KR101580325B1 - 피코넷 마스터 노드 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피코넷 마스터 노드 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조 및 그 방법에 관한 것이다. 분산형 TDMA(Time Division Multiple Access)는 임의 시간에 전송되는 제어메시지의 수신을 위해 피코넷 마스터 노드가 항상 활성 상태를 유지해야 한다. 그러므로 각 마스터 노드가 TDMA 구간 직후에 제어메시지를 전송하는 프레임 구조를 가짐으로써 인접한 마스터 노드가 상대방의 제어메시지 전송시간을 예측 가능하게 한다. 이로써 에너지 소모를 줄일 수 있는 온/오프 동작이 가능하다. 또한 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 구간에 듀티 사이클링(duty cycling)을 도입하여 다수의 활성 구간과 비활성 구간 설정을 가능하게 한다. 또한 인지하지 못하는 새로운 피코넷 그룹이 접근하는 경우 초기 충돌 회피를 위해 TDMA구간에서의 CCA를 제공한다. 이로써 충돌이 발생할 상황에서도 충돌 발생 확률을 최소화함과 동시에, 충돌 상황이 발생했다는 사실을 감지할 수 있도록 한다.

WSN(Wireless Sensor Network), WBAN(Wireless Body Area Network), 피코넷, 스케줄링, 노드

Description

피코넷 마스터 노드 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조 및 그 방법{STRUCTURE OF FRAME FOR SCHEDULING PICONET MASTER NODE ON/OFF AND METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network: WSN)에 있어서 무선 인체 영역 네트워크(Wireless Body Area Network: 이하 WBAN이라 함)에 관한 것으로, 특히 피코넷(piconet) 마스터 노드 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조 및 그 방법에 관한 것이다.

센서 네트워크의 어플리케이션으로 WBAN이 대두되면서 IEEE 802.15.6에서는 이에 대한 표준화 작업이 진행 중이다.

도 1은 WBAN 피코넷의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 WBAN은 피코넷 #1, 피코넷 #2, 피코넷 #3을 포함한다. 피코넷 #1, 피코넷 #2, 피코넷 #3은 각각 개인이 구성하는 하나의 네트워크 즉, 피코넷을 나타낸 다. 피코넷은 코디네이터(coordinator) 역할을 하는 마스터 노드(예: 이동전화기)와 다수의 슬레이브 노드로 구성된다. 슬레이브 노드는 개인용 휴대장치로서 예를 들어, mp3, 헤드셋, 인 바디 센서(in body sensor), 온 바디 센서(on body sensor) 등 그 종류가 다양하다.

이러한 WBAN은 센서 네트워크와 유사한 성능 제약 조건을 요구하는 동시에, WBAN의 어플리케이션을 고려할 때, 여러 사람이 제한된 공간에 존재하거나 이동할 때 다수 피코넷의 간섭으로 인한 충돌 문제까지 고려해야 한다. 그러므로 이러한 WBAN에는 특화된 MAC 프로토콜의 설계가 요구된다.

관련된 종래 기술로는 캐리어 감지 다중 액세스(Carrier Sense Multiple Access: 이하 CSMA라 함)와 시분할 다중 액세스(Time Division Multiple Access: 이하 TDMA라 함)를 고려할 수 있다.

CSMA는 노드들 사이에 시간 동기가 필요 없으며, 경쟁이 적은(low contention) 환경에서 높은 채널 이용률 및 낮은 지연 성능을 보인다. 그러나 간섭 범위 내 노드의 수가 늘어나 경쟁이 심한(high contention) 환경에서는 충돌이 증가하며 백 오프로 인하여 예측할 수 없는 지연 증가 등 성능 저하 문제가 발생한다. 그러므로 다수의 피코넷이 좁은 공간에 존재하고 실시간 애플리케이션을 요구하는 WBAN에 적용하기는 힘들다.

TDMA는 경쟁이 심한 환경에서 높은 채널 이용률, 충돌 감소, 예측할 수 없는 지연 제거 등의 장점을 갖는 반면, 시간동기로 인한 오버헤드가 문제가 된다. 일반적으로 TDMA는 시간동기를 위한 기준노드(time synchronization root)가 필요하며, 새로운 노드의 진입 및 이동 시, 시간동기를 위하여 많은 시간 및 에너지를 소비하는 단점을 갖는다.

그러므로 센서 네트워크에서는 이러한 두 가지 방식의 단점을 보완하기 위하여 CSMA와 TDMA가 융합된 형태의 MAC 프로토콜이 연구되고 있다. 최근 IEEE 802.15.6에서는 노드의 이동성 지원 및 피코넷 사이의 간섭 회피까지 지원하는 CSMA/TDMA 융합 방식의 MAC 프로토콜인 "분산형 TDMA" MAC이 제안되었다.

분산형 TDMA는 피코넷마다 시간동기가 맞지 않아도 제어 메시지 교환을 통하여 간섭을 회피하고 통신을 가능하게 하는 방식이다.

도 2는 분산형 TDMA의 구성을 나타낸 도면이다.

참조부호 201 ~ 206은 피코넷의 마스터 노드를 나타낸다. 참조부호 211 ~ 216은 데이터 프레임을 나타낸다. 제1 ~ 제3 데이터 스트림 211, 212, 213은 제1 ~ 제3노드 201, 202, 203으로 이루어진 제1그룹에서 사용하는 데이터 스트림이다. 제4 ~ 제6 데이터 스트림 214, 215, 216은 제4 ~ 제6노드 204, 205, 206으로 이루어진 제2그룹에서 사용하는 데이터 스트림이다. 각 데이터 스트림의 슈퍼 프레임은 CSMA 구간과 TDMA 구간으로 구분할 수 있다. 데이터 스트림 상에서 각 노드를 나타내는 패턴과 동일한 패턴으로 표시된 시간 구간은 해당 구간에서 해당 노드에 의해 패킷이 전송되는 것을 나타내는데, CSMA 구간에서는 CSMA 알고리즘에 의해 불규칙적으로 패킷이 전송되고, TDMA 구간에서는 노드별로 고정된 타임 슬롯 구간에 패킷이 전송된다. TDMA 전송구간 내에서 마스터 노드는 각 슬레이브 노드에게 스케줄링 을 한다.

인접 피코넷과 TDMA구간에서의 전송시간이 겹치는 경우, 인접한 마스터 노드 사이에 일명 "TDMA 스케줄 알림 메시지(TDMA schedule Advertisement Message)"라고 하는 제어메시지를 교환한다. 이를 통하여 슈퍼프레임 내의 겹치지 않는 다른 위치로 이동하여 간섭을 회피할 수 있다. 참조부호 M1과 M2는 스케줄이 겹치지 않도록 이동하는 경우를 나타낸 것이다.

TDMA 전송 스케줄 재조정은 시간 동기 통합(unification) 없이 이루어진다.

도 3은 분산형 TDMA의 제어 메시지 구조 및 타임 오프셋 테이블(time offset table)의 구조를 나타낸 도면이다.

분산형 TDMA는 CSMA와 TDMA의 장점을 모두 이용하며, 노드의 이동성 지원, 피코넷 사이의 간섭 문제 해결 등과 같은 장점을 가진다. 그러나 에너지 소비 측면에서는 문제점을 가지고 있다.

분산형 TDMA가 동작하기 위해서는 피코넷 마스터 노드가 항상 활성(active) 상태를 유지해야 한다. 인접한 피코넷의 제어메시지 수신을 위하여 마스터 노드의 송수신기(transceiver)는 항상 Rx 상태에 있게 된다. Rx 상태는 패킷을 전송하고 있는 경우와 비슷한 정도의 전력을 소모하기 때문에 마스터 노드의 수명은 매우 짧을 것이라고 예상할 수 있으며, 마스터 노드가 에너지 소모로 동작을 하지 않게 될 경우, 피코넷 전체가 통신을 할 수 없게 된다.

또한 기존의 TDMA방식과 마찬가지로, 새로운(미리 인지하지 못하는) 피코넷 그룹의 접근 초기 충돌은 회피할 수 없다. 분산형 TDMA는 TDMA구간이 겹칠 경우 제어메시지 교환을 통하여 TDMA구간을 재배치하여 충돌을 회피하는 방식을 취한다. 그러므로 TDMA구간의 재배치가 이루어지기 전에 TDMA구간이 겹칠 경우 충돌이 발생하고 재전송으로 인한 에너지 낭비가 발생한다.

따라서 본 발명은 전술한 분산형 TDMA의 문제점들을 해결할 수 있는 피코넷 마스터 노드의 온/오프를 위한 프레임 스케줄링 방법을 제공한다.

본 제1발명은 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조가, 시분할 다중 액세스 데이터 구간과, 상기 시분할 다중 액세스 데이터 구간의 전 혹은 후에 존재하는 하나 이상의 캐리어 감지 다중 액세스 활성 구간과, 상기 시분할 다중 액세스 데이터 구간에 바로 이어지는 시분할 다중 액세스 스케줄 알림 메시지 구간과, 상기 시분할 다중 액세스 데이터 구간의 전, 상기 캐리어 감지 다중 액세스 활성 구간의 전 혹은 후, 상기 시분할 다중 액세스 스케줄 알림 메시지 구간의 후에 존재하는 비활성 슬립모드 구간을 포함함을 특징으로 한다.

본 제2발명은 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링 방법이, 현재 슈퍼프레임에서 제어메시지를 전송해야 하는지 여부를 확인하는 단계와, 상기 제어메시지 를 전송해야 한다고 판단되면 현재 채널이 사용 중(busy)인지 확인하는 단계와, 상기 현재 채널이 사용 중이면 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계로 되돌아가는 단계와, 상기 현재 채널이 사용 중이 아니면 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계가 미리 정한 횟수 이상 실행되었는지 확인하는 단계와, 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계가 미리 정한 횟수 이상 실행되었으면 제어메시지를 송신하고, 미리 정한 횟수 미만 실행되었으면 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계로 되돌아가는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 제3발명은 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링 방법이, 미리 정한 시간동안 제어메시지의 수신을 기다리는 단계와, 상기 미리 정한 시간 안에 제어메시지가 수신되면 시분할 다중 액세스 시간 오프셋 테이블을 갱신하는 단계와, 상기 미리 정한 시간 안에 제어메시지가 수신되지 않으면 상기 시분할 다중 액세스 시간 오프셋 테이블의 해당 엔트리를 삭제하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 피코넷 마스터 노드에 대한 온/오프 스케줄링을 통하여 마스터 노드의 에너지 효율을 증가시켜 에너지 소비를 최소화하고 궁극적으로 네트워크 수명을 최대화하는 장점이 있다. 또한 TDMA CCA(Clear Channel Assessment)를 통하여 인지하지 못한 피코넷 그룹의 접근으로 인한 충돌을 방지하고 효율적인 피코넷 간 정합(coordination)이 가능한 장점도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 하기 설명에서는 구체적인 개수, 횟수 등과 같은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 특징을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

분산형 TDMA는 임의 시간에 전송되는 제어메시지의 수신을 위하여 피코넷 마스터 노드가 항상 활성 상태를 유지해야 한다. 그러므로 본 발명의 바람직한 실시예는 각 마스터 노드가 TDMA 구간 직후에 제어메시지를 전송하는 프레임 구조를 가짐으로써 인접한 마스터 노드가 상대방의 제어메시지 전송시간을 예측 가능하도록 하는 특징이 있다. 이로써 에너지 소모를 줄일 수 있는 온/오프 동작이 가능하게 된다. 또한 CSMA 구간에 듀티 사이클링(duty cycling)을 도입하여 다수의 활성 구간과 비활성 구간의 설정을 가능하게 한다.

또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예는 인지하지 못하는 새로운 피코넷 그 룹이 접근하는 경우 초기 충돌 회피를 위하여 TDMA구간에서의 CCA방식을 제공하는 특징이 있다. 이로써 충돌이 발생할 상황에서도 충돌 발생 확률을 최소화함과 동시에, 충돌 상황이 발생했다는 사실을 감지할 수 있도록 한다.

먼저, 피코넷 마스터 노드 온/오프 동작을 위한 슈퍼프레임 구조에 대하여 설명한다.

도 4a는 종래의 슈퍼프레임의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 나타낸 도면이다.

도 4b에 도시된 슈퍼프레임 구조는 분산형 TDMA 즉, 경쟁 방식과 스케줄 방식을 혼합한 방식의 MAC을 위한 것이다.

슈퍼프레임은 하나의 TDMA구간과 하나 이상의 CSMA 활성구간을 포함한다. TDMA 구간과 CSMA 활성 구간을 제외한 구간은 불필요한 에너지 소모를 방지하기 위한 슬립모드로서, 비활성구간이다.

제어메시지 전송 슬롯(TDMA 스케줄 알림 메시지 슬롯)은 TDMA 구간 끝부분에 위치한다. 제어메시지 전송 슬롯 역시 TDMA 구간에 포함되므로 TDMA 모드로 전송된다. 이와 같은 구조를 가지기 때문에 마스터 노드가 인접한 피코넷으로부터의 제어메시지 전송시간을 예측할 수 있는 것이다. 즉, 인접한 피코넷 사이에 TDMA 전송구간(Schedule-based period) 스케줄을 예측하여 제어메시지를 수신하고 에너지 낭비를 줄이는 온/오프 동작이 가능하다.

마스터 노드의 송수신기가 활성 상태로 동작하는 구간은 자신의 TDMA 전송구 간(제어메시지 전송 슬롯 포함), 인접 마스터 노드의 제어메시지 전송 슬롯, 자신의 CSMA 활성구간이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 나타낸 도면이다.

본 실시예에서는 구체적인 메커니즘 설명을 위하여 분산형 TDMA에 기반을 두어 서술한다. 그러나 본 발명의 세부 메커니즘은 분산형 TDMA와 유사한 다른 MAC 즉, CSMA와 같은 경쟁 기반의 MAC과 TDMA와 같은 스케줄 기반의 MAC이 혼합된 형태의 MAC에도 적용 가능하다. 그러므로 도시된 경쟁 기반 구간에서는 CSMA의 변형된 형태의 기술이 사용될 수 있고, 스케줄 기반 구간에서는 폴링(polling)과 같은 다른 기술이 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 노드의 제어메시지 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

분산형 TDMA에서는 간섭 회피와 제어메시지 교환으로 인한 오버헤드의 트레이드 오프(trade off) 문제가 발생한다. 인접한 피코넷 사이에 TDMA 전송구간 스케줄이 겹칠 경우 마스터 노드는 상대방의 제어메시지를 기반으로 TDMA 구간을 재배치하여 충돌을 회피하게 된다. 그러나 매 주기마다 타임 오프셋 테이블이 포함된 제어메시지를 전송하는 것은 네트워크 성능에 오버헤드로 작용할 수 있다. 이러한 트레이드 오프 문제를 고려하여 본 발명의 바람직한 실시예에서는 1개 이상의 슈퍼 프레임 주기마다 제어메시지를 전송하는 것이다.

구체적으로, TDMA 전송구간에서 데이터 전송이 종료되면, 6a단계에서 현재 슈퍼프레임에서 제어메시지를 전송해야 하는지 여부를 확인한다. 현재 슈퍼프레임에서 제어메시지를 전송해야 한다고 판단되면 6b단계 ~ 6e단계를 통하여 2회의 CCA를 수행한다.

6b단계의 CCA는 캐리어 감지를 통하여 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 것으로서, 인접 피코넷의 전송 유무를 확인하고 충돌을 방지하기 위하여 수행한다. 6c단계에서 채널이 대기(idle) 상태인지 체크하여 대기 상태이면 6d단계의 대기 카운트를 증가시키고, 6e단계에서 대기 카운트의 값이 2인지 확인한다. 이는 2회의 CCA를 수행했는지 확인하는 것이다. 대기 카운트의 값이 2이면 2회의 CCA를 수행했으므로 6f단계에서 제어메시지를 전송한다. 그리고 6g단계에서 슬립모드로 진입한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인접한 피코넷의 제어메시지를 수신하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

7a단계에서 웨이크 업(wake up)한 마스터 노드는 7b단계에서 인접 피코넷의 TDMA 구간의 데이터 전송이 완료되는 시점에서 T시간 동안 제어메시지를 기다린다. 이를 위하여 Timer_T를 설정한다.

7d단계에서 Timer_T가 경과되기 전에 7c단계에서 제어메시지를 수신하면 7c, 7e단계에서 Timer_T를 종료하고, 7g단계에서 TDMA 시간 오프셋 테이블을 갱신한 후, 7h단계에서 슬립 모드로 들어간다.

반면에, 7d에 도시된 바와 같이 Timer_T가 경과될 때까지 제어메시지를 수신하지 못하면 해당 피코넷이 간섭 영역에서 사라졌다고 간주하고, 7f단계에서 TDMA 시간 오프셋 테이블의 해당 엔트리를 삭제한다. 이 삭제 후 마스터 노드는 7h단계에서 다시 슬립 모드로 들어간다.

다음으로, TDMA CCA에 관하여 구체적으로 설명한다.

인지하지 못하는 새로운 피코넷 그룹이 접근하는 경우를 가정한다. 초기에는 접근하는 피코넷의 TDMA 구간 스케줄 정보를 알 수 없으므로 제어메시지를 수신할 수 없고 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 상황을 고려하여 본 발명의 바람직한 실시예에서는 TDMA 구간에서의 CCA 방식을 사용한다.

TDMA CCA 방식을 사용하여 충돌을 회피하며, 피코넷 상호간 TDMA 구간 스케줄의 겹침을 감지하여 분산형 TDMA 방식에서의 TDMA 구간 스케줄 조정이 가능해진다. 본 발명에서 사용하는 CCA 방식은 수신전계강도(Received Signal Strength Indicator: RSSI) 값을 가지고 채널의 사용 여부를 감지하는 방식으로, 슬롯마다 계속 CCA를 수행하면서 상대방의 전송 종료 시점을 감지한다. 1슬롯은 캐리어 감지 시간(carrier sensing time)과 송수신 턴어라운드(Tx - Rx turn arround) 시간을 포함한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TDMA CCA를 설명하기 위한 도면이 다.

각 상방향 화살표는 CCA의 수행을 나타낸다. 실선 화살표는 CCA의 수행 결과 대기 채널임이 판단된 경우이고, 점선 화살표는 CCA의 수행 결과 사용 채널임이 판단된 경우이다.

각 노드는 처음 패킷을 전송할 때 1회의 CCA를 수행한다. 그 결과 채널이 대기 상태라고 판단된 경우에는 패킷을 전송한다. 노드 A가 먼저 패킷 A1의 전송을 위하여 CCA를 수행한다. 처음 전송하는 패킷이고, 채널이 대기 중이기 때문에 패킷 A1을 전송한다. 새로 접근한 다른 피코넷의 노드 B가 패킷 B1의 전송을 위하여 CCA 를 수행한다. 그러나 A가 이미 전송 중이므로 채널이 사용 중 상태이다. 그러므로 다음 슬롯에서 다시 CCA를 수행하여 채널이 대기 중임을 감지하여 패킷 B1을 전송한다. 캐리어 감지를 위해서는 송수신기가 Rx 상태에 있어야 하고 패킷 전송을 위하여 Tx 상태로 전환하여야 한다. 이때 Tx - Rx 턴어라운드 시간의 시간차가 존재한다. 그런데 이 순간 노드 A가 채널이 대기 중이라고 감지할 수 있다. 이러한 경우를 고려하여 본 발명의 바람직한 실시예에서는 연속된 패킷 전송에서는 2회의 CCA 수행 결과가 대기 상태일 경우 패킷 전송을 허락한다.

노드 A는 두 번째 CCA 수행 결과 채널이 사용 중임을 확인하고 매 슬롯마다 CCA를 수행하며 대기한다. 전송이 지연되었으므로 노드 A가 전송할 패킷 A2는 연속한 패킷이 아닌 새로 전송하는 패킷이 된다. 그러므로 1회의 CCA 수행 결과 채널이 대기 중일 경우 전송이 가능하다.

상기와 같은 방식을 사용함으로써 노드 A와 B가 TDMA 스케줄 겹침으로 인한 충돌이 발생할 상황에서 양쪽의 트래픽이 인터리빙(interleaving)되는 방식으로 충돌 없이 전송할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈퍼프레임 구조를 사용하여 TDMA 구간의 끝에서 제어 메시지가 TDMA 모드로 전송된다. 서로 다른 피코넷이 접근하는 경우, 두 피코넷 모두 제어 메시지를 수신해야 분산 TDMA 방식에서의 스케줄 조정이 가능하다. 이를 수신하기 위하여 TDMA 구간에서 마지막 패킷 전송 이후 2회의 CCA를 수행한다.

구체적으로, 노드 A와 B의 제어메시지 수신은 다음과 같이 전술한 도 7에 도시된 바에 따라 이루어진다.

노드 A는 데이터 패킷의 전송 이후 제어 메시지 A_Ctrl을 전송하기 위하여 활성 상태로 남아 있다. 그러므로 노드 B가 전송하는 제어 메시지 B_Ctrl을 성공적으로 수신 가능하다. 그러나 노드 B의 경우에는 자신의 TDMA 패킷을 모두 전송하고 슬립 상태로 들어가면 노드 A의 제어 메시지 수신이 불가능하다. 그래서 TDMA 패킷을 모두 전송한 후 2회의 CCA를 수행하여 모두 대기상태인 경우에 다시 슬립 상태로 복귀하는 방식을 사용한다.

또한 노드 B는 자신의 TDMA 패킷을 모두 전송한 후 2회의 CCA를 수행한다. 이처럼 노드 B가 자신의 TDMA 패킷을 모두 전송한 후에도 2회의 CCA를 수행하는 이유는 A_Ctrl을 수신할 시간을 마련하기 위해서이다. 구체적으로, 첫 번째 CCA 수행 결과는 대기 상태이지만 두 번째 CCA 수행 결과는 사용 중이고 이 기간 동안 Rx 상 태로 노드 A가 전송하는 제어 메시지 A_Ctrl을 수신할 수 있다. 양 쪽 노드의 전송이 모두 끝난 후 다시 슬립 상태로 들어간다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 다시 말해서, 본 발명은 분산형 TDMA에만 특화된 방법이 아니라 분산형 TDMA 와 같이 경쟁 구간(contention period)과 스케줄된 구간(scheduled period)이 공존하는 형태의 유사 다른 MAC 프로토콜에 적용 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 WBAN 피코넷의 구성을 나타낸 도면

도 2는 분산형 TDMA의 구성을 나타낸 도면

도 3은 분산형 TDMA의 제어 메시지 구조 및 타임 오프셋 테이블의 구조를 나타낸 도면

도 4a는 종래의 슈퍼프레임의 구조를 나타낸 도면

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 노드의 제어메시지 전송 방법을 나타낸 흐름도

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인접한 피코넷의 제어메시지를 수신하는 방법을 나타낸 흐름도

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TDMA CCA를 설명하기 위한 도면

Claims (11)

1. 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조에 있어서,

   스케줄 기반 데이터 구간과,

   상기 스케줄 기반 데이터 구간의 전 혹은 후에 존재하는 하나 이상의 경쟁 기반 활성 구간과,

   상기 스케줄 기반 활성 구간에 바로 이어지는 스케줄 기반 스케줄 알림 메시지 구간과,

   상기 스케줄 기반 데이터 구간의 전, 상기 경쟁 기반 활성 구간의 전 혹은 후, 상기 스케줄 기반 스케줄 알림 메시지 구간의 후에 존재하는 비활성 슬립모드 구간을 포함하며,

   상기 스케줄 기반 스케줄 알림 메시지는, 상기 피코넷 마스터 노드의 상기 스케줄 기반 활성 구간에 대한 스케줄 정보를 포함함을 특징으로 하는 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링을 위한 프레임 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스케줄 기반이 시분할 다중 액세스이고, 상기 경쟁 기반이 캐리어 감지 다중 액세스임을 특징으로 하는 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링을 위한프레임 구조.
3. 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링 방법에 있어서,

   현재 슈퍼프레임에서 제어메시지를 전송해야 하는지 여부를 확인하는 단계와,

   상기 제어메시지를 전송해야 한다고 판단되면 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계와,

   상기 현재 채널이 사용 중이면 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계로 되돌아가는 단계와,

   상기 현재 채널이 사용 중이 아니면 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계가 미리 정한 횟수 이상 실행되었는지 확인하는 단계와,

   상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계가 미리 정한 횟수 이상 실행되었으면 제어메시지를 송신하고, 미리 정한 횟수 미만 실행되었으면 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계로 되돌아가는 단계와,

   상기 제어메시지를 전송한 후 슬립모드로 진입하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 미리 정한 횟수는 2회임을 특징으로 하는 방법.
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,

   상기 제어메시지를 전송한 후 상기 슬립모드로 진입하기 전, 상기 현재 채널이 사용 중인지 확인하는 단계를 미리 정한 횟수 이상 실행하여 상대방의 제어메시지를 수신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
7. 피코넷 마스터 노드의 온/오프 스케줄링 방법에 있어서,

   미리 정한 시간동안 제어메시지의 수신을 기다리는 단계와,

   상기 미리 정한 시간 안에 제어메시지가 수신되면 시간 오프셋 테이블을 갱신하는 단계와,

   상기 미리 정한 시간 안에 제어메시지가 수신되지 않으면 상기 시간 오프셋 테이블의 해당 엔트리를 삭제하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제어메시지의 수신을 기다리는 단계는 인접 피코넷의 스케줄 기반 구간의 데이터 전송이 완료된 후에 시작됨을 특징으로 하는 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 엔트리를 삭제하는 단계를 수행한 후 슬립모드로 진입하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
10. 제7항에 있어서,

    시간 오프셋 테이블이 스케줄 기반 시간 오프셋 테이블임을 특징으로 하는 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 스케줄 기반은 시분할 다중 액세스임을 특징으로 하는 방법.

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