KR101970267B1

KR101970267B1 - 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 tsch 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101970267B1
Application number: KR1020160181340A
Authority: KR
Inventors: 정상화; 김재영
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2019-04-18
Also published as: US20190074921A1; US10313038B2; US10313039B2; WO2018124481A1; KR20180076793A; US20190075489A1

Abstract

본 발명은 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과, 상기 채널 정렬모듈에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 포함하여 구성되는데 있다.

Description

혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법{Fast Synchronization scheduling Apparatus and method for TSCH in congested industrial wireless network}

본 발명은 TDMA기반 MAC 프로토콜인 TSCH 기법에 관한 것으로, 특히 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 IoT(Internet of Thing)는 실생활에 가장 많이 사용된다고 인식되고 있는 기술이다. IoT는 지속적인 데이터 송신과 에너지 효율이 중요하기 때문에 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)와 같은 저 전력 네트워크 기술이 아주 중요한 역할을 하고 있다. 더불어 산업 적인 측면에서도 IIoT(Industrial Internet of Things) 라는 기술이 새로운 트렌드로 각광 받고 있다.

2000년도 초 제한적인 요구 사항들을 많이 가지고 있는 산업 환경에 적합한 효율성과 확장성을 가진 ISA100.11a, Wireless HART 및 무선 기술 표준이 많이 개발되었다. Wireless HART는 무선통신 기술의 신뢰도와 안정성을 크게 향상시킨 기술로서, IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 하여, TSCH(Time Slotted Channel Hopping) MAC(Media Access Control) 프로토콜을 채택하였다. 2012년도 여기서 사용된 TSCH MAC 프로토콜은 기존 IEEE 802.15.4-2006 표준의 문제점을 개선한 IEEE 802.15.4e MAC 개정안에 포함되어 표준기술로 채택되었다. IEEE 802.15.4e 표준은 licencse-free 2.4 GHz ISM(Industrial Scientic and Medical) 대역에 속해 있으며, 16개의 채널로 나누어 사용하고 있다.

TSCH MAC 프로토콜에서 네트워크 전역의 노드들은 시각 동기화(Time Synchronization)되어 슬롯프레임(Slotframe)의 시작 시점을 일치시키고, 채널 호핑(Channel hopping) 정보를 공유한다. 슬롯프레임은 동작 시간동안 계속 반복되며, 하나의 슬롯프레임은 다수의 타임슬롯(Timeslot)으로 구성되어 있다. 하나의 타임슬롯에서 슬립(sleep), 전송(translate), 수신(receive)을 한다. 채널 호핑(Channel hopping)이라는 기술은 각 타임슬롯마다 사용되는 주파수(frequency)를 다르게 변경하여 데이터 송·수신을 하는 기술로 혼잡에 의한 전송 문제를 해결하는 기술이다.

TSCH MAC 프로토콜에서 전체 토폴로지(Topology) 구성을 위한 단계 중 네트워크를 구성하는 동기화(Synchronization)를 위한 조인 단계가 있다. 네트워크에 참여하고 싶은 새로운 노드들은 이미 네트워크에 참여하고 있는 노드들이 보내는 동기화에 필요한 스케줄링(scheduling) 정보를 담고 있는 광고 패킷(advertisement packet(ADV))을 수신해야 한다.

TSCH MAC에서 동작하는 스케줄링(scheduling) 기술과 채널 호핑(Channel hopping) 기술을 사용하기 위해서는 동기화 기술이 필수적이며 매우 중요한 요소이다. 네트워크 참여를 위한 노드는 ADV 메시지를 듣기 전까지는 네트워크의 스케줄링 정보를 알 수 없기 때문에 한 없이 읽기(listen) 상태를 유지하게 된다. 이는 배터리로 움직이는 작은 장치들의 에너지 효율을 낮춰 실제 동작할 수 있는 기간을 대폭 줄이게 되어 유지 보수 측면에서 심각한 문제가 발생할 수 있다.

기본적인 산업 환경에서 생산성 효율을 높이기 위해 무선 통신이 많이 사용된다. 자동화를 위한 무선 데이터 교환이 보다 빈번하게 일어나게 되었다. 여기서 사용되는 무선 통신의 대부분은 2.4 GHz ISM 대역을 공유해서 사용하고 있으며, 인력과 장비가 움직여 만드는 간섭은 특정 채널에서 읽기를 하고 있는 노드의 대기를 무한정 늘리는 문제를 일으킬 수 있다.

산업 무선 네트워크의 가장 중요한 특성인 신뢰도와 안정성을 만족시키면서 위와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 채널 상태와 변화에 따른 보다 빠르고 유연한 동기화 전략이 필요하다.

등록특허공보 제10-1564175호 (등록일자 2015.10.22) 등록특허공보 제10-1287569호 (등록일자 2013.07.12)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 특징은 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과, 상기 채널 정렬모듈에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 포함하여 구성되는데 있다.

바람직하게 상기 채널 정렬모듈은 CQE 값(채널 품질)을 측정하는 방법으로 수신된 신호 세기 표시(Received signal strength indication)를 기반으로 한 채널 품질 평가(Channel Quality Estimation) 기법을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 다른 특징은 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 ADV와 RSSI 값을 수신하여 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 수집하는 정보 수집부와, 상기 정보 수집부에서 수집된 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 기반으로 팬 코디네이터(PAN coordinator)에게 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하고, 답변을 받으면 ADV 메시지를 생성하여 각 코디네이터에서 지정된 채널에 송신하는 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부를 포함하여 구성되는데 있다.

바람직하게 상기 정보 수집부는 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과, RF 송수신모듈에서 수신되는 ADV를 수신하고 주변에 다른 코디네이터의 개수를 확인하는 ADV 수신부와, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과, ADV 수신부 및 채널 정렬모듈에서 확인된 ADV, 코디네이터 개수 및 CQE 값을 이용하여 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들을 선택하는 알고리즘 결정부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 알고리즘 결정부는 채널 정렬모듈에서 높은 순으로 정렬되어 있는 CQE 값을 기준으로 정렬되어 있는 채널 중 미리 설정된 임계치를 기준으로 혼잡하지 않은 채널을 선별하여 선택하는 채널 선택모듈과, ADV 수신부에서 측정된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하는 그룹 설정모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부는 팬 코디네이터에게 알고리즘 결정부(240)에서 설정된 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하는 ADV 슬롯 할당 요청모듈과, 상기 ADV 슬롯 할당 요청모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 팬 코디네이터로부터 답변을 수신하여 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 ADV 정보 생성모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 팬 코디네이터는 굿 그룹(good group)과 코디네이터의 개수를 기초로 ADV 슬롯 할당에 따른 전체 토폴로지의 스케줄링을 담당하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 또 다른 특징은 정보 수집부로부터 각 코디네이터의 굿 그룹 정보와 주변 코디네이터 개수의 정보를 전달받는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 각 코디네이터와 통신 거리를 공유하는 코디네이터의 개수를 산출하는 코디네이터 개수 산출모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보 중 CQE 값을 기준으로 굿 그룹으로 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 굿 그룹 내 채널 산출모듈과, 상기 산출되는 코디네이터의 개수와 굿 그룹으로 분류된 채널 개수를 비교하고 이를 기반으로 코디네이터 마다 채널을 할당하고, 할당된 정보를 상기 RF 송수신모듈로 전달하여 각각 코디네이터에게 무선으로 송신하도록 하는 제어 메시지 스케줄링 모듈을 포함하여 구성되는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법의 특징은 (A) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와, (B) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와, (C) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와, (D) 채널 정렬모듈을 통해 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와, (E) 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 통해 채널 정렬모듈에서 정렬되어 선정된 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 해당 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 단계와, (F) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (C) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법의 다른 특징은 (a) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와, (b) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와, (c) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와, (d) 채널 정렬모듈을 통해 수신된 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와, (e) ADV 수신부에서 수신된 ADV를 통해 주변에 다른 코디네이터가 있는지 검색하고, 검색된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들의 정보를 팬 코디네이터에게 전달하는 단계와, (f) 상기 팬 코디네이터로부터 전달된 정보를 기반으로 ADV를 위한 각 코디네이터 별로 타임슬롯이 할당되어, 해당 코디네이터에 타임슬롯 정보가 수신되면, 타임슬롯에 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 단계와, (g) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (c) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

바람직하게 상기 (f) 단계는 코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 1개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 1 산출 단계와, 상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 1~3개일 경우에는 그 개수만큼 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 2개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 2 산출 단계와, 상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 하나일 경우에는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호의 코디네이터가 채널(AVD 슬롯)을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 2개인 경우에는 2개의 코디네이터가 하나씩 채널을 할당받게 되고 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 3개인 경우에는 ID가 낮은 순번의 코디네이터가 2개의 채널을 할당받고, 나머지 코디네이터가 하나의 채널을 할당받고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 3개 이상인 경우에는 코디네이터의 개수와 굿 그룹의 채널 개수를 비교하는 단계와, 상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 적을 경우는 코디네이터 ID가 낮은 순서로 굿 그룹의 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 크거나 같은 경우는 각 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받아서 동시에 여러 채널에서 ADV 메시지를 보낼 수 있도록 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 4개 이상일 때는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제 2 산출결과 산출되는 채널의 개수가 4개 이상인 경우에는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 각 코디네이터에 할당하고 나머지 채널은 사용하지 않는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 채널 품질에 따라 네트워크 합류를 원하는 노드들의 채널 변경이 가능해 혼잡하거나 빈번하게 변화하는 산업 무선 환경에서 적용이 가능하다.

둘째, 합류를 원하는 노드들이 몰려 있는 채널에 ADV를 더 빈번히 보내기 때문에 네트워크 합류를 원하는 노드들의 더 빠르게 동기화 가능해 토폴로지 구성과 데이터 교환을 보다 빠르게 진행할 수 있다.

셋째, 주변에 코디네이터(coordinator)의 개수에 따라 ADV 메시지를 스케줄링하고 동작하기 때문에 동일 채널에서 ADV 메시지 충돌로 인한 혼잡 및 간섭을 줄일 수 있다.

도 1 은 채널 품질 측정을 위해 논문에서 제시한 슬롯프레임(Slotframe)
도 2 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 6 은 슬롯프레임 중 ADV 슬롯이 추가된 슬롯프레임
도 7 는 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예를 적용한 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 시간 단위로 나타낸 흐름도

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 채널 품질 측정을 활용하여 빠른 동기화를 위한 장치 및 방법을 설명하며, 이때, 네트워크 참여를 원하는 노드의 동작방식과, ADV 메시지를 송신하는 코디네이터(coordinator)의 동작방식, 그리고 코디네이터들의 모든 정보를 알고 이를 스케줄링하는 팬 코디네이터(Pan Coordinator)의 동작방식이 서로 다르기 때문에 각각 나누어 설명하겠다.

제 1 실시예

도 2 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 네트워크 참여를 원하는 노드에서의 스케줄링 장치는 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈(10)과, 상기 RF 송수신모듈(10)에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈(20)과, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 다음 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈(30)과, 상기 채널 정렬모듈(30)에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈(40)로 구성된다.

이때, 상기 채널 정렬모듈(30)은 CQE 값(채널 품질)을 측정하는 방법으로 수신된 신호 세기 표시(Received signal strength indication)를 기반으로 한 채널 품질 평가(Channel Quality Estimation) 기법을 사용한다.

도 1 은 채널 품질 측정을 위해 논문에서 제시한 슬롯프레임(Slotframe)으로, 슬롯프레임 뒤쪽에 NF 슬롯에서 채널의 RSSI 값을 측정한다. 그리고 앞쪽에 RPT 슬롯을 이용하여 코디네이터 간의 채널 품질값을 공유하여 전체 토폴로지의 채널 품질을 동일하게 한다.

그리고 다음 수학식 1은 채널 품질 평가에 사용되는 수식으로, c는 채널의 번호를 나타내며, NE[c]는 해당 채널의 현재 RSSI 값이고,

는 최종적으로 계산 후에 저장되는 채널 품질이다. 첫

는 NE[c]의 값이 그대로 반영되며, 그 이후부터는 이전의

과 NE[c]의 값을 적절한 가중치를 이용하여 보정하게 된다.

이때,

이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 RSSI 수신 및 저장모듈(20)을 통해 RF 송수신모듈(10)에서 수신되는 모든 채널(11~26) 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정한다(S10).

그리고 상기 측정결과(S10) 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈(10)을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출한다(S20). 또한 상기 측정결과(S10) 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출한다(S30).

이어, 채널 정렬모듈(30)을 통해 채널별 RSSI 값을 상기 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬한다(S40).

그리고 채널 설정 및 ADV 수신모듈(40)을 통해 채널 정렬모듈(30)에서 정렬되어 선정된 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 해당 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작한다(S50). 이때, 4개의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 위의 동작(S30)을 반복한다(S60).

제 2 실시예

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 코디네이터에서의 스케줄링 장치는 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈(100)과, 상기 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 RF 신호에서 ADV와 RSSI 값을 수신하여 각 채널별 RSSI 값을 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 수집하는 정보 수집부(200)와, 상기 정보 수집부(200)에서 수집된 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 기반으로 팬 코디네이터(PAN coordinator)에게 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하고, 답변을 받으면 ADV 메시지를 생성하여 각 코디네이터에서 지정된 채널에 송신하는 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부(300)로 구성된다.

이때, 상기 정보 수집부(200)는 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈(210)과, RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 ADV를 수신하고 주변에 다른 코디네이터의 개수를 확인하는 ADV 수신부(220)와, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(210)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈(230)과, ADV 수신부(220) 및 채널 정렬모듈(230)에서 확인된 ADV, 코디네이터 개수 및 CQE 값을 이용하여 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들을 선택하는 알고리즘 결정부(240)로 구성된다.

한편, 상기 알고리즘 결정부(240)는 채널 정렬모듈(230)에서 높은 순으로 정렬되어 있는 CQE 값을 기준으로 정렬되어 있는 채널 중 -70bBm을 기준으로 혼잡하지 않은 채널을 선별하여 선택하는 채널 선택모듈(241)과, ADV 수신부(220)에서 측정된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하는 그룹 설정모듈(242)로 구성된다.

그리고 상기 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부(300)는 팬 코디네이터(400)에게 알고리즘 결정부(240)에서 설정된 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하는 ADV 슬롯 할당 요청모듈(310)과, 상기 ADV 슬롯 할당 요청모듈(310)에서 전달되는 정보를 기반으로 팬 코디네이터(400)로부터 답변을 수신하여 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 ADV 정보 생성모듈(320)로 구성된다.

도 6 은 슬롯프레임 중 ADV 슬롯이 추가된 슬롯프레임의 실시예로서, ADV 정보 생성모듈(320)은 이를 기초로 해서 Tx/Rx에 사용되지 않는 타임슬롯에서 팬 코디네이터에게 할당받은 채널에 각각 ADV 메시지를 전송한다.

이때, 상기 팬 코디네이터(400)는 굿 그룹(good group)과 코디네이터의 개수를 기초로 ADV 슬롯 할당에 따른 전체 토폴로지의 스케줄링을 담당한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 먼저 RSSI 수신 및 저장모듈(210)을 통해 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 모든 채널(11~26) 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정한다(S100).

그리고 상기 측정결과(S100) 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈(100)을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출한다(S200). 또한 상기 측정결과(S100) 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출한다(S300).

이어, 채널 정렬모듈(230)을 통해 수신된 채널별 RSSI 값을 상기 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬한다(S400).

그리고 ADV 수신부(220)에서 수신된 ADV를 통해 주변에 다른 코디네이터가 있는지 검색하고(S500), 검색된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들의 정보를 팬 코디네이터(400)에게 전달한다(S600).

상기 팬 코디네이터(400)로부터 전달된 정보를 기반으로 ADV를 위한 각 코디네이터 별로 타임슬롯이 할당되어(S700), 해당 코디네이터에 타임슬롯 정보가 수신되면(S800), 타임슬롯에 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신한다(S900). 이때, 상기 S700의 과정은 다음 제 3 실시예에서 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

이어, 4개의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 위의 동작을 반복한다(S400).

제 3 실시예

도 7 는 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 7에서 도시하고 있는 것과 같이, 팬 코디네이터에서의 스케줄링 장치는 정보 수집부(200)로부터 각 코디네이터의 굿 그룹 정보와 주변 코디네이터 개수의 정보를 전달받는 RF 송수신모듈(410)과, 상기 RF 송수신모듈(410)에서 전달되는 정보를 기반으로 각 코디네이터와 통신 거리를 공유하는 코디네이터의 개수를 산출하는 코디네이터 개수 산출모듈(420)과, 상기 RF 송수신모듈(410)에서 전달되는 정보 중 CQE 값을 기준으로 굿 그룹으로 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 굿 그룹 내 채널 산출모듈(430)과, 상기 산출되는 코디네이터의 개수와 굿 그룹으로 분류된 채널 개수를 비교하고 이를 기반으로 코디네이터 마다 채널을 할당하고, 할당된 정보를 상기 RF 송수신모듈(410)로 전달하여 각각 코디네이터에게 무선으로 송신하도록 하는 제어 메시지 스케줄링 모듈(440)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 먼저 코디네이터 개수 산출모듈(420)로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 1개인 것으로 판단되면(S701), 굿 그룹 내 채널 산출모듈(430)로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출(제 1 산출)한다(S702).

상기 제 1 산출결과(S702) 채널의 개수가 1~3개일 경우에는 그 개수만큼 채널(AVD 슬롯)을 할당하여(S703)(S704)(S705) 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714). 이때, 채널 개수가 4개 이상일 때는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달한다. 그렇게 하면 하나의 코디네이터가 상황에 맞게 다른 채널에 ADV 메시지를 보내게 된다.

이어 코디네이터 개수 산출모듈(420)로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 2개인 것으로 판단되면(S706), 굿 그룹 내 채널 산출모듈(430)로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출(제 2 산출)한다(S707).

상기 제 2 산출결과(S707) 채널의 개수가 하나일 경우에는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호의 코디네이터가 채널(AVD 슬롯)을 할당받게 되고(S708), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714). 이때, 코디네이터 ID는 코디네이터가 합류한 순서대로 붙여지기 때문에 중복되는 번호가 없으며, 먼저 합류한 코디네이터부터 먼저 할당되도록 하는 것이 바람직하다. 이후 명세서 내에서는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호순으로 할당하는 것으로 기재하도록 한다. 그러나 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호순으로 할당하는 것은 하나의 실시예로서 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 제 2 산출결과(S707) 채널의 개수가 2개인 경우에는 2개의 코디네이터가 하나씩 채널을 할당받게 되고(S709), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714).

또한 제 2 산출결과(S707) 채널의 개수가 3개인 경우에는 ID가 낮은 순번의 코디네이터가 2개의 채널을 할당받고, 나머지 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받고(S710), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714). 한편, 산출되는 채널의 개수가 4개 이상인 경우에는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 위에서와 같이 각 코디네이터에 할당하고 나머지 채널은 사용하지 않는다.

마지막으로 코디네이터 개수 산출모듈(420)로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 3개 이상인 경우에는 코디네이터의 개수와 굿 그룹의 채널 개수를 비교한다(S711).

상기 비교결과(S711), 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 적을 경우는 코디네이터 ID가 낮은 순서로 굿 그룹의 채널을 할당받게 되고(S712), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714).

또한, 상기 비교결과(S711), 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 크거나 같은 경우는 각 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받아서 동시에 여러 채널에서 ADV 메시지를 보낼 수 있도록 채널을 할당받게 되고(S713), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714).

도 9 는 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예를 적용한 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 시간 단위로 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 먼저 PAN 코디네이터(400)와, 2개의 코디네이터(코디네이터1(ID:1), 코디네이터2(ID:2))(300a)(300b)와, 1개의 노드가 참여를 원하는 상황이다.

이때, 처음 채널 품질의 변화가 일어나서 채널이 좋은 순으로 20,14,26 되었다. 이때, 참여를 원하는 노드는 채널 품질이 가장 좋은 채널 20번에서 참여를 위해 ADV 메시지를 읽기(listen) 한다.

코디네이터들(300a)(300b)은 자신이 측정한 채널의 품질과 주변에 코디네이터의 정보를 팬 코디네이터(400)에게 전달하고 채널을 할당 받게 된다. 참고로 예시 상황에서는 코디네이터1(300a)이 코디네이터2(300b)보다 ID가 더 낮기 때문에 품질이 좋은 상위 2개의 채널을 할당받게 된다.

이때 주변 상황의 변화로 인하여 채널 품질이 변해서 채널 품질이 26,15,23의 순서로 변경된다. 이에 따라 참여를 원하는 노드의 경우 가장 품질이 좋은 26번 채널에서 ADV를 읽기하고 각 코디네이터들(300a)(300b)은 자신이 측정한 채널 품질 정보와 주변 코디네이터 정보를 팬 코디네이터(400)에게 전달하고 알고리즘에 맞는 채널을 할당 받는다.

도 9에서 보면 코디네이터1(300a)은 26,15번 채널을 할당 받았고, 코디네이터2(300b)는 23번 채널을 할당 받았다.

그래서 각자 채널에 ADV 메시지를 보내고 그것을 받은 노드는 네트워크에 합류하게 된다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

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주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과,
상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 ADV와 RSSI 값을 수신하여 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 수집하는 정보 수집부와,
상기 정보 수집부에서 수집된 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 기반으로 팬 코디네이터(PAN coordinator)에게 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하고, 답변을 받으면 ADV 메시지를 생성하여 각 코디네이터에서 지정된 채널에 송신하는 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 정보 수집부는
RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과,
RF 송수신모듈에서 수신되는 ADV를 수신하고 주변에 다른 코디네이터의 개수를 확인하는 ADV 수신부와,
상기 RSSI 수신 및 저장모듈에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과,
ADV 수신부 및 채널 정렬모듈에서 확인된 ADV, 코디네이터 개수 및 CQE 값을 이용하여 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들을 선택하는 알고리즘 결정부로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 알고리즘 결정부는
채널 정렬모듈에서 높은 순으로 정렬되어 있는 CQE 값을 기준으로 정렬되어 있는 채널 중 미리 설정된 임계치를 기준으로 혼잡하지 않은 채널을 선별하여 선택하는 채널 선택모듈과,
ADV 수신부에서 측정된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하는 그룹 설정모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부는
팬 코디네이터에게 알고리즘 결정부(240)에서 설정된 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하는 ADV 슬롯 할당 요청모듈과,
상기 ADV 슬롯 할당 요청모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 팬 코디네이터로부터 답변을 수신하여 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 ADV 정보 생성모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 팬 코디네이터는 굿 그룹(good group)과 코디네이터의 개수를 기초로 ADV 슬롯 할당에 따른 전체 토폴로지의 스케줄링을 담당하는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
정보 수집부로부터 각 코디네이터의 굿 그룹 정보와 주변 코디네이터 개수의 정보를 전달받는 RF 송수신모듈과,
상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 각 코디네이터와 통신 거리를 공유하는 코디네이터의 개수를 산출하는 코디네이터 개수 산출모듈과,
상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보 중 CQE 값을 기준으로 굿 그룹으로 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 굿 그룹 내 채널 산출모듈과,
상기 산출되는 코디네이터의 개수와 굿 그룹으로 분류된 채널 개수를 비교하고 이를 기반으로 코디네이터 마다 채널을 할당하고, 할당된 정보를 상기 RF 송수신모듈로 전달하여 각각 코디네이터에게 무선으로 송신하도록 하는 제어 메시지 스케줄링 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
(A) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와,
(B) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와,
(C) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와,
(D) 채널 정렬모듈을 통해 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와,
(E) 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 통해 채널 정렬모듈에서 정렬되어 선정된 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 해당 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 단계와,
(F) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (C) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
(a) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와,
(b) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와,
(c) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와,
(d) 채널 정렬모듈을 통해 수신된 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와,
(e) ADV 수신부에서 수신된 ADV를 통해 주변에 다른 코디네이터가 있는지 검색하고, 검색된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들의 정보를 팬 코디네이터에게 전달하는 단계와,
(f) 상기 팬 코디네이터로부터 전달된 정보를 기반으로 ADV를 위한 각 코디네이터 별로 타임슬롯이 할당되어, 해당 코디네이터에 타임슬롯 정보가 수신되면, 타임슬롯에 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 단계와,
(g) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (c) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 (f) 단계는
코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 1개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 1 산출 단계와,
상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 1~3개일 경우에는 그 개수만큼 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 2개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 2 산출 단계와,
상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 하나일 경우에는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호의 코디네이터가 채널(AVD 슬롯)을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 2개인 경우에는 2개의 코디네이터가 하나씩 채널을 할당받게 되고 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 3개인 경우에는 ID가 낮은 순번의 코디네이터가 2개의 채널을 할당받고, 나머지 코디네이터가 하나의 채널을 할당받고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 3개 이상인 경우에는 코디네이터의 개수와 굿 그룹의 채널 개수를 비교하는 단계와,
상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 적을 경우는 코디네이터 ID가 낮은 순서로 굿 그룹의 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 크거나 같은 경우는 각 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받아서 동시에 여러 채널에서 ADV 메시지를 보낼 수 있도록 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 4개 이상일 때는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 산출결과 산출되는 채널의 개수가 4개 이상인 경우에는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 각 코디네이터에 할당하고 나머지 채널은 사용하지 않는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.