KR101874191B1 - Method and apparatus for reserving data transmission in wireless network - Google Patents
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Abstract
무선 네트워크에서 데이터 전송 충돌 및 전송 지연을 감소시킬 수 있는 데이터 전송 예약 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 데이터 전송 예약 방법은 복수의 슬롯을 포함하는 예약 윈도우에서 현재 슬롯을 설정하는 단계; 슈퍼 프레임의 다음 CAP(Contention Access Period) 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정하는 단계; 및 상기 현재 슬롯 정보와 상기 백오프 카운터 값을 데이터 프레임에 포함하여 코디네이터로 전송하는 단계를 포함한다.Disclosed are a method and apparatus for reserving a data transmission capable of reducing data transmission collisions and transmission delays in a wireless network. The disclosed data transfer reservation method includes: setting a current slot in a reservation window including a plurality of slots; Determining a backoff counter value for a data transmission reservation in a next contention access period (CAP) of a superframe; And transmitting the current slot information and the backoff counter value to a coordinator in a data frame.
Description
본 발명은 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 IEEE 802.15.4 기반의 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for reserving data transmission in a wireless network, and more particularly, to a method and apparatus for reserving data transmission in a wireless network based on IEEE 802.15.4.
대표적인 USN용 에너지 효율적인 MAC 프로토콜 중에 하나는 IEEE 802.15.4이다. IEEE 802.15.4는 저전력 특성으로 인하여 USN 망의 대표적인 프로토콜인 ZigBee의 MAC 프로토콜로 채택되어 있다. 참고로 ZigBee는 저전력 저속 근거리 개인 무선통신 국제 표준으로, 전력 소모가 50mW 정도로 매우 낮아 한번 배터리를 장착하면 최대 2~3년 정도 사용할 수 있다. 참고로 같은 근거리 망인 UWB(Utra Wide Band)는 200mW, 무선 LAN은 1W 정도를 소모한다. One of the typical energy efficient MAC protocols for USN is IEEE 802.15.4. IEEE 802.15.4 is adopted as a MAC protocol of ZigBee, which is a typical protocol of USN network due to low power characteristics. For reference, ZigBee is a low-power, low-speed, short-range personal wireless communication international standard with very low power consumption of 50mW. For reference, UWB (Utra Wide Band) consumes about 200mW and wireless LAN consumes about 1W.
일반적으로 IEEE 802.15.4는 스타 구조(star topology)를 지원하며, 이 구조에서는 코디네이터(coordinator)를 매개체로 통신을 하게 된다. 코디네이터는 주기적으로 비컨(beacon) 프레임을 전송하게 되며, 한 셀(cell)에 소속되어 있는 노드(node)는 비컨과 비컨 사이 전송 구간인 슈퍼프레임(superframe) 동안에 데이터를 송수신할 수 있다.Generally, IEEE 802.15.4 supports star topology. In this structure, a coordinator is used as a communication medium. The coordinator periodically transmits a beacon frame. A node belonging to one cell can transmit / receive data during a superframe, which is a transmission interval between beacons and beacons.
도 1은 IEEE 820.15.4의 슈퍼프레임 구조를 도시하는 도면이다.1 is a diagram showing a superframe structure of IEEE 820.15.4.
슈퍼프레임은 BI(Becon Interval)를 기준으로 동작 구간(active)과 비동작 구간(inactive)으로 나뉘어진다. 동작 구간은 다시 경쟁 기반의 CAP(Contention Access Period)와 비경쟁 기반의 CFP(Contention Free Period)로 세분된다. CAP에서는 각 노드가 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 알고리즘을 통해 경쟁적으로 채널을 획득하여 데이터 전송이 이루어진다. 반면에 CFP 구간에서는 채널 사용을 미리 예약을 하여 충돌없이 데이터를 전송한다.The superframe is divided into an active interval and an inactive interval based on the BI (Becon Interval). The operation interval is subdivided into a contention access period (CAP) and a contention free period (CFP) based on competition. In CAP, each node compete channel acquisition through CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) algorithm and data transmission is performed. On the other hand, in the CFP section, data is transmitted without collision by reserving the channel in advance.
에너지 절약을 위해서 IEEE 802.15.4는 두 가지 특징을 가지고 있다. 첫째는 도 1과 같이, 비동작 구간을 지원한다는 점이다. 이 기간 동안에는 모드 노드들은 자신들의 전송기를 오프시켜 송수신 에너지를 절약한다. 이 구간의 길이는 코디네이터가 동적으로 결정하며 비컨을 통해서 결정된 길이를 모든 노드들에게 알려준다.For energy saving, IEEE 802.15.4 has two characteristics. First, as shown in FIG. 1, it supports the non-operation period. During this period, the mode nodes turn off their transmitters, saving transmission and reception energy. The length of this interval is dynamically determined by the coordinator and informs all nodes of the length determined via the beacon.
둘째는 에너지 절약을 위해서 IEEE 802.15.4 CSMA/CA 알고리즘은 IEEE 802.11 CSMA/CA와 다르다는 점이다. IEEE 802.11과 다르게 IEEE 802.15.4의 CSMA/CA에서는 백오프(backoff) 카운터 값을 감소시킬 때 채널 상태를 감지하지 않는다. 즉 IEEE 802.11과 같이 유휴 상태에서만 타이머를 감소하는 freezing operation을 수행하지 않고 타이머를 계속적으로 감소시킨다. 백오프 타이머가 0이 되는 순간에 채널이 사용 중인 것으로 확인하기 위해서 CCA(Clear Channel Assessment) 알고리즘을 수행한다. The second is that IEEE 802.15.4 CSMA / CA algorithm is different from IEEE 802.11 CSMA / CA for energy saving. Unlike IEEE 802.11, IEEE 802.15.4 CSMA / CA does not detect the channel state when decreasing the backoff counter value. That is, it continuously decreases the timer without performing a freezing operation to reduce the timer only in the idle state such as IEEE 802.11. The CCA (Clear Channel Assessment) algorithm is executed to confirm that the channel is being used at the moment the back off timer becomes zero.
CSMA/CA 기반의 무선 네트워크에서 노드간 잦은 충돌은 전송 지연을 증가시키는 요인이 된다. 이에 슈퍼 프레임의 CFP 구간 뿐만 아니라 CAP 구간에서도 데이터 전송 예약을 통해 노드간 충돌을 방지하고 전송 지연을 감소시키기 위한 연구가 진행되고 있다.Frequent collisions between nodes in a CSMA / CA based wireless network increase transmission delay. Therefore, research is underway to prevent collision between nodes and to reduce transmission delay through data transmission reservation in CAP interval as well as CFP interval of superframe.
관련 선행문헌으로 대한민국 특허공개 제2009-0112942호가 있다.Korean Patent Publication No. 2009-0112942 discloses a related prior art document.
본 발명은 무선 네트워크에서 데이터 전송 충돌 및 전송 지연을 감소시킬 수 있는 데이터 전송 예약 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a data transmission reservation method and apparatus capable of reducing data transmission collision and transmission delay in a wireless network.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 슬롯을 포함하는 예약 윈도우에서 현재 슬롯을 설정하는 단계; 슈퍼 프레임의 다음 CAP(Contention Access Period) 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정하는 단계; 및 상기 현재 슬롯 정보와 상기 백오프 카운터 값이 포함된 데이터 프레임을 코디네이터로 전송하는 단계를 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a communication system, the method comprising: setting a current slot in a reservation window including a plurality of slots; Determining a backoff counter value for a data transmission reservation in a next contention access period (CAP) of a superframe; And transmitting the data frame including the current slot information and the backoff counter value to a coordinator.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 슬롯을 포함하는 예약 윈도우에서 현재 슬롯을 설정하는 단계; 슈퍼 프레임의 다음 CAP 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정하는 단계; 상기 현재 슬롯 정보와 상기 백오프 카운터 값이 포함된 제1데이터 프레임을 코디네이터로 전송하는 단계; 및 상기 현재 슬롯으로부터 상기 백오프 카운터 값만큼 떨어진 상기 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯에서, 제2데이터 프레임을 상기 코디네이터로 전송하는 단계를 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 전송 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a method for setting a current slot in a reservation window including a plurality of slots, Determining a backoff counter value for a data transmission reservation in a next CAP interval of the superframe; Transmitting a first data frame including the current slot information and the backoff counter value to a coordinator; And transmitting a second data frame to the coordinator in a reservation transmission slot of the reservation window that is away from the current slot by the backoff counter value.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 무선 단말로부터 현재 슬롯 정보 및 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 수신하는 단계; 상기 현재 슬롯 정보에 따라, 상기 무선 단말 각각에 할당된 예약 윈도우의 현재 슬롯을 동기화시키는 단계; 상기 백오프 카운터 값이 중복된 경우, 상기 백오프 카운터 값을 조절하는 단계; 및 상기 조절된 백오프 카운터 값을 포함하는 전송 예약 시점 조절 메시지를 상기 무선 단말로 전송하는 단계를 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a mobile station, the method comprising: receiving a current slot information and a backoff counter value for data transmission reservation from at least one mobile station; Synchronizing a current slot of a reservation window allocated to each of the wireless terminals according to the current slot information; Adjusting the backoff counter value when the backoff counter value is duplicated; And transmitting a transmission reservation timing adjustment message including the adjusted backoff counter value to the wireless terminal.
본 발명에 따르면, 데이터 전송을 미리 예약하고 데이터 전송 시점을 제어함으로써, 무선 네트워크의 노드들이 충돌없이 예약 시점에 데이터를 전송할 수 있으며, 충돌 감소로 전송 지연이 줄어들 수 있다.According to the present invention, nodes of a wireless network can transmit data at a reservation time without collision, and transmission delay can be reduced due to collision reduction, by reserving data transmission in advance and controlling a data transmission time.
또한 본 발명에 따르면, 데이터 전송 예약에 필요한 정보를 별도의 제어 프레임이 아닌 데이터 프레임에 포함시켜 송수신함으로써, 제어 프레임 생성에 따른 오버헤드를 줄일 수 있고 제어 프레임 송수신에 따른 전송 지연 또한 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, information necessary for data transmission reservation is transmitted and received in a data frame rather than in a separate control frame, thereby reducing overhead due to control frame generation and also reducing transmission delay due to control frame transmission / reception .
도 1은 IEEE 820.15.4의 슈퍼프레임 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송 예약에 이용되는 예약 윈도우를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 데이터 전송 예약 시점의 조절 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 예약 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing a superframe structure of IEEE 820.15.4.
2 is a diagram for explaining a wireless network according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a reservation window used for data transfer reservation according to the present invention.
4 is a diagram for explaining a data transmission reservation method in a wireless network according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a data transmission reservation method in a wireless network according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining a method of adjusting a data transfer reservation time point.
7 is a diagram for explaining a data transfer reservation apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
본 발명은 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법 및 장치를 제안한다. 데이터 전송 예약은 현재 슈퍼프레임을 기준으로 다음 슈퍼 프레임의 CAP(Contention Access Period) 구간에 대해 이루어진다.The present invention proposes a method and apparatus for reserving data transmission in a wireless network. The data transmission reservation is made for the CAP (Contention Access Period) section of the next superframe based on the current superframe.
무선 네트워크의 각 노드는 백오프 카운터를 이용하여 전송 기회를 획득하는데, 예약 전송을 위한 백오프 카운터 값을 미리 생성하여 코디네이터로 전송함으로써, 예약 전송 기회를 획득한다. 코디네이터는 복수의 노드로부터 전송된 예약 전송을 위한 백오프 카운터 값을 비교하고 예약 시점이 중복되는 노드가 존재하는 경우 예약 시점을 조절한다.Each node of the wireless network obtains a transmission opportunity by using a backoff counter. The node generates a backoff counter value for reservation transmission in advance and transmits the value to the coordinator to obtain a reservation transmission opportunity. The coordinator compares backoff counter values for reservation transmissions transmitted from a plurality of nodes and adjusts the reservation timing when there are nodes having overlapping reservation points.
즉, 본 발명에 따른 노드는 데이터 전송 예약 시점에 대한 정보를 백오프 카운터 값을 통해 미리 코디네이터로 제공하고, 코디네이터가 데이터 전송 예약 시점을 제어함으로써, 노드들은 충돌없이 예약 시점에 데이터를 전송할 수 있으며, 충돌 감소로 전송 지연이 줄어들 수 있다.That is, the node according to the present invention provides information on the data transfer reservation time to the coordinator in advance through the backoff counter value, and the coordinator controls the data transfer reservation time point so that the nodes can transmit data at the reservation time without collision , The collision reduction may reduce the transmission delay.
또한 본 발명은 데이터 전송 예약에 필요한 정보를 별도의 제어 프레임이 아닌 데이터 프레임에 포함시켜 송수신함으로써, 제어 프레임 생성에 따른 오버헤드를 줄일 수 있고 제어 프레임 송수신에 따른 전송 지연 또한 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, information necessary for data transmission reservation is transmitted and received in a data frame rather than a separate control frame, thereby reducing an overhead due to control frame generation and also reducing a transmission delay due to control frame transmission / reception.
본 발명은 데이터 전송 예약을 위해 예약 윈도우(reservation window)를 이용하는데, 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다.The present invention utilizes a reservation window for data transfer reservation, which will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
한편, 본 발명에 따른 무선 네트워크는 IEEE 802.15.4 기반의 무선 네트워크에 적용될 수 있으며, 무선 네트워크의 엔티티들은 실시예에 따라서, 코디네이터, AP, 무선 단말, 스테이션, 센서 노드, 노드 등 다양한 명칭을 가질 수 있다.Meanwhile, the wireless network according to the present invention may be applied to a wireless network based on IEEE 802.15.4, and the entities of the wireless network may have various names such as a coordinator, an AP, a wireless terminal, a station, a sensor node, .
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송 예약에 이용되는 예약 윈도우를 도시하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining a wireless network according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a reservation window used for data transfer reservation according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 네트워크는 코디네이터(230) 및 복수의 무선 단말(210, 220)을 포함한다. 이하에서는 제1무선 단말(210)과 코디네이터(230)를 중심으로 데이터 전송 예약 방법을 설명하기로 한다.As shown in FIG. 2, the wireless network according to the present invention includes a
제1무선 단말(210)은 복수의 슬롯을 포함하는 예약 윈도우에서 현재 슬롯을 설정하고, 슈퍼 프레임의 다음 CAP(Contention Access Period) 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정한다. 그리고 현재 슬롯 정보와 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 데이터 프레임에 포함하여 코디네이터로 전송한다. The first
데이터 전송 예약을 위한 정보 즉, 현재 슬롯 정보와 백오프 카운터 값은 제1무선 단말(210)의 현재 전송 기회에서 코디네이터(230)로 전송되며, 데이터 전송 예약 시점은 현재 슬롯 정보와 백오프 카운터 값에 의해 결정된다. 데이터 전송 예약을 위한 정보가 제1데이터 프레임을 통해 전송된 경우, 데이터 전송 예약 시점에 제2데이터 프레임이 코디네이터(230)로 전송된다. 데이터 전송 예약 시점은, 예약 윈도우의 현재 슬롯으로부터 백오프 카운터 값만큼 떨어진 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯에 대응된다.The information for the data transmission reservation, i.e., the current slot information and the backoff counter value, is transmitted to the
도 3을 참조하여 설명하면, 예약 윈도우(300)는 복수의 타임 슬롯(time slot)으로 구성되며 각 슬롯의 크기는 백오프 타이머의 카운팅 시간과 대응된다. Referring to FIG. 3, the
제1무선 단말(210)은 예약 윈도우(300)에서 현재 슬롯(310)을 설정하며, 현재 슬롯(310)은 예약 전송 슬롯(320)을 위한 기산점이 된다. 제1무선 단말(210)은 현재 전송 슬롯(310)으로부터 백오프 카운터 값만큼 떨어진 슬롯을 예약 윈도우(300)에서의 예약 전송 슬롯(320)으로 설정한다. 제1무선 단말(210)은 예약 전송 슬롯(320)에서 제2데이터 프레임을 코디네이터로 전송한다. 도 3의 경우 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값이 5인 경우가 도시되어 있다.The first
예약 윈도우의 슬롯의 개수는 실시예에 따라서 달라질 수 있지만 동일한 코디네이터에 의해 제어되는 무선 단말에서 이용되는 예약 윈도우의 개수는 모두 동일한 것이 바람직하다. 제2무선 단말(220) 역시, 현재 슬롯 정보와 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 코디네이터로 전송하고 예약 전송 슬롯에서 제2데이터 프레임을 코디네이터로 전송한다.The number of slots in the reservation window may vary according to the embodiment, but it is preferable that the number of reservation windows used in the wireless terminals controlled by the same coordinator are all the same. The
한편, 무선 단말들은 서로 다른 백오프 카운터 값에 따라 데이터를 전송하고, 무선 단말 각각의 예약 윈도우에서 현재 슬롯의 인덱스는 서로 다르기 때문에, 코디네이터는 무선 단말로부터 전송된 현재 슬롯 정보에 따라 예약 윈도우의 현재 슬롯을 동기화시키고, 현재 슬롯으로부터 백오프 카운터 값만큼을 기산함으로써 무선 단말이 희망하는 데이터 전송 예약 시점을 확인할 수 있다.Since the wireless terminals transmit data according to the different backoff counter values and the indexes of the current slots in the reservation windows of the wireless terminals are different from each other, the coordinator determines the current state of the reservation window according to the current slot information transmitted from the wireless terminal The mobile terminal can confirm the desired data transmission reservation time point by synchronizing the slot and calculating the backoff counter value from the current slot.
이 때, 백오프 카운터 값이 중복된 경우 즉, 동기화된 현재 슬롯으부터 백오프 카운터 값만큼 카운팅된 무선 단말의 예약 전송 슬롯이 중복된 경우, 코디네이터는 백오프 카운터 값을 조절하고 조절된 백오프 카운터 값에 대한 정보를 무선 단말로 제공한다.In this case, when the backoff counter value is duplicated, that is, when the reserved transmission slot of the wireless terminal counted by the backoff counter value from the synchronized present slot is duplicated, the coordinator adjusts the backoff counter value, And provides information on the counter value to the wireless terminal.
따라서 본 발명에 따른 무선 단말들은 데이터 전송 예약 시점에 충돌없이 데이터를 전송할 수 있다.Therefore, the wireless terminals according to the present invention can transmit data without collision at the time of data transmission reservation.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4에서는 도 2의 무선 단말의 데이터 전송 예약 방법이 일실시예로서 설명된다.FIG. 4 is a diagram for explaining a method of reserving data transmission in a wireless network according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates a data transmission reservation method of the wireless terminal of FIG. 2 as an embodiment.
본 발명에 따른 무선 단말은, 예약 윈도우에서 현재 슬롯을 설정(S410)하고, 슈퍼 프레임의 다음 CAP 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정(S420)한다. 현재 슬롯 및 백오프 카운터 값은 랜덤하게 결정될 수 있다.The wireless terminal according to the present invention sets a current slot in a reservation window (S410) and determines a backoff counter value for a data transmission reservation in a next CAP interval of a superframe (S420). The current slot and backoff counter values may be determined at random.
그리고 현재 슬롯 정보와 백오프 카운터 값이 포함된 제1데이터 프레임을 코디네이터로 전송(S430)한다.The first data frame including the current slot information and the backoff counter value is transmitted to the coordinator (S430).
현재 전송 슬롯 정보와 백오프 카운터 값이 코디네이터로 전송됨으로써 데이터 전송 예약이 완료된다. 무선 단말은, 현재 슬롯으로부터 백오프 카운터 값만큼 떨어진 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯에서, 제2데이터 프레임을 코디네이터로 전송한다.The current transmission slot information and the backoff counter value are transmitted to the coordinator to complete the data transmission reservation. The wireless terminal transmits the second data frame to the coordinator in the reserved transmission slot of the reservation window away from the current slot by the backoff counter value.
제1데이터 프레임에는 현재 슬롯 정보(Icur)를 명세하기 위한 필드와 백오프 카운터 값(Cnext)을 명세하기 위한 필드가 포함될 수 있다. 현재 슬롯 정보는 예약 윈도우에서의 현재 슬롯 번호일 수 있으며, 무선 단말 및 코디네이터는 현재 슬롯 번호(Icur)와 백오프 카운터 값(Cnext)을 더하여 예약 윈도우에서 예약 전송 슬롯(Itx)을 결정할 수 있다.The first data frame may include a field for specifying the current slot information I cur and a field for specifying the backoff counter value C next . The current slot information may be the current slot number in the reservation window and the wireless terminal and the coordinator determine the reservation transmission slot I tx in the reservation window by adding the current slot number I cur and the back off counter value C next .
다만, 전술된 바와 같이, 복수의 무선 단말의 예약 시점이 중복되는 경우 이를 조절할 필요가 있으며, 코디네이터가 예약 시점의 조절을 수행한다. 무선 단말은 코디네이터로부터 전송 예약 시점 조절 메시지를 수신하고, 전송 예약 시점 조절 메시지에 따라서 백오프 카운터 값을 조절한다. 따라서 조절된 백오프 카운터 값에 따라 예약 윈도우에서의 예약 전송 슬롯이 조절되고, 무선 단말간 충돌이 방지될 수 있다.However, as described above, when the reservation time of a plurality of wireless terminals overlap, it is necessary to adjust the reservation time, and the coordinator performs adjustment of the reservation time. The wireless terminal receives the transmission reservation time adjustment message from the coordinator and adjusts the backoff counter value according to the transmission reservation time adjustment message. Accordingly, the reserved transmission slot in the reservation window is adjusted according to the adjusted backoff counter value, and collision between the wireless terminals can be prevented.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5에서는 도 2의 코디네이터의 데이터 전송 예약 방법이 일실시예로서 설명된다. 도 6은 데이터 전송 예약 시점의 조절 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining a data transmission reservation method in a wireless network according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5, a method of reserving data transmission of the coordinator of FIG. 2 will be described as an embodiment. 6 is a diagram for explaining a method of adjusting a data transfer reservation time point.
본 발명에 따른 코디네이터는 적어도 하나 이상의 무선 단말로부터 현재 전송 정보 및 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 수신(S510)하고, 현재 슬롯 정보에 따라, 무선 단말 각각에 할당된 예약 윈도우의 현재 슬롯을 동기화(S520)한다.The coordinator according to the present invention receives the current transmission information and the backoff counter value for the data transmission reservation from at least one wireless terminal at step S510 and compares the current slot of the reservation window allocated to each wireless terminal with (S520).
무선 단말과 코디네이터에 할당된 예약 윈도우에 포함된 슬롯의 개수는 모두 동일하며, 코디네이터는 무선 단말들로부터 전송된 현재 슬롯 정보를 이용하여 무선 단말에 대한 현재 슬롯을 동기화할 수 있다. 도 6을 참조하면, 복수의 무선 단말(V1, V2, V3)로부터 전송된 현재 슬롯(510, 520, 530)은 서로 다를 수 있는데, 현재 슬롯의 인덱스를 포함하는 현재 슬롯 정보를 통해 도 6의 점선과 같이 현재 슬롯(510, 520, 530)이 동기화될 수 있다.The number of slots included in the reservation window allocated to the wireless terminal and the coordinator are all the same and the coordinator can synchronize the current slot for the wireless terminal using the current slot information transmitted from the wireless terminals. Referring to FIG. 6, current slots 510, 520, and 530 transmitted from a plurality of wireless terminals V 1 , V 2 , and V 3 may be different from each other. The current slots 510, 520, and 530 may be synchronized as shown by the dotted line in FIG.
코디네이터는 백오프 카운터 값이 중복된 경우, 백오프 카운터 값을 조절(S530)하며, 조절된 백오프 카운터 값을 포함하는 전송 예약 시점 조절 메시지를 무선 단말로 전송(S540)한다.If the backoff counter value is duplicated, the coordinator adjusts the backoff counter value (S530), and transmits a transmission reservation timing adjustment message including the adjusted backoff counter value to the wireless terminal (S540).
즉, 코디네이터는 동기화된 예약 윈도우를 이용하여, 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯(630, 640, 650)이 중복되는지 여부를 판단한다. 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯(630, 640, 650)이 중복되는 경우, 즉, 백오프 카운터 값이 중복된 경우 코디네이터는 기 설정된 정책에 따라 백오프 카운터 값을 조절한다. That is, the coordinator determines whether the
본 발명에 따른 코디네이터는 예를 들어, 제1 및 제2예약 전송 슬롯(630, 650)이 중복되는 경우, 제1예약 전송 슬롯(630)에 대한 백오프 카운터 값을 감소시키거나 증가시킴으로써 백오프 카운터 값을 조절할 수 있다. 기 설정된 정책에 따라서, 제2예약 전송 슬롯(650)에 대한 백오프 카운터 값을 조절할 수도 있다.The coordinator according to the present invention may reduce or increase the backoff counter value for the first
이 때, 백오프 카운터 값이 작을수록 무선 단말은 보다 빨리 데이터를 전송할 수 있으므로, 코디네이터는 동기화된 현재 슬롯과 제1예약 전송 슬롯 사이의 범위에서, 백오프 카운터 값을 감소시켜, 무선 단말의 전송 지연을 줄일 수 있다. 도 6에는 코디네이터가, 제1예약 전송 슬롯(630)에 대한 백오프 카운터 값을 하나 감소시켜, 무선 단말들의 예약 전송 슬롯이 중복되지 않도록 제어하는 실시예가 도시되어 있는데, 코디네이터는 백오프 카운터 값을 셋이상 감소시켜 무선 단말의 충돌을 방지할 수도 있다.At this time, as the backoff counter value is smaller, the wireless terminal can transmit data faster, so that the coordinator decreases the backoff counter value in the range between the current slot and the first reserved transmission slot synchronized, Delays can be reduced. FIG. 6 illustrates an embodiment in which the coordinator reduces the number of reserved transmission slots of wireless terminals by one by decreasing the value of the backoff counter for the first
도 6에 도시된 바와 같이, 코디네이터는 자신의 예약 윈도우(C)를 이용하여 무선 단말들의 예약 전송 슬롯을 확인하고, 비어있는 슬롯을 이용하여 백오프 카운터 값을 조절할 수 있다.As shown in FIG. 6, the coordinator can confirm reservation transmission slots of wireless terminals using its reservation window C, and adjust the backoff counter value using an empty slot.
단계 S540에서 코디네이터는 제1예약 전송 슬롯에 대한 무선 단말의 주소 정보 및 조절된 백오프 카운터 값을 포함하는 전송 예약 시점 조절 메시지를 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅은 비컨 프레임을 통해 수행되며, 비컨 프레임에는 무선 단말의 주소 정보 예를 들어 MAC 주소 정보의 명세를 위한 필드 및 조절된 백오프 카운터 값의 명세를 위한 필드가 포함된다.In step S540, the coordinator broadcasts a transmission reservation timing adjustment message including the address information of the wireless terminal for the first reservation transmission slot and the adjusted backoff counter value. Broadcasting is performed through a beacon frame. The beacon frame includes a field for specifying the address information of the wireless terminal, for example, a field for specifying the MAC address information, and a field for specifying the adjusted backoff counter value.
제1예약 전송 슬롯에 대한 무선 단말은 자신의 주소를 확인하고, 수신된 메시지에 따라 백오프 카운터 값을 조절한다. 그리고 조절된 예약 전송 슬롯에서 제2데이터 프레임을 전송한다. 즉, 도 6의 무선 단말들은 슈퍼 프레임의 다음 CAP 구간의 채널이 유휴(idle) 상태인 경우 데이터 예약 전송을 위한 백오프 카운터 값만큼 카운팅 후 데이터 프레임을 전송한다.The wireless terminal for the first reservation transmission slot checks its own address and adjusts the backoff counter value according to the received message. And transmits the second data frame in the adjusted reserved transmission slot. That is, when the channel of the next CAP interval of the superframe is in an idle state, the wireless terminals in FIG. 6 transmit the data frame after counting by the backoff counter value for data reservation transmission.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 예약 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 각각 무선 단말(710) 및 코디네이터(720)의 블록도를 도시하고 있다.7 is a block diagram of a
도 7을 참조하면 본 발명에 따른 무선 단말(710)은 메모리(711), 제어부(712) 및 통신부(713)를 포함한다.7, a
제어부(712)는 예약 윈도우의 현재 슬롯 정보와 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 생성한다. 그리고 백오프 카운터 값에 따라 예약 윈도우에서 예약 전송 슬롯을 설정한다. 코디네이터로부터 전송 예약 시점 조절 메시지가 전송된 경우, 제어부(712)는 예약 전송 슬롯을 변경한다. The
통신부(713)는 현재 슬롯 정보와 백오프 카운터 값이 포함된 제1데이터 프레임을 코디네이터로 전송한다. 그리고 현재 슬롯으로부터 백오프 카운터 값만큼 떨어진 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯에서, 제2데이터 프레임을 코디네이터로 전송한다.The
메모리(711)는 현재 슬롯 정보 및 백오프 카운터 값을 저장한다.The
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 코디네이터(720)는 메모리(721), 제어부(722) 및 통신부(723)를 포함한다.7, the
통신부(723)는 무선 단말로부터 현재 슬롯 정보 및 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값이 포함된 제1데이터 프레임 및 제2데이터 프레임을 수신한다. 그리고 전송 예약 시점 조절 메시지가 포함된 비콘 프레임을 주기적으로 브로드캐스팅한다.The
제어부(722)는 현재 슬롯 정보에 따라, 무선 단말 각각에 할당된 예약 윈도우의 현재 슬롯을 동기화시키고, 무선 단말들의 예약 전송 시점이 동일한 경우, 동일한 무선 단말들의 백오프 카운터 값을 조절한다. The
메모리(721)는 무선 단말의 예약 전송 슬롯에 대한 정보를 저장한다.The
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The above-described technical features may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
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 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
Claims (10)
슈퍼 프레임의 다음 CAP(Contention Access Period) 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정하는 단계;
상기 현재 슬롯 정보와 상기 백오프 카운터 값이 포함된 데이터 프레임을 코디네이터로 전송하는 단계;
상기 코디네이터로부터 전송 예약 시점 조절 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 전송 예약 시점 조절 메시지에 따라서 상기 백오프 카운터 값을 조절하는 단계를 포함하며,
상기 코디네이터는
복수의 센서 노드로부터 상기 현재 슬롯 정보를 수신하여, 상기 예약 윈도우의 현재 슬롯을 동기화시키고, 상기 백오프 카운터 값에 따라 상기 전송 예약 시점 조절 메시지를 생성하는
무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법.
Setting a current slot in a reservation window including a plurality of slots;
Determining a backoff counter value for a data transmission reservation in a next contention access period (CAP) of a superframe;
Transmitting a data frame including the current slot information and the backoff counter value to a coordinator;
Receiving a transmission reservation time adjustment message from the coordinator; And
And adjusting the backoff counter value according to the transmission reservation time adjustment message,
The coordinator
Receives the current slot information from a plurality of sensor nodes, synchronizes the current slot of the reservation window, and generates the transmission reservation time adjustment message according to the backoff counter value
A method for reserving data transmission in a wireless network.
슈퍼 프레임의 다음 CAP 구간에서의 데이터 전송 예약을 위한 백오프 카운터 값을 결정하는 단계;
상기 현재 슬롯 정보와 상기 백오프 카운터 값이 포함된 제1데이터 프레임을 코디네이터로 전송하는 단계; 및
상기 현재 슬롯으로부터 상기 백오프 카운터 값만큼 떨어진 상기 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯에서, 제2데이터 프레임을 상기 코디네이터로 전송하는 단계
를 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
Setting a current slot in a reservation window including a plurality of slots;
Determining a backoff counter value for a data transmission reservation in a next CAP interval of the superframe;
Transmitting a first data frame including the current slot information and the backoff counter value to a coordinator; And
Transmitting a second data frame to the coordinator in a reservation transmission slot of the reservation window that is separated from the current slot by the backoff counter value
And transmitting the data to the wireless network.
상기 코디네이터로부터 전송 예약 시점 조절 메시지를 수신하는 단계;
상기 전송 예약 시점 조절 메시지에 따라서 상기 백오프 카운터 값을 조절하는 단계; 및
상기 조절된 백오프 카운터 값에 따라 상기 예약 전송 슬롯을 조절하는 단계
를 더 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 전송 방법.
5. The method of claim 4,
Receiving a transmission reservation time adjustment message from the coordinator;
Adjusting the backoff counter value according to the transmission reservation time adjustment message; And
Adjusting the reserved transmission slot according to the adjusted backoff counter value
And transmitting the data to the wireless network.
상기 현재 슬롯 정보에 따라, 상기 무선 단말 각각에 할당된 예약 윈도우의 현재 슬롯을 동기화시키는 단계;
상기 백오프 카운터 값이 중복된 경우, 상기 백오프 카운터 값을 조절하는 단계; 및
상기 조절된 백오프 카운터 값을 포함하는 전송 예약 시점 조절 메시지를 상기 무선 단말로 전송하는 단계
를 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법.
Receiving current slot information and a backoff counter value for data transmission reservation from at least one wireless terminal;
Synchronizing a current slot of a reservation window allocated to each of the wireless terminals according to the current slot information;
Adjusting the backoff counter value when the backoff counter value is duplicated; And
And transmitting a transmission schedule adjustment message including the adjusted backoff counter value to the wireless terminal
The method comprising the steps of:
상기 백오프 카운터 값을 조절하는 단계는
상기 동기화된 예약 윈도우를 이용하여, 상기 예약 윈도우의 예약 전송 슬롯이 중복되는지 여부를 판단하는 단계; 및
제1 및 제2예약 전송 슬롯이 중복되는 경우, 상기 제1예약 전송 슬롯에 대한 백오프 카운터 값을 감소시키는 단계를 포함하며,
상기 예약 전송 슬롯은 상기 현재 슬롯으로부터 상기 백오프 카운터 값만큼 떨어진 슬롯인
무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법.
The method according to claim 6,
The step of adjusting the backoff counter value
Determining whether a reservation transmission slot of the reservation window is duplicated using the synchronized reservation window; And
And decreasing a backoff counter value for the first reserved transmission slot if the first and second reserved transmission slots overlap,
The reserved transmission slot is a slot that is separated from the current slot by the backoff counter value
A method for reserving data transmission in a wireless network.
상기 제1예약 전송 슬롯에 대한 백오프 카운터 값을 감소시키는 단계는
상기 동기화된 현재 슬롯과 상기 제1예약 전송 슬롯 사이의 범위에서, 백오프 카운터 값을 감소시키는
무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법.
8. The method of claim 7,
The step of decreasing the backoff counter value for the first reserved transmission slot
In a range between the synchronized current slot and the first reserved transmission slot, decreasing a backoff counter value
A method for reserving data transmission in a wireless network.
상기 전송 예약 시점 조절 메시지를 상기 무선 단말로 전송하는 단계는
상기 제1예약 전송 슬롯에 대한 무선 단말의 주소 정보 및 상기 조절된 백오프 카운터 값을 포함하는 전송 예약 시점 조절 메시지를 브로드캐스팅하는
무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법.
8. The method of claim 7,
The step of transmitting the transmission reservation time adjustment message to the wireless terminal
And broadcasts a transmission reservation timing adjustment message including the address information of the wireless terminal for the first reservation transmission slot and the adjusted backoff counter value
A method for reserving data transmission in a wireless network.
상기 데이터 전송 예약은
슈퍼 프레임의 다음 CAP 구간에서의 전송 예약인
무선 네트워크에서의 데이터 전송 예약 방법.
The method according to claim 6,
The data transfer reservation
The transmission reservation in the next CAP section of the superframe
A method for reserving data transmission in a wireless network.
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