KR101575885B1 - 도달 시간 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치 - Google Patents

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Abstract

도달 시간 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 다른 시간 동기 및 위치 획득 방법은 제1 프레임에서 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 메시지를 수신하는 단계; 상기 제1 프레임에서 상기 수신된 메시지 각각의 수신 시간을 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계; 제2 프레임에서 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하는 단계; 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 단계; 상기 제2 프레임에서 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

도달 시간 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치 {Method for acquisition of time synchronization and node location by time of arrival, and apparatus therefor}
본 발명은 시간 동기와 위치 획득에 대한 것으로, 상세하게는 전파 지연이 큰 무선 네트워크 환경에서 브로드캐스팅을 기반으로 하여 GPS(global positioning system)없이 네트워크에 가입된 노드의 시간 동기화와 위치 인식(또는 획득)을 동시에 진행하고, 각 노드들의 위치 정보를 주변 노드들과 공유 하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있는 도달 시간 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 미래창조과학부,교육부 및 정보통신산업진흥원,한국연구재단의 대학 IT 연구센터 육성지원사업,중견연구자지원사업 (도약-도전)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: S-2013-A0488-00001,S-2013-A0403-00088 과제명: 국방 IT 전술통신 기술 연구,항공우주노드 통신 중계를 활용한 측위/통신 융합 기술].
종래의 공중 전술 네트워크는 공대공 또는 공대지 작전에 사용되고 전파 지연이 크다는 특징이 있다. 모든 노드는 시간 분할 다중 접속(TDMA) 기반의 브로드캐스팅을 사용하여 데이터를 공유한다.
공중 전술 네트워크에서는 긴 전파 지연으로 인해 시간 동기화 및 위치 인식에 많은 시간이 필요하고, 이러한 시간의 낭비로 인해 네트워크의 채널 이용률이 크게 저하될 수 있다.
시간 동기를 위한 종래 일 실시예 기술인 한국등록특허공보 제10- 1033528호는 공중 전술 네트워크와 유사하게 통신의 전파 지연 시간이 긴 수중 음향 통신 환경에서 적용되는 기술이다. 상기 선행기술은 각 노드에 마스터가 타임 슬롯을 할당하기 위하여 RTT(Round Trip Time) 정보를 확인하며, 클러스터 내의 전체적인 지연시간을 줄이고자 하는 기술이다. 상기 선행기술에 따르면, 마스터로부터 신호를 수신한 노드들이 주변 노드와 상관 없이 자신의 존재를 알리는 메시지를 마스터로 전송하고, 마스터와 통신하는 각 노드는 마스터로부터 신호를 수신한 즉시 응답 신호를 보내어 마스터에서 RTT를 계산할 수 있도록 하며, 마스터는 RTT/K(슬롯의 크기) 정보를 담은 비콘 신호를 전송하고, 각 노드는 비콘을 수신한 도달 시간(TOA: Time Of Arrival)에 따라 자신의 순서를 알게 되며, 각 노드가 자신의 전파 지연 시간만큼 먼저 데이터를 전송함으로써 자신에게 할당된 슬롯 시간 내에 통신을 완료하는 기술이다. 상기 선행기술은 전파 지연 시간이 긴 통신 환경에서 지연시간을 줄이고자 하는 기본적인 목적은 유사하다. 하지만, 해당 기술은 인접한 노드로부터의 메시지는 고려하지 않고 있으며, 마스터로부터 유사한 거리만큼 떨어진 노드들로부터 응답 메시지가 전송될 때에는 마스터 측에서 신호 간섭으로 인하여 정확한 RTT를 계산할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 위치 인식을 위한 종래 일 실시예 기술인 한국등록특허공보 제10- 0701351호는 무선 센서 네트워크에서 센서들의 위치를 인식하는 기술이다. 상기 선행기술은 무선 환경에서 센서 간 송수신을 통하여 위치를 인식 할 때, 다중 경로의 발생과 가시거리의 미확보로 인해 발생하는 위치측정의 오차를 최대한 줄이기 위한 것으로, 레퍼런스 노드로부터 수신한 수신신호의 세기 및 시간지연 중 적어도 어느 하나를 이용하여 센서와 레퍼런스 노드와의 거리를 계산하고, 계산된 거리와 레퍼런스 노드의 위치정보를 이용하여 센서의 위치를 측정하는 기술이다. 상기 선행기술은 센서와 레퍼런스 노드와의 거리를 TOA 방식을 이용하여 계산한다는 점에서 일부 유사하다. 하지만, 상기 선행기술은 노드의 위치 인식과 시간 동기화를 한 프레임에서 동시에 진행할 수 없고, 다른 노드들의 위치를 공유할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 전파 지연이 큰 무선 네트워크 환경에서 시간 동기화와 위치 인식에 소모되는 시간을 줄일 수 있는 방법의 필요성이 대두된다.
한국등록특허공보 제10-1033528호 (등록일 2006.02.08) 한국등록특허공보 제10- 0701351호 (등록일 2007.03.22)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간을 줄이고, 주변 노드들과 위치를 공유할 수 있는 TOA 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅되는 메시지에 대한 송수신 시간에 대한 정보, 복수의 노드들 각각에서 브로드캐스팅되는 메시지에 대한 송수신 사간에 대한 정보를 포함하는 도달 시간(TOA) 정보, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들의 위치 정보를 이용하여 시간 동기와 자신의 노드의 위치 뿐만 아니라 주변 노드들의 위치를 획득함으로써, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간을 줄이고, 주변 노드들과 위치를 공유할 수 있다.
또한, 본 발명은 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간과 주변 노드들과의 위치 공유 시간을 줄임으로써, 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 처리량과 채널 이용률을 향상시킬 수 있는 TOA 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전파 지연이 길고 시간 동기가 맞지 않은 단일 홉 시간 분할 다중 접속(TDMA) 네트워크 환경에서 GPS에 독립적으로, 가입된 노드의 시간 동기와 위치를 획득하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 TOA 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기 및 위치 획득 방법은 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들, 복수의 노드들을 포함하는 시스템에서 상기 복수의 노드들 각각에서의 시간 동기 및 위치 획득 방법에 있어서, 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅(broadcasting)된 메시지 - 상기 메시지 각각은 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프를 포함함 - 를 수신하는 단계; 상기 제1 프레임에서 상기 수신된 메시지 각각의 수신 시간을 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계; 제2 프레임에서 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하는 단계; 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 단계; 상기 제2 프레임에서 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지 - 상기 위치 획득 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 정보, 상기 해당 레퍼런스 노드와 상기 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보를 포함함 - 를 수신하는 단계; 및 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 단계를 포함한다.
상기 시간 동기 메시지는 상기 코디네이터 노드의 위치 정보, 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보를 포함하고, 상기 자신의 위치를 획득하는 단계는 상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 거리와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 상기 자신의 위치를 획득할 수 있다.
상기 자신의 위치를 획득하는 단계는 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 다른 노드들 각각의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 상기 다른 노드들 각각의 거리를 이용하여 상기 다른 노드들 각각의 위치를 획득할 수 있다.
상기 동기화시키는 단계는 상기 시간 동기 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킬 수 있다.
상기 동기화시키는 단계는 상기 시간 동기 메시지에 포함된 메시지 송수신 시간에 대한 정보에 기초하여 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고, 상기 연산된 상기 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킬 수 있다.
상기 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계는 상기 복수의 노드들 중 미리 결정된 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지가 수신되면 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기 및 위치 획득 장치는 제1 프레임에서 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅(broadcasting)된 메시지 - 상기 메시지 각각은 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프를 포함함 - 를 수신하고, 제2 프레임에서 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하며, 상기 제2 프레임에서 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지 - 상기 위치 획득 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 정보, 상기 해당 레퍼런스 노드와 자신의 노드인 제1 노드간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보, 상기 해당 레퍼런스 노드와 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간 정보를 포함함 - 를 수신하는 메시지 수신부; 상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 메시지가 수신되면, 상기 수신된 메시지 각각의 수신 시간을 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 메시지 전송부; 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 시간 동기화부; 및 상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 위치 획득부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅되는 메시지에 대한 송수신 시간에 대한 정보, 복수의 노드들 각각에서 브로드캐스팅되는 메시지에 대한 송수신 사간에 대한 정보를 포함하는 도달 시간(TOA) 정보, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들의 위치 정보를 이용하여 시간 동기와 자신의 노드의 위치 뿐만 아니라 주변 노드들의 위치를 획득함으로써, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간을 줄이고, 주변 노드들과 위치를 공유할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간과 주변 노드들과의 위치 공유 시간을 줄임으로써, 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 처리량과 채널 이용률을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 처리량과 채널 이용률을 향상시키며, 시간 동기 획득과 위치 인식을 위한 방법을 제공함으로써 공중 전술 데이터링크나 수중 네트워크 같은 전파 지연이 큰 무선 네트워크 또는 이동 통신 네트워크 환경에 활용 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 지속적으로 정보를 주고받으며, 시간 동기와 위치 인식의 오차를 줄일 수 있고, 시간 동기와 위치 인식, 위치 공유를 같은 프레임에서 진행하여 시간 낭비를 줄이며, 이를 통해 네트워크의 성능을 향상 시킬 수 있어 더욱 더 다양한 서비스를 제공 할 수 있다.
또한, 본 발명은 전파 지연이 길고 시간 동기가 맞지 않은 단일 홉 시간 분할 다중 접속(TDMA) 네트워크 환경에서 GPS에 독립적으로, 가입된 노드의 시간 동기와 위치를 획득하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기 및 위치 획득 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 네트워크 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 제1 프레임에서 새로운 노드로부터 브로드캐스팅되는 시간 동기 요청 메시지의 구조에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 제2 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅되는 시간 동기 메시지의 구조에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 제2 프레임에서 레퍼런스 노드에서 브로드캐스팅되는 위치 획득 메시지의 구조에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 TOA를 이용하여 위치를 획득하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기 및 위치 획득 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도달 시간 기반의 시간 동기 및 위치 획득 방법과 그 장치를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 전파 지연이 큰 무선 네트워크 또는 이동 통신 네트워크 환경에서 시간 동기가 맞지 않은 노드가 네트워크에 추가되는 경우 코디네이터와 복수 예를 들어 3개의 레퍼런스 노드와의 데이터 전송을 통해서 짧은 시간 안에 시간 동기 획득 및 위치 인식, 위치 공유를 제공하는 것을 그 요지로 한다.
여기서, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들은 서로 시간 동기와 위치 인식이 이미 이루어진 상태이고, 자신의 노드에 대한 위치 정보를 가질 수 있다.
즉, 본 발명은 새로 추가되는 노드의 시간 동기가 맞추어지지 않은 상태에서 데이터를 전송 받아 시간 동기화를 맞추는 과정과, 동기화된 정보와 위치 인식을 위한 정보를 동시에 수신 받아 위치를 계산하고 공유하는 과정으로 구성되며, 반복을 통하여 지속적인 시간 동기 획득 및 위치 인식이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기 및 위치 획득 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들, 복수의 노드들로 이루어진 시스템에서 복수의 노드들 각각에서의 시간 동기 및 위치 획득 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
본 발명은 시스템에 새로 추가되는 노드에 대한 시간 동기와 위치 획득 나아가 위치 공유를 수행하는 것으로, 새로 추가되는 노드 뿐만 아니라 네트워크에 가입된 기존 노드들에게 적용할 수 있다. 이하 본 발명에서는 새로 추가되는 노드(이하, "제1 노드"라 칭함)의 관점으로 설명한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 시간 동기 및 위치 획득 방법을 설명하면, 제1 노드는 첫 번째 프레임(제1 프레임)에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 시작을 알리는 제1 메시지를 수신하고, 제1 메시지를 수신한 이후 복수의 레퍼런스 노드들 예를 들어, 제1 내지 제3 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 위치 획득 시작을 알리는 제2 메시지를 순차적으로 수신한다(S110).
여기서, 제1 메시지는 코디네이터 노드 식별자(ID), 제1 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(time stamp)를 포함할 수 있고, 제2 메시지는 레퍼런스 노드 ID, 제2 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프를 포함할 수 있다.
제1 노드는 단계 S110에서 제1 메시지와 제2 메시지들을 수신한 이후 앞선 순서의 적어도 하나 이상의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지를 수신한다(S120).
여기서, 제1 노드는 제1 메시지에 시간 동기 요청 메시지의 전송 순서가 포함된 경우 제1 메시지에 포함된 메시지 전송 순서를 기반으로 자신의 메시지 전송 순서를 알 수 있고, 메시지 전송 순서에 자신의 노드 ID가 포함되어 있지 않은 경우에는 모든 노드들을 앞선 순서의 노드로 인식할 수도 있다.
또한, 상황에 따라 다른 노드들로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지에 그 다음 메시지 전송 순서에 대한 노드 ID가 포함된 경우 제1 노드는 자신의 노드 ID를 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 수신할 때까지 메시지 전송 순서를 대기할 수도 있다.
제1 노드는 제1 프레임에서 자신의 메시지 전송 순서에서 제1 메시지의 수신 시간, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간 그리고 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프를 포함하는 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅한다(S130).
즉, 브로드캐스팅되는 시간 동기 요청 메시지는 도 3에 도시된 일 예와 같이, 해당 노드 ID, 시간 동기 요청 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(sending time stamp), 제1 메시지의 수신 시간(receiving coordinator time), 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간(receiving reference1 time), 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간(receiving reference2 time), 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간(receiving reference3 time)을 포함할 수 있다.
비록 도시하진 않았지만, 제1 노드는 자신의 메시지 전송 순서를 알고 있는 경우 메시지 전송 순서 정보를 기반으로 가드 타임(guard time)을 적용하고, 적용된 가드 타임을 고려하여 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
여기서, 가드 타임은 통신 시스템에서 두 개 이상의 메시지가 동시에 수신될 경우 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위한 시간으로, 메시지를 송신하는 송신 노드 측에서 전송을 지연시키는 일정 시간을 의미한다.
코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들은 제1 노드를 포함하는 복수의 노드들 - 여기서 복수의 노드들은 기존의 노드들과 새로 추가되는 적어도 하나의 노드를 의미할 수도 있고, 새로 추가되는 적어도 하나의 노드를 의미할 수 도 있음 - 로부터 시간 동기 요청 메시지가 수신되면, 코디네이터 노드는 시간 동기 요청 메시지에 포함된 정보를 이용하여 시간 동기화에 필요한 정보 또는 각 노드에 대한 전파 지연 시간을 계산하여 시간 동기화에 필요한 정도 또는 계산된 전파 지연 시간을 포함하는 시간 동기 메시지를 두 번째 프레임(제2 프레임)에서 브로드캐스팅한다.
이 때, 코디네이터 노드에서 브로드캐스팅되는 시간 동기 메시지는 도 4에 도시된 일 예와 같이, 코디네이터 노드 ID, 타임스탬프(sending time stamp), 복수의 노드들 각각의 시간 동기화를 위한 시간 동기 정보(Node A 내지 Node N time sync information), 복수의 노드들 각각과의 도달 시간 정보(Node A 내지 Node N time arrival information)을 포함할 수 있다. 나아가, 시간 동기 메시지는 도 4에 비록 도시되진 않았지만, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 노드들 각각의 시간 동기화를 위한 시간 동기 정보는 복수의 노드들 각각에서 전파 지연 시간을 계산하기 위한 시간 정보 예를 들어, 제1 메시지의 전송 시간, 해당 노드에서 제1 메시지를 수신한 수신 시간, 해당 노드에서 시간 동기 요청 메시지의 전송 시간, 코디네이터 노드에서 시간 동기 요청 메시지를 수신한 수신 시간이 포함할 수도 있고, 계산된 전파 지연 시간에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
복수의 레퍼런스 노드들 또한 복수의 노드들의 시간 동기 요청 메시지를 수신하고, 수신된 시간 동기 요청 메시지에 포함된 정보를 이용하여 위치 인식에 필요한 정보가 포함된 위치 획득 메시지를 제2 프레임에서 브로드캐스팅한다.
이 때, 복수의 레퍼런스 노드들 각각에서 브로드캐스팅되는 위치 획득 메시지는 도 5에 도시된 일 예와 같이, 레퍼런스 노드 ID, 타임스탬프, 복수의 노드들 각각과의 도달 시간 정보(Node A 내지 Node N time arrival information)을 포함할 수 있다. 나아가, 위치 획득 메시지는 도 4에 비록 도시되진 않았지만, 해당 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.
제1 노드는 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅한 후 제2 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하고, 수신된 시간 동기 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산한다(S140, S150).
도 1의 단계 S150은 전파 지연 시간은 제1 노드에서 연산하는 것으로 도시하였지만, 코디네이터와의 전파 지연 시간은 제1 노드에서 연산하는 것으로 한정되지 않으며, 전파 지연 시간을 코디네이터 노드에서 연산한 후 시간 동기 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다.
단계 S150에 의해 코디네이터 노드와 제1 노드 간의 전파 지연 시간이 연산되면, 연산된 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킨다(S160).
그리고, 제1 노드는 제2 프레임에서 복수의 레퍼런스 노드들로부터 일정 순서 기반으로 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지를 순차적으로 수신하고, 수신된 복수의 위치 획득 메시지 각각에 포함된 정보에 기초하여 복수의 레퍼런스 노드들과의 거리를 연산한다(S170, S180).
이 때, 제1 노드는 제1 레퍼런스 노드로부터 위치 획득 메시지가 수신된 시점에 제1 레퍼런스 노드와의 거리를 연산하고, 제2 레퍼런스 노드로부터 위치 획득 메시지가 수신된 시점에 제2 레퍼런스 노드와의 거리를 연산하며, 제3 레퍼런스 노드로부터 위치 획득 메시지가 수신된 시점에 제3 레퍼런스 노드와의 거리를 연산할 수도 있고, 모든 위치 획득 메시지가 수신된 시점에 제1 레퍼런스 노드와의 거리, 제2 레퍼런스 노드와의 거리, 제3 레퍼런스 노드와의 거리를 연산할 수도 있다.
제1 노드는 위치 획득 메시지에 포함된 제1 노드와 레퍼런스 노드들 간의 도달 시간 정보(TOA)를 이용하여 제1 레퍼런스 노드와의 거리, 제2 레퍼런스 노드와의 거리, 제3 레퍼런스 노드와의 거리를 연산할 수도 있다.
제1 노드는 복수의 레퍼런스 노드들과의 거리가 연산되면, 연산된 복수의 레퍼런스 노드들과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득한다(S190).
이 때, 제1 노드는 복수의 레퍼런스 노드들과의 거리와 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치를 획득할 수 있다.
단계 S190의 위치 획득 과정에 대해 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
위치 획득 과정을 설명하기에 앞서, 도 6에서 도시된 (xc, yc, zc)는 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (x1, y1, zc)는 제1 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (x2, y2, z2)는 제2 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (x3, y3, z3)는 제3 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (xn, yn, zn)는 위치를 획득하고자 하는 제1 노드의 위치 좌표 정보를 의미한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 레퍼런스 노드와 제1 노드 간의 거리, 제2 레퍼런스 노드와 제1 노드 간의 거리, 제3 레퍼런스 노드와 제1 노드 간의 거리는 아래 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013120769328-pat00001

여기서, m1, m2, m3는 제1 레퍼런스 노드와 제1 노드 간의 거리, 제2 레퍼런스 노드와 제1 노드 간의 거리, 제3 레퍼런스 노드와 제1 노드 간의 거리를 의미하는 것으로, 레퍼런스 각각과의 데이터 전송시간을 기준으로 하여 거리를 계산할 수 있다. 예컨대, 제1 노드는 위치 획득 메시지에 포함된 제1 노드와 제1 내지 제3 레퍼런스 노드 각각 간의 도달 시간 정보를 이용하여 m1, m2, m3를 계산할 수 있다.
수학식 1의 세 개의 방정식을 이용하면 아래 수학식 2를 구할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013120769328-pat00002
Figure 112013120769328-pat00003

상기 수학식 2는 각각의 파라미터를 아래 수학식 3과 같이 정의하여 간단하게 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112013120769328-pat00004
Figure 112013120769328-pat00005

수학식 3은 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112013120769328-pat00006

수학식 4에서 계산되는 위치 좌표 정보는 제1 노드 즉, 새로운 노드의 위치 좌표 정보가 된다. 이와 같은 계산을 통해 제1 노드는 자신의 위치를 인식하고, 상술한 수학식들을 통해 주변 노드들에서도 제1 노드의 위치를 연산할 수 있다.
상술한 수학식 1 내지 수학식 4는 제1 내지 제3 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보, 제1 노드와 제1 레퍼런스 노드간 거리, 제1 노드와 제2 레퍼런스 노드간 거리, 제1 노드와 제3 레퍼런스 노드간 거리를 이용하여 제1 노드의 위치 좌표 정보를 계산하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 제1 내지 제3 레퍼런스 노드들 중 두 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보, 제1 노드와 코디네이터 노드 간 거리, 제1 노드와 두 레퍼런스 노드 각각 간의 거리를 이용하여 계산할 수도 있다. 즉, 제1 노드가 코디네이터 노드와의 거리, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 이용하는 경우에는 시스템에 두 개의 레퍼런스 노드만을 구비할 수도 있으며, 레퍼런스 노드의 개수는 본 발명을 제공하는 업체에 의해 결정될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 제1 노드는 다른 노드들의 위치를 공유하기 위해, 위치 획득 메시지에 포함된 정보에 기초하여 다른 노드들의 위치 또한 확인한다(S200).
즉, 제1 노드는 위치 획득 메시지에 포함된 다른 노드와 레퍼런스 노드들 간의 도달 시간 정보(TOA)를 이용하여 다른 노드와 제1 레퍼런스 노드 간의 거리, 다른 노드와 제2 레퍼런스 노드 간의 거리, 다른 노드와 제3 레퍼런스 노드 간의 거리를 연산하고, 연산된 값들을 이용하여 다른 노드의 위치를 획득할 수 있다. 물론, 이와 같은 과정이 다른 복수의 노드들에 대해 수행됨으로써, 위치 획득 메시지에 포함된 복수의 노드들에 대한 위치를 획득할 수 있고, 따라서 복수의 노드들 각각은 자신의 위치 뿐만 아니라 다른 노드들에 대한 위치를 확인 및 공유할 수 있다.
이 때, 제1 노드는 상술한 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여 다른 노드들의 위치를 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 시간 동기 및 위치 획득 방법은 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들과 새로 추가된 노드 간의 메시지 또는 데이터 송수신 시간, 그리고 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들의 위치 좌표 정보를 이용하여 새로 추가된 노드와 코디네이터 노드 간 시간 동기를 획득할 수 있고, 또한 같은 프레임에서 새로 추가된 노드의 위치를 획득할 수 있기 때문에 시간 동기와 위치 획득하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 나아가 자신의 위치를 확인하는 과정과 마찬가지고 메시지에 포함된 정보를 이용하여 주변 노드들 예를 들어, 새로 추가된 다른 노드, 기존의 노드들 각각에 대한 위치 정보를 획득하고 이를 통해 모든 노드들에 대한 위치 정보를 공유할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간과 주변 노드들과의 위치 공유 시간을 줄임으로써, 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 이를 통해 처리량과 채널 이용률을 향상시킬 수 있으며, 따라서 공중 전술 데이터링크나 수중 네트워크 같은 전파 지연이 큰 무선 네트워크 또는 이동 통신 네트워크 환경에 활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 지속적으로 정보를 주고받으면서 시간 동기와 위치 획득을 수행하는 경우 시간 동기와 위치 인식의 오차를 줄일 수 있고, 시간 동기와 위치 인식, 위치 공유를 같은 프레임에서 진행하기 때문에 시간 낭비를 줄일 수 있고, 따라서 네트워크의 성능을 향상 시킬 수 있어 더욱 더 다양한 서비스를 제공 할 수 있다.
이런 본 발명은 전파 지연이 길고 시간 동기가 맞지 않은 단일 홉 시간 분할 다중 접속(TDMA) 네트워크 환경에서 GPS에 독립적으로, 가입된 노드의 시간 동기와 위치를 획득할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 시간 동기 및 위치를 획득하는 본 발명에 따른 방법에 대해 도 2를 참조하여 조금 더 설명한다.
도 2는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 네트워크 구성도를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된, TS, TMS는 각각 타임 슬롯의 길이, 미니 슬롯의 길이를 의미하고, 타임 슬롯은 다수의 미니 슬롯으로 구성된다. 프레임의 구조에 따라 타임 슬롯을 구성하는 미니 슬롯의 개수가 다를 수 있지만, 도 2에서는 TS가 10개의 TMS로 구성된 것으로 가정한다. ts ,i는 i번째 노드가 메시지를 보낸 시간을 의미하고, tr ,i,j는 j번째 노드가 i번째 노드의 메시지를 수신한 시간을 의미한다. 코디네이터 노드는 모든 노드에 타임 슬롯을 할당하는 역할을 담당한다.
코디네이터 노드(coordinator), 제1 내지 제3 레퍼런스 노드들(Ref1 ~ Ref3) 각각의 노드(Node1 ~ Node 4)는 브로드캐스팅된 메시지를 모두 수신할 수 있으며, 모든 노드는 시스템 변수로 프레임 구조, 타임 슬롯, 미니 슬롯의 길이를 가진다.
본 발명은 네트워크에 새로 추가된 노드의 시간 동기 및 위치를 획득하고자 하는 것으로, 시간 동기를 시작하는 부분에서 시간 동기가 맞아 있지 않기 때문에 새로 추가된 각 노드는 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 시작을 알리는 메시지를 받는 순간을 첫 번째 프레임(제1 프레임)의 시작으로 인지하여 시간을 조정한다.
코디네이터 노드는 프레임의 시작에 시간 동기를 위해 노드 ID와 타임스탬프를 메시지(ts ,C)에 포함하여 브로드캐스팅하고, Node 1 내지 Node 4는 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 메시지를 수신(tr ,C,1 내지 tr ,C,4)한다.
제1 레퍼런스 노드 내지 제3 레퍼런스 노드(Ref1 내지 Ref3)는 위치 획득용 데이터를 수집하기 위한 메시지(ts , R1, ts , R2, ts , R3)를 브로드캐스팅하고, Node 1 내지 Node 4는 Ref1 내지 Ref3으로부터 브로드캐스팅된 메시지를 수신(tr , R1 ,1 내지 tr , R1 ,4)(tr , R2 ,1 내지 tr , R2 ,4) (tr,R3,1 내지 tr , R3 ,4)한다.
Node 1 내지 Node 4 각각은 일정 순서대로 도 3에 도시된 메시지 구조를 가지는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅한다.
그리고, 두 번째 프레임에서 Node 1 내지 Node 4 각각은 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지 즉, 도 4에 도시된 메시지 구조의 시간 동기 메시지를 수신(tr ,C,1 내지 tr ,C,4)하고, 각 노드는 수신된 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 계산하고, 계산된 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와의 시간 동기를 획득한다.
물론, Node 1 내지 Node 4 각각은 시간 동기 메시지에 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보가 포함된 경우에는 시간 동기 메시지에 포함된 전파 지연 시간 정보를 이용하여 코디네이터 노드와의 시간 동기를 획득할 수 있다.
이후 Node 1 내지 Node 4 각각은 Ref1 내지 Ref3 각각으로부터 순차적으로 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지(ts , R1, ts , R2, ts , R3)를 수신하고, 위치 획득 메시지에 포함된 정보 예를 들어, Node 1 내지 Node 4 각각과 Ref1 내지 Ref3 각각 간의 도달 시간 정보, Ref1 내지 Ref3 각각에 대한 위치 좌표 정보 등을 이용하여 자신의 노드의 위치 좌표 정보와 다른 노드들의 위치 좌표 정보를 획득한다.
즉, 본 발명은 새로운 노드가 추가된 첫 번째 프레임에서 시간 동기를 위한 데이터와 위치 획득을 위한 데이터를 수집하고, 두 번째 프레임에서 수집된 데이터를 이용하여 코디네이터 노드와의 시간 동기를 획득하며, 두 번째 프레임에서 자신의 노드에 대한 위치 좌표 정보 뿐만 아니라 주변 노드들에 대한 위치 좌표 정보를 획득함으로써, 시간 동기와 위치 획득에 소요되는 시간을 줄이고, 나아가 다른 노드들과 위치 정보를 공유하는데 소요되는 시간 또한 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기 및 위치 획득 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 방법을 수행하는 장치에 대한 것이며, 도 2에 도시된 복수의 노드들 각각에 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 시간 동기 및 위치 획득 장치(700)는 메시지 수신부(710), 메시지 전송부(720), 시간 동기화부(730), 및 위치 획득부(740)를 포함한다.
메시지 수신부(710)는 제1 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 시작을 알리는 제1 메시지를 수신하고, 제1 메시지를 수신한 이후 복수의 레퍼런스 노드들 예를 들어, 제1 내지 제3 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 위치 획득 시작을 알리는 제2 메시지를 순차적으로 수신하며, 제2 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하고, 제2 프레임에서 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지를 수신한다.
물론, 메시지 수신부(710)는 다른 노드들로부터 브로드캐스팅된 메시지 또한 수신할 수 있다.
이 때, 제1 메시지는 코디네이터 노드 ID, 제1 메시지의 타임스탬프를 포함할 수 있고, 상황에 따라 노드의 메시지 전송 순서에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
이 때, 제2 메시지는 레퍼런스 노드 ID, 제2 메시지의 타임스탬프를 포함할 수 있다.
이 때, 시간 동기 메시지는 도 4에 도시된 일 예와 같이, 코디네이터 노드 ID, 타임스탬프(sending time stamp), 복수의 노드들 각각의 시간 동기화를 위한 시간 동기 정보(Node A 내지 Node N time sync information), 복수의 노드들 각각과의 도달 시간 정보(Node A 내지 Node N time arrival information)을 포함할 수 있다. 나아가, 시간 동기 메시지는 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 위치 획득 메시지는 도 5에 도시된 일 예와 같이, 레퍼런스 노드 ID, 타임스탬프, 복수의 노드들 각각과의 도달 시간 정보(Node A 내지 Node N time arrival information)을 포함할 수 있다. 나아가, 위치 획득 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.
메시지 전송부(720)는 메시지 수신부(710)를 통해 제1 프레임에서 코디네이터 노드의 제1 메시지를 수신하고 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 제2 메시지를 수신한 후 제1 메시지의 수신 시간, 복수의 레퍼런스 노드들 각각에 대한 제2 메시지의 수신 시간을 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅한다.
이 때, 메시지 전송부(720)는 자신의 시간 동기 요청 메시지에 타임스탬프를 포함시켜 브로드캐스팅할 수 있다.
즉, 시간 동기 요청 메시지는 도 3에 도시된 일 예와 같이, 해당 노드 ID, 시간 동기 요청 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(sending time stamp), 제1 메시지의 수신 시간(receiving coordinator time), 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간(receiving reference1 time), 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간(receiving reference2 time), 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지 수신 시간(receiving reference3 time)을 포함할 수 있다.
메시지 전송부(720)는 자신의 메시지 전송 순서를 알고 있는 경우 복수의 노드들 중 미리 결정된 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지가 수신되면 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 수 있으며, 상황에 따라 메시지 전송 순서 정보를 기반으로 가드 타임(guard time)을 적용하고, 적용된 가드 타임을 고려하여 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 수도 있다.
시간 동기화부(730)는 제2 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지가 메시지 수신부(710)로 수신되면, 수신된 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킨다.
이 때, 시간 동기화부(730)는 시간 동기 메시지에 전파 지연 시간을 연산하기 위한 정보가 포함된 경우 포함된 정보를 이용하여 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고, 연산된 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와의 시간을 동기화 시킬 수 있다. 물론, 시간 동기화부(730)는 시간 동기 메시지에 전파 지연 시간 정보가 포함된 경우에는 해당 노드와 코디네이터 노드 간의 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킬 수도 있다.
위치 획득부(740)는 제2 프레임에서 복수의 레퍼런스 노드들로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지가 메시지 수신부(710)로 수신되면, 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 연산하고, 연산된 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득한다.
이 때, 위치 획득부(740)는 위치 획득 메시지에 포함된 레퍼런스 노드들 각각에 대한 위치 좌표 정보를 고려하여 자신의 위치를 획득할 수 있다.
나아가, 위치 획득부(740)는 제2 프레임에서 메시지 수신부(710)로 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 다른 노드들 각각의 거리를 연산하고, 연산된 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 다른 노드들 각각의 거리, 나아가 복수의 레퍼런스 노드들 각각에 대한 위치 좌표 정보를 이용하여 다른 노드들 각각의 위치를 획득할 수도 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 장치는 다른 노드들과 자신의 위치 정보를 공유할 수 있을 뿐만 아니라 다른 노드들의 위치 정보를 자신의 노드에서 공유할 수도 있다.
또한, 위치 획득부(740)는 복수의 위치 획득 메시지들을 이용하는 것 뿐만 아니라 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 자신의 위치 정보를 획득할 수도 있으며, 이는 시간 동기 메시지에 자신의 노드와 코디네이터 노드 간의 거리를 계산할 수 있는 도달 시간 정보와 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보가 포함되어 있기 때문에 시간 동기 메시지를 이용하여 자신의 위치를 획득할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들, 복수의 노드들을 포함하는 시스템에서 상기 복수의 노드들 각각에서의 시간 동기 및 위치 획득 방법에 있어서,
    제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅(broadcasting)된 제1 메시지 - 상기 메시지 각각은 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프를 포함함 - 를 수신하는 단계;
    상기 제1 프레임에서 상기 수신된 제1 메시지 각각의 수신 시간을 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계;
    제2 프레임에서 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제2 프레임에서 상기 수신된 상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 단계;
    상기 제2 프레임에서 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지 - 상기 위치 획득 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 정보, 상기 해당 레퍼런스 노드와 상기 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보를 포함함 - 를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계는
    상기 제1 메시지에 포함된 상기 복수의 노드들 각각의 메시지 전송 순서 정보 또는 상기 복수의 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지에 포함된 다음 메시지를 전송할 노드 식별 정보에 기반하여 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 순서를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 순서에 따라 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지가 수신되면 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계;
    를 포함하는 시간 동기 및 위치 획득 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 동기 메시지는
    상기 코디네이터 노드의 위치 정보, 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보를 포함하고,
    상기 자신의 위치를 획득하는 단계는
    상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 거리와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 상기 자신의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자신의 위치를 획득하는 단계는
    상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 다른 노드들 각각의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 상기 다른 노드들 각각의 거리를 이용하여 상기 다른 노드들 각각의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동기화시키는 단계는
    상기 시간 동기 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동기화시키는 단계는
    상기 시간 동기 메시지에 포함된 메시지 송수신 시간에 대한 정보에 기초하여 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고, 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 방법.
  6. 삭제
  7. 제1 프레임에서 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅(broadcasting)된 제1 메시지 - 상기 메시지 각각은 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프를 포함함 - 를 수신하고, 제2 프레임에서 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지를 수신하며, 상기 제2 프레임에서 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 위치 획득 메시지 - 상기 위치 획득 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 정보, 상기 해당 레퍼런스 노드와 자신의 노드인 제1 노드간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보, 상기 해당 레퍼런스 노드와 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간 정보를 포함함 - 를 수신하는 메시지 수신부;
    상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지가 수신되면, 상기 수신된 제1 메시지 각각의 수신 시간을 포함하는 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 메시지 전송부;
    상기 제2 프레임에서 상기 수신된 상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 시간 동기화부; 및
    상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 위치 획득부
    를 포함하고,
    상기 메시지 전송부는
    상기 제1 메시지에 포함된 상기 복수의 노드들 각각의 메시지 전송 순서 정보 또는 상기 복수의 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지에 포함된 다음 메시지를 전송할 노드 식별 정보에 기반하여 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 순서를 식별하고, 상기 식별된 순서에 따라 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지가 수신되면 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 시간 동기 및 위치 획득 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시간 동기 메시지는
    상기 코디네이터 노드의 위치 정보, 상기 코디네이터 노드와 상기 복수의 노드들 각각 간의 도달 시간(TOA: time of arrival) 정보를 포함하고,
    상기 위치 획득부는
    상기 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 거리와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과의 거리를 이용하여 상기 자신의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위치 획득부는
    상기 제2 프레임에서 상기 수신된 복수의 위치 획득 메시지들 각각에 포함된 정보를 이용하여 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 다른 노드들 각각의 거리를 연산하고, 상기 연산된 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각과 상기 다른 노드들 각각의 거리를 이용하여 상기 다른 노드들 각각의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 시간 동기화부는
    상기 시간 동기 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 시간 동기화부는
    상기 시간 동기 메시지에 포함된 메시지 송수신 시간에 대한 정보에 기초하여 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고, 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 시간 동기 및 위치 획득 장치.
  12. 삭제
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