KR102052999B1 - Method and system for user priority decision in wireless body sensor network - Google Patents

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KR102052999B1 KR1020180004097A KR20180004097A KR102052999B1 KR 102052999 B1 KR102052999 B1 KR 102052999B1 KR 1020180004097 A KR1020180004097 A KR 1020180004097A KR 20180004097 A KR20180004097 A KR 20180004097A KR 102052999 B1 KR102052999 B1 KR 102052999B1
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Abstract

본 발명은 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법은, 무선 인체 센서 네트워크를 위해 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜을 기반으로 한 사용자 우선순위 결정 방법에 있어서, 송신기와 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 수신기에 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 수신기에 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않다고 판단될 경우, 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여, 가장 높은 사용자 우선순위의 데이터를 제외한 나머지 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함하되, 결정하는 단계는, 나머지 우선순위의 데이터가 제1범위의 사용자 우선순위에 포함될 경우, 아래 수학식 1의 우선순위 결정 팩터 값(α)이 조정되어, 제1범위의 사용자 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method, a system and a method for determining a user priority in a wireless human body sensor network. The method for determining a user priority in a wireless human body sensor network according to the present invention is IEEE 802.15.6 for a wireless human body sensor network. CLAIMS 1. A method for determining user priority based on MAC protocol, comprising: determining whether a record of a successful acknowledgment message relating to data communication between a transmitter and a receiver is stored in a receiver; And if it is determined that the acknowledgment message record is not stored in the receiver, determining whether to transmit the data of the priority other than the data of the highest user priority in consideration of the limitation of the energy consumption and the current channel state. Including the step, the step of determining, if the data of the remaining priority is included in the user priority of the first range, the priority determination factor value (α) of Equation 1 below is adjusted, so that the user priority of the first range Determining whether to transmit the rank data.

Description

무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR USER PRIORITY DECISION IN WIRELESS BODY SENSOR NETWORK} METHOD AND SYSTEM FOR USER PRIORITY DECISION IN WIRELESS BODY SENSOR NETWORK}

본 발명은 무선 인체 센서 네트워크(WBSN: Wireless Body Sensor Network)에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여 우선순위가 낮은 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for determining user priorities in a wireless body sensor network (WBSN), and more particularly to low-priority data in consideration of energy consumption limitations and current channel conditions. The present invention relates to a method and system for user priority determination in a wireless human body sensor network for determining whether to transmit a message.

무선 인체 센서 네트워크(WBSN: Wireless Body Sensor Network) 기술은 사람의 인체 내부 및 외부에 부착된 다양한 형태의 무선 인체 센서 디바이스가 네트워크를 구성하여 약 3m 이내의 센서 범위에 있는 다른 기기들과 상호 통신을 수행하는 근거리 무선 통신기술이다. WBSN 기술은 의료용 기술과 비 의료용 기술로 분류할 수 있으며, 의료용 기술은 주로 인체 내부 및 외부에 부착되어 있는 무선 인체 센서 디바이스를 통해 혈압, 체온 등의 생체 신호 측정하는 것을 목적으로 하고, 비 의료용 기술은 주로 영상이나 음성 등의 데이터 전송을 목적으로 한다. 이러한 특징을 가지는 WBSN 기술은 사용자 중심의 다양한 맞춤 응용 서비스를 제공해 줄 수 있으며, U-Healthcare를 가능하게 만드는 차세대 기술로 최근 상당히 주목 받고 있다.Wireless Body Sensor Network (WBSN) technology allows various types of wireless human body sensor devices attached to the inside and outside of a human body to form a network to communicate with other devices within a sensor range of about 3 meters. Short-range wireless communication technology to perform. WBSN technology can be classified into medical technology and non-medical technology. Medical technology mainly aims at measuring bio signals such as blood pressure and body temperature through wireless human sensor devices attached to the inside and outside of the human body. Is mainly for data transmission such as video or audio. WBSN technology with these characteristics can provide a variety of user-oriented customized application services, and has recently attracted considerable attention as a next-generation technology that enables U-Healthcare.

무선 인체 센서 네트워크에 관한 가장 대중적인 MAC 프로토콜로는 IEEE 802.15.6 표준이 사용되고 있다. 그러나, 종래의 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜은 채널의 에러가 발생되기 쉬우며 복잡한 네트워크 환경 때문에 데이터 재전송을 발생시켜 성공적인 데이터 전송을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.The most popular MAC protocol for wireless human sensor networks is the IEEE 802.15.6 standard. However, the conventional IEEE 802.15.6 MAC protocol is prone to error in the channel, and due to a complicated network environment, there is a problem in that successful data transmission cannot be guaranteed by generating data retransmission.

따라서, IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜을 사용하면서도 에너지 효율적인 무선 인체 센서 네트워크에 관한 개발이 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need to develop an energy efficient wireless human sensor network while using the IEEE 802.15.6 MAC protocol.

[관련기술문헌][Related Technical Documents]

1. WBAN에서 에너지 효율을 위한 Two-Hop 우선순위 메시지 전송 시스템 및 그 방법(특허출원번호 제10-2015-0063722호)1. Two-Hop Priority Message Transmission System and Method for Energy Efficiency in WBAN (Patent Application No. 10-2015-0063722)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 WBSN 환경을 위한 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜에 있어서, 에너지 효율적인 데이터를 전송을 할 수 있는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The problem to be solved by the present invention relates to a method and system for user priority determination in a wireless human body sensor network capable of transmitting energy-efficient data in the IEEE 802.15.6 MAC protocol for the WBSN environment.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 WBSN 환경에서 사용자의 움직임에 따른 변화된 네트워크 토폴로지를 반영하여, 전송하고자 하는 데이터의 사용자 우선순위를 결정할 수 있어 에너지 소비량을 줄여줄 수 있는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to reflect the changed network topology according to the user's movement in the WBSN environment, to determine the user priority of the data to be transmitted user priority in the wireless human body sensor network that can reduce the energy consumption A method and system for ranking is provided.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 업데이트된 메트릭(updated metric)인 채널 상태(channel state)와 네트워크 혼잡 레벨(network congestion level)에 기초하여 적응적으로 조정된 전송 기회에 따라 통신을 수행하여, 데이터의 재전송을 방지할 수 있기 때문에 에너지 효율적인 데이터를 전송할 수 있는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to perform communication according to the transmission opportunity that is adaptively adjusted based on the channel state and the network congestion level (updated metric), A method and system for determining user priorities in a wireless human body sensor network capable of transmitting energy efficient data because retransmission of data can be prevented.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법은 무선 인체 센서 네트워크를 위해 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜을 기반으로 한 사용자 우선순위 결정 방법에 있어서, 송신기와 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 수신기에 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 수신기에 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않다고 판단될 경우, 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여, 가장 높은 사용자 우선순위의 데이터를 제외한 나머지 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함하되, 결정하는 단계는, 나머지 우선순위의 데이터가 제1범위의 사용자 우선순위에 포함될 경우, 아래 <수학식 1>의 우선순위 결정 팩터 값(α)이 조정되어, 제1범위의 사용자 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.In order to solve the above problems, the method for determining the user priority in the wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention is to determine the user priority based on the IEEE 802.15.6 MAC protocol for the wireless human body sensor network. A method comprising: determining whether a successful acknowledgment message record relating to data communication between a transmitter and a receiver is stored in a receiver; And if it is determined that the acknowledgment message record is not stored in the receiver, determining whether to transmit the data of the priority other than the data of the highest user priority in consideration of the limitation of the energy consumption and the current channel state. Including the step, the step of determining, if the remaining priority data is included in the user priority of the first range, the prioritization factor value (α) of Equation 1 below is adjusted to, Determining whether to transmit data of user priority.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112018003728238-pat00001
Figure 112018003728238-pat00001

여기서, CWmin은 경쟁 윈도우의 최솟값이고, CWmax는 경쟁 윈도우의 최댓값이고, α는 우선순위 결정 팩터 값이며, 상기 우선순위 결정 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.Here, CW min is the minimum value of the contention window, CW max is the maximum value of the contention window, α is a priority decision factor value, and the priority decision factor value is a number between 0 and 1.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 우선순위 결정 팩터 값은, 아래의 <수학식 2>에 따라 조정되는 값이다.According to another feature of the invention, the prioritization factor value is a value adjusted according to Equation 2 below.

<수학식 2><Equation 2>

Figure 112018003728238-pat00002
Figure 112018003728238-pat00002

여기서, ef는 에너지 팩터 값이고, 에너지 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.Where ef is the energy factor value and the energy factor value is a number between 0 and 1.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1범위의 사용자 우선순위는, IEEE 802.15.6의 트래픽에 따른 사용자 우선순위의 테이블 중 사용자 우선순위 3에서 6사이의 우선순위이다.According to another feature of the invention, the user priority of the first range is a priority between user priorities 3 to 6 in the table of user priorities according to the traffic of IEEE 802.15.6.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신기에 상기 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않고, 전송하고자 하는 데이터가 IEEE 802.15.6의 트래픽에 따른 사용자 우선순위의 테이블 중 사용자 우선순위 0에서 2사이의 우선순위의 데이터일 경우, 백 오프 감소 과정을 동결시키는 단계를 더 포함한다.According to another feature of the present invention, the acknowledgment message record is not stored in the receiver, and the data to be transmitted has priority between user priorities 0 and 2 in the table of user priorities according to the traffic of IEEE 802.15.6. In case of ranking data, the method further includes freezing a back off reduction process.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 송신기는 설정된 채널 상태 테이블에 성공적인 확인응답 메시지 기록을 저장하는 단계; 및 송신기는 설정된 시간마다 채널 상태 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.According to another feature of the invention, a transmitter comprises: storing a successful acknowledgment message record in a set channel state table; And the transmitter further updates the channel state table every set time.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신기에 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있다고 판단될 경우, IEEE 802.15.6에 따른 사용자 우선순위에 따라 데이터를 전송하는 단계를 더 포함한다.According to still another aspect of the present invention, if it is determined that the acknowledgment message record is stored in the receiver, the method further includes transmitting data according to user priority according to IEEE 802.15.6.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 시스템은 무선 인체 센서 네트워크를 위해 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜을 기반으로 한 사용자 우선순위 결정 방법에 있어서, 사용자의 인체 내부 또는 피부 표면에 위치하여, 상기 사용자의 생체 정보를 수집하는 복수의 노드; 복수의 노드와 송신기 사이를 연결하는 게이트웨이; 및 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 수신기에 저장되어 있는지 여부를 판단하고, 수신기에 상기 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않다고 판단될 경우, 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여, 가장 높은 사용자 우선순위의 데이터를 제외한 나머지 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 송신기를 포함하되, 송신기는, 나머지 우선순위의 데이터가 제1범위의 사용자 우선순위에 포함될 경우, 아래 <수학식 1>의 우선순위 결정 팩터 값(α)이 조정되어, 제1범위의 사용자 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정한다.In order to solve the above problems, the system for determining the user priority in the wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention is to determine the user priority based on the IEEE 802.15.6 MAC protocol for the wireless human body sensor network. A method, comprising: a plurality of nodes located within a user's body or on a skin surface to collect biometric information of the user; A gateway connecting between the plurality of nodes and the transmitter; And determining whether a successful acknowledgment message record regarding the data communication of the receiver is stored in the receiver, and if it is determined that the acknowledgment message record is not stored in the receiver, taking into account the limitation of energy consumption and the current channel state. The transmitter may include a transmitter for determining whether to transmit data of a priority other than data of the highest user priority, wherein the transmitter may include the following <if the remaining priority data is included in the user priority of the first range. The priority determination factor value α of Equation 1 is adjusted to determine whether to transmit data of the user priority of the first range.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112018003728238-pat00003
Figure 112018003728238-pat00003

여기서, CWmin은 경쟁 윈도우의 최솟값이고, CWmax는 경쟁 윈도우의 최댓값이고, α는 우선순위 결정 팩터 값이며, 상기 우선순위 결정 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.Here, CW min is the minimum value of the contention window, CW max is the maximum value of the contention window, α is a priority decision factor value, and the priority decision factor value is a number between 0 and 1.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 우선순위 결정 팩터 값은, 아래의 <수학식 2>에 따라 조정되는 값이다.According to another feature of the invention, the prioritization factor value is a value adjusted according to Equation 2 below.

<수학식 2><Equation 2>

Figure 112018003728238-pat00004
Figure 112018003728238-pat00004

여기서, ef는 에너지 팩터 값이고, 에너지 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.Where ef is the energy factor value and the energy factor value is a number between 0 and 1.

본 발명은 WBSN 환경을 위한 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜에 있어서, 에너지 효율적인 데이터를 전송을 할 수 있는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method and system for user priority determination in a wireless human body sensor network capable of transmitting energy-efficient data in the IEEE 802.15.6 MAC protocol for the WBSN environment.

본 발명은 WBSN 환경에서 사용자의 움직임에 따른 변화된 네트워크 토폴로지를 반영하여, 전송하고자 하는 데이터의 사용자 우선순위를 결정할 수 있어 에너지 소비량을 줄여줄 수 있는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.The present invention is a method for determining the user priority in a wireless human body sensor network that can reduce the energy consumption by determining the user priority of the data to be transmitted by reflecting the changed network topology according to the user's movement in the WBSN environment and A system can be provided.

본 발명은 업데이트된 메트릭인 채널 상태와 네트워크 혼잡 레벨에 기초하여 적응적으로 조정된 전송 기회에 따라 통신을 수행하여, 데이터의 재전송을 방지할 수 있기 때문에 에너지 효율적인 데이터를 전송할 수 있는 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, a wireless human body sensor network capable of transmitting energy-efficient data can be performed by performing communication according to a transmission opportunity adaptively adjusted based on an updated metric channel state and network congestion level, thereby preventing retransmission of data. In the following description, a method and system for determining user priority may be provided.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 움직임에 따라 네트워크 토폴로지의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법에 따른 데이터 전송 후 에너지 소비량과 기존의 IEEE 802.15.6에 따른 프로토콜에서 데이터 전송 후 에너지 소비량을 상호 비교한 실험 데이터이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법을 나타낸 순서도이다.
1 is a view for explaining a change in the network topology according to the movement of the user according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 illustrate energy consumption after data transmission according to a method for determining user priority in a wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention, and energy consumption after data transmission in a protocol based on the existing IEEE 802.15.6. Experimental data compared with each other.
4 is a flowchart illustrating a method for determining user priority in a wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 (software), 또는 하드웨어 (hardware) 로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스 (Digital Signal Processing Device) 의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block of the accompanying block diagrams and respective steps of the flowcharts may be performed by algorithms or computer program instructions, consisting of firmware, software, or hardware. These algorithms or computer program instructions may be embedded in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable digital signal processing device, so that instructions executed through a processor of a computer or other programmable data processing equipment. These will create means for performing the functions described in each block of the block diagram or in each step of the flowchart. These algorithms or computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer available or computer readable. It is also possible for the instructions stored in the capable memory to produce an article of manufacture containing instructions means for performing the functions described in each block or flow chart step of the block diagram. Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions that perform processing equipment may also provide steps for performing the functions described in each block of the block diagram and in each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or step may represent a portion of a module, segment or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks or steps may occur out of order. For example, the two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially concurrently or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the functionality involved.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partly or wholly, various technically interlocking and driving as can be understood by those skilled in the art, each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other It may be possible to carry out together in an association.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 움직임에 따라 네트워크 토폴로지의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 인체 센서 네트워크(WBSN) 환경에서 MAC(Medium Access Control) 프로토콜은 사용자의 인체 내부 또는 피부 표면에 위치하여 생체 정보를 수집하는 복수의 노드(node, 110 내지 170), 복수의 노드(110 내지 170)와 외부 노드(external node, 190) 사이를 연결하는 게이트웨이(gateway, 180) 및 복수의 노드(110 내지 170)에서 전송되는 데이터를 게이트웨이(180)로부터 전달 받는 외부 노드(190)로 구성된다. 여기서, 외부 노드(190)는 별도로 구성될 수도 있으며, 사용자 단말기가 외부 노드(190)의 기능을 수행할 수도 있다.1 is a view for explaining a change in the network topology according to the movement of the user according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1, in a wireless human body sensor network (WBSN) environment, a medium access control (MAC) protocol is located on a user's human body or on the skin surface to collect biometric information. 170, the gateway 180 connecting the plurality of nodes 110 to 170 and the external node 190, and the data transmitted from the plurality of nodes 110 to 170 are transferred from the gateway 180. It consists of a receiving external node 190. Here, the external node 190 may be configured separately, or the user terminal may perform the function of the external node 190.

종래의 IEEE 802.15.6을 기반으로 한 WBSN 환경에서 전송하고자 하는 데이터의 사용자 우선순위(User Priority)를 결정할 때는 네트워크의 토폴로지의 변화가 없는 경우를 가정한 것으로, 사용자의 움직임에 따른 네트워크 토폴로지의 변화를 정확히 반영하지 못하는 문제점이 있었다.When determining the user priority of data to be transmitted in the WBSN environment based on the conventional IEEE 802.15.6, it is assumed that there is no change in the topology of the network. There was a problem that does not accurately reflect.

예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자의 신체에 부착된 센서 노드는 사용자의 움직임에 따라 센서 노드의 연결관계(110 센서 노드가 120 센서 노드와의 연결이 끊어지고, 130 센서 노드와 연결될 수 있으며, 180 게이트웨이와 연결되었던 160 센서 노드의 연결이 끊어질 수 있다)가 변화될 수 있다.For example, as shown in Figure 1, the sensor node attached to the user's body is connected to the sensor node according to the user's movement (110 sensor node is disconnected from the 120 sensor node, 130 sensor node and Connection may be performed, and the 160 sensor node which has been connected to the 180 gateway may be disconnected).

따라서, 본 발명의 일 실시 예에서는 WBSN 환경에서 사용자의 움직임에 따른 변화된 네트워크 토폴로지를 반영하여, 전송하고자 하는 데이터의 사용자 우선순위를 결정할 수 있어 에너지 소비량을 줄여줄 수 있는 장점이 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, it is possible to determine the user priority of data to be transmitted by reflecting the changed network topology according to the user's movement in the WBSN environment, thereby reducing the energy consumption.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법 및 시스템을 상세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a method and system for determining user priority in a wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, IEEE 802.15.6에 정의되어 있는 트래픽에 따른 사용자 우선순위를 나타내는 테이블은 아래의 테이블 1(표 1)과 같다.First, a table representing user priorities according to traffic defined in IEEE 802.15.6 is shown in Table 1 (Table 1) below.

우선순위Priority 트래픽traffic CWmin CW min CWmax CW max 00 BackgroundBackground 1616 6464 1One Best effortBest effort 1616 3232 22 Excellent effortExcellent effort 88 3232 33 Controlled loadControlled load 88 1616 44 VideoVideo 44 1616 55 VoiceVoice 44 88 66 Media data or network controlMedia data or network control 22 88 77 Emergency or medical event reportEmergency or medical event report 1One 44

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정 시스템은 복수의 노드(110 내지 170), 게이트웨이(180) 및 외부 노드(이하 송신기라함, 190)을 포함한다.In the wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention, the system for determining a user priority includes a plurality of nodes 110 to 170, a gateway 180, and an external node (hereinafter, referred to as a transmitter, 190).

먼저, 복수의 노드(110 내지 170)는 사용자의 인체 내부 또는 피부 표면에 위치하여, 사용자의 생체 정보를 수집하고, 게이트웨이(180)는 복수의 노드(110 내지 170)와 송신기(190) 사이를 연결한다.First, a plurality of nodes (110 to 170) is located inside the user's body or the skin surface, to collect the user's biometric information, the gateway 180 is between the plurality of nodes (110 to 170) and the transmitter 190 Connect.

송신기(190)는 설정된 채널 상태 테이블(channel state table)에 수신기와의 성공적인 확인응답 메시지 기록을 저장한 후, 설정된 시간마다 채널 상태 테이블을 업데이트 한다.The transmitter 190 stores the successful acknowledgment message record with the receiver in the set channel state table, and then updates the channel state table every set time.

이후, 송신기(190)는 이전의 성공적인 확인응답(ACK) 기록(history)에 기반하여 채널 상태를 결정한다. 구체적으로, 송신기(190)는 수신기(이하 미도시)에서 성공적인 확인응답 메시지 기록을 가지고 있다고 판단될 경우, 현재 통신상태에 큰 장애가 없다고 판단한 후, 상술한 <테이블 1>과 같은 우선순위에 따라 데이터를 수신기로 전송한다.The transmitter 190 then determines the channel state based on the previous successful ACK history. Specifically, when it is determined that the transmitter 190 has a successful acknowledgment message record at the receiver (hereinafter, not shown), it is determined that there is no major obstacle in the current communication state, and then the data according to the priority as shown in Table 1 above. Send to the receiver.

그러나, 송신기(190)에서 수신기가 성공적인 확인응답 메시지 기록을 가지고 있지 않다고 판단될 경우, 현재 통신상태가 좋지 않다고 결정한 후, 가장 높은 사용자 우선순위(우선순위 7)의 데이터를 제외한 나머지 사용자 우선순위(우선순위 1 내지 6)의 데이터를 전송할지 여부를 결정한다.However, if the transmitter 190 determines that the receiver does not have a successful acknowledgment message record, it determines that the current communication state is not good, and then the remaining user priority (excluding the highest user priority (priority 7) data) is determined. It is determined whether to transmit data of priorities 1 to 6).

구체적으로, 송신기(190)는 수신기로 전송하고자 하는 데이터가 IEEE 802.15.6에 정의되어 있는 사용자 우선순위 1 내지 6의 데이터인 경우, 우선순위 결정 팩터 값을 조정하여 사용자 우선순위 1 내지 6의 데이터를 수신기로 전송할지 여부를 결정한다.Specifically, when the data to be transmitted to the receiver is data of user priorities 1 to 6 defined in IEEE 802.15.6, data of user priorities 1 to 6 are adjusted by adjusting a priority determination factor value. Determine whether to send to the receiver.

우선순위 결정 팩터 값을 조정하는 방법은 아래의 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 따른다.The method of adjusting the priority determination factor value is according to Equations 1 and 2 below.

Figure 112018003728238-pat00005
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Figure 112018003728238-pat00006
Figure 112018003728238-pat00006

여기서, CWmin은 경쟁 윈도우(contention window)의 최솟값을 나타내고, CWmax는 경쟁 윈도우의 최댓값을 나타내고, α는 우선순위 결정 팩터 값이며, 우선순위 결정 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다. 또한, ef는 에너지 팩터 값(energy factor value)이고, 에너지 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.Here, CW min represents the minimum value of the contention window, CW max represents the maximum value of the contention window, α is the priority decision factor value, and the priority decision factor value is a number between 0 and 1. Also, ef is an energy factor value and the energy factor value is a number between 0 and 1.

<수학식 1> 및 <수학식 2>에 따른 송신기(190)의 구체적인 동작을 살펴보면, 송신기(190)에서 수신기로 전송하고자 하는 데이터가 사용자 우선순위 1 내지 6의 데이터인 경우, 송신기(190)는 에너지 소비 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여 에너지 팩터 값을 조정한다.Looking at the specific operation of the transmitter 190 according to Equation 1 and Equation 2, when the data to be transmitted from the transmitter 190 to the receiver is data of user priorities 1 to 6, the transmitter 190 The energy factor value is adjusted in consideration of the energy consumption limit and the current channel state.

즉, 송신기(190)에서 현재의 채널 상태가 계속하여 불안정하다고 판단되면, 송신기(190)는 에너지 팩터 값을 1로 수렴되도록 조정하여, 우선순위 결정 팩터 값이 0으로 수렴되도록 조정한다. 그 결과, 상술한 <수학식 1>에 따라 경쟁 윈도우의 최솟값과 최댓값은 커지게 되어 수신기로 전송하고자 하는 데이터의 사용자 우선순위는 0 내지 2 사이의 사용자 우선순위가 되어 채널의 접근이 제한된다.That is, when the transmitter 190 determines that the current channel state continues to be unstable, the transmitter 190 adjusts the energy factor value to converge to 1, and adjusts the prioritization factor value to converge to zero. As a result, according to Equation 1, the minimum value and the maximum value of the contention window become large, and the user priority of data to be transmitted to the receiver becomes a user priority of 0 to 2, thereby restricting access to the channel.

이후, 송신기(190)는 수신기로 전송하고자 하는 데이터가 사용자 우선순위 0 내지 2 사이의 사용자 우선순위의 데이터인 경우, 백 오프 감소 과정(backoff decrement procedure)을 동결(freeze)시킨다.Then, the transmitter 190 freezes a backoff decrement procedure when the data to be transmitted to the receiver is user priority data between user priorities 0 and 2.

반대로, 송신기(190)에서 현재의 채널 상태가 점차적으로 안정되었다고 판단되면, 송신기(190)는 에너지 팩터 값을 0로 수렴되도록 조정하여, 우선순위 결정 팩터 값이 1로 수렴되도록 조정한다. 그 결과, 상술한 <수학식 1>에 따라 경쟁 윈도우의 최솟값과 최댓값은 작아지게 되어 수신기로 전송하고자 하는 데이터의 사용자 우선순위는 3 내지 6 사이의 사용자 우선순위가 된다.Conversely, if the transmitter 190 determines that the current channel condition is gradually stabilized, the transmitter 190 adjusts the energy factor value to converge to zero, and adjusts the prioritization factor value to converge to one. As a result, according to the above Equation 1, the minimum value and the maximum value of the contention window become small, and the user priority of data to be transmitted to the receiver becomes a user priority of 3 to 6.

이후, 송신기(190)는 최우선의 사용자 순위의 데이터가 수신기로 전송된 후, 수신기로 전송하고자 하는 데이터를 결정된 사용자 우선순위에 따라 순차적으로 전송한다.Subsequently, the transmitter 190 transmits the data of the highest priority user to the receiver, and then sequentially transmits data to be transmitted to the receiver according to the determined user priority.

나머지 가장 높은 사용자 우선순위 7의 데이터에 대해서는 긴급한 메시지에 관한 데이터이므로 이전 정책과 동일하게 바로 송신기(190)에서 수신기로 전송된다.The remaining highest user priority data is about urgent messages, and thus is transmitted from the transmitter 190 to the receiver in the same manner as in the previous policy.

이하, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레임 에러 비율 및 에너지 소비량에 대해 설명하여 보겠다.Hereinafter, a frame error rate and an energy consumption amount according to another embodiment of the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 에러 비율(FER, Frame Error Rate)은 아래의 <수학식 3>에 따라 결정된다.First, a frame error rate (FER, Frame Error Rate) according to an embodiment of the present invention is determined according to Equation 3 below.

Figure 112018003728238-pat00007
Figure 112018003728238-pat00007

여기서, Pb는 비트 에러 비율(bit error rate)이고, dl은 데이터 프레임 비트 길이(data frame bit length)이고, ackl은 확인응답 프레임 비트 길이(ACK frame bit length)이다.Where P b is the bit error rate, d l is the data frame bit length, and ack l is the acknowledgment frame bit length.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하나의 디바이스의 전체 에너지 소비량(total energy consumption per one device)은 아래의 <수학식 4>에 따라 결정된다.In addition, the total energy consumption per one device according to an embodiment of the present invention is determined according to Equation 4 below.

Figure 112018003728238-pat00008
Figure 112018003728238-pat00008

Figure 112018003728238-pat00009
Figure 112018003728238-pat00009

Figure 112018003728238-pat00010
Figure 112018003728238-pat00010

Figure 112018003728238-pat00011
Figure 112018003728238-pat00011

여기서, Pidle은 은 아이들 상태에서 소모되는 단위시간 당 에너지를 나타낸 것이고, Taverage_backoff는 평균 백 오프 시간(average backoff time)을 나타낸 것이고, Prx는 데이터 수신 상태에서 소모되는 단위시간 당 에너지를 나타낸 것이고, Taverage_buy는 평균 채널 사용 시간(average channel busy time)을 나타낸 것이고, Ptx는 데이터 전송 상태에서 소모되는 단위시간 당 에너지를 나타낸 것이고, Tdata는 데이터를 전송하는데 걸리는 시간을 나타낸 것이고, Tack는 응답확인을 전송하는데 걸리는 시간을 나타낸 것이고, SIFS는 데이터 전송과 응답확인 전송 사이의 대기 시간 간격(Short Interframe Space)을 나타낸 것이다. Where Pidle represents energy per unit time consumed in the idle state, T average_backoff represents average backoff time, and P rx represents energy per unit time consumed in the data receiving state. , T average_buy represents average channel busy time, P tx represents energy per unit time consumed in the data transmission state, T data represents the time it takes to transmit data, T ack Shows the time taken to transmit acknowledgment and SIFS shows the short interframe space between data transmission and acknowledgment transmission.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법에 따른 데이터 전송 후 에너지 소비량과 기존의 IEEE 802.15.6에 따른 프로토콜에서 데이터 전송 후 에너지 소비량을 상호 비교한 실험 데이터이다. 2 and 3 illustrate energy consumption after data transmission according to a method for determining user priority in a wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention, and energy consumption after data transmission in a protocol based on the existing IEEE 802.15.6. Experimental data compared with each other.

본 발명의 일 실시 예에서 적용된 평가 파라미터는 아래의 <테이블 2>(표 2)와 같다.Evaluation parameters applied in an embodiment of the present invention are shown in Table 2 (Table 2) below.

Ptx P tx SIFSSIFS Prx P rx DataData Pidle P idle ACKACK 27 Mw27 Mw 75 us75 us 1.8 mW1.8 mW 150 bytes150 bytes 5 uW5 uW 193 bits193 bits

또한, 아래의 <테이블 3>(표 3)은 본 발명의 실시 예에 따른 MAC 프로토콜에 따라 24개의 노드에서 10- 3값의 비트 에러 비율을 가지는 에너지 팩터 값에 의한 평균 에너지 소비량과 기존의 IEEE 802.15.6에 따른 프로토콜에 따른 평균 에너지 소비량을 비교한 테이블이다.In addition, the following <Table 3> (Table 3) are according to the MAC protocol in accordance with an embodiment of the present invention in the 24 node 10 - the average energy by the energy factor value having a bit error rate of third value consumption with existing IEEE This table compares the average energy consumption according to the protocol according to 802.15.6.


AP-MACAP-MAC IEEE 802.15.6IEEE 802.15.6
UP0 [mJ]UP0 [mJ] UP6 [mJ]UP6 [mJ] UP6 [mJ]UP6 [mJ] UP6 [mJ]UP6 [mJ]
ef

ef
0.90.9 1.281.28 4.884.88
1.33

1.33

5.12

5.12
0.50.5 1.281.28 4.274.27 0.10.1 1.271.27 5.075.07

도 2, <테이블 3> 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법에 따른 데이터 전송 후 에너지 소비량과 기존의 IEEE 802.15.6에 따른 프로토콜에서 데이터 전송 후 에너지 소비량은 확연한 차이가 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법에 따른 데이터 전송 후 에너지 소비량은 기존의 IEEE 802.15.6에 따른 프로토콜에서 데이터 전송 후 에너지 소비량과 비교하여 에너지 소비량을 절약할 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, Table 3 and FIG. 3, the energy consumption after data transmission and the existing IEEE 802.15.6 based on the method for determining the user priority in the wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention. According to the protocol according to the energy consumption after the data transmission can be seen that there is a significant difference. That is, the energy consumption after data transmission according to the method for determining the user priority in the wireless human body network according to an embodiment of the present invention is compared to the energy consumption after data transmission in the existing protocol according to IEEE 802.15.6. You can see that you can save.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법을 나타낸 순서도이다. 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 송신기는 설정된 채널 상태 테이블에 성공적인 확인응답 메시지 기록을 저장한다(S410).4 is a flowchart illustrating a method for determining user priority in a wireless human body sensor network according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4, the transmitter stores a successful acknowledgment message record in the set channel state table (S410).

이후, 송신기는 설정된 시간마다 채널 상태 테이블을 업데이트한다(S420).Thereafter, the transmitter updates the channel state table every set time (S420).

이후, 송신기는 송신기와 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 수신기에 저장되어 있는지 여부를 판단한다(S430).Thereafter, the transmitter determines whether a successful acknowledgment message record relating to data communication between the transmitter and the receiver is stored in the receiver (S430).

만약, 상술한 판단과정(S430)에서, 송신기에서 송신기와 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 수신기에 저장되어 있지 않다고 판단될 경우, 송신기는 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여, 가장 높은 사용자 우선순위의 데이터를 제외한 나머지 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정한다(S440).If, in the above-described determination process (S430), the transmitter determines that a successful acknowledgment message record regarding data communication between the transmitter and the receiver is not stored in the receiver, the transmitter considers the limitation of energy consumption and the current channel state. Then, it is determined whether to transmit the data of the remaining priority except the data of the highest user priority (S440).

만약, 상술한 판단과정(S430)에서, 송신기에서 송신기와 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 수신기에 저장되어 있다고 판단될 경우, 송신기는 현존하는 사용자 우선순위 정책에 따라 데이터를 전송한다.If, in the above-described determination process (S430), the transmitter determines that a successful acknowledgment message record regarding the data communication between the transmitter and the receiver is stored in the receiver, the transmitter transmits data according to an existing user priority policy. .

본 명세서에서, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In this specification, each block or each step may represent a portion of a module, segment or code comprising one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks or steps may occur out of order. For example, the two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially concurrently or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the functionality involved.

본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로 (ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented directly in hardware, a software module or a combination of the two executed by a processor. The software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM or any other form of storage medium known in the art. An example storage medium is coupled to the processor, which can read information from and write information to the storage medium. In the alternative, the storage medium may be integral to the processor. The processor and the storage medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC may reside in a user terminal. In the alternative, the processor and the storage medium may reside as discrete components in a user terminal.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110 내지 170 센서 노드
180 게이트웨이
190 외부 노드(송신기)
110 to 170 sensor nodes
180 gateway
190 External Nodes (Transmitters)

Claims (9)

무선 인체 센서 네트워크(Wireless Body Sensor Network)를 위해 IEEE 802.15.6 MAC(Medium Access Control) 프로토콜을 기반으로 한 사용자 우선순위(User Priority) 결정 방법에 있어서,
송신기와 수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답(ACK) 메시지 기록이 상기 송신기에 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 송신기에 상기 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않다고 판단될 경우, 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여, 가장 높은 사용자 우선순위의 데이터를 제외한 나머지 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 결정하는 단계는,
상기 나머지 우선순위의 데이터가 제1범위의 사용자 우선순위에 포함될 경우, 아래 수학식 1의 우선순위 결정 팩터 값(α)이 조정되어, 상기 제1범위의 사용자 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법.
<수학식 1>
Figure 112019070347230-pat00012

여기서, CWmin은 경쟁 윈도우의 최솟값이고, CWmax는 경쟁 윈도우의 최댓값이고, α는 우선순위 결정 팩터 값이며, 상기 우선순위 결정 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.
In the user priority determination method based on the IEEE 802.15.6 medium access control (MAC) protocol for a wireless body sensor network,
Determining whether a successful acknowledgment (ACK) message record relating to data communication between the transmitter and the receiver is stored in the transmitter; And
If it is determined that the acknowledgment message record is not stored in the transmitter, it is determined whether to transmit the data of the priority other than the data of the highest user priority in consideration of the limitation of energy consumption and the current channel state. Including the steps of:
The determining step,
When the remaining priority data is included in the user priority of the first range, the priority determination factor value α of Equation 1 below is adjusted to determine whether to transmit the data of the user priority of the first range. And determining the user priority in the wireless human sensor network.
<Equation 1>
Figure 112019070347230-pat00012

Here, CW min is the minimum value of the contention window, CW max is the maximum value of the contention window, α is a priority decision factor value, and the priority decision factor value is a number between 0 and 1.
제1항에 있어서,
상기 우선순위 결정 팩터 값은,
아래의 수학식 2에 따라 조정되는 값인, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법.
<수학식 2>
Figure 112018003728238-pat00013

여기서, ef는 에너지 팩터 값(energy factor value)이고, 에너지 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.
The method of claim 1,
The prioritization factor value is,
A method for determining user priority in a wireless human body sensor network, the value being adjusted according to Equation 2 below.
<Equation 2>
Figure 112018003728238-pat00013

Here, ef is an energy factor value, and an energy factor value is a number between 0 and 1.
제1항에 있어서,
상기 제1범위의 사용자 우선순위는,
IEEE 802.15.6의 트래픽에 따른 사용자 우선순위의 테이블 중 사용자 우선순위 3에서 6사이의 우선순위인, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법.
The method of claim 1,
The user priority of the first range is,
A method for user priority determination in a wireless human body sensor network, the priority of user priorities 3 to 6 in a table of user priorities according to traffic of IEEE 802.15.6.
제1항에 있어서,
상기 수신기에 상기 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않고, 전송하고자 하는 데이터가 IEEE 802.15.6의 트래픽에 따른 사용자 우선순위의 테이블 중 사용자 우선순위 0에서 2사이의 우선순위의 데이터일 경우, 백 오프 감소 과정(backoff decrement procedure)을 동결(freeze)시키는 단계를 더 포함하는, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법.
The method of claim 1,
If the acknowledgment message record is not stored in the receiver, and the data to be transmitted is data of priority of user priority 0 to 2 in the user priority table according to the traffic of IEEE 802.15.6, back off And freezing a backoff decrement procedure.
제1항에 있어서,
상기 송신기는 설정된 채널 상태 테이블에 상기 성공적인 확인응답 메시지 기록을 저장하는 단계; 및
상기 송신기는 설정된 시간마다 상기 채널 상태 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법.
The method of claim 1,
The transmitter storing the successful acknowledgment message record in an established channel state table; And
And wherein the transmitter further comprises updating the channel state table at a set time.
제1항에 있어서,
상기 수신기에 상기 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있다고 판단될 경우, IEEE 802.15.6에 따른 사용자 우선순위에 따라 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 방법.
The method of claim 1,
If it is determined that the acknowledgment message record is stored in the receiver, further comprising transmitting data according to user priority according to IEEE 802.15.6.
무선 인체 센서 네트워크를 위해 IEEE 802.15.6 MAC 프로토콜을 기반으로 한 사용자 우선순위 결정 시스템에 있어서,
사용자의 인체 내부 또는 피부 표면에 위치하여, 상기 사용자의 생체 정보를 수집하는 복수의 노드(node);
상기 복수의 노드와 송신기 사이를 연결하는 게이트웨이(gateway); 및
수신기의 데이터 통신에 관한 성공적인 확인응답 메시지 기록이 상기 송신기에 저장되어 있는지 여부를 판단하고, 상기 송신기에 상기 확인응답 메시지 기록이 저장되어 있지 않다고 판단될 경우, 에너지 소비량의 제한 및 현재의 채널 상태를 고려하여, 가장 높은 사용자 우선순위의 데이터를 제외한 나머지 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는 상기 송신기를 포함하되,
상기 송신기는,
상기 나머지 우선순위의 데이터가 제1범위의 사용자 우선순위에 포함될 경우, 아래 수학식 1의 우선순위 결정 팩터 값(α)이 조정되어, 상기 제1범위의 사용자 우선순위의 데이터를 전송할지 여부를 결정하는, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 시스템.
<수학식 1>
Figure 112019070347230-pat00014

여기서, CWmin은 경쟁 윈도우의 최솟값이고, CWmax는 경쟁 윈도우의 최댓값이고, α는 우선순위 결정 팩터 값이며, 상기 우선순위 결정 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.
A user prioritization system based on IEEE 802.15.6 MAC protocol for wireless human body sensor network,
A plurality of nodes which are located in the human body or on the skin surface of the user to collect biometric information of the user;
A gateway connecting between the plurality of nodes and a transmitter; And
It is determined whether a successful acknowledgment message record regarding the data communication of the receiver is stored in the transmitter, and when it is determined that the acknowledgment message record is not stored in the transmitter, the limitation of energy consumption and the current channel state are determined. In consideration of the above, the transmitter includes the transmitter for determining whether to transmit data of a priority other than data of the highest user priority,
The transmitter,
When the remaining priority data is included in the user priority of the first range, the priority determination factor value α of Equation 1 below is adjusted to determine whether to transmit the data of the user priority of the first range. System for determining user priorities in a wireless human sensor network.
<Equation 1>
Figure 112019070347230-pat00014

Here, CW min is the minimum value of the contention window, CW max is the maximum value of the contention window, α is a prioritization factor value, and the prioritization factor value is a number between 0 and 1.
제7항에 있어서,
상기 우선순위 결정 팩터 값은,
아래의 수학식 2에 따라 조정되는 값인, 무선 인체 센서 네트워크에서 사용자 우선순위 결정을 위한 시스템.
<수학식 2>
Figure 112018003728238-pat00015

여기서, ef는 에너지 팩터 값(energy factor value)이고, 에너지 팩터 값은 0에서 1사이의 수이다.
The method of claim 7, wherein
The prioritization factor value is,
A system for determining user priorities in a wireless human body sensor network, the value being adjusted according to Equation 2 below.
<Equation 2>
Figure 112018003728238-pat00015

Here, ef is an energy factor value, and an energy factor value is a number between 0 and 1.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium for recording a computer program for executing the method according to any one of claims 1 to 6.
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