KR101612552B1 - 다중형식 비콘 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 비콘 운영 방법은 근거리 통신을 통해 적어도 하나의 제2단말과 연결되는 제1단말이 비콘을 운영하는 방법에 있어서, 상기 제2단말과 관련된 적어도 하나의 변수를 확인하는 과정과, 상기 확인된 변수를 고려하여, 서로 다른 특성을 갖는 복수의 비콘 중 선택된 어느 하나를 상기 제2단말에 할당하는 과정과, 상기 제2단말에 할당된 상기 비콘을 전송하는 과정을 포함한다.
근거리, 통신, 인체, 비콘, 저전력, BAN

Description

다중형식 비콘 운용 방법{Method for Multi-type Beacon Operation}
본 발명은 근거리 통신에 관한 것으로서, 특히 비콘을 운용하는 방법에 관한 것이다.
개인영역 네트워크라고 불리는 PAN(Personal Area Network)은 널리 알려진 근거리통신망(LAN)이나 원거리통신망(WAN)과 대비되는 개념으로 개인마다 각각 고유한 네트워크를 가지게 됨을 의미한다. 즉, 한 사람이 소유하고 있는 단말기들이 제각기 그 사람의 편리를 목적으로 하나의 네트워크를 구성하게 한다는 것이다. 이와 같은 PAN을 무선으로 구성한다는 개념이, 무선 개인영역 네트워크(Wireless Personal Area Network : WPAN)이다.
PAN을 무선으로 구현하기 위한 노력으로 IEEE 802.15 워킹그룹(Working Group)은 단거리 무선 네트워크의 표준으로 WPAN을 정하고 있다. IEEE 802.15 워킹그룹에서는 블루투스(Bluetooth)로 알려진 IEEE 802.15.1 표준, 고속(high rate) WPAN에 관련된 IEEE 802.15.3 및 IEEE 802.15.3a 표준, 지그비(ZigBee)로 알려진 IEEE 802.15.4 표준에 대한 작업을 수행하고 있다. 특히 최근에는 3미터(meter) 내외의 인체 주변에서의 통신 네트워크를 통해, 원격 진료 등 의료 서비스와 착용 컴 퓨팅(Wearable Computing)을 위한 착용 장비나 모션 센서를 사용하는 엔터테인먼트 서비스를 제공하기 위한 무선 인체영역 네트워크(Wireless Body Area Network; WBAN)에 대한 표준화 작업이 802.15.6 TG6에 의해 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 무선 인체영역 네트워크의 구성을 예시하는 개념도이다. 도 1은 참조하면, 무선 인체영역 네트워크는 개인이 하나의 네트워크, 즉 피코넷을 구성한다. 피코넷은 이동통신 단말과 같은 코디네이터(coordinator) 단말(10)과, 신체에 부착된 다양한 종류의 주변장치 또는 센서와 같은 다수의 참여(participating) 단말(11,12,13,14)을 구비한다. 이러한 무선 인체영역 네트워크는 주로 전력여건이 열악한 센서 등 크기가 작고 이동 전원을 구비한 장치를 대상으로 하므로, 저전력이 가장 중요한 시스템 요구사항이 된다.
도 2는 종래의 근거리 통신 시스템에 사용되는 슈퍼프레임의 구조를 예시하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 종래의 슈퍼프레임(20)은 비콘(Beacon)(21), 경합 접근 구간(Contention Access Period; CAP)(22), 비경합 접근구간(Contention Free Period; CFP)(23), 및 비활성 구간(24)을 포함한다. 이러한 종래의 슈퍼프레임(20)은 코디네이터 단말(도 1의 10)로부터 참여 단말(도 1의 11~14)에 제공된다. 비콘(21)은 참여 단말(도 1의 11~14)에 동기 기준시각을 제공하고, 피코넷의 상황 및 자원할당 상황을 제공한다. 이에 대응하여, 경합 접근 구간(22)에서는 참여 단말들(도 1의 11~14)이 경합접근을 통해 코디네이터 단말(도 1의 10)로 네트워크의 합류 또는 분리를 요청, 자원할당 요청, 연결요청, 인증요청들을 전송하고, 코디네이터 단말(도 1의 10)이 참여 단말들(도 1의 11~14)의 요청에 대한 응답을 제공한다. 그리고, 비경합 접근구간(23)에서는 코디네이터 단말(도 1의 10)과 참여 단말들(도 1의 11~14)이 할당된 자원(예컨대, 시간 슬롯)을 사용하여 통신을 수행하게 된다.
이러한 슈퍼프레임을 사용하여 통신을 수행하는 근거리 통신 시스템에 있어서, 비콘이 참여 단말(11~14)에 전송이 되지 않으면 시스템 전체의 성능이 급격하게 감소하게 되는 문제가 발생한다. 따라서, 비콘은 일반적인 데이터 메시지에 비해 채널 상황에 대해 강건한 설계를 요구하며, 시스템 여건에 따라 강력한 변조와 부호 기법이 요구된다. 또한 무선 인체영역 네트워크와 같은 개인 맞춤형 통신 시스템에 있어서는 데이터의 보안이 중요한 고려사항이므로, 비콘에 암호화(encryption) 적용이 요구된다.
나아가, 종래와 같이 슈퍼프레임에 하나의 비콘을 사용하고, 코디네이터 단말에 접속된 참여 단말의 수가 많을 경우, 참여 단말이 다양한 통신 환경을 요구할 수 있다. 이에 따라, 비콘이 모든 참여 단말의 모든 요구사항을 반영하여 설계되어야 하므로, 참여 단말의 불필요한 성능 감소가 유발된다. 특히, 저전력이 요구되는 무선 인체영역 네트워크의 효율성과 안정성이 매우 감소하는 문제가 발생한다.
본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로서, 코디네이터 단말과 참여 단말 사이의 통신 환경을 반영하여, 각각의 통신 환경에 맞는 비콘을 전송하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 비콘 운영 방법은 근거리 통신을 통해 적어도 하나의 제2단말과 연결되는 제1단말이 비콘을 운영하는 방법에 있어서, 상기 제2단말과 관련된 적어도 하나의 변수를 확인하는 과정과, 상기 확인된 변수를 고려하여, 서로 다른 특성을 갖는 복수의 비콘 중 선택된 어느 하나를 상기 제2단말에 할당하는 과정과, 상기 제2단말에 할당된 상기 비콘을 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 비콘 수신 방법은 근거리 통신을 통해 제1단말과 연결되는 적어도 하나의 제2단말이 비콘을 수신하는 방법에 있어서, 서로 다른 비콘을 할당하는데 요구되는 비콘할당 요구정보를 제1단말로 전송하는 과정과, 상기 제1단말에 의해 할당된 비콘을 지시하는 비콘할당정보를 수신하는 과정과, 상기 비콘할당정보에 대응하는 비콘을 수신하는 과정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 모든 참여 단말의 요구사항에 맞추어 동일한 비콘을 설계할 필요없이, 요구사항이 동일하거나 유사한 참여 단말별로 서로 다른 비콘을 제공 함으로써, 근거리 통신의 에러율 감소, 시스템 동기 성공률 향상, 및 보안 강화 등을 제공할 수 있다.
또한, 시스템 내에서 비콘을 효율적으로 운영할 수 있고, 시스템의 전력 소모를 줄일 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명에 따른 피코넷은 이동통신 단말과 같은 코디네이터(coordinator) 단말과, 신체에 부착된 다양한 종류의 주변장치 또는 센서와 같은 다수의 참여 단말을 구비함을 예시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 단말은 서로 다른 특성을 갖는 복수의 비콘을 포함하는 슈퍼프레임을 생성하여 참여 단말에 제공한다. 이에 따라, 코디네이터 단말은 각 참여 단말로 비콘을 할당하는데 요구되는 변수(예컨대, 요구보안 수준 등)를 참여 단말로부터 제공받거나, 참여 단말과의 통신과정에서 발생되는 변수(예컨대, 참여 단말의 여분 배터리 용량, 무선채널상황, 트래픽 주기 등)를 확인한다. 이와 같이 상기 참여 단말로부터 제공받은 변수 또는 통신 과정에서 확인된 변수를 이용하여, 상기 코디네이터 단말은 복수의 서로 다른 특성을 갖는 비콘 을 각 참여 단말에 할당한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 단말의 구성을 예시하는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 단말은 데이터 송신을 처리하는 송신부(31), 데이터의 수신을 처리하는 수신부(32), 비콘을 할당하는데 요구되는 변수를 관리하는 변수 관리부(33), 상기 변수를 이용하여 각 참여 단말의 비콘을 할당하는 비콘 관리부(34), 및 상기 비콘을 포함하는 슈퍼프레임을 생성하고, 참여 단말로 전송할 데이터 또는 상기 참여 단말로부터의 데이터를 처리하는 데이터 처리부(35)를 구비한다. 또한, 상기 코디네이터 단말은 상기 변수 관리부(33), 비콘 관리부(34), 및 데이터 처리부(35)의 동작에 요구되는 데이터를 저장하거나, 또는 상기 각 처리부(33, 34, 35)의 동작 과정에서 발생되는 데이터를 저장하는 메모리부(36)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 변수 관리부(33)는 복수의 서로 다른 특성을 갖는 비콘을 각 참여 단말에 할당하는데 요구되는 정보, 예컨대 참여 단말의 배터리 용량, 요구보안 수준, 무선채널상황, 트래픽 주기 등을 각 참여 단말별로 추출한다. 이와 같이 추출된 정보를 각 참여 단말별로 저장한다.
비콘 관리부(34)는 상기 변수 관리부(33)에 의해 각 참여 단말 별로 저장된 변수를 확인하고, 상기 각 참여 단말에 대한 비콘 종류를 할당한다.
구체적으로, 상기 코디네이터 단말은 종래의 비콘 방식과 같이 참여 단말에 시스템 동기와 함께 자원 할당 정보를 제공하는 브로드캐스팅(broadcasting) 비콘을 제공할 수 있다.
또한, 무선채널상황, 트래픽 주기, 요구 보안수준 등의 참여 단말의 변수가 비콘 방식과 관련이 있을 수 있다. 무선채널상황이 좋지 않은 경우 비콘 수신의 에러가 발생할 확률이 높다. 따라서 시스템 설계를 할 때 무선채널상황이 좋지 않은 참여 단말에 비콘을 전송하기 위하여, 강건한 변조와 부호화 기법을 사용하여 비콘을 전송할 필요가 있다. 이와 유사하게 트래픽 주기가 상대적으로 긴 경우, 비콘으로 시스템 동기를 맞추고자 할 때, 참여 단말의 내부의 타이머에 오차가 발생하는 클록 드리프트(clock drift)가 발생할 수 있다. 이러한 클록 드리프트는 초당 수십 ppm으로 센서 네트워크에서는 20~50 ppm 정도로 예측된다. 따라서 비콘을 설계할 때 이러한 오차범위 내에서 비콘에 대한 동기를 잃지 않도록 비콘 메시지의 전후로 여분의 보호구간을 두거나 그 외 다른 방법으로 보정 기능을 제공할 필요가 있다. 또한, 요구 보안수준이 매우 높은 특정 참여 단말이 있을 경우, 비콘에 암호화를 부여하여 제공할 필요가 있다. 이렇게 무선채널상황, 트래픽 주기, 요구 보안수준을 고려하여 참여 단말에게 전송하는 비콘이 이를 반영하여 전송될 필요가 있다. 그러나, 무선채널상황이 양호한 참여 단말은 강건한 변조와 부호화된 비콘을 필요로 하지 않으며, 트래픽 주기가 상대적으로 짧게 설정되는 참여 단말은 불필요하게 긴 여분 구간을 갖는 비콘을 필요로 하지 않고, 보안수준이 낮아 암호화된 비콘을 수신할 필요가 없는 참여 단말은 불필요한 암호화된 비콘을 필요로 하지 않는다. 따라서, 이러한, 강건한 변조와 부호화 기법, 여분 구간, 또는 암호화를 필요로 하는 참여 단말에 대해서만, 해당 비콘(즉, 멀티캐스팅(multicasting) 비콘)을 제공하게 되면, 참여 단말은 일괄적으로 동일하게 전송된 비콘에 의한 불필요한 자원 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 상기 참여 단말이 코디네이터 단말과 통신을 수행하기 위해서는, 자기의 자원할당 위치를 알기 위해 우선적으로 비콘을 수신하여 자원할당정보를 복호하고, 할당된 자원이 확보될 때 다시 시스템과 접속한다. 그러나, 주기적인 트래픽을 발생하는 서비스를 제공하고 있는 참여 단말의 경우, 종래의 비콘 방식보다는 하나의 참여 단말을 지정하여 자원할당 정보 없이 시스템 동기만을 제공하더라도, 상기 코디네이터 단말과의 통신이 가능하다. 따라서, 자원할당 정보 없이 시스템 동기만을 제공하더라도 상기 코디네이터 단말과의 통신이 가능한 참여 단말에는, 참여 단말의 초기 접속 시 코디네이터 단말이 폴링(polling) 주기 및 타이밍(timing)을 결정하여 참여 단말에게 알려주고, 이후에는 폴링 비콘 만을 상기 참여 단말에 전송한다. 이에 따라, 상기 폴링 비콘을 수신하는 참여 단말은 불필요한 전력의 소모 없이 상기 코디네이터 단말과 통신이 가능하다.
전술한 바와 간은 점을 고려하여, 상기 비콘 관리부(34)는 상기 참여 단말에 대한 변수를 확인하여, 각 참여 단말에 대한 비콘의 종류를 할당하고, 이를 저장한다.
한편, 데이터 처리부(35)는 상기 비콘 관리부(34)에 의해 관리되는 복수의 비콘을 포함하는 슈퍼프레임을 생성하고 전송한다. 그리고, 데이터 처리부(35)는 상기 비콘 관리부(34)에 의해 각 참여 단말에 할당된 비콘의 종류를 제공하는 정보를 포함하는 비콘을 생성하여 상기 슈퍼프레임에 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 단말에 의해 생성되는 슈퍼 프레임의 구조를 예시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 슈퍼프레임은 브로드캐스팅 비콘(41), 상기 브로드캐스팅 비콘(41)을 수신하는 참여 단말들에 할당된 제1 비경합 접근구간(42), 멀티캐스팅 비콘(43), 상기 멀티캐스팅 비콘(43)을 수신하는 참여 단말들에 할당된 제2 비경합 접근구간(44), 제1폴링 비콘(45), 상기 제1폴링 비콘(45)을 수신한 참여 단말에 할당된 폴링 슬롯(46), 제2폴링 비콘(47), 상기 제2폴링 비콘(47)을 수신한 참여 단말에 할당된 폴링 슬롯(48), 및 비활성 구간(49)을 포함한다.
비록, 본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 단말에 의해 생성되는 슈퍼프레임의 구조를 상기와 같이 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 상기 멀티캐스팅 비콘(43)은 복수 개가 구비될 수 있으며, 상기 각각의 멀티캐스팅 비콘(43)에 대응하는 제2 비경합 접근구간(44)이 구비될 수 있다. 또한, 브로드캐스팅 비콘(41)과 멀티캐스팅 비콘(43)에 대응하는 비경합 접근구간(42,44)이 구비되는 것에 대한 대안으로써, 경합 접근구간이 구비될 수도 있다.
상기 코디네이터 단말은 브로드캐스팅 비콘(41)을 이용하여 브로드캐스팅 비콘이 할당되는 참여 단말들에게 동기 정보 및 자원 할당정보(예컨대, 타임 슬롯)를 제공하고, 제1 비경합 접근구간(42)에서, 자원이 할당된 상기 참여 단말들과 데이를 송수신한다. 그리고, 상기 코디네이터 단말은 멀티캐스팅 비콘(43)을 이용하여, 멀티캐스팅 비콘이 할당되는 참여 단말들에게 동기 정보 및 자원 할당정보(예컨대, 타임 슬롯)를 제공하고, 제2 비경합 접근구간(44)에서, 자원이 할당된 상기 참여 단말들과 데이를 송수신한다. 또한, 제1 또는 제2폴링 비콘(45,47)은 해당 참여 단 말에게 각각 동기 정보를 제공하고, 상기 제1 또는 제2폴링 비콘(45, 47)을 수신한 참여 단말에 각각 할당된 폴링 슬롯(46, 48)을 통해 데이터를 송수신한다.
한편, 상기 참여 단말은 상기 코디네이터 단말과 데이터의 송수신을 처리하는 송신부 및 수신부를 구비하고, 상기 코디네이터 단말과의 통신과정에서 발생되는 데이터를 처리하는 데이터 처리부를 구비할 수 있다. 특히, 상기 데이터 처리부는 상기 코디네이터 단말이 서로 다른 비콘을 할당하는데 요구되는 비콘할당 요구정보를 생성하고, 상기 코디네이터 단말로부터 전송되는 비콘의 종류를 확인하고, 상기 코디네이터 단말과의 동기 정보 및 자원 할당 정보를 확인한다. 여기서, 상기 비콘할당 요구정보는 배터리 용량, 제1단말과 연결된 통신 링크의 채널상황, 제1단말과 연결된 통신 링크의 트래픽 주기, 및 비콘의 보안수준 중, 적어도 하나 또는 둘 이상이 조합된 정보일 수 있다.
나아가, 상기 데이터 처리부는 에러 강인화 변조 및 부호화가 설정된 상기 제2비콘의 수신에 대응하여, 상기 제2비콘을 에러 강인화 복조 및 복호화를 통해 제2비콘에 포함된 정보를 확인할 수 있으며, 보호구간이 설정된 상기 제2비콘의 수신에 대응하여, 상기 보호구간의 길이를 고려하여 상기 제2비콘을 수신할 수 있고, 암호화가 설정된 제2비콘의 수신에 대응하여, 상기 제2비콘을 복호화할 수 있다. 또한, 상기 제3비콘의 수신에 대응하여, 상기 제3비콘이 수신된 시점을 기준으로 미리 정해진 시간 동안 상기 송신부 및 수신부가 동작할 수 있도록, 상기 송신부 및 수신부의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 송신부 및 수신부에 제공할 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 운영 방법의 동작 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 비콘 운영 방법은 코디네이터 단말(51)과, 8개의 참여 단말(52~59) 사이의 동작 순서를 예시한다.
우선, 도 5a는 코디네이터 단말(51)이 8개 참여 단말(52~59)로부터 비콘의 할당에 요구되는 변수를 수집하는 과정을 예시한다.
우선 초기과정에서 코디네이터 단말(51)은 8개 참여 단말(52~59)에 브로드캐스팅 비콘을 할당하게 된다. 이에 따라, 코디네이터 단말(51)은 8개 참여 단말(52~59)에 동기정보와 각 참여 단말의 자원 할당 정보(시간 슬롯)를 포함하는 브로드캐스팅 비콘을 전송한다(501). 이에 따라, 제1참여 단말(52)은 자신이 할당된 시간 슬롯에서, 자신의 배터리 용량 및 요구 보안수준을 코디네이터 단말(51)에 전송한다(502). 이에 대응하여, 코디네이터 단말(51)은 제1참여 단말(52)에 ACK 메시지를 전송(503)하고, 제1참여 단말(52)로부터 전송된 배터리 용량 및 요구 보안수준과 함께, 통신 링크의 정보(예컨대, 무선 채널 환경 및 트래픽 주기)를 확인하여 저장한다(504). 이와 동일한 방법으로 제2 내지 제8참여 단말(53~59)에 대하여 비콘의 할당에 요구되는 변수를 수집하는 과정(505 내지 525)을 진행한다. 상기 501 내지 525과정을 통해 제1 내지 제8참여 단말(52~59)에 대하여 수집된 변수는 도 6에 개시된 값으로 예시한다. 도 6에서, D1 내지 D8은 제1 내지 제8참여 단말임을 예시한다.
도 5b는 코디네이터 단말(51)이 참여 단말들(52~59)에 대한 비콘을 할당하고, 할당된 비콘을 참여 단말들(52~59)에 제공하는 과정을 예시한다.
우선, 코디네이터 단말(51)은 도 6에 개시된 변수를 참조하여, 참여 단말들(52~59)에 대한 비콘의 종류를 할당하고, 각 참여 단말들(52-59)에 할당된 비콘의 종류를 저장한다(530). 다음으로, 코디네이터 단말(51)은 제1참여 단말(52)에 할당된 시간 슬롯에서 상기 제1참여 단말(52)에 할당된 비콘의 종류를 알려주고(531), 상기 제1참여 단말(52)로부터 ACK 메시지를 수신한다(532). 이와 동일한 방법으로, 533 내지 546과정을 통해, 제2 내지 제8참여 단말(53~59)에 대하여 할당된 비콘의 종류를 각각 전송한다. 제1 내지 제8참여 단말(52~59)에 할당된 비콘의 종류는 하기의 표1과 같이 예시한다.
참여
단말		 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
비콘
종류		 B P P B M M M M
표 1에서, 비콘 종류인 B, M, 및 P는 각각 브로드캐스팅 비콘, 멀티캐스팅 비콘, 및 폴링 비콘을 지시한다.
도 5c는 코디네이터 단말(51)이 비콘의 종류가 할당된 참여 단말들(52~59)에 비콘을 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 예시한다.
우선, 코디네이터 단말(51)은 브로드캐스팅 비콘이 할당된 제1 및 제4참여 단말(52, 55)에, 시간 동기와 상기 시간 술롯에 대한 정보를 포함하는 브로드캐스팅 비콘을 전송한다(550). 이에 대응하여, 제1 비경합 접속구간의 제1시간 슬롯이 할당된 제1 참여 단말(52)은 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송하고(501), 코디네이터 단말(51)은 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 전송한다(502). 이와 마찬가지로, 제1 비경합 접속구간의 제2시간 슬롯이 할당된 제4 참여 단말(55)은 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송하고(503), 코디네이터 단말(51)은 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 전송한다(504).
다음으로, 코디네이터 단말(51)은 멀티캐스팅 비콘이 할당된 제5 내지 제8참여 단말(56, 57, 58, 59)에 시간 동기와 상기 시간 술롯에 대한 정보를 포함하고, 무선채널상황, 트래픽 주기, 요구 보안수준 등의 특성을 반영하여 설정된 멀티캐스팅 비콘을 전송한다(555). 이에 대응하여, 제2 비경합 접속구간의 제1시간 슬롯이 할당된 제5 참여 단말(56)은 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송하고(506), 코디네이터 단말(51)은 이에 대한 응답으로 ACK 메시지를 전송한다(507). 이와 마찬가지로, 제2 비경합 접속구간의 제2시간 슬롯이 할당된 제6 참여 단말(57)은 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송하고(508) ACK 메시지를 수신(509)하고, 제2 비경합 접속구간의 제3시간 슬롯이 할당된 제7 참여 단말(58)은 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송하고(510) ACK 메시지를 수신(511)하고, 제2 비경합 접속구간의 제4시간 슬롯이 할당된 제8 참여 단말(59)은 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송하고(512) ACK 메시지를 수신(513)한다.
그리고, 코디네이터 단말(51)은 폴링 비콘이 할당된 제2단말(53)에 시간 동기를 포함하는 폴링 비콘을 전송한다(514). 이에 대한 응답으로, 제2단말(53)은 별도의 시간 슬롯에 대한 정보를 확인할 필요 없이 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송(515)하고, ACK 메시지를 수신(516)한다. 이와 마찬가지로, 코디네이터 단말(51)은 제3단말(54)에 시간 동기를 포함하는 폴링 비콘을 전송(517)하고, 제3단말(54)은 별도의 시간 슬롯에 대한 정보를 확인할 필요 없이 코디네이터 단말(51)로 데이터를 전송(518)하고, ACK 메시지를 수신(518)한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 운영 방법의 비콘 할당 과정의 상세 동작 순서를 예시하는 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 할당 과정은 4개의 변수, 즉 변수1, 변수2, 변수3, 변수4를 수집한 것을 예시하며, 상기 변수1, 변수2, 변수3, 및 변수4를 지시하는 값(k)은 1, 2, 3, 및 4임을 예시한다. 그리고, 최대 변수의 수(K)는 4로 설정됨을 예시한다. 이에 기초하여, 701단계에서는 변수1에 기초한 비콘 종류를 설정하기 위하여, 변수를 지시하는 값(k)을 k=1로 설정한다.
다음으로, 상기 참여 단말들(52-59)에 대한 변수의 값을 기준으로 하여 상기 참여 단말들(52-59)을 정렬한다(702). 예컨대, 상기 참여 단말들(52-59)에 대한 변수1이 도 8a의 표1(801) 같이 예시될 경우, 상기 변수1(또는 변수k)의 값을 기준으로 상기 참여 단말들(52-59)을 내림차순으로 정렬하여 도 8a의 표2(802) 같이 설정한다.
같은 비콘 종류에 대한 그룹화를 용이하게 하기 위하여, 703단계에서는, 상기 변수들의 값에 의한 정렬순서에 따라, 최상위 우선순위를 갖는 변수를 변수1, 최하위 우선순위를 갖는 변수를 변수M으로 설정할 수 있다.
704단계에서는 변수1(또는 변수k)의 값에 대하여, 미리 저장되어 있는 변수 값과 비콘 종류의 관계식 데이터에 따라, 상기 선택된 m번째 참여 단말의 비콘 종류를 설정한다. 그리고, 705 및 706단계를 반복하여 상기 참여 단말들(52-59)에 대한 비콘 종류를 설정한다.
다음으로 707단계에서 이전 단계까지 설정된 비콘 종류를 바탕으로 하나의 비콘 그룹을 선택하는데 첫번째 참여 단말이 속해 있는 하나의 비콘 그룹을 선택을 하고 708단계로 넘어간다. 이후 다시 707단계로 돌아오면 이전에 선택한 비콘 그룹이 아닌 참여 단말 중에서 제일 앞에 있는, 즉 m이 가장 작은 참여 단말이 속해 있는 비콘 그룹을 선택한다. 이 같은 과정에 의해 결과적으로 707단계에서는 k번째 변수의 값을 기준으로 폴링 비콘, 멀티캐스팅 비콘, 및 브로드캐스팅 비콘의 순서로 비콘 그룹을 한번에 한 그룹씩 선택하게 된다.
이어, 708단계에서 상기 선택된 비콘 그룹에 대하여 해당하는 원래 참여 단말의 통합 비콘을 갱신한다. 예컨대, 8a의 표3(803)과 같이 상기 참여 단말들(52-59)에 대한 통합 비콘 타입을 갱신한다.
709단계에서, 하나의 그룹을 갱신하고 나면 최대 멀티캐스팅 비콘의 수나 최대 폴링 비콘의 수보다 해당 비콘 수가 작은지 확인을 하고, 최대 멀티캐스팅 비콘의 수나 최대 폴링 비콘의 수보다 해당 비콘 수가 작으면, 711단계로 진행하여 폴링 비콘, 멀티캐스팅 비콘, 브로드캐스팅 비콘의 우선순위를 기반으로 이전에 선택하지 않은 다음 하나의 그룹을 선택하여 갱신과정을 반복하게 한다. 상기 갱신 과정에서 최대 멀티캐스팅 비콘의 수나 최대 폴링 비콘의 수와 같아진다면, 710단계로 진행하여 갱신과정을 벗어나서 현재의 통합 비콘 방식 설정 데이터를 최종으로 확정하고 실제 비콘 송신 준비 단계로 넘어간다.
상기 갱신 과정에서 k번째 변수에 대해 더 이상 갱신할 다음 그룹이 존재하지 않으면, 712단계로 진행하여, 모든 변수에 대한 비콘 갱신이 완료되었는지를 확인한다. 모든 변수에 대한 비콘 갱신이 완료되었을 경우, 상기 710단계로 진행하고, 모든 변수에 대한 비콘 갱신이 완료되지 않았을 경우, 713단계로 진행하여 k+1번째 변수로 이동하여 변수를 정렬하는 과정(702)부터 다시 반복한다.
나아가, k번째 변수에 대한 통합 비콘 종류 갱신과정(708)에서 참여 단말들(52-59)에 할당된 비콘의 종류는 미리 정해진 규칙에 기초하여, 비콘의 종류를 갱신하게 된다. 예컨대, 어느 한 참여 단말(예컨대, 참여 단말 A)에 할당된 통합 비콘 종류가 브로드캐스팅 비콘일 때, 비콘종류 설정과정(707)을 통해 새로 갱신된 참여 단말 A의 비콘 종류가 멀티캐스팅 비콘 또는 폴링 비콘이라면 갱신을 하고, 또는 상기 참여 단말 A와 다른 참여단말 B에 할당된 통합 비콘 종류가 멀티캐스팅 비콘 일 때, 비콘종류 설정과정(707)에서 새로 갱신된 참여단말 B의 비콘 종류가 폴링 비콘이라면 갱신을 하는 규칙이 있을 수 있다. 또 다른 예로, 상기 예시한 방법에 추가하여, 멀티캐스팅 비콘 간 갱신 방법을 구체화할 수 있다. 같은 종류의 멀티캐스팅 비콘이라고 하더라도, 서로 다른 변수를 요구조건으로 하는 멀티캐스팅 비콘 그룹에 대해서는 서로 다른 멀티캐스팅 비콘으로 설정함이 마땅하다. 예를 들어, 채널상황이 열악하여 강건한 변조와 부호화 기법을 적용한 참여 단말 1,2,3,4중에서 강력한 보안을 요구하는 참여단말 3,4가 있을 경우, 멀티캐스팅 비콘 그룹1은 참여단말 1,2에 대하여, 멀티캐스팅 비콘 그룹2는 참여단말 3,4에 대해 설정하는 것이 바람직하다.
멀티캐스팅 비콘은 강건한 변조와 부호화 기법, 보호 구간의 길이, 또는 암호화 여부 등의 특성을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 멀티캐스팅 비콘은 제1멀티캐스팅 비콘, 제2멀티캐스팅 비콘, 및 제3멀티캐스팅 비콘을 포함할 수 있다. 나아가, 멀티캐스팅 비콘은 서로 다른 특성을 갖는 멀티캐스팅 비콘(예컨대, 제1멀티캐스팅 비콘, 제2멀티캐스팅 비콘, 또는 제3멀티캐스팅 비콘)으로 자유롭게 변경가능하다.
전술한 바와 같은 과정을 통해, K개(예컨대, 4개)의 변수에 대한 비콘 종류의 갱신을 반복한다. 예컨대, 2번째 변수에 대하여 도 8b의 표1(811)에 예시되는 변수들 중, 제2변수를 추출한 표 2(812)를 참조하여, 상기 참여 단말들(52-59)을 내림차순으로 정렬하고, 이에 기초하여 제2변수에 대한 상기 참여 단말들(52-59)의 통합 비콘 종류를 표 3(813)과 같이 갱신한다. 그리고, 3번째 변수에 대하여 도 8c의 표1(821)에 예시되는 변수들 중, 제3변수를 추출한 표 2(822)를 참조하여, 상기 참여 단말들(52-59)을 내림차순으로 정렬하고, 이에 기초하여 제3변수에 대한 상기 참여 단말들(52-59)의 통합 비콘 종류를 표 3(823)과 같이 갱신한다. 그리고, 4번째 변수에 대하여 도 8d의 표1(831)에 예시되는 변수들 중, 제4변수를 추출한 표 2(832)를 참조하여, 상기 참여 단말들(52-59)을 내림차순으로 정렬하고, 이에 기초하여 제4변수에 대한 상기 참여 단말들(52-59)의 통합 비콘 종류를 표 3(833)과 같이 갱신한다. 도8d의 표3(833)에서 M3 멀티캐스팅 비콘 그룹과 M24 멀티캐스팅 비콘 그룹은 서로 다른 멀티캐스팅 비콘으로 설정하게 되어 슈퍼프레임에 두 종류의 멀티캐스팅 비콘이 포함되게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 비콘 운용 방법 및 이를 위한 장치에 따르면, 참여 단말이 다양한 종류의 비콘에 적절하게 접속할 수 있다. 따라서, 모든 참여 단말의 요구사항에 맞추어 모든 비콘을 동일하게 설계할 필요없이, 요구사항이 동일하거나 유사한 참여 단말별로 서로 다른 비콘을 제공하게 됨으로써, 근거리 통신의 에러율 감소시킬 수 있고, 시스템 동기 성공률 향상시킬 수 있다.
또한, 보안 요구 등과 같은 특정한 목적을 요구하는 비콘과, 시간 동기 및 접속 정보 등과 같은 기본적인 기능만을 요구하는 비콘을 서로 구분하여 제공함으로써, 시스템 내에서 비콘을 효율적으로 운영할 수 있고, 나아가 시스템의 전력 소모를 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 일반적인 무선 인체영역 네트워크의 구성을 예시하는 개념도,
도 2는 종래의 근거리 통신 시스템에 사용되는 슈퍼프레임의 구조를 예시하는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 단말의 구성을 예시하는 블록도,
도 4는 본 발명의일 실시예에 따른 코디네이터 단말에 의해 생성되는 슈퍼프레임의 구조를 예시하는 도면,
도 5a 내지 도 5c는 볼 발명의 일 실시예에 따른 비콘 운영 방법의 동작 순서를 도시하는 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 운영 방법에 의해 복수의 참여 단말에 대하여 수집된 변수를 예시하는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 운영 방법의 비콘 할당 과정의 상세 동작 순서를 예시하는 흐름도,
도 8a 내지 도 8d은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 운영 방법에 의해 참여 단말들에 비콘이 할당되는 과정을 순차적으로 예시하는 도면.

Claims (17)

  1. 무선 통신을 통해 적어도 하나의 제2단말과 연결되는 제1단말이 비콘을 운영하는 방법에 있어서,
    상기 제2단말과 관련된 적어도 하나의 변수를 확인하는 과정과 -상기 적어도 하나의 변수 각각은 우선 순위를 포함함-,
    상기 적어도 하나의 변수와 각각의 우선 순위를 고려하여, 서로 다른 특성을 갖는 복수의 비콘 중 선택된 어느 하나를 상기 제2단말에 할당하는 과정과,
    상기 제2단말에 할당된 비콘을 전송하는 과정을 포함하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 비콘은,
    상기 제2단말의 시간 동기 정보 및 타임 슬롯 정보를 포함하여 브로드케스팅하는 제1비콘과,
    상기 제2단말과 관련된 변수를 고려하여 특성이 설정되는 제2비콘과,
    상기 제2단말의 시간 동기 및 접속 정보를 폴링 신호를 통해 제공하는 제3비콘을 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2비콘은 상기 제1단말 및 상기 제2단말 사이에 연결된 통신 링크의 무선채널상황을 고려하여, 에러 강인화 변조 및 부호화가 설정되는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2비콘은 트래픽 주기를 고려하여 보호구간이 설정되는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2비콘은 상기 제2단말과 송수신하는 데이터 보안 수준을 고려하여 보안 여부가 설정되는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    최상의 우선순위를 갖는 제1변수를 고려하여, 상기 제2단말에 비콘을 할당하는 과정과,
    상기 제1변수보다 낮은 우선순위를 갖는 제2변수를 고려하여, 상기 제2단말에 비콘을 할당하고, 상기 제2단말에 할당된 비콘을 갱신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2단말에 할당된 비콘은 미리 정해진 규칙에 기초하여 갱신하되,
    상기 미리 정해진 규칙은 상기 제2단말에 할당된 비콘을 상기 제1비콘에서 상기 제2비콘 또는 제3비콘으로 변경하는 규칙과, 상기 제2비콘을 상기 제3비콘으로 변경하는 규칙을 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 미리 정해진 규칙은,
    제1특성을 구비한 상기 제2비콘이 상기 제1특성과 다른 제2특성을 구비한 제2비콘으로 변경하는 규칙을 더 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변수는 제2단말의 배터리 용량, 제1단말 및 제2단말 사이에 연결된 통신 링크의 채널상황, 제1단말 및 제2단말 사이에 연결된 통신 링크의 트래픽 주기, 제2단말의 장치 특성 및 송수신되는 데이터의 보안수준 중, 적어도 하나 또는 둘 이상이 조합된 정보인 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1비콘과, 상기 제1비콘이 할당된 제2단말의 시간 슬롯을 포함하는 제1비경합구간과, 상기 제2비콘과, 상기 제2비콘이 할당된 제2단말의 시간 슬롯을 포함하는 제2비경합구간과, 적어도 하나의 상기 제3비콘과, 상기 제3비콘에 대응하는 폴링 구간을 포함하는 슈퍼프레임을 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 운용 방법.
  11. 무선 통신을 통해 제1단말과 연결되는 적어도 하나의 제2단말이 비콘을 수신하는 방법에 있어서,
    서로 다른 비콘을 할당하는데 요구되는 비콘할당 요구정보를 제1단말로 전송하는 과정과,
    상기 제1단말에 의해 할당된 비콘을 지시하는 비콘할당정보를 수신하는 과정과,
    상기 비콘할당정보에 대응하는 비콘을 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비콘할당 요구정보는
    배터리 용량, 제1단말 및 제2단말 사이에 연결된 통신 링크의 채널상황, 제1단말 및 제2단말 사이에 연결된 통신 링크의 트래픽 주기, 및 비콘의 보안수준 중, 적어도 하나 또는 둘 이상이 조합된 정보인 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 서로 다른 비콘은,
    시간 동기 정보 및 타임 슬롯 정보를 포함하여 브로드케스팅하는 제1비콘과,
    통신 환경을 고려하여 특성이 설정되는 제2비콘과,
    상기 제1단말과의 접속 타이밍을 정보를 폴링 신호를 통해 제공하는 제3비콘을 포함함을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    에러 강인화 변조 및 부호화가 설정된 상기 제2비콘의 수신에 대응하여,
    상기 제2비콘을 에러 강인화 복조 및 복호화를 통해 제2비콘에 포함된 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    보호구간이 설정된 상기 제2비콘의 수신에 대응하여,
    상기 보호구간의 길이를 고려하여 상기 제2비콘을 수신하는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    암호화가 설정된 제2비콘의 수신에 대응하여, 상기 제2비콘을 복호화하는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제3비콘의 수신에 대응하여, 상기 제3비콘이 수신된 시점을 기준으로 미리 정해진 시간 동안 데이터의 송수신을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중형식 비콘 수신 방법.
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