 레벨의 차일드 노드가 페어런트 노드로 현재 상태 및 변경 여부를 감지하여 전송하고, 이러한 과정을 각각의 레벨마다 반복하여 최상위 페어런트인 루트 노드(400)로 최종 전달된 후, 루트 노드(400)가 자신에게 전달된 전체 네트워크의 구성 정보를 전체 노드들에게 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 형태로 이루어질 수 있다. 그러나 이처럼 기 설정된 주기 뿐만 아니라 네트워크 구성 정보에 변경이 생긴 경우, 즉 새로운 노드가 접속되거나, 기존 연결된 노드가 네트워크에서 탈퇴하는 경우 이를 감지하는 즉시 상기 네트워크 구성 정보의 교환이 이루어질 수도 있음은 물론이다.
그리고 상기한 네트워크 구성 정보의 변경은 SNR(Signal to Noise Ratio)를 측정한 결과에 따라 발생할 수도 있음은 물론이다.
도 7은 통상적인 트리 구조의 네트워크 토폴로지에서 관리되는 라우팅 정보의 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하여 살펴보면, 이러한 트리 구조의 네트워크 토폴로지에서는 각 차일드 노드는 자신의 페어런트 노드 사이에서만 1홉의 네트워크상 거리를 가진다. 이는 같은 레벨의 차일드 노드의 경우 서로간에 데이터가 교환될 수 있다고 할지라도 항상 페어런트 노드의 중계를 통해 전달하여야 한다는 것을 의미한다.
이를 개선하기 위해서 SNR 값을 이용하는 방법이 사용될 수 있다. 즉, 예를 들어 본 발명과 같이 무선 네트워크 환경을 구성하는 노드들의 경우 SNR 값 측정 결과 인접한 다른 노드와 직접적으로 데이터가 교환될 수 있는 경우라면 이를 직접 연결하여 데이터를 교환할 수 있도록 할 수도 있다.
도 8은 이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 각 노드들이 SNR 값을 이용하여 네트워크 구성 정보를 갱신하는 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 노드들은 각각 SNR 측정부를 구비한다. 그리고 2홉 이상의 네트워크 거리를 가지는 인접 노드들과 SNR 값을 측정하여 양호한 신호 레벨의 경우라면 상기 인접 노드들과 직접 데이터를 송수신 할 수 있도록 한다. 즉, 네트워크상 거리가 2홉인 차일드 노드1(802)과 차일드 노드2(804)는 각각 서로에 대한 SNR을 측정하고 도 8에서 도시하고 있는 것처럼 그 결과값을 라우팅 정보에 삽입하여 어드버타이징 구간(208)을 통해 서로간에 공유한다.
이 경우 측정된 SNR 값들은 도 8에서 보이고 있는 것처럼 라우팅 관리 테이블에서, 차일드 노드1(802)과 차일드 노드2(804)의 SNR 결과값(812)으로, 차일드 노드2(804)와 차일드 노드1(802)과의 SNR 결과값(816)으로 관리될 수 있다. 그리고 만약 SNR 값의 크기가 -30db 이상인 경우에 노드들간에 직접 신호를 교환할 수 있다고 가정하면, 차일드 노드1(802)은 차일드 노드2(804)의 신호를 직접 받을 수 있는 상태에 있지만, 차일드 노드2(804)는 차일드 노드1(802)의 신호를 직접 받을 수 없는 상태에 있음을 알 수 있다.
따라서 이러한 경우 차일드 노드1(802)이 차일드 노드2(804)로부터 직접 신호를 수신하는 것이 가능하므로 차일드 노드2(804)는 차일드 노드1(802)과의 네트워크상 거리(814)를 2홉에서 1홉으로 설정한다. 그러므로 차일드 노드1(802)이 신호를 차일드 노드2(804)로 전송하는 경우에는 페어런트 노드(800)의 중계를 거쳐야 하지만, 차일드 노드2(804)가 차일드 노드1(802)로 신호를 전송하는 경우에는 페어런트 노드(800)의 중계 없이 바로 신호를 전송될 수 있다. 그리고 이러한 라우팅 정보의 변경은 네트워크 구성 정보의 변경으로 간주되어 어드버타이징 구간(208)을 네트워크를 구성하는 전체 노드들과 공유된다.
도 9는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템에서 SNR 값에 따라 라우팅 정보를 갱신하는 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크의 노드들은 900단계로 진행하여 네트워크상 거리가 2홉 이상의 노드들이 있는지 여부를 체크한다. 그리고 만약 900단계에서 2홉 이상의 네트워크상 거리를 가지는 노드들이 있는 경우, 902단계로 진행하여 상기 2홉 이상 떨어진 노드들이 관리하는 자신의 SNR 값들을 확인한다. 예를 들어 위 도 8의 경우 차일드 노드2(804)는 차일드 노드1(802)이 관리하는 자신의 SNR 값(812)을 확인한다.
그리고 904단계로 진행하여, 상기 902단계에서 확인된 SNR 값이 기 설정된 임계값 이상인지, 즉 직접 신호를 수신하는 것이 가능한 레벨인지를 여부를 판단한다. 그리고 만약 상기 904단계의 판단 결과 직접 수신이 가능한 레벨인 경우에는 906단계로 진행하여 자신이 관리하는 상대편 노드의 네트워크상 거리를 1홉으로 설정한다. 예를 들어 위 도 8의 경우 차일드 노드2(804)는 차일드 노드1(802)의 네트워크상 거리(814)를 2홉에서 1홉으로 설정한다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템에서는 비록 트리 구조를 가지고 있다고 할지라도, SNR 값의 측정 결과에 따라 직접 신호가 수신될 수 있도록 하여 불필요한 신호의 중계를 방지함으로써 그에 따른 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석 되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 : 슈퍼 프레임 202 : 비콘 구간
204 : 액티브 구간 206 : 인액티브 구간
208 : 어드버타이징 구간

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 다수의 노드들을 포함하는 트리(tree) 구조의 네트워크 시스템에 있어서,
    상기 노드들은, 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간이 별도로 마련된 데이터 프레임을 이용하여 상기 네트워크 구성 정보를 교환하며,
    상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간을 인식하기 위한 정보는 상기 노드들의 동기화 정보에 포함되어 전송되고,
    상기 노드들은,
    상기 동기화 정보를 통해 상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간을 인지하며, SNR(Signal to Noise Ratio) 측정부를 더 포함하여 네트워크상 거리가 2홉(hop) 이상인 노드들로부터 자신의 SNR 값을 확인하고, 확인된 SNR 값이 기 설정된 임계값 이상인 노드들의 네트워크상 거리를 1홉으로 설정하고, 상기 설정한 네트워크상 거리가 반영된 네트워크 구성 정보를 다른 노드들과 교환하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 네트워크 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노드들은,
    상기 동기화 정보를 통해 서로 간에 교환할 데이터가 없는 것을 인지한 경우 상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간 외에는 절전 모드 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 네트워크 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 네트워크 구성 정보는,
    상기 별도로 마련된 데이터 프레임의 구간을 통해, 상기 저전력 무선 네트워크 시스템의 루트(Root) 노드로 전송 및 상기 루트 노드에서 브로드캐스팅(Broadcasting)되어 상기 무선 네트워크 시스템을 구성하는 다른 노드들에게 전송되는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 네트워크 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 다수의 노드들을 포함하며, 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간을 별도로 구비하는 데이터 프레임을 이용하여 상기 네트워크 구성 정보를 교환하는 네트워크 시스템에 있어서,
    상기 노드들이, 동기화 정보가 수신되었는지 여부를 체크하는 단계;
    상기 동기화 정보가 수신된 경우, 수신된 동기화 정보로부터 다른 노드와 교환할 데이터가 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 따라 상기 교환할 데이터가 전송되는 구간동안 절전 모드를 유지하는 단계; 및,
    상기 네트워크 구성 정보가 전송되는 구간동안에 절전 모드를 해제하여 다른 노드와 상기 네트워크 구성 정보를 교환하는 단계를 포함하며,
    상기 네트워크 구성 정보를 교환하는 단계는,
    상기 노드들이, 네트워크상 거리가 2홉(hop)이상 떨어진 노드가 있는지 여부를 탐지하는 단계;
    상기 탐지 결과, 상기 2홉이상 네트워크상 거리가 떨어진 노드가 있는 경우, 그 노드가 관리하는 자신의 SNR(Signal to Noise Ratio) 값을 확인하는 단계;
    상기 SNR 값 확인 결과, SNR 값이 기 설정된 임계치 이상인지 여부를 체크하는 단계;
    상기 체크 결과에 따라 SNR 값이 기 설정된 임계치 이상인 노드의 네트워크상 거리를 1홉으로 설정하는 단계; 및,
    상기 설정한 네트워크상 거리가 반영된 네트워크 구성 정보를 다른 노드들과 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구성 정보 교환 방법.
  8. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070106097A (ko) * 2006-04-28 2007-11-01 오렌지로직 (주) 비콘 방식 무선통신 시스템에서의 저전력 통신 방법
KR20090110535A (ko) * 2008-04-18 2009-10-22 삼성전기주식회사 비콘 프레임을 이용한 저전력 통신 네트워크 운용 방법
KR20110092950A (ko) * 2010-02-11 2011-08-18 고려대학교 산학협력단 적응형 토폴로지 운영 시스템 및 그 방법
KR20110107832A (ko) * 2009-01-05 2011-10-04 인텔 코오퍼레이션 모바일 네트워크 내의 시스템 구성 정보 송신

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070106097A (ko) * 2006-04-28 2007-11-01 오렌지로직 (주) 비콘 방식 무선통신 시스템에서의 저전력 통신 방법
KR20090110535A (ko) * 2008-04-18 2009-10-22 삼성전기주식회사 비콘 프레임을 이용한 저전력 통신 네트워크 운용 방법
KR20110107832A (ko) * 2009-01-05 2011-10-04 인텔 코오퍼레이션 모바일 네트워크 내의 시스템 구성 정보 송신
KR20110092950A (ko) * 2010-02-11 2011-08-18 고려대학교 산학협력단 적응형 토폴로지 운영 시스템 및 그 방법

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