KR101558985B1 - 저전력 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 저전력 통신 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 저전력 통신 장치는 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 수신하여 수신된 상기 프리앰블을 기반으로 결정된 데이터 전송순서를 포함하는 장치 리스트를 생성하여 생성된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 송신하도록 제어하는 제어부; 및 상기 송신측 통신 단말과 연동하여 프리앰블을 수신하고 상기 ACK 메지를 송신하는 통신부를 포함한다.

Description

저전력 통신 장치{LOW POWER COMMUNICATION DEVICE}
본 발명은 저전력 통신 기법(low power communication technique)에 관한 것으로서, 특히, 무인원격 무선 네트워크에서의 저전력 통신 장치에 관한 것이다.
최근 무인화 체계, 센서 응용 분야에서 저전력이 요구되는 무선 네트워크는 한정된 주파수와 상황에 적합한 효율적인 망 구성을 위해 다중접속 프로토콜인 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access) 방식을 적용한 무선 네트워크를 기반으로 하여 진화하고 있다. 또한, 원격 무인 센서 신호 송수신 및 무선 네트워크 구성이 필요한 운용 환경에서 최소한의 전력으로 신뢰성 있는 통신이 가능한 무인 원격 무선 네트워크 운용 환경에서의 신호 처리 기법이 요구된다. 고정 및 이동 노드의 수시 망 가입, 탈퇴가 일어나는 망 형태에서 전력 최소화 신호 처리 기법은 필수적이다.
도 1은 종래 기술에 따른 데이터를 송수신하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 송신 장치1과 송신 장치2가 프리앰블(10)을 짧은 간격으로 저전력 송신하고 수신 장치가 주기적으로 깨어나 그 프리앰블을 감지하여 이에 대한 응답으로 ACK 메시지(30)를 전달한다. ACK 메시지를 수신한 송신 장치1은 데이터(32)를 송신하고 수신 장치는 데이터 전송이 끝나면 ACK 메시지(31)를 보내 데이터를 잘 받았음을 알려준다.
이때, 수신 장치는 한번 깨어나면 하나의 송신 장치와 데이터를 송신 및 수신한 후 바로 슬립 모드(sleep mode) 상태로 들어가기 때문에 동일 홉(hop) 내에서 여러 송신 장치가 동시에 송신하고자 하여도 다음 주기까지 기다려야만 한다.
기존의 방식은 제한된 배터리로 운용해야 하는 저속 무선통신 장치에서 장시간 운용을 위해 효과적이지만 지연 시간이 크다는 단점이 있다. 즉, 기존에는 1주기 동안 1번의 송수신이 이루어지기 때문에 최종 목적지까지 전달하기 위해서는 여러 주기가 소요된다. 이러한 데이터 지연 현상은 홉간 전달에서도 발생하지만 네트워크 계층에 있어서 같은 계층의 장치들이 한꺼번에 송신하고자 시도할 경우에도 발생한다.
이처럼 우선 순위가 낮은 장치는 계속해서 프리앰블을 보내는 방식으로 병목현상을 해결해야 하기 때문에 그에 따른 대기 시간과 소모 전력을 무시할 수 없다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수신측 통신 단말이 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두로부터 수신된 프리앰블을 기반으로 데이터 전송순서에 따라 송신 정보가 나열된 장치 리스트를 생성하여 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 모든 송신측 통신 단말에 제공하여 각 송신측 통신 단말이 ACK 메시지 내 장치 리스트를 기반으로 데이터를 전송하거나 대기하도록 하는 저전력 통신 장치를 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 저전력 통신 장치는 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 수신하여 수신된 상기 프리앰블을 기반으로 결정된 데이터 전송순서를 포함하는 장치 리스트를 생성하여 생성된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 송신하도록 제어하는 제어부; 및 상기 송신측 통신 단말과 연동하여 프리앰블을 수신하고 상기 ACK 메지를 송신하는 통신부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 프리앰블을 수신하면 수신된 상기 프리앰블을 기반으로 결정된 데이터 전송순서에 따라 송신측 통신 단말의 송신 정보가 나열된 장치 리스트를 생성하되, 상기 송신 정보는 송신측 통신단말의 ID, 송신하려는 데이터의 크기, 송신할 데이터의 남은 수를 나타내는 펜딩(pending) 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 장치 리스트에 따라 하나의 송신측 통신 단말로부터 데이터 패킷을 수신하면, 수신된 상기 데이터 패킷 내 펜딩 값이 0인지를 확인하고, 그 확인한 결과로 상기 펜딩 값이 0이면, 해당 송신측 통신 단말을 제외하여 상기 장치 리스트를 업데이트하며, 업데이트된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 그 확인한 결과로 상기 펜딩 값이 0이 아니면, 미리 생성된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 상기 ACK 메시지를 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 프리앰블을 수신하면 수신된 상기 프리앰블을 이용하여 긴급 메시지를 송신하려는 송신측 통신 단말이 있는지를 확인하고, 그 확인한 결과로 상기 긴급 메시지를 송신하려는 송신측 통신 단말이 있으면, 해당 송신측 통신 단말에 대한 송신 정보만을 포함하는 장치 리스트를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 수신된 상기 프리앰블에 포함된 데이터의 크기에 따라 송신 정보를 오름차순으로 정렬하여 그 정렬된 순서로 상기 데이터 전송순서를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 저전력 통신 장치는 수신측 통신 단말에 프리앰블을 주기적으로 송신하여 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 수신하고 수신된 상기 ACK 메시지 내 적어도 하나의 송신측 통신 단말에 대한 데이터 전송순서를 포함하는 장치 리스트를 추출하여 추출된 상기 장치 리스트를 기반으로 데이터를 전송하도록 제어하는 제어부; 및 상기 수신측 통신 단말과 연동하여 프리앰블을 송신하고 상기 ACK 메지를 수신하는 통신부를 포함한다.
바람직하게, 상기 제어부는 송신하려는 메시지 중 긴급 메시지가 있으면, 상기 긴급 메시지에 대한 송신 정보만을 포함하는 프리앰블을 생성하여 그 생성된 프리앰블을 주기적으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 ACK 메시지로부터 추출된 상기 장치 리스트를 기반으로 데이터 전송순서를 확인하고, 그 확인한 결과로 데이터 전송순서가 가장 높으면, 송신할 데이터의 남은 수를 나타내는 펜딩 값과 송신하려는 하나의 메시지를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 생성된 상기 데이터 패킷을 송신하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 그 확인한 결과로 데이터 전송순서가 가장 높지 않으면, 슬립 모드로 전환하여 데이터 전송순서에 따른 대기 시간 동안 대기하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 상기 전송 리스트 내 데이터 전송순서가 높은 송신측 통신 단말이 송신하려는 데이터의 크기와 ACK 메시지의 크기를 누적하여 누적치를 산출하고, 산출된 상기 누적치를 시간으로 환산하여 그 환산한 결과로 상기 대기 시간을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 산출된 상기 대기 시간이 프로세서에 전원을 인가하여 초기화까지 걸리는 초기화 시간보다 큰지를 확인하여, 그 확인한 결과로 상기 초기화 시간보다 크면 상기 통신부와 상기 제어부의 전원을 모두 차단하며, 그 확인한 결과로 상기 초기화 시간보다 작으면 상기 통신부의 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 수신측 통신 단말이 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두로부터 수신된 프리앰블을 기반으로 데이터 전송순서에 따라 송신 정보가 나열된 장치 리스트를 생성하여 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 모든 송신측 통신 단말에 제공하여 각 송신측 통신 단말이 ACK 메시지 내 장치 리스트를 기반으로 데이터를 전송하거나 대기하도록 함으로써, 프리앰블을 송신할 수 있는 장치의 수를 늘렸기 때문에 데이터 전송을 위한 지연 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 대기하는 송신 장치들은 대기 시간을 예측하여 그 예측된 대기 시간 동안 RF 모듈의 전원을 차단하여 소모 전력을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 데이터를 송수신하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인원격 무선 네트워크의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ACK 메시지의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 단말의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 시간을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10a는 송신측 통신 단말의 개수에 따른 지연 시간의 변화를 보여주는 도면이다.
도 10b는 송신측 통신 단말의 개수에 따른 소모 전류의 합을 보여주는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 저전력 통신 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
특히, 본 발명에서는 수신측 통신 단말이 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두로부터 수신된 프리앰블을 기반으로 데이터 전송순서에 따라 송신 정보가 나열된 장치 리스트를 생성하여 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 모든 송신측 통신 단말에 제공하여 각 송신측 통신 단말이 ACK 메시지 내 장치 리스트를 기반으로 데이터를 전송하거나 대기하도록 하는 새로운 방안을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인원격 무선 네트워크의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 무인원격 무선 네트워크는 다수의 통신 단말(100)을 포함하는데, 여기서 통신 단말(100)은 고정 노드, 이동 노드를 모두 포괄하는 개념일 수 있다.
통신 단말(100)은 데이터를 송신하거나 수신할 수 있는데, 설명의 편의상 데이터를 송신하는 송신측 통신 단말(110a)과 데이터를 수신하는 수신측 통신 단말(110b)로 구분하여 설명한다.
송신측 통신 단말(110a)은 데이터를 송신하려고 하는 시점부터 프리앰블을 주기적으로 송신하여 이에 대한 응답으로 수신측 통신 단말(110b)로부터 ACK 메시지를 수신할 수 있다. 송신측 통신 단말(110a)은 수신된 ACK 메시지 내 장치 리스트를 추출하여 추출된 장치 리스트를 기반으로 데이터를 전송하거나 대기할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 프리앰블은 송신측 통신단말의 ID, 송신하려는 데이터의 크기, 송신할 데이터가 얼마나 남아 있는지 즉, 송신할 데이터의 남은 수를 나타내는 펜딩(pending) 값, 긴급 메시지 또는 일반 메시지인지의 여부 등의 정보를 포함할 수 있다.
예컨대, 송신하려는 데이터가 두 개의 패킷으로 구성되어 있는 경우, 펜딩 값은 2가 된다.
수신측 통신 단말(110b)은 리슨 구간 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말(110a)로부터 프리앰블을 모두 수신하여 수신된 프리앰블 내 송신 정보를 기반으로 데이터 전송순서를 결정하고 결정된 데이터 전송순서에 따라 장치 리스트를 생성하여 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 송신측 통신 단말(110a)에 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ACK 메시지의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 ACK 메시지는 송신측 통신 단말의 개수와 송신측 통신 단말에 상응하는 송신 정보를 포함하는 장치 리스트를 포함할 수 있다.
여기서 송신 정보는 해당하는 송신측 통신단말의 ID, 송신하려는 데이터의 크기, 송신할 데이터가 얼마나 남아 있는지를 나타내는 펜딩(pending) 값을 포함한다.
장치 리스트는 송신측 통신 단말 각각에 상응하는 송신 정보를 모두 포함하는데, 이러한 송신 정보는 데이터 전송 순서에 따라 순차적으로 나열될 수 있다.
예컨대, 데이터 전송순서는 프리앰블에 포함된 적어도 하나의 정보 즉, 송신측 통신단말의 ID, 송신하려는 데이터의 크기, 펜딩 값, 긴급 메시지 또는 일반 메시지인지의 여부 등을 이용하여 결정될 수 있다.
예컨대, 송신하려는 데이터의 크기에 따라 데이터 전송순서가 결정될 수 있는데, 가장 작은 크기의 데이터가 먼저 전달될 수 있도록 데이터의 크기에 따라 송신 정보를 오름차순으로 정렬하여 그 정렬된 순서로 데이터 전송 순서가 결정된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 단말의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 통신 단말(100)은 송신측 통신 단말 또는 수신측 통신 단말일 수 있는데, 통신부(101), 제어부(102), 저장부(103), 전원부(104) 등을 포함할 수 있다.
통신부(101)는 이웃하는 통신 단말과 연동하여 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 그 일예로, 송신측 측면에서 통신부(101)는 송신하려는 메시지가 있는 경우 프리앰블을 주기적으로 송신하고, 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 수신하는 경우 해당 메시지를 송신한다.
다른 예로, 수신측 측면에서 통신부(101)는 리슨 모드로 전환하여 한 주기 동안 프리앰블을 모두 수신하고, 수신된 모든 프리앰블을 기반으로 생성된 ACK 메시지를 송신한다.
제어부(102)는 송신하려는 메시지가 있는 경우 프리앰블을 생성하여 생성된 프리앰블을 주기적으로 송신하도록 제어하고, 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 수신하는 경우 송신하려는 메시지를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 생성된 데이터 패킷을 송신하도록 제어할 수 있다.
제어부(102)는 리슨 모드로 전환하여 한 주기 동안 프리앰블을 모두 수신하는 경우 수신된 프리앰블을 기반으로 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 송신하도록 제어하고, 이에 대한 응답으로 데이터 패킷을 수신하여 수신된 데이터 패킷을 처리하도록 제어할 수 있다.
저장부(103)는 송신 또는 수신되는 메시지를 저장할 수 있다. 저장부(103)는 송신 또는 수신되는 메시지와 관련된 각종 정보 예컨대, 송신 정보, 장치 리스트 등을 저장한다.
전원부(104)는 각종 장치 예컨대, 통신부, 제어부, 저장부에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 전원부(104)는 슬립 모드로 전환하는 경우 통신부를 구성하는 RF 모듈의 전원만을 차단하거나 통신부뿐 아니라 제어부, 저장부의 전원을 모두 차단할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 일반 메시지를 전송하는 경우 데이터를 송신하려고 하는 적어도 하나의 송신측 통신 단말 예컨대, 제1 송신측 통신 단말, 제2 송신측 통신 단말은 해당 송신 정보를 포함하는 프리앰블을 주기적으로 송신할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 리슨 모드로 전환하여 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 모두 수신하고 수신된 프리앰블을 기반으로 데이터 전송순서를 결정하여 결정된 데이터 전송순서에 따라 장치 리스트를 생성할 수 있다.
예컨대, 데이터 전송순서는 제1 송신측 통신 단말, 제2 송신측 통신 단말 순이다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 송신측 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 기반으로 데이터 전송순서를 확인하여 그 확인한 결과로 자신의 데이터 전송순서가 가장 높으면 해당 데이터 패킷을 수신측 단말에 송신할 수 있다.
이때, 제2 송신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 자신의 데이터 전송순서가 가장 높지 않으면 데이터 전송순서가 높은 다른 송신측 단말이 데이터를 송신하는 동안 슬립 모드(sleep mode)로 대기할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 해당 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 제1 송신측 통신 단말의 송신 정보 내 펜딩 값이 0인지를 확인할 수 있다. 즉, 수신측 통신 단말은 펜딩 값을 이용하여 모든 데이터 패킷에 대한 수신이 완료되었는지를 확인한다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 펜딩 값이 0이면, 장치 리스트를 업데이트하여 업데이트된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송할 수 있다.
예컨대, 수신측 통신 단말은 해당 송신측 통신 단말로부터 모든 데이터 패킷의 수신을 완료하였다면 해당 송신측 통신 단말의 송신 정보를 제외한 장치 리스트를 업데이트하여 업데이트된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 전송한다.
이에 따라, 제2 송신측 통신 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 업데이트된 장치 리스트를 기반으로 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 긴급 메시지와 일반 메시지를 전송하는 경우 데이터를 송신하려고 하는 송신측 통신 단말 예컨대, 제1 송신측 통신 단말, 제2 송신측 통신 단말은 해당 송신 정보를 포함하는 프리앰블을 주기적으로 송신할 수 있다.
이때, 제1 송신측 통신 단말은 긴급 메시지가 있는 경우 다수의 메시지 중 긴급 메시지에 대한 송신 정보를 포함하는 프리앰블을 생성하여 그 생성된 프리앰블을 송신할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 리슨 모드로 전환하여 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 모두 수신할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 프리앰블을 수신하면, 수신된 프리앰블을 이용하여 긴급 메시지를 송신하려는 송신측 통신 단말이 있는지를 확인할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 긴급 메시지를 송신하려는 제1 송신측 통신 단말이 있으면, 제1 송신측 통신 단말에 대한 송신 정보만을 포함하는 장치 리스트를 생성할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 제1 송신측 통신 단말에 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 송신측 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 기반으로 긴급 메시지를 포함하는 데이터 패킷을 수신측 단말에 송신할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 해당 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 제1 송신측 통신 단말의 송신 정보 내 펜딩 값이 0인지를 확인할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 펜딩 값이 0이면, 데이터 패킷의 수신을 완료하였음을 알려주기 위한 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 제1 송신측 통신 단말에 전송할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 긴급 메시지를 처리한 후 슬립 모드로 전환하고 ACK 메시지를 수신한 송신측 통신 단말도 슬립 모드로 전환하여 일정 시간을 대기할 수 있다.
일정 시간을 대기한 후, 일반 메시지를 송신하려고 하는 송신측 통신 단말 예컨대, 제1 송신측 통신 단말, 제2 송신측 통신 단말은 해당 송신 정보를 포함하는 프리앰블을 주기적으로 송신할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 리슨 모드로 전환하여 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 모두 수신하고 수신된 프리앰블을 기반으로 데이터 전송순서를 결정하여 결정된 데이터 전송순서에 따라 장치 리스트를 생성할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 송신측 통신 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 기반으로 데이터 전송순서를 확인하여 그 확인한 결과로 자신의 데이터 전송순서가 가장 높으면 해당 데이터 패킷을 수신측 단말에 송신할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 해당 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 제1 송신측 통신 단말의 송신 정보 내 펜딩 값이 0인지를 확인할 수 있다. 즉, 수신측 통신 단말은 펜딩 값을 이용하여 모든 데이터 패킷에 대한 수신이 완료되었는지를 확인한다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 펜딩 값이 0이면, 장치 리스트를 업데이트하여 업데이트된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 송신측 통신 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 기반으로 데이터 전송순서를 확인하여 그 확인한 결과로 자신의 데이터 전송순서가 가장 높으면 해당 데이터 패킷을 수신측 단말에 송신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 다수의 일반 메시지를 전송하는 경우 데이터를 송신하려고 하는 적어도 하나의 송신측 통신 단말 예컨대, 제1 송신측 통신 단말, 제2 송신측 통신 단말은 해당 송신 정보를 포함하는 프리앰블을 주기적으로 송신할 수 있다.
이때, 제1 송신측 통신 단말은 2개의 일반 메시지를 전송하는 경우 펜딩 값이 1로 설정된 송신 정보를 포함하는 프리앰블을 생성하여 이를 주기적으로 송신한다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 리슨 모드로 전환하여 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 모두 수신하고 수신된 프리앰블을 기반으로 데이터 전송순서를 결정하여 결정된 데이터 전송순서에 따라 장치 리스트를 생성할 수 있다.
예컨대, 데이터 전송순서는 제1 송신측 통신 단말, 제2 송신측 통신 단말 순이다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 생성된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 송신측 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 기반으로 데이터 전송순서를 확인하여 그 확인한 결과로 자신의 데이터 전송순서가 가장 높으면 제1 데이터 패킷을 수신측 단말에 송신할 수 있다.
이때, 제1 송신측 통신 단말은 첫번째 일반 메시지에 대해 펜딩 값이 1로 설정된 헤더를 포함하는 제1 데이터 패킷을 생성하여 생성된 데이터 패킷을 송신한다.
또한, 제2 송신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 자신의 데이터 전송순서가 가장 높지 않으면 데이터 전송순서가 높은 다른 송신측 단말이 데이터를 송신하는 동안 슬립 모드(sleep mode)로 대기할 수 있다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 제1 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 제1 송신측 통신 단말의 송신 정보 내 펜딩 값이 0인지를 확인할 수 있다. 즉, 수신측 통신 단말은 펜딩 값을 이용하여 모든 데이터 패킷에 대한 수신이 완료되었는지를 확인한다.
다음으로, 수신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 펜딩 값이 0이 아니면, 장치 리스트를 업데이트하여 업데이트된 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 ACK 메시지를 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송할 수 있다.
예컨대, 수신측 통신 단말은 해당 송신측 통신 단말로부터 모든 데이터 패킷의 수신을 완료하지 않았다면 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 전송한다.
이에 따라, 제1 송신측 통신 단말은 ACK 메시지를 수신하면, 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 기반으로 업데이트된 송신 정보를 포함하는 제2 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
예컨대, 제1 송신측 통신 단말은 송신 정보에 포함되어 있는 펜딩 값을 1만큼 감소시켜 그 1만큼 감소된 펜딩 값 즉, 두번째 일반 메시지에 대한 펜딩값이 0으로 설정된 헤더를 포함하는 제2 데이터 패킷을 전송한다.
이러한 펜딩 값을 통해 수신측 통신 단말은 수신할 데이터가 남아 있는지 추정 가능하다.
이러한 일련의 과정은 장치 리스트에 따른 데이터 전송 순서에 따라 해당 송신측 통신 단말의 모든 데이터 패킷의 전송이 이루어질 때까지 반복 수행될 수 있다.
여기서 리슨 상태는 수신 대기 상태이기 때문에 데이터를 전송하는 송신 상태보다는 소모 전력이 적게 들고, 슬립 상태는 사용하지 않는 불필요한 소자들의 전원을 오프(off) 시키기 때문에 소모 전력이 거의 들지 않는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 시간을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 송신측 통신 단말은 프리앰블을 주기적으로 송신하여(S900) 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 수신하면(S901) 수신된 ACK 메시지에 포함된 장치 리스트를 추출할 수 있다(S902).
다음으로, 송신측 통신 단말은 추출된 장치 리스트를 기반으로 인덱스가 지시하는 ID가 자신의 ID인지를 확인할 수 있다(S903). 예컨대, 인덱스 index = 0은 장치 리스트 내 첫번째 ID를 지시하고, 인덱스 index=1은 장치 리스트 내 두번째 ID를 지시한다.
다음으로, 송신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 자신의 ID가 아니면, 인덱스가 지시하는 ID의 송신측 통신 단말이 송신하려는 데이터의 크기와 ACK 메시지의 크기를 누적하여 누적치를 산출하고(S904) 인덱스를 1만큼 증가시킬 수 있다(S905).
이때, 송신측 통신 단말은 펜딩 값을 고려하여 누적치를 산출할 수 있다. 예컨대, 펜딩 값이 2이면 송신하고자 하는 메시지가 2개이기 때문에 이를 고려하여 누적치가 산출된다.
반면, 송신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 자신의 ID이면, 산출된 누적치를 시간으로 환산하여 그 환산한 결과로 대기 시간을 산출할 수 있다(S906).
예컨대, 송신측 통신 단말은 누적치를 변조 방식을 고려하여 시간으로 환산할 수 있다.
다음으로, 송신측 통신 단말은 산출된 대기 시간이 프로세서의 초기화 시간보다 큰지를 확인할 수 있다(S907). 여기서 프로세서 초기화 시간은 제어부 즉, 프로세서에 전원을 인가하여 초기화하는데 걸리는 시간을 나타내며 보통 수백 msec가 걸릴 수 있다.
다음으로, 송신측 통신 단말은 그 확인한 결과로 프로세서 초기화 시간보다 크면, 통신부와 제어부의 전원을 모두 차단하고(S908), 프로세서 초기화 시간보다 작으면 통신부의 전원을 차단할 수 있다(S909).
도 10a는 송신측 통신 단말의 개수에 따른 지연 시간의 변화를 보여주는 도면이고, 도 10b는 송신측 통신 단말의 개수에 따른 소모 전류의 합을 보여주는 도면이다.
도 10a 내지 도 10b를 참조하면, 본 발명의 데이터 전송 방식과 기존의 데이터 전송 방식을 지연 시간과 소모 전력을 기준으로 비교한 결과를 보여주고 있다. 여기서, 기존의 데이터 전송 방식은 X-MAC(Media Access Control)의 전송 방식을 의미하는데, X-MAC은 B-MAC의 LPL(Low Power Listening) 기법을 개량하여 저전력 송수신을 가능하게 한 USN(Ubiquitous Sensor Network) 저전력 MAC 프로토콜을 일컫는다.
도 10a에서는 송신 장치의 수의 증가에 따른 지연 시간을 보여주고 있는데, 기존의 데이터 전송 방식에 비해 본 발명의 데이터 전송 방식이 지연 시간이 우수함을 알 수 있다.
도 10b에서는 송신 장치의 수의 증가에 따른 소모 전력을 보여주고 있는데, 기존의 데이터 전송 방식에 비해 본 발명의 데이터 전송 방식이 소모 전력이 우수함을 알 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 통신 단말
101: 통신부
102: 제어부
103: 저장부
104: 전원부

Claims (12)

  1. 한 주기 동안 적어도 하나의 송신측 통신 단말로부터 프리앰블을 수신하여 수신된 상기 프리앰블을 기반으로 결정된 데이터 전송순서를 포함하는 장치 리스트를 생성하여 생성된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 송신하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 송신측 통신 단말과 연동하여 프리앰블을 수신하고 상기 ACK 메시지를 송신하는 통신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 프리앰블을 수신하면 수신된 상기 프리앰블을 기반으로 결정된 데이터 전송순서에 따라 송신측 통신 단말의 송신 정보가 나열된 장치 리스트를 생성하되,
    상기 송신 정보는 송신측 통신단말의 ID, 송신하려는 데이터의 크기, 송신할 데이터의 남은 수를 나타내는 펜딩(pending) 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 장치 리스트에 따라 하나의 송신측 통신 단말로부터 데이터 패킷을 수신하면, 수신된 상기 데이터 패킷 내 펜딩 값이 0인지를 확인하고,
    그 확인한 결과로 상기 펜딩 값이 0이면, 해당 송신측 통신 단말을 제외하여 상기 장치 리스트를 업데이트하며,
    업데이트된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    그 확인한 결과로 상기 펜딩 값이 0이 아니면, 미리 생성된 상기 장치 리스트를 포함하는 ACK 메시지를 생성하여 생성된 상기 ACK 메시지를 상기 적어도 하나의 송신측 통신 단말 모두에 전송하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 프리앰블을 수신하면 수신된 상기 프리앰블을 이용하여 긴급 메시지를 송신하려는 송신측 통신 단말이 있는지를 확인하고,
    그 확인한 결과로 상기 긴급 메시지를 송신하려는 송신측 통신 단말이 있으면, 해당 송신측 통신 단말에 대한 송신 정보만을 포함하는 장치 리스트를 생성하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수신된 상기 프리앰블에 포함된 데이터의 크기에 따라 송신 정보를 오름차순으로 정렬하여 그 정렬된 순서로 상기 데이터 전송순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  7. 수신측 통신 단말에 프리앰블을 주기적으로 송신하여 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 수신하고 수신된 상기 ACK 메시지 내 적어도 하나의 송신측 통신 단말에 대한 데이터 전송순서를 포함하는 장치 리스트를 추출하여 추출된 상기 장치 리스트를 기반으로 데이터를 전송하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 수신측 통신 단말과 연동하여 프리앰블을 송신하고 상기 ACK 메지를 수신하는 통신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    송신하려는 메시지 중 긴급 메시지가 있으면, 상기 긴급 메시지에 대한 송신 정보만을 포함하는 프리앰블을 생성하여 그 생성된 프리앰블을 주기적으로 송신하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 ACK 메시지로부터 추출된 상기 장치 리스트를 기반으로 데이터 전송순서를 확인하고,
    그 확인한 결과로 데이터 전송순서가 가장 높으면, 송신할 데이터의 남은 수를 나타내는 펜딩 값과 송신하려는 하나의 메시지를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 생성된 상기 데이터 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    그 확인한 결과로 데이터 전송순서가 가장 높지 않으면, 슬립 모드로 전환하여 데이터 전송순서에 따른 대기 시간 동안 대기하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전송 리스트 내 데이터 전송순서가 높은 송신측 통신 단말이 송신하려는 데이터의 크기와 ACK 메시지의 크기를 누적하여 누적치를 산출하고,
    산출된 상기 누적치를 시간으로 환산하여 그 환산한 결과로 상기 대기 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    산출된 상기 대기 시간이 프로세서에 전원을 인가하여 초기화까지 걸리는 초기화 시간보다 큰지를 확인하여,
    그 확인한 결과로 상기 초기화 시간보다 크면 상기 통신부와 상기 제어부의 전원을 모두 차단하며,
    상기 초기화 시간보다 작으면 상기 통신부의 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 저전력 통신 장치.
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