KR101936901B1 - 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법 - Google Patents

센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코디네이터에서의 GTS 전송을 증가시킴과 최종적인 센서 노드들에서의 수신 전력 소모를 감소시킬 수 있는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법에 대한 것으로, PAN 코디네이터, 노드부를 포함할 수 있으며, 센서 네트워크의 노드 수용 능력을 향상시키기 위한 전용무선채널을 통한 전송 공유 메커니즘을 제공함과 동시에 불필요한 수신 구간을 제거함으로써 궁극적으로 센서 네트워크의 저전력 운용을 가능하게 하고 고정전송률 전송을 가능하게 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

Description

센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법{channel allocating apparatus channel allocation for accommodating multiple nodes in a sensor network and method therefor}
본 발명은 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당에 대한 것으로, 더욱 자세하게는 코디네이터에서의 GTS 전송을 증가시킴과 최종적인 센서 노드들에서의 수신 전력 소모를 감소시킬 수 있는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
무선센서통신은 센서에서 발생한 센싱정보를 무선을 통해서 최종목적지로 전송하기 위한 통신방식이며, LTE와 같은 이동통신에 비해 낮은 데이터 전송률을 기반으로 하는 반면 유선으로 전력공급이 어려운 환경에서 주로 배터리로 구동되는 경우가 대부분이다.
또한, 제한된 전력 상황에서 운용되어야 함으로 송신전파 세기도 제한적이며, 이로 인해 비교적 짧은 전파도달 커버리지(coverage)를 형성하므로 낮은 송신전력으로 인한 제한된 통신영역을 확장하기 위해서는 이동통신 중계기의 역할에 상응하는 장치가 요구된다.
무선센서통신을 위한 국제표준규격은 IEEE802.15.4가 대표적이며, 저전력통신을 위한 PHY/MAC 계층 및 응용 서비스를 위한 상위계층과의 인터페이스를 정의한다.
IEEE802.15.4에서는 PAN 코디네이터(coordinator)에 여러 센서가 접속(association)되어 있는 단일계층(1-tier) PAN 구조가 일반적이며, PAN 코디네이터는 일정 시간간격(beacon interval)으로 PAN 구성 관련 정보를 포함하는 비콘(beacon)을 방송(broadcasting)하며, PAN 내의 디바이스들은 비콘에 동기화(synchronization)하여 데이터 송수신을 수행한다.
활성구간(active period)은 데이터 전송이 이루어지는 구간이며, 비활성구간(inactive period)은 데이터 전송이 이루어지지 않는 구간이다. 활성구간을 통한 데이터 전송 방식은 경쟁구간인 CAP(Contention Access Period) 및 비경쟁구간인 CFP(Contention Free Period)를 이용한 두 가지 방식이 있다.
CAP에서는 CSMA-CA(Carrier Sensing Multiple Access-Collision Avoidance) 기반으로 전송을 수행되며, CPF에서는 특정 디바이스를 위한 전용전송채널인 GTS(Guaranteed Time Slot) 기반으로 전송을 수행될 수 있다.
즉, 경쟁구간에서는 PAN 내의 모든 디바이스들이 언제든지 데이터를 송수신할 수 있는 구간으로 동일한 시간에 전송이 이루어질 경우 전송충돌이 발생할 수 있으며, 비경쟁구간에서는 특정 디바이스를 위한 고유의 송수신 시간(GTS)이 할당됨으로써 전송충돌을 피할 수 있다.
그러나 하나의 무선 프레임에서는 가용 GTS의 개수가 한정적이며, 여러 센서 노드가 존재할 경우에는 해당 노드들에 대해 고정 전송률을 보장할 수 있는 GTS 개수가 부족하므로 CAP 구간에서는 센서 노드가 지속적으로 모니터링 해야 하여 Rx 전력을 계속 소모하게 된다.
본 발명은 센서 네트워크의 노드 수용 능력을 향상시키기 위한 전용무선채널을 통한 전송 공유 메커니즘을 제공함과 동시에 불필요한 수신 구간을 제거함으로써 궁극적으로 센서 네트워크의 저전력 운용을 가능하게 하고 고정전송률 전송을 가능하게 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치는 비경쟁 구간에서는 적어도 하나의 노드로부터 수신한 채널 할당 요청을 분석하여 가용할 수 있는 채널의 존재 여부를 확인하고 상기 확인 결과에 따라 채널 할당 정보를 생성하며, 경쟁 구간에서는 노드로 송신할 데이터가 존재하는지 여부에 따라 CSMA Idle 정보를 생성하고 상기 생성된 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 포함한 비콘을 송신하는 PAN 코디네이터; 및 수신한 상기 비콘으로부터 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 추출하고, 상기 추출한 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 이용하여 경쟁 구간이 Idle 인지 여부를 판단하며, 상기 판단 결과에 따라 채널 할당 여부를 판단하여 송신 타이밍, 수신 구간의 동작 상태, 수신 데이터의 처리를 결정하고, 상기 결정에 따라 동작하는 적어도 하나의 노드를 포함하는 노드부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 PAN 코디네이터는, 상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하는 경우에는 상기 가용한 채널을 단독으로 할당하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 PAN 코디네이터는, 상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하지 아니한 경우에는 기존에 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유 채널로 선택하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}, number of Sharing CHs, Set of {CH No., Node Address}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 PAN 코디네이터는, 상기 경쟁 구간에서 노드로 송신할 데이터가 존재하지 않는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 1로, 노드로 송신할 데이터가 존재하는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 0으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 PAN 코디네이터는, 상기 CSMA Idle 정보는 [CSMA-CA TX Indication, Number of Nodes, Set of {Node Address}]형식을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 노드부는, 상기 경쟁 구간이 Idle인 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하여 송신 타이밍을 결정하고 상기 결정된 송신 타이밍에 따른 채널 송신 시점까지 수신을 off하며 상기 송신 타이밍에 데이터를 송신한 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 않으면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 노드부는, 상기 경쟁 구간이 Idle이 아닌 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하고, 송신 타이밍을 결정하여 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하며, 상기 수신한 데이터를 처리하여 상기 경쟁 구간이 끝나면 수신을 off하고, 송신 타이밍일 때만 데이터를 전송하며 그 외에는 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 아니하면 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하여 상기 수신한 데이터를 처리하며 상기 경쟁 구간이 끝나면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 노드부는, 상기 채널 할당 정보로부터 채널 정보 및 채널의 공유 여부에 대한 정보를 획득하고 상기 채널을 단독으로 사용 중이라면 매 프레임마다 상기 채널로 데이터를 전송하며, 상기 채널이 공유 중이라면 할당된 총 노드의 수를 산출하고 BSN을 기반으로 각 노드가 전송할 프레임을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 노드부는, 매 프레임 마다 각 노드가 전송할 프레임인지 여부를 판단하여, 상기 판단 결과에 따라 각 노드 별로 프레임을 전송하여 각 노드 간의 전송 충돌을 회피할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 노드부는, 상기 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간에 각 노드에 수신되는 데이터 유무를 판단하여, 상기 수신되는 데이터가 존재하는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 on하여 데이터를 수신하고, 상기 수신되는 데이터가 존재하지 않는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 off할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법은 비경쟁 구간에서는 적어도 하나의 노드로부터 수신한 채널 할당 요청을 분석하여 가용할 수 있는 채널의 존재 여부를 확인하고 상기 확인 결과에 따라 채널 할당 정보를 생성하며, 경쟁 구간에서는 노드로 송신할 데이터가 존재하는지 여부에 따라 CSMA Idle 정보를 생성하고 상기 생성된 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 포함한 비콘을 송신하는 단계; 및 수신한 상기 비콘으로부터 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 추출하고, 상기 추출한 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 이용하여 경쟁 구간이 Idle 인지 여부를 판단하며, 상기 판단 결과에 따라 채널 할당 여부를 판단하여 송신 타이밍, 수신 구간의 동작 상태, 수신 데이터의 처리를 결정하고, 상기 결정에 따라 동작하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 비콘을 송신하는 단계는, 상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하는 경우에는 상기 가용한 채널을 단독으로 할당하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 비콘을 송신하는 단계는, 상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하지 아니한 경우에는 기존에 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유 채널로 선택하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}, number of Sharing CHs, Set of {CH No., Node Address}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 비콘을 송신하는 단계는, 상기 경쟁 구간에서 노드로 송신할 데이터가 존재하지 않는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 1로, 노드로 송신할 데이터가 존재하는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 0으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 비콘을 송신하는 단계는, 상기 CSMA Idle 정보는 [CSMA-CA TX Indication, Number of Nodes, Set of {Node Address}]형식을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정에 따라 동작하는 단계는, 상기 경쟁 구간이 Idle인 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하여 송신 타이밍을 결정하고 상기 결정된 송신 타이밍에 따른 채널 송신 시점까지 수신을 off하며 상기 송신 타이밍에 데이터를 송신한 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 않으면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정에 따라 동작하는 단계는, 상기 경쟁 구간이 Idle이 아닌 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하고, 송신 타이밍을 결정하여 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하며, 상기 수신한 데이터를 처리하여 상기 경쟁 구간이 끝나면 수신을 off하고, 송신 타이밍일 때만 데이터를 전송하며 그 외에는 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 아니하면 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하여 상기 수신한 데이터를 처리하며 상기 경쟁 구간이 끝나면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정에 따라 동작하는 단계는, 상기 채널 할당 정보로부터 채널 정보 및 채널의 공유 여부에 대한 정보를 획득하고 상기 채널을 단독으로 사용 중이라면 매 프레임마다 상기 채널로 데이터를 전송하며, 상기 채널이 공유 중이라면 할당된 총 노드의 수를 산출하고 BSN을 기반으로 각 노드가 전송할 프레임을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정에 따라 동작하는 단계는, 매 프레임 마다 각 노드가 전송할 프레임인지 여부를 판단하여, 상기 판단 결과에 따라 각 노드 별로 프레임을 전송하여 각 노드 간의 전송 충돌을 회피할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정에 따라 동작하는 단계는, 상기 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간에 각 노드에 수신되는 데이터 유무를 판단하여, 상기 수신되는 데이터가 존재하는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 on하여 데이터를 수신하고, 상기 수신되는 데이터가 존재하지 않는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 off할 수 있다.
본 발명은 센서 네트워크에서의 무선 자원할당의 유연성을 증가시키고 저전력 기반 운용 및 다수의 센서 노드들을 수용하는 방식을 제공하여 불필요한 수신 구간을 줄여줌으로써 센서 노드의 수신 전력을 획기적으로 절약할 수 있으며, 전용 채널을 공유하는 방식으로 고정 전송률을 가지는 센서의 개수를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비경쟁 구간에서 생성되는 채널 할당 정보를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경쟁 구간에서 생성되는 CSMA Idle 정보를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1에 도시된 PAN 코디네이터에서의 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1에 도시된 노드부에서의 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치(1000)의 구성도이다.
도 1을 참조하면 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치(1000)는 PAN 코디네이터(100), 노드부(200)를 포함할 수 있다.
PAN 코디네이터(100)는 비경쟁 구간에서는 적어도 하나의 노드로부터 수신한 채널 할당 요청을 분석하여 가용할 수 있는 채널의 존재 여부를 확인하고 확인 결과에 따라 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
또한 경쟁 구간에서는 노드로 송신할 데이터가 존재하는지 여부에 따라 CSMA Idle 정보를 생성하고 상기 생성된 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 포함한 비콘을 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하는 경우에는 가용한 채널을 단독으로 할당하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하지 아니한 경우에는 기존에 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유 채널로 선택하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}, number of Sharing CHs, Set of {CH No., Node Address}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 경쟁 구간에서 노드로 송신할 데이터가 존재하지 않는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 1로, 노드로 송신할 데이터가 존재하는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 0으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 SMA Idle 정보는 [CSMA-CA TX Indication, Number of Nodes, Set of {Node Address}]형식을 가질 수 있다.
노드부(200)는 수신한 상기 비콘으로부터 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 추출하고, 추출한 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 이용하여 경쟁 구간이 Idle 인지 여부를 판단할 수 있다.
또한 판단 결과에 따라 채널 할당 여부를 판단하여 송신 타이밍, 수신 구간의 동작 상태, 수신 데이터의 처리를 결정하고, 상기 결정에 따라 동작하는 적어도 하나의 노드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 경쟁 구간이 Idle인 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하여 송신 타이밍을 결정할 수 있으며, 결정된 송신 타이밍에 따른 채널 송신 시점까지 수신을 off하며 상기 송신 타이밍에 데이터를 송신한 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off할 수 있다.
만약 채널 할당이 존재하지 않으면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 경쟁 구간이 Idle이 아닌 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하고, 송신 타이밍을 결정하여 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하며, 수신한 데이터를 처리하여 경쟁 구간이 끝나면 수신을 off하고, 송신 타이밍일 때만 데이터를 전송하며 그 외에는 수신을 계속 off할 수 있다.
만약 채널 할당이 존재하지 아니하면 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하여 수신한 데이터를 처리하며 상기 경쟁 구간이 끝나면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 채널 할당 정보로부터 채널 정보 및 채널의 공유 여부에 대한 정보를 획득하고, 채널을 단독으로 사용 중이라면 매 프레임마다 상기 채널로 데이터를 전송할 수 있다.
또한 채널이 공유 중이라면 할당된 총 노드의 수를 산출하고 BSN을 기반으로 각 노드가 전송할 프레임을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 매 프레임 마다 각 노드가 전송할 프레임인지 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 각 노드 별로 프레임을 전송하여 각 노드 간의 전송 충돌을 회피할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간에 각 노드에 수신되는 데이터 유무를 판단하여, 수신되는 데이터가 존재하는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 on하여 데이터를 수신할 수 있다.
만약 수신되는 데이터가 존재하지 않는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 off할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비경쟁 구간에서 생성되는 채널 할당 정보를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 PAN 코디네이터(100)는 채널 할당 정보를 생성하여 비콘으로 송신할 수 있다.
도 2를 참조하면 비경쟁 구간(CFP)에는 제한된 개수의 채널이 존재하며 각 채널은 슬롯의 최소 단위로 구성될 수 있다.
만약 현재 비경쟁 구간 내의 채널이 모두 사용 중인 경우에 임의의 노드로부터 채널 할당 요청을 수신하면, PAN 코디네이터는 현재 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유하여 공유 채널로 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 공유 채널이 없을 경우 채널 할당 정보는 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}]의 형식으로 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 공유 채널이 있을 경우 채널 할당 정보는 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}, number of Sharing CHs, Set of {CH No., Node Address}의 형식으로 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 비콘을 수신한 노드부(200)에 포함된 적어도 하나의 노드는 채널 할당 정보로부터 자신이 할당되어 있는 채널 정보와 해당 채널의 공유 여부를 확인할 수 있다.
만약 해당 채널이 자신만이 사용하는 채널일 경우, 매 프레임마다 해당 채널로 데이터를 송신할 수 있다.
만약 해당 채널이 다른 노드들과 공유된 공유 채널인 경우, 해당 채널에 할당된 총 노드 개수를 추출하고 BSN을 기반으로 자신이 전송할 프레임을 결정할 수 있고, 이후 매 프레임 마다 자신이 전송할 프레임인지의 여부를 기반으로 전송하여 노드들 간의 전송 회피 효과를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 채널 할당 정보는 채널 할당 요청 시 갱신될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경쟁 구간에서 생성되는 CSMA Idle 정보를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 PAN 코디네이터는 경쟁 구간을 이용하여 노드들로 전송되는 데이터의 유무를 판단함으로써 경쟁 구간에서의 데이터 전송을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면 경쟁 구간 데이터 전송 제어는 본 발명의 일 실시 예에 CSMA Idle 정보(CSMA Idle Info.)를 통해서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 현재 프레임에서 PAN 코디네이터(100)에 연결된 모든 노드로 전송할 데이터가 없을 경우 CSMA-CA 송신 지시(CSMA-CA TX Indication)를 1로 설정하며, 노드로 송신할 데이터가 존재하는 경우 CSMA-CA 송신 지시(CSMA-CA TX Indication)를 0으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 CSMA-CA 송신 지시(CSMA-CA TX Indication) 및 [Number of Nodes, Set of {Node Address}]의 정보를 포함하는 CSMA Idle 정보를 생성하여 비콘으로 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 비콘을 통해서 CSMA Idle 정보를 수신한 노드는 경쟁 기간 동안 자신에게 전송되는 데이터의 유무를 판단할 수 있다.
이때 자신에게 전송되는 데이터가 존재하는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 On하여 데이터를 수신할 수 있으며, 자신에게 전송되는 데이터가 없을 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 Off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 경쟁 구간에 수신한 데이터를 처리한 노드는 수신 Off하고 있다가 자신의 채널 할당이 있는 타이밍에 데이터를 전송 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1에 도시된 PAN 코디네이터에서의 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 PAN 코디네이터(100)는 연결된 노드들로부터의 채널 할당 요청을 대기할 수 있다.
대기 중 특정 노드로부터 채널 할당 요청을 수신하면 현재 가용한 채널의 존재 여부를 판단 할 수 있다.
이때 가용한 채널이 존재하지 않는 경우, 기존에 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유 채널로 선택할 수 있다.
만약 가용한 채널이 있을 경우, 가용한 채널을 단독으로 할당할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상술한 할당 정보를 포함하는 채널 할당정보(CH Allocation Info.)를 생성하여 비콘으로 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 PAN 코디네이터(100)가 경쟁 구간을 이용하여 연결된 모든 노드들에 전송할 데이터가 없을 경우 CSMA-CA 송신 지시를 1로 설정하며, 특정 노드들에 전송할 데이터가 있는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 0으로 설정하고 해당 특정 노드들의 주소를 구성하여 최종적인 CSMA Idle 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 동일한 하나의 프레임에서의 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 기반으로 비콘을 송신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1에 도시된 노드부에서의 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 노드는 PAN 코디네이터(100)로부터 수신한 비콘을 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간이 Idle 이면 채널 할당 여부를 판단할 수 있다.
이때 채널 할당이 있으면 공유 채널의 존재여부를 판단하여 송신 타이밍을 결정하고, 이후 결정된 송신 타이밍이 도달할 때까지 송신을 Off할 수 있다.
결정된 송신 타이밍이 도달하면 데이터를 송신하고, 다음 비콘 수신 시간까지 수신을 계속 Off할 수 있다.
만약 채널 할당이 없으면 다음 비콘 수신 시간까지 수신을 계속 Off할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 본 발명의 일 실시 예에 따르면 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간이 Idle이 아니면 채널 할당 여부를 판단할 수 있다.
만약 채널 할당이 있으면 채널 공유를 체크하여 송신 타이밍을 결정하고, 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하여 수신한 데이터의 처리를 수행할 수 있다.
또한 경쟁 구간이 끝나면 수신을 Off하고 송신 타이밍 도달 여부를 확인하여 송신 타이밍에 도달하면 데이터를 송신하고 송신 타이밍에 도달하지 않으면 계속 수신 Off 상태를 유지할 수 있다.
만약 채널 할당이 없으면 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하고 수신한 데이터에 대한 처리를 수행할 수 있다.
그 후 경쟁 구간이 끝나면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 Off할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : PAN 코디네이터 200 : 노드부
1000 : 채널 할당 장치

Claims (20)

  1. 비경쟁 구간에서는 적어도 하나의 노드로부터 수신한 채널 할당 요청을 분석하여 가용할 수 있는 채널의 존재 여부를 확인하고 상기 확인 결과에 따라 채널 할당 정보를 생성하며, 경쟁 구간에서는 노드로 송신할 데이터가 존재하는지 여부에 따라 CSMA Idle 정보를 생성하고 상기 생성된 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 포함한 비콘을 송신하는 PAN 코디네이터; 및
    수신한 상기 비콘으로부터 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 추출하고, 상기 추출한 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 이용하여 경쟁 구간이 Idle 인지 여부를 판단하며, 상기 판단 결과에 따라 채널 할당 여부를 판단하여 송신 타이밍, 수신 구간의 동작 상태, 수신 데이터의 처리를 결정하고, 상기 결정에 따라 동작하는 적어도 하나의 노드를 포함하는 노드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 PAN 코디네이터는,
    상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하는 경우에는 상기 가용한 채널을 단독으로 할당하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  3. 제 1 항에 있어서 상기 PAN 코디네이터는,
    상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하지 아니한 경우에는 기존에 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유 채널로 선택하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}, number of Sharing CHs, Set of {CH No., Node Address}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  4. 제 1 항에 있어서 상기 PAN 코디네이터는,
    상기 경쟁 구간에서 노드로 송신할 데이터가 존재하지 않는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 1로, 노드로 송신할 데이터가 존재하는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  5. 제 4 항에 있어서 상기 PAN 코디네이터는,
    상기 CSMA Idle 정보는 [CSMA-CA TX Indication, Number of Nodes, Set of {Node Address}]형식을 가지는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  6. 제 1 항에 있어서 상기 노드부는,
    상기 경쟁 구간이 Idle인 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하여 송신 타이밍을 결정하고 상기 결정된 송신 타이밍에 따른 채널 송신 시점까지 수신을 off하며 상기 송신 타이밍에 데이터를 송신한 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 않으면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  7. 제 1 항에 있어서 상기 노드부는,
    상기 경쟁 구간이 Idle이 아닌 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하고, 송신 타이밍을 결정하여 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하며, 상기 수신한 데이터를 처리하여 상기 경쟁 구간이 끝나면 수신을 off하고, 송신 타이밍일 때만 데이터를 전송하며 그 외에는 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 아니하면 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하여 상기 수신한 데이터를 처리하며 상기 경쟁 구간이 끝나면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 off하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  8. 제 1 항에 있어서 상기 노드부는,
    상기 채널 할당 정보로부터 채널 정보 및 채널의 공유 여부에 대한 정보를 획득하고 상기 채널을 단독으로 사용 중이라면 매 프레임마다 상기 채널로 데이터를 전송하며, 상기 채널이 공유 중이라면 할당된 총 노드의 수를 산출하고 BSN을 기반으로 각 노드가 전송할 프레임을 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  9. 제 8 항에 있어서 상기 노드부는,
    매 프레임 마다 각 노드가 전송할 프레임인지 여부를 판단하여, 상기 판단 결과에 따라 각 노드 별로 프레임을 전송하여 각 노드 간의 전송 충돌을 회피하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  10. 제 1 항에 있어서 상기 노드부는,
    상기 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간에 각 노드에 수신되는 데이터 유무를 판단하여, 상기 수신되는 데이터가 존재하는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 on하여 데이터를 수신하고, 상기 수신되는 데이터가 존재하지 않는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 off하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 장치.
  11. 비경쟁 구간에서는 적어도 하나의 노드로부터 수신한 채널 할당 요청을 분석하여 가용할 수 있는 채널의 존재 여부를 확인하고 상기 확인 결과에 따라 채널 할당 정보를 생성하며, 경쟁 구간에서는 노드로 송신할 데이터가 존재하는지 여부에 따라 CSMA Idle 정보를 생성하고 상기 생성된 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 포함한 비콘을 송신하는 단계; 및
    수신한 상기 비콘으로부터 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 추출하고, 상기 추출한 채널 할당 정보 및 CSMA Idle 정보를 이용하여 경쟁 구간이 Idle 인지 여부를 판단하며, 상기 판단 결과에 따라 채널 할당 여부를 판단하여 송신 타이밍, 수신 구간의 동작 상태, 수신 데이터의 처리를 결정하고, 상기 결정에 따라 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  12. 제 11 항에 있어서 상기 비콘을 송신하는 단계는,
    상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하는 경우에는 상기 가용한 채널을 단독으로 할당하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  13. 제 11 항에 있어서 상기 비콘을 송신하는 단계는,
    상기 비경쟁 구간에서 가용한 채널이 존재하지 아니한 경우에는 기존에 사용하고 있던 채널 중 요청된 채널 전송량과 가장 근사한 채널을 공유 채널로 선택하여 [BSN, Number of CHs, Set of {Node Address, Starting Slot, CH Size}, number of Sharing CHs, Set of {CH No., Node Address}] 형식을 가지는 채널 할당 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  14. 제 11 항에 있어서 상기 비콘을 송신하는 단계는,
    상기 경쟁 구간에서 노드로 송신할 데이터가 존재하지 않는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 1로, 노드로 송신할 데이터가 존재하는 경우 CSMA-CA 송신 지시를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  15. 제 14 항에 있어서 상기 비콘을 송신하는 단계는,
    상기 CSMA Idle 정보는 [CSMA-CA TX Indication, Number of Nodes, Set of {Node Address}]형식을 가지는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  16. 제 11 항에 있어서 상기 결정에 따라 동작하는 단계는,
    상기 경쟁 구간이 Idle인 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하여 송신 타이밍을 결정하고 상기 결정된 송신 타이밍에 따른 채널 송신 시점까지 수신을 off하며 상기 송신 타이밍에 데이터를 송신한 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 않으면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 계속 off하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  17. 제 11 항에 있어서 상기 결정에 따라 동작하는 단계는,
    상기 경쟁 구간이 Idle이 아닌 경우에 채널 할당 여부를 판단하여 채널 할당이 존재하면 채널 공유를 확인하고, 송신 타이밍을 결정하여 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하며, 상기 수신한 데이터를 처리하여 상기 경쟁 구간이 끝나면 수신을 off하고, 송신 타이밍일 때만 데이터를 전송하며 그 외에는 수신을 계속 off하고, 채널 할당이 존재하지 아니하면 경쟁 구간 동안 데이터를 수신하여 상기 수신한 데이터를 처리하며 상기 경쟁 구간이 끝나면 다음 비콘 수신 시까지 수신을 off하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  18. 제 11 항에 있어서 상기 결정에 따라 동작하는 단계는,
    상기 채널 할당 정보로부터 채널 정보 및 채널의 공유 여부에 대한 정보를 획득하고 상기 채널을 단독으로 사용 중이라면 매 프레임마다 상기 채널로 데이터를 전송하며, 상기 채널이 공유 중이라면 할당된 총 노드의 수를 산출하고 BSN을 기반으로 각 노드가 전송할 프레임을 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  19. 제 18 항에 있어서 상기 결정에 따라 동작하는 단계는,
    매 프레임 마다 각 노드가 전송할 프레임인지 여부를 판단하여, 상기 판단 결과에 따라 각 노드 별로 프레임을 전송하여 각 노드 간의 전송 충돌을 회피하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
  20. 제 11 항에 있어서 상기 결정에 따라 동작하는 단계는,
    상기 CSMA Idle 정보를 분석하여 경쟁 구간에 각 노드에 수신되는 데이터 유무를 판단하여, 상기 수신되는 데이터가 존재하는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 on하여 데이터를 수신하고, 상기 수신되는 데이터가 존재하지 않는 경우 해당 노드는 경쟁 구간 동안 수신을 off하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 다수의 노드 수용을 위한 채널 할당 방법.
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