KR101646055B1 - 저속 ｗｐａｎ에서 ｇｔｓ 할당 및 관리방법 - Google Patents

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KR101646055B1
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Abstract

본 발명은, 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법에 관한 것으로서, 코디네이터와 일정한 전송주기를 가지고 데이터를 전송하는 센서 노드들을 포함하는 저속 무선개인영역네트워크(WPAN)에서 GTS 할당 및 관리방법에 있어서, 요청 센서 노드의 GTS 할당 요청에 따라 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들에 대해 GTS의 할당상태를 확인하여 여유 타임슬롯들을 조사하는 GTS 할당상태 조사단계 및 상기 여유 타임슬롯들에 대응시켜 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 연속된 타임슬롯들과 상기 요청 센서 노드의 데이터 전송시점을 배정하는 GTS 스케줄링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 대역폭 이용률을 현저히 향상시키고, GTS를 이용하는 센서 노드들의 수를 현격히 증가시킴으로써 GTS 지원 용량을 대폭 향상시킬 수 있는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법을 제공할 수 있다.

Description

저속 ＷＰＡＮ에서 ＧＴＳ 할당 및 관리방법{GTS allocation and management in low rate wireless personal area network}
본 발명은 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 대역폭 이용률을 현저히 향상시킬 수 있고, GTS를 이용하는 센서 노드들의 수를 현격히 증가시킴으로써 GTS 지원 용량을 대폭 향상시킬 수 있는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법에 관한 것이다.
무선 네트워크 기술은, 기존의 유선 LAN을 대체하여 유선망에 구속됨이 없이 데이터 통신을 할 수 있는 무선 LAN기술, 휴대용 장치간의 양방향 근거리 무선 통신을 할 수 있는 블루투스 기술 및 코드 분할 다중접속(Code Division Multiple Access, CDMA)과 같은 휴대용 이동 통신 기술 등으로 나눌수 있다.
이러한 무선 전송 기술들을 전송속도 및 응용분야별로 다시 구분하면, 셀룰러폰이나 헤드셋과 같은 음성처리 분야, 고속 기반의 고품질 서비스(Quality of Service, 이하, QoS라 한다.)를 요구하는 멀티미디어 분야, 그리고 중속 또는 저속의 무선 개인영역네트워크(Wireless Personal Area Network, 이하, WPAN이라 한다.)로 가정이나 사무실의 조명, 보안 등과 같은 비교적 낮은 QoS의 원격 제어 및 홈 오토메이션 분야로 나눌 수 있다.
이 중에서 IEEE 802.15.4 저속 WPAN은 초저전력, 저가 그리고 시스템의 낮은 복잡도 등의 장점을 가지며, 일정한 영역의 사람, 사물에 대한 원격 모니터링 및 제어 서비스를 제공하는데 매우 적합한 것으로 알려져 있으며, 무선 센서네트워크로도 많이 활용되고 있다.
IEEE 802.15.4 네트워크는 코디네이터(coordinator)와 코디네이터에 접속된 다수의 센서 노드들로 구성되는데, 코디네이터는 다수의 센서 노드들을 동기화 시키고 데이터의 송수신 제어를 수행하며, 센서 노드들은 WPAN에 접속되어 데이터를 송수신한다.
한편, 저속 WPAN의 표준규격인 IEEE 802.15.4는 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 비콘 프레임(beacon frame)에 의해 구분되는 슈퍼 프레임(superframe) 단위로 동작하도록 규정된다.
슈퍼프레임은 코디네이터가 방송을 하는 비콘 프레임, 각 센서 노드들이 데이터 송수신 행위를 할 수 있는 활성 구간(active), 및 각 센서 노드들이 전력 소모를 최소화하기 위해 슬립(sleep) 또는 스탠바이(standby)하는 비활성 구간(inactive)으로 구성된다.
이 중 활성 구간은 항상 16개의 슬롯으로 나누어지며, 경쟁 기반의 경쟁접속구간(Contention Access Period, 이하, CAP라 한다.)과 비경쟁 기반으로 배타적으로 사용되는 경쟁자유구간(Contention Free Period, 이하, CFP라 한다.)으로 세분된다.
여기서 CFP는 보장된 타임슬롯(Guaranteed Time Slot, 이하, GTS라 한다.)이라는 일정한 크기의 시간 간격으로 나누어지며, 최대 7개 까지의 타임슬롯을 가지고 있다. GTS의 개수는 관련 센서 노드들의 요구에 따라 가변적이며, 하나의 GTS가 하나 또는 그 이상의 타임슬롯으로 구성될 수 있기 때문에 최대 7개 까지의 GTS를 센서 노드들에 할당할 수 있다.
GTS의 할당은 각 센서 노드들의 요청에 따라 코디네이터에 의해 수행되는데, 종래의 GTS 할당 방식은 다음과 같은 몇 가지 문제점을 가지고 있다.
첫째, GTS 구성의 기본이 되는 타임슬롯에 대한 스펙트럼의 비효율성이다. IEEE 802.15.4에서 슈퍼프레임은, 활성 구간 결정에 이용되는 슈퍼프레임 차수(Superframe Order, SO)의 크기와 상관없이 항상 16개의 타임슬롯을 가지며, 타임슬롯의 크기는 슈퍼프레임 크기의 2의 지수승으로 비례하여 증가한다.
따라서 슈퍼프레임의 차수가 점차 높아진다면 센서 노드들은 GTS로서 상대적으로 큰 하나 또는 그 이상의 타임슬롯을 할당받게 되고, 이는 데이터 전송을 위한 소요 대역폭에 비해 현저히 큰 대역폭이 할당되는 것이 된다.
그 결과 소요 대역폭을 초과하는 스펙트럼이 그것을 할당받은 센서 노드들에 의해 효율적으로 활용되지 못하고 낭비되는 문제점이 있다.
둘째, GTS 지원 용량의 문제이다. 즉, 동시에 GTS를 이용하는 센서 노드들의 개수가 적고, 그 만큼 센서 노드들에 의한 GTS의 이용 기회가 낮다는 것이다.
IEEE 802.15.4에서의 GTS는 그것을 할당받은 센서 노드들에 의해 배타적으로 사용되고 최대 7개 까지만 허용되며 센서 노드들의 데이터 전송 주기와 무관하게 전용 타임슬롯으로서 할당된다.
따라서 할당된 GTS는, 그 GTS를 할당받은 센서 노드가 전송 데이터를 가지고 있지 않더라도 그 GTS 할당이 해제되지 않는 한 다른 센서 노드의 데이터 전송을 위한 접근이 허용되지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 슈퍼프레임을 구성하는 타임슬롯들에 대한 스펙트럼의 효율성을 높혀 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 대역폭 이용률을 현저히 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 센서 노드들의 데어터 전송 주기를 고려하여 GTS를 이용하는 센서 노드들의 수를 현격히 증가시킴으로써 GTS 지원 용량을 대폭 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법은, 코디네이터와 일정한 전송주기를 가지고 데이터를 전송하는 센서 노드들을 포함하는 저속 무선개인영역네트워크(WPAN)에서 GTS 할당 및 관리방법에 있어서, 요청 센서 노드의 GTS 할당 요청에 따라 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들에 대해 GTS의 할당상태를 확인하여 여유 타임슬롯들을 조사하는 GTS 할당상태 조사단계 및 상기 여유 타임슬롯들에 대응시켜 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 연속된 타임슬롯들과 상기 요청 센서 노드의 데이터 전송시점을 배정하는 GTS 스케줄링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯의 크기는 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서는 일정하며, 상기 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯의 수는 하기의 식(1)에 따라 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 증가하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112010055669231-pat00001
식 (1)
여기서, LEN은 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수이고, LENd는 기본적인슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수, SO는 슈퍼프레임의 차수이며, SOref는 슈퍼프레임의 특정 차수이다.
그리고, 본 발명은 기 할당된 GTS의 해제 이벤트 발생에 따라 해제 센서 노드의 GTS 할당을 해제하고, 상기 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯에 포함된 미사용 타임슬롯이 제거되도록 기 할당된 GTS를 연속적으로 배열하는 GTS 정렬단계를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 특정 전송주기는, 상기 요청 센서 노드 및 GTS가 기 할당된 센서 노드들의 데이터 전송주기 중에서 최대전송주기인 것이 바람직하다.
게다가, 상기 GTS 할당 상태 조사단계는, 상기 최대전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯의 수의 합산과 기 할당된 GTS의 타임슬롯의 수의 합산의 차로서 상기 여유 타임슬롯의 수를 산출하는 단계 및 상기 여유 타임슬롯의 수와 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수를 비교하여 상기 요청 센서 노드의 GTS 할당 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 GTS 스케줄링 단계는, (a) 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수에 기반하여 상기 요청 센서 노드의 전송주기 내에 포함된 각 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들의 이용가능 여부를 조사하는 단계 및 (b) 이용가능한 슈퍼프레임에서 상기 요청 센서 노드의 전송주기에 기반하여 상기 요청된 GTS의 시작 타임슬롯을 배정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 (a)단계는, 상기 요청 센서 노드의 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들에 대하여 순차적으로 각 슈퍼프레임의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수가, 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수 이상인지를 조사하여, 이를 만족하는 첫 번째 슈퍼프레임을 이용가능한 슈퍼프레임으로 선택할 수 있다.
또한, 상기 요청 센서 노드는 복수개 존재하며, 상기 (b)단계는, 복수의 요청 센서 노드들을 그 전송주기가 짧은 순서부터 순차적으로 상기 이용가능한 슈퍼프레임의 오른쪽 CFP 타임슬롯에 각각 배정할 수 있다.
게다가, 상기 (b) 단계는, 각 슈퍼프레임에는 서로 다른 GTS의 타임슬롯의 수 또는 전송주기를 가진 상기 요청 센서 노드들을 적어도 하나 이상 배정할 수 있다.
아울러, 상기 GTS 스케줄링 단계는 GTS 할당 및 관리를 위한 GTS 스케줄링 테이블을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 GTS 정렬단계는, 상기 GTS 스케줄링 테이블에서 할당 해제되는 해제 센서 노드의 GTS 정보를 삭제하고, 남은 센서 노드들의 시작 타임슬롯을 이동함으로써 GTS 할당 해제로 인해 발생된 미사용 타임슬롯이 제거되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 스케줄링 테이블은 상기 코디네이터에 의해 관리되며, 상기 스케줄링 테이블은, GTS가 할당된 센서 노드 주소를 나타내는 NA, 상기 센서 노드에 할당된 GTS의 시작 타임슬롯을 나타내는 StartTSlot, 타임슬롯의 수를 나타내는 LEN, GTS 할당 센서 노드의 데이터 전송주기를 BI 단위로 표시하는 TI, 데이터 전송시점을 슈퍼프레임 단위로 계수하여 나타내는 카운터의 값 CV 등의 필드를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 카운터는, 카운터 모듈로로서 동작하고 상기 카운터의 값이 감소하는 방향으로 계수하며, 상기 카운터의 값은 상기 센서 노드가 데이터를 전송하기 위하여 대기해야 하는 슈퍼프레임의 수를 나타내는 것이 바람직하다.
본 발명의 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법에 따르면, 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 CFP 타임슬롯의 크기는 일정하게 유지하고 CFP 타임슬롯의 수는 증가시켜 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 대역폭 이용률을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 센서 노드들의 데이터 전송주기를 고려하여 GTS를 할당함으로써 다수의 센서 노드들에 의한 GTS의 시분할 공유를 가능하게 하고, 이로 인해 GTS를 이용하는 센서 노드들의 수를 현격히 증가시킴으로써 GTS 지원 용량을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 IEEE 802.15.4 표준에 따른 슈퍼프레임을 도시한 구조도이고,
도 2는 본 발명에 따른 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법을 설명하기 위한 흐름도이며,
도 3은 본 발명에 따른 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법을 위한 GTS 스케줄링 테이블의 일 예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이하에 기재된 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명의 실시 범위가 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 IEEE 802.15.4 표준에 따른 슈퍼프레임에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 IEEE 802.15.4 표준에 따른 슈퍼프레임을 도시한 구조도이다.
코디네이터와 일정한 전송주기를 가지고 데이터를 전송하는 센서 노드들을 포함하는 저속 WPAN에서, 네트워크가 운용되는 시간 단위인 슈퍼프레임을 이용하면 데이터 전송이 타임슬롯 구조로 운영되며, 코디네이터가 사전에 예정된 간격으로 비콘 프레임을 방송하면 슈퍼프레임이 설정된다.
이러한 슈퍼프레임은 비콘 프레임, 활성 구간(active), 및 비활성 구간(inactive)으로 구성된다.
비콘 프레임은 WPAN에 접속된 센서 노드들의 송, 수신 동기를 맞추는데 사용되는데, WPAN에 접속된 센서 노드들은 비콘 프레임 수신을 시작으로 이후의 타임슬롯의 시간을 맞추고 제어 정보 및 메시지들을 바탕으로 송수신 준비를 한다.
코디네이터는 모든 네트워크 센서 노드들의 에너지 효율 및 네트워크의 수명을 향상시킬 수 있도록 각 센서 노드들의 주기적인 활성/비활성 상태 전환을 위한 동기모드 동작을 지원하는 비콘 프레임의 주기적인 생성 및 방송을 수행한다.
활성 구간은 항상 16개의 슬롯으로 나누어지며, 슬롯의 최소 주기는 15.36㎳이고, 경쟁 기반의 CAP와 비경쟁 기반으로 배타적으로 사용되는 CFP로 세분된다.
CAP에서는 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance) 알고리즘을 이용하여 각 센서 노드들로부터 데이터가 경쟁적으로 전송되며, 센서 노드들간의 접속 경쟁에 따른 접속 지연 및 데이터전송 지연이 상존한다.
CSMA-CA 알고리즘은 센서 노드가 데이터 프레임이나 MAC 명령어를 전송할 때마다, 임의의 시간 동안 기다렸다가 데이터 전송을 시도한다.
만약 채널이 사용되지 않고 있으면, 임의의 백오프(backoff) 지연 후에 센서 노드가 데이터를 전송하고, 만약 채널이 사용되고 있으면, 임의의 백오프(backoff) 지연 후에 센서 노드가 데이터를 전송하려 하지만, 채널이 사용되고 있으므로 센서 노드는 채널에 다시 접근을 시도하기까지 또 다른 임의의 시간 동안을 기다린다.
CSMA-CA는 경합 방식이므로 제일 먼저 접근을 시도한 센서 노드가 먼저 데이터를 전송할 수 있다.
또한, CFP에서는 예약에 의해 원하는 센서 노드들에게 미리 타임슬롯을 할당하여 비경쟁적으로 데이터 전송이 이루어지므로, 경쟁에 따른 지연이 없어 트래픽의 신속한 전달, 즉 실시간 트래픽의 전송이 가능하다.
CFP는 일정한 크기의 타임슬롯으로 나누어지고, 최대 7개 까지의 타임슬롯을 가지고 있다. GTS는 CFP의 타임슬롯 중에서 센서 노드의 요청에 따라 해당 센서 노드에 전용적으로 할당되는 타임슬롯으로서, GTS의 개수는 센서 노드들의 요구에 따라 가변적인데, 하나의 GTS가 하나 또는 그 이상의 타임슬롯으로 구성될 수 있기 때문에 최대 7개 까지의 GTS를 센서 노드들에 할당할 수 있다.
비콘 프레임 간격은 연속적인 두 비콘 프레임 사이의 시간을 의미하며 비콘 프레임으로 시작되는 슈퍼프레임에 해당하는 활성 구간과 슬립모드에 해당하는 비활성 구간을 포함한다.
도 1에서는 두 개의 노드가 GTS를 3개, 2개씩 각각 할당받은 상태를 나타낸다. 또한, GTS는 일반적으로 QoS를 요구하는 응용 프로그램들의 신속한 프레임 전송을 보장하기 위하여 사용된다.
QoS를 요구하는 응용 프로그램(구조, 재난복구, 이동객체 트래킹 등)은 데이터의 적기 전달이 중요하고, 데이터가 생성될 때 센서 노드들에 의한 신속한 데이터 전송의 보장을 요구한다.
따라서 센서 노드들은 데이터를 전송하기 전에 필요한 수의 GTS를 미리 예약하고, 승인된 GTS 구간에서 데이터를 전송한다.
이를 위하여 GTS 전송을 원하는 센서 노드들은 이전 슈퍼프레임의 CAP에서 일반적인 데이터 전송 방식과 동일한 방식으로 CSMA-CA 알고리즘을 이용하여 코디네이터에게 GTS 할당을 요청하며, 코디네이터는 이용 가능한 CFP의 타임슬롯이 충분한 경우에 요청된 타임슬롯의 수 만큼의 타임슬롯을 GTS로 할당하고 그렇지 않은 경우에는 그 할당을 거절한다.
또한 코디네이터는 GTS 할당 요청에 대한 응답을 다음 슈퍼프레임의 시작을 알리는 비콘 프레임을 이용하여 해당 센서 노드들에게 알려준다.
여기서 코디네이터에 의한 GTS 할당은 각 요청 센서 노드들에 대해 선착자 우선방식에 따라서 순차적으로 이루어진다.
할당된 GTS 정보는, GTS의 타임슬롯의 수, 시작하는 타임슬롯, 센서 노드 주소 등으로 구성된 GTS 기술자의 리스트로서 비콘 프레임의 해당 필트에 포함되어 방송된다.
또한, GTS 할당 해제는 GTS 할당과 동일한 방법으로 요청 센서 노드들에 대해 선착자 우선 방식에 의해 이루어지기도 하고, 또는 필요에 따라 일정한 기준에 의해 코디네이터가 GTS 할당을 해제하기도 한다.
해제된 GTS는 GTS 기술자에서 제외됨으로서 다른 센서 노드가 사용할 수 있도록 비콘 프레임을 통해 모든 센서 노드들에게 방송된다.
이처럼 슈퍼프레임의 GTS는 원하는 센서 노드들에게 그 이용 기회가 공평하게 제공될 수 있으며, GTS를 할당받은 센서 노드들은 실시간 응용 서비스를 제공받을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 크기는 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서는 일정하며, 상기 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수는 하기의 식(1)에 따라 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 증가한다.
Figure 112010055669231-pat00002
식(1)
여기서, LEN은 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수이고, LENd는 기본적인 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수, SO는 슈퍼프레임의 차수이며, SOref는 슈퍼프레임의 특정 차수이다.
슈퍼프레임의 존속기간, 즉 크기는 슈퍼프레임의 차수(Superframe Order, SO)가 증가함에 따라 증가하게 되고, 슈퍼프레임의 크기가 커질수록 슈퍼프레임에 포함된 타임슬롯의 크기도 일반적으로 커지게 되지만, 본 발명에서의 상기 슈퍼프레임에 포함된 CFP 타임슬롯들의 크기는 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 일정하게 유지시키고, 슈퍼프레임에 포함된 CFP 타임슬롯들의 수는 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 증가시킨다. 예를 들어 슈퍼프레임의 특정 차수를 3으로 한다면 SO=3 이상인 경우에 CFP 타임슬롯의 크기는 항상 일정하게 유지 시킨다. 즉, SO=3 이상의 슈퍼프레임에 대해서 항상 SO=3일때의 타임스롯의 크기와 동일하게 유지시킨다.
슈퍼프레임의 특정 차수는 CFP 타임슬롯의 적정 크기를 선정하기 위하여 결정되는데, 만약 타임슬롯의 크기가 너무 작으면 슈퍼프레임의 높은 차수에서 CFP 타임슬롯이 지나치에 세분되고 그 수가 너무 많아져서 센서 노드에 할당되는 GTS의 타임슬롯의 수가 많아진다. 반대로 타임슬롯의 크기가 너무 크면 슈퍼프레임 내에 CFP 타임슬롯의 수가 적어지기 때문에 GTS 지원 용량이 줄어 들고, 필요한 GTS를 초과하는 GTS로 인해 대역폭 이용률이 낮아질 수 있다.
따라서 슈퍼프레임의 특정 차수를 적절히 결정할 필요가 있으며, 이를 위해 센서 노드들의 데이터의 개략적인 평균 크기도 고려될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 CFP 타임슬롯의 크기는 일정하게 유지하고 CFP 타임슬롯의 수는 증가시켜, 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 대역폭 이용률을 현저히 향상시킬 수 있으며, CFP 타임슬롯의 수가 증가됨에 따라 보다 많은 센서 노드들에게 GTS 이용 기회가 부여됨으로써 GTS 지원 용량을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리 프로세스는 GTS 이벤트의 발생(S100)에 의해 시작되는데, 상기 GTS 이벤트는 센서 노드가 GTS 할당을 요청하는 GTS 요청 프레임, GTS가 할당된 센서 노드가 GTS 할당 해제를 요청하는 GTS 할당 해제 프레임, 데이터 전송상의 오류로 인해 GTS 유효기간이 만료되거나 또는 최소 CAP 확보를 위해 코디네이터에 의한 강제적인 GTS 할당 해제 프레임 등을 포함한다.
이와 같은 GTS 이벤트가 발생(S100)하면, 코디네이터는 상기 GTS 이벤트가 GTS 요청 프레임인지를 확인(S200)하는데, GTS 요청 프레임은 저속 WPAN에 포함된 다수의 센서 노드들 중에서 GTS 할당을 요청하는 센서 노드(이하, 요청 센서 노드라 한다.)의 GTS 할당 요청에 따른 것이다.
발생된 GTS 이벤트가 GTS 요청 프레임이라면, 코디네이터는 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들에 대해, GTS 스케줄링 테이블을 바탕으로 GTS 할당상태를 조사(S300)하게 된다.
만약, GTS 이벤트가 GTS 요청 프레임이 아니면, GTS 할당 해제 이벤트로 간주하고, 코디네이터에 의해 후술할 GTS 정렬 단계를 수행한 후 본 프로세스를 종료하게 된다.
여기서, GTS 스케줄링 테이블은, GTS 할당 및 관리를 위해 코디네이터에 의해서 생성 및 관리되며, GTS가 할당된 센서 노드 주소를 나타내는 NA, 상기 센서 노드에 할당된 GTS의 시작 타임슬롯을 나타내는 StartTSlot, 타임슬롯의 수를 나타내는 LEN, GTS 할당 센서 노드의 데이터 전송주기를 BI 단위로 표시하는 TI, 데이터 전송시점을 슈퍼프레임 단위로 계수하여 나타내는 카운터의 값 CV 등의 필드로 구성되며, 이러한 GTS 스케줄링 테이블의 일 예가 도 3에 도시된다.
여기서 전송주기 TI는 순서번호의 상한값을 의미하는 카운터 모듈로로서 사용된다. 모든 카운터는 가장 큰 값에서 1씩 줄어드는 방향으로 계수하고 그 값은 데이터를 전송하기 위하여 대기해야하는 비콘 프레임 간격, 즉 슈퍼프레임의 순서번호를 바탕으로 하는 슈퍼프레임의 수를 나타낸다. 예를 들어, 그 값이 2라면, 그것은 2개의 비콘 프레임 간격, 즉 데이터를 전송하기 위하여 2개의 슈퍼프레임을 기다려야 한다는 것을 의미하고, 마찬가지로 그 값이 0이라면, 그것은 대기할 필요가 없이 이번 비콘 프레임으로 시작하는 슈퍼프레임에서 데이터가 전송된다는 것을 의미한다.
상기 GTS 할당상태 조사단계(S300)를 상세히 설명하면, 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들에 대해 GTS의 할당상태를 확인하여 요청 센서 노드의 요청에 따른 GTS 할당이 가능할 정도의 여유 타임슬롯들이 존재하는지 조사하는 단계이다.
상기 GTS 요청 프레임은 요청 센서 노드가 필요로 하는 GTS의 타임슬롯의 수, 데이터가 생성되는 주기로서 그 전송주기와 동일시되는 데이터 전송주기를 포함한다. 여기서 데이터의 지연/대기시간은 일정 정도를 허용하지만, 최대 다음 생성 시점을 초과하지 않기 때문에 데이터 전송주기와 동일한 것으로 간주할 수 있다. 따라서 데이터 지연/대기시간은 별도로 다루지 않는다.
또한, 상기 특정 전송주기는, 상기 요청 센서 노드 및 GTS가 기 할당된 센서 노드들의 데이터 전송주기 중에서 최대전송주기인 것이 바람직하며, 이는 코디네이터 또는 센서 노드들의 요청에 따라 다양한 전송주기로 결정될 수도 있다.
본 발명에서는 GTS를 할당하기 위하여 센서 노드들의 전송주기가 고려되며, 이를 통해 GTS가 하나 이상의 센서 노드들에 동시에 할당될 수 있다.
즉, 데이터 전송주기가 하나의 비콘 프레임 간격(BI)인 센서 노드에는 전용의 GTS가 할당되지만, 데이터 전송주기가 2 이상의 비콘 프레임 간격을 가지는 센서 노드는 할당된 GTS가 하나 이상의 다른 센서 노드들과 공유될 수 있다.
예를 들어, 센서 노드에 할당된 GTS가 4BI의 데이터 전송주기를 가진다면, 이는 동일한 전송주기를 가진 다른 3개의 센서 노드들에도 전송시점을 달리하여 할당될 수 있다. 즉, 임의의 GTS에 대해 n번째 슈퍼프레임에서는 센서 노드 1, n+1번째 슈퍼프레임에서는 센서 노드 2, n+2번째 슈퍼프레임에서는 센서 노드 3, n+3번째 슈퍼프레임에서는 센서 노드 4가 각각 그 데이터를 전송할 수 있으며, 이후 반복적으로 이와 같이 GTS를 할당 할 수 있게 된다.
하지만 여러 개의 센서 노드들이 동시에 하나의 GTS에 할당될 때, 각 센서 노드의 서로 다른 전송주기로인해 하나의 CFP 내에서 그 데이터 전송순서가 매 슈퍼프레임마다 달라질 수 있다. 따라서 각 GTS와 그에 할당된 센서 노드들의 주소, 시작 타임슬롯, GTS의 타임슬롯의 수 등이 하나의 GTS 기술자 정보로서 구조화되고, 그 리스트가 생성되어 비콘 프레임을 통해 전달된다.
이하에서는 상기 특정 전송주기가 상기 요청 센서 노드 및 GTS가 기 할당된 센서 노드들의 데이터 전송주기 중에서 최대전송주기인 경우에 대해서 설명한다.
상기 GTS 할당 상태 조사단계에서는, 상기 최대전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯의 수의 합산과 기 할당된 GTS의 타임슬롯의 수의 합산의 차로서 상기 여유 타임슬롯의 수를 산출하고, 상기 여유 타임슬롯의 수와 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수를 비교하여 상기 요청 센서 노드에 대한 GTS 할당 여부를 결정하게 된다.
이를 수식을 통해 상세히 설명하는데, 수식에는 다음과 같은 몇가지 표기법이 적용된다. 즉, 요청 센서 노드에 의해 요청된 GTS의 타임슬롯의 수 및 데이터 전송주기는 각각 LENnew, TInew이고, 기 할당된 GTS의 타임슬롯의 수 및 전송주기는 각각 LENi, TIi이며, 여기서 i=1, 2, 3, …이며, N은 현재 GTS가 할당된 센서 노드를 의미한다. 전송주기 TI는 비콘 프레임 간격의 단위를 가지는데, 예를 들면 TI가 2BI, 4BI라고 한다면 이는 각각 2 비콘 프레임 간격, 4 비콘 프레임 간격마다 한 번씩 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
최대전송주기는 하기의 (식 A)에 의해서 정해진다.
Figure 112010055669231-pat00003
(식 A)
(식 A)를 이용하면 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수는 (식 B)에 의해 결정된다.
Figure 112010055669231-pat00004
(식 B)
또한, 여유 타임슬롯의 수는 (식 C)에 의해서 결정된다.
Figure 112010055669231-pat00005
(식 C)
상기 (식 C)에서 LENmax는 최대 CFP 타임슬롯의 수로서 슈퍼프레임의 차수(SO)에 따라 다음 (식 D)에 의해서 결정된다.
Figure 112010055669231-pat00006
(식 D)
(식 D)에서 LENd는 기본적인 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯의 수로서 통상 그 값은 7이고, SOref는 슈퍼프레임의 타임슬롯의 크기를 결정하기 위한 슈퍼프레임의 특정 차수이며 데이터의 길이를 고려한 값이다. SOref는 슈퍼프레임의 타임슬롯의 적정 크기를 결정하기 위하여 다양한 값으로 정해질 수 있으나, SO=3으로 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 여유 타임슬롯의 수(NTSavail)를 산출하고 나면, 여유 타임슬롯의 수(NTSavail)와 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수(NTSreq)를 비교하여 요청 센서 노드의 GTS 할당 여부를 결정(S400)하는데, NTSreq = NTSavail이라면 할당 가능한 것으로 판단하고 GTS 스케줄링 단계(S500)로 진행한다. 만약 NTSreq > NTSavail이라면 현재 할당 불가인 것으로 단정하고 요청 센서 노드의 GTS 요청 프레임은 무시되며 본 프로세스는 종료된다.
다음으로, GTS 스케줄링 단계(S500)는, 상기 여유 타임슬롯들에 대응시켜 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 연속된 타임슬롯들과 상기 요청 센서 노드의 데이터 전송시점을 배정하는 단계이다.
이를 수식을 통해 상세히 설명하는데, 수식에는 GTS 할당상태 조사단계에서 결정된 TImax, LENmax가 이용된다.
먼저, 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수에 기반하여 상기 요청 센서 노드의 전송주기 내에 포함된 각 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들의 이용가능 여부를 조사하고, 이용가능한 슈퍼프레임에서 상기 요청 센서 노드의 전송주기에 기반하여 상기 요청된 GTS의 시작 타임슬롯을 배정한다.
여기서, 각 슈퍼프레임들의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수는 각 슈퍼프레임들에서 할당된 CFP 타임슬롯의 수로부터 확인될 수 있다.
이는 현재 슈퍼프레임에 대해서 (식 E)와 같이 산출되고,
Figure 112010055669231-pat00007
(식 E)
TImax 구간의 각 슈퍼프레임에 대해 확장하면 (식 F)와 같다.
Figure 112010055669231-pat00008
(식 F)
여기서, n=0은 현재의 슈퍼프레임을, n=1은 다음 슈퍼프레임을 각각 의미하며, CVi는 i번째 노드에 대한 카운터 값이고, δ(c)는 dirac-delta 함수로서 c=0일때 1의 값을 가지고, c≠0일때 0의 값을 가진다. Mod(a, b)는 모듈로 연산으로서 a를 b로 나눈 나머지이다.
따라서, 각 슈퍼프레임들의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수는 (식 G)에 의해 산출된다.
Figure 112010055669231-pat00009
(식 G)
상기 산출된 각 슈퍼프레임들의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수에 대해 요청 센서 노드에 의해 요청된 GTS 타임슬롯의 수를 만족하는 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯의 수가 존재하는지를 (식 H)에 의해 확인한다.
Figure 112010055669231-pat00010
(식 H)
만약, (식 H)에서 만족 조건이 발생하지 않는다면 (식 I)에서 k가 1만큼 증가되고 만족 조건이 발생할 때까지 본 과정이 반복된다. 이 때 n+k는 TImax를 초과하지 않아야 하며, (식 I)는 다음과 같다.
Figure 112010055669231-pat00011
(식 I)
상기 (식 I)를 만족하는 k값이 요청 센서 노드의 데이터 전송시점이다. 만약 TInew > 1이라면 모든 k에 대해서 상기 (식 I)를 만족하는지 확인한다.
즉, 요청 센서 노드의 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들에 대하여 순차적으로 각 슈퍼프레임의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수가, 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수 이상인지를 조사하여, 이를 만족하는 첫 번째 슈퍼프레임을 이용가능한 슈퍼프레임으로 선택하게 된다.
또한, 본 발명에서는 복수의 요청 센서 노드들을, 그 전송주기가 짧은 순서부터 순차적으로 상기 이용가능한 슈퍼프레임의 오른쪽 CFP 타임슬롯에 각각 배정한다.
즉, 상대적으로 짧은 전송주기를 가지는 센서 노드에 대해 우선적으로 CFP의 오른쪽 경계에 가까운 타임슬롯을 GTS로서 배정하며, 특히 TI=1인 센서 노드에 대해서는 가장 오른쪽 타임슬롯이 우선 배정된다.
CFP의 타임슬롯의 번호가 오른쪽에서 왼쪽으로 부여된다고 가정하면, 예를 들어 요청 센서 노드의 StartTSlot = 3이고 LEN = 2를 요청한다면 GTS로서 CFP의 3번, 4번 타임슬롯이 배정된다.
만약 요청 센서 노드의 전송주기가 TInew = 1이라면, 요청 센서 노드에 대해 StartTSlot = 1, LEN = LENnew로 배정되고, 이와 함께 NA = NAnew, CV = 0, TI = TInew을 포함하는 GTS 정보가 GTS 스케줄링 테이블에 하나의 정보 세트로 추가된다. 이 경우, 만약 1번 타임슬롯이 이미 배정되어 있다면, 이미 배정된 센서 노드의 StartTSlot은 LENnew만큼 증가되고, 그 이하의 센서 노드들의 StartTSlot도 순차적으로 LENnew만큼 증가된 값으로 변경된다. 이러한 과정은 GTS 스케줄링 테이블의 StartTSlot 필드에 대해서 이루어 진다.
만약 요청 센서 노드의 전송주기가 TInew > 1이라면, 슈퍼프레임의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수 TSavail(k), k = 0, 1, 2, …, TInew-1 중에서 가장 큰 TSavail(k)일 때의 k값, 즉 knew가 요청 센서 노드의 데이터 전송시점으로 결정된다.
아울러 요청 센서 노드에 대해서는 LEN = LENnew, CV = knew, TI = TInew, NA = NAnew 등을 포함하는 GTS 정보가 GTS 스케줄링 테이블에 하나의 정보 세트로 추가된다.
이와 같이 TI > 1인 센서 노드는 TI = 1인 센서 노드에 비해 타임슬롯의 배정에 있어 우선 순위가 떨어진다. 따라서, TI > 1인 센서 노드의 StartTSlot은 TInew = 1인 센서 노드의 타임슬롯의 번호 이후에 배정되며, 즉
Figure 112010055669231-pat00012
으로 배정된다. 여기서, J는 TI = 1인 센서 노드의 전체 수이다.
만약 GTS가 배정된 센서 노드들 중에서 TI = 1인 센서 노드가 없다면, TInew>1인 센서 노드를 위한 GTS 배정은 상기 TInew = 1 인 센서 노드의 GTS 배정과 동일한 방법으로 처리되며, 배정된 GTS 정보는 GTS 스케줄링 테이블에 하나의 정보 세트로 추가된다. 이 경우에, TI > 1인 센서 노드가 하나 또는 그 이상 이미 배정되어 있다면 배정된 센서 노드들의 StartTSlot은 모두 LENnew 만큼 증가된 값으로 변경되고, 이러한 과정은 GTS 스케줄링 테이블의 StartTSlot 필드에 대해서 이루어 진다.
만약 요청 센서 노드의 전송주기가 TInew > TImax이라면, 슈퍼프레임의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수 TSavail(k), k = 0, 1, 2, …, TInew-1 중에서 가장 큰 TSavail(k)일 때의 k값, 즉 knew가 요청 센서 노드의 데이터 전송시점, CV로 결정되고, 그 StartTSlot로서 TSalloc(knew) + 1이 배정된다. 마찬가지로 배정된 GTS 정보는 GTS 스케줄링 테이블에 하나의 정보 세트로 추가된다.
이상에서 설명한 바에 따르면, 모든 GTS 할당 센서 노드가 1보다 큰 동일한 전송주기, TI를 갖는다고 가정하면, 특정 GTS를 위한 타임슬롯에는 TI 개의 센서 노드가 할당될 수 있고, 대역폭 이용률 역시 그에 따라 증가된다.
다음으로, GTS 정렬 단계(S600)는, 기 할당된 GTS의 해제 이벤트 발생에 따라 해제 센서 노드의 GTS 할당을 해제하고, 상기 특정 전송주기(예를 들어, 최대전송주기) 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯에 포함된 미사용 타임슬롯이 제거되도록 기 할당된 GTS를 연속적으로 배열하는 단계이다.
GTS의 해제 이벤트는 GTS가 기 할당된 센서 노드에 의한 해제 요구, 데이터 전송상의 오류로 인해 GTS 유효기간이 만료 되거나 또는 최소 CAP확보를 위해 코디네이터에 의해 강제적 GTS 해제 등을 포함한다.
따라서 GTS 정렬 단계는, 상기 GTS의 해제 이벤트 발생에 따라 해제 센서 노드의 GTS 할당을 해제하는 GTS 해제 단계와, 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯에 포함된 미사용 타임슬롯을 제거하고 모든 GTS가 연속적으로 인접하도록 배열하는 GTS 배열 단계로 이루어 진다.
여기서 GTS 해제 단계는, 응용 및 운영환경에 따라서 센서 노드에 의한 GTS 해제 요청 빈도등의 GTS 해제 상황의 발생이 빈번하지 않기 때문에, GTS 정렬 단계에 포함되지 않을 수도 있다.
GTS 해제 단계를 포함한 GTS 정렬 단계의 한 예를 들면, GTS가 기 할당된 센서 노드가 GTS 해제 프레임을 전송하면 코디네이터는 GTS 스케줄링 테이블에서 할당 해제되는 해제 센서 노드의 GTS정보를 삭제한다. 이 때 만약 해제 센서 노드가 전송주기 TI = 1을 가지고 GTS 로서 할당된 타임슬롯의 수, LEN을 배타적으로 사용하고 있었다면, GTS 스케줄링 테이블에서 그 GTS 정보를 모두 삭제함과 동시에 StartTSlot 필드에서 해제 센서 노드의 StartTSlot 보다 큰 모든 센서 노드의 StartTSlot을 LEN만큼 감소시킨 값으로 변경한다. 이러한 과정은 결과적으로 미사용 타임슬롯이 제거된 GTS 스케줄링 테이블을 만들어 준다.
GTS 배열 단계는 GTS 기술자를 만들기에 앞서 이루어 지는데, GTS 기술자가 센서 노드의 주소 NA, 시작 타임슬롯 StartTSlot, GTS의 타임슬롯의 수 LEN을 포함하기 때문에, StartTSlot과 LEN 값을 바탕으로 GTS를 배열할 수 있다.
먼저, GTS 스케줄링 테이블에서 필드 CV = 0에 해당하는 모든 센서 노드들의 GTS 정보셀에 대해 전제 수를 확인하고 1, 2, …, No까지 일련번호를 부여하면, GTS의 타임슬롯의 수는 (식 J)와 같이 계수된다.
Figure 112010055669231-pat00013
(식 J)
또한 모든 센서 노드들의 StartTSlot와 LEN을 확인하여 각 GTS 사이에 빈 타임슬롯이 있는지 확인한다. 즉, GTS가 StartTSlot을 포함해서 LEN 개의 타임슬롯으로 구성되기 때문에 각 센서 노드에 대해서 StartTSlot + LEN - 1을 계산하고 그 값이 다른 센서 노드의 StartTSlot으로 존재하는지를 확인하면 GTS 사이에 빈 타임슬롯이 있는지 확인할 수 있다.
만약 상기의 StartTSlot + LEN - 1을 계산하고 그 값이 다른 센서 노드의 StartTSlot으로 존재하지 않는다면, 그 보다 큰 값에 해당하는 StartTSlot을 찾은 다음 그에 해당하는 센서 노드의 StartTSlot값을 상기 계산된 StartTSlot + LEN 1으로 설정하고, 그 이하의 센서 노드들의 StartTSlot 값에 대해서는 그 차이만큼 감소된 값으로 변경한다.
또한 남은 센서 노드들에 대해서도 미사용 타임슬롯이 제거되도록 이상에서 설명한 StartTSlot 값의 설정과정을 반복한다.
또한, {NAi StartTSloti LENi : i = 1, 2, 3, …, No}과 같은 정렬 리스트를 생성하여 GTS 기술자의 일부 정보로 사용하며, 이는 다음 슈퍼프레임의 비콘 프레임에 GTS 정보로서 이용된다.
비콘 프레임은 CAP와 CFP가 매 슈퍼프레임마다 다르기 때문에 모든 센서 노드가 이 정보를 명확히 인식할 수 있도록, 이들 경계정보인 CAP의 마지막 타임슬롯인 FinalCAPslot를 제공한다. 또한, CFP 타임슬롯의 크기 및 수는 슈퍼프레임의 차수(SO)에 따라 다르기 때문에 FinalCAPslot값은 SO와 NTSgts를 고려해서 결정된다. SO가 SOref보다 작다면 FinalCAPslot은 LENt - NTSgts로 결정되고, SO가 SOref와 같거나 크다면 FinalCAPslot은
Figure 112010055669231-pat00014
으로 결정된다. 여기에서 는 c와 같거나 큰 정수 중에서 가장 작은 정수이며, LENt는 활성구간의 타임슬롯의 총 갯수로서 슈퍼프레임에 의해 결정된 최대타임슬롯 갯수를 의미한다.
여기서,
Figure 112010055669231-pat00015
는 c와 같거나 큰 정수 중에서 가장 작은 정수이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 CFP 타임슬롯의 크기는 일정하게 유지하고 CFP 타임슬롯의 수는 증가시켜 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 대역폭 이용률을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 센서 노드들의 데이터 전송주기를 고려하여 이용시점을 달리한 GTS의 공유를 통해, 하나의 GTS가 TI > 1의 전송주기를 가지는 다수의 센서 노드들을 지원할 수 있도록 할당 가능하므로, GTS를 이용하는 센서 노드들의 수를 현격히 증가시킴으로써 GTS 지원 용량을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 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 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 코디네이터와 일정한 전송주기를 가지고 데이터를 전송하는 센서 노드들을 포함하는 저속 무선개인영역네트워크(WPAN)에서 GTS 할당 및 관리방법에 있어서,
    요청 센서 노드의 GTS 할당 요청에 따라 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들에 대해 GTS의 할당상태를 확인하여 여유 타임슬롯들을 조사하는 GTS 할당상태 조사단계; 및
    상기 여유 타임슬롯들에 대응시켜 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 연속된 타임슬롯들과 상기 요청 센서 노드의 데이터 전송시점을 배정하는 GTS 스케줄링 단계를 포함하며,
    상기 슈퍼프레임은,
    상기 슈퍼프레임의 차수가 특정 차수 이상인 경우, 상기 CFP 타임슬롯의 크기는 일정하고, 상기 CFP 타임슬롯의 수는 증가하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CFP 타임슬롯의 수는,
    하기의 식(1)에 따라 슈퍼프레임의 특정 차수 이상에서 증가하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
    Figure 112016043775142-pat00016
    식(1)
    여기서, LEN은 슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수이고, LENd는 기본적인슈퍼프레임의 CFP 타임슬롯들의 수, SO는 슈퍼프레임의 차수이며, SOref는 슈퍼프레임의 특정 차수이다.
  3. 제1항에 있어서,
    기 할당된 GTS의 해제 이벤트 발생에 따라 해제 센서 노드의 GTS 할당을 해제하고,
    상기 특정 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯에 포함된 미사용 타임슬롯이 제거되도록 기 할당된 GTS를 연속적으로 배열하는 GTS 정렬단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 특정 전송주기는, 상기 요청 센서 노드 및 GTS가 기 할당된 센서 노드들의 데이터 전송주기 중에서 최대전송주기인 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 GTS 할당 상태 조사단계는,
    상기 최대전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯의 수의 합산과 기 할당된 GTS의 타임슬롯의 수의 합산의 차로서 상기 여유 타임슬롯의 수를 산출하는 단계; 및
    상기 여유 타임슬롯의 수와 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수를 비교하여 상기 요청 센서 노드의 GTS 할당 여부를 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 GTS 스케줄링 단계는,
    (a) 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수에 기반하여 상기 요청 센서 노드의 전송주기 내에 포함된 각 슈퍼프레임들의 CFP 타임슬롯들의 이용가능 여부를 조사하는 단계; 및
    (b) 이용가능한 슈퍼프레임에서 상기 요청 센서 노드의 전송주기에 기반하여 상기 요청된 GTS의 시작 타임슬롯을 배정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    상기 요청 센서 노드의 전송주기 내에 포함된 슈퍼프레임들에 대하여 순차적으로 각 슈퍼프레임의 이용가능 CFP 타임슬롯의 수가, 상기 요청 센서 노드가 요청한 GTS의 타임슬롯의 수 이상인지를 조사하여, 이를 만족하는 첫 번째 슈퍼프레임을 이용가능한 슈퍼프레임으로 선택하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 요청 센서 노드는 복수개 존재하며,
    상기 (b)단계는,
    복수의 요청 센서 노드들을 그 전송주기가 짧은 순서부터 순차적으로 상기 이용가능한 슈퍼프레임의 오른쪽 CFP 타임슬롯에 각각 배정하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    각 슈퍼프레임에는 서로 다른 GTS의 타임슬롯의 수 또는 전송주기를 가진 상기 요청 센서 노드들을 적어도 하나 이상 배정하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 GTS 스케줄링 단계는 GTS 할당 및 관리를 위한 GTS 스케줄링 테이블을 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 GTS 정렬단계는,
    상기 GTS 스케줄링 테이블에서 할당 해제되는 해제 센서 노드의 GTS 정보를 삭제하고, 남은 센서 노드들의 시작 타임슬롯을 이동함으로써 GTS 할당 해제로 인해 발생된 미사용 타임슬롯이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스케줄링 테이블은 상기 코디네이터에 의해 관리되며,
    상기 스케줄링 테이블은, GTS가 할당된 센서 노드 주소를 나타내는 NA, 상기 센서 노드에 할당된 GTS의 시작 타임슬롯을 나타내는 StartTSlot, 타임슬롯의 수를 나타내는 LEN, GTS 할당 센서 노드의 데이터 전송주기를 BI 단위로 표시하는 TI, 데이터 전송시점을 슈퍼프레임 단위로 계수하여 나타내는 카운터의 값 CV 등의 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 카운터는, 카운터 모듈로로서 동작하고 상기 카운터의 값이 감소하는 방향으로 계수하며, 상기 카운터의 값은 상기 센서 노드가 데이터를 전송하기 위하여 대기해야하는 슈퍼프레임의 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 저속 WPAN에서 GTS 할당 및 관리방법.
KR1020100083588A 2010-08-27 2010-08-27 저속 ｗｐａｎ에서 ｇｔｓ 할당 및 관리방법 KR101646055B1 (ko)

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