KR102070936B1 - 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법, 장치 및 프로그램 - Google Patents

슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법, 장치 및 프로그램 Download PDF

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한림대학교 산학협력단
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Abstract

컴퓨터에 의하여 수행되는 방법에 있어서, 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지(network topology) 정보를 획득하는 단계, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트(root) 노드로부터 하나 이상의 리프(leaf) 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우(traffic flow) 정보를 획득하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드(interfering node) 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계 및 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션(transaction)을 위한 셀 할당(cell allocation)을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계를 포함하는, 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법이 개시된다.

Description

슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법, 장치 및 프로그램 {SLOTFRAME PARTITIONING-BASED CELL SCHEDULING METHOD, APPARATUS AND PROGRAM}
본 발명은 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
산업용 사물인터넷(Industrial Internet of Things: IIoT)은 실시간 모니터링, 공정 자동화 및 예측가능한 관리 등 산업분야의 다양한 곳에서 널리 이용되고 있다.
산업용 사물인터넷에서, 일반적으로 많은 센서들이 활용되는데, 이러한 센서들은 무선 링크를 통해 패킷을 전송한다. 다만 이는 긴 딜레이와 빈번한 접속실패를 유발하고, 이는 경우에 따라 기계의 오동작이나 공정상의 실패를 포함하는 심각한 문제점들을 일으킬 수 있다.
따라서, 높은 신뢰성을 갖고 적은 딜레이를 보장할 수 있는 통신기술의 개발이 요구된다.
산업용 사물인터넷의 엄격한 요구사항을 만족하기 위하여, 2015년 IEEE 802.15.4 표준이 개정되었으며, TSCH(Time Slotted Channel Hopping)이 MAC(Medium Access Contrl) 레이어에 추가되었다.
TSCH는 슬롯 오프셋과 채널 오프셋을 포함하는 슬롯프레임 구조를 이용한다. 하지만, IEEE 802.15.4 표준은 TSCH에서의 리소스 스케쥴링 및 디스케쥴링을 위한 방법론을 특정하지 않는다.
IETF(Internet Engineering Task Force) 6TiSCH WG(Working Group)는 TSCH에서의 리소스 스케쥴링 및 디스케쥴링을 위한 방법으로 6TiSCH operation sublayer (6top) 프로토콜(6P)을 제안했다. 6P는 RPL(Routing protocol for low-power and lossy networks)를 기본 라우팅 프로토콜로 채용했다.
RPL은 DODAG(Destination Oriented Directed Acyclic Graph)를 형성하며, 이는 복수의 센서 노드가 하나의 루트에 멀티홉 구조로 연결된다.
6P 트랜잭션은 two-step 및 three-step을 포함하며, two-step은 전송자가 추가할 셀을 선택하는 것이고, three-step은 수신자가 셀을 선택하는 것이다. 두 경우 모두에 있어서, 선택된 셀들은 CellList라는 리스트에 의하여 관리된다.
6P는 센서 노드로 하여금 셀을 추가하고 삭제하는 방식으로 리소스를 할당하거나 할당을 해제할 수 있다.
하지만, 6P 방식은 임의의 셀을 선택하는 방식을 이용하기 때문에, 간섭이나 라우팅 경로 등 네트워크 환경에 따라 긴 end-to-end 딜레이를 가질 수 있는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2018-0056339호, 2018.05.28 공개
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법, 장치 및 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법은, 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지(network topology) 정보를 획득하는 단계, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트(root) 노드로부터 하나 이상의 리프(leaf) 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우(traffic flow) 정보를 획득하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드(interfering node) 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계 및 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션(transaction)을 위한 셀 할당(cell allocation)을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계를 포함한다.
또한, 상기 네트워크 토폴로지의 루트 노드는 네트워크 정보 테이블(Network Information Table: NIT)을 관리하고, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 하나 이상의 센서 노드는 각각의 간섭 노드에 대한 정보를 포함하고, 상기 네트워크 정보 테이블은, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 하나 이상의 센서 노드의 부모 노드 및 간섭 노드에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계는, 서로 길이가 동일한 경로정보에 대해서는, 경로정보에 포함된 리프 노드의 ID에 기초하여 정렬을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계는, 상기 파티션 각각의 웨이트(weight)를 결정하는 단계, 슬롯 오프셋(slot offset)의 수를 결정하는 단계 및 상기 파티션의 수, 상기 파티션 각각의 웨이트 및 상기 슬롯 오프셋에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계는, 아래 수학식에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계를 포함하고,
Figure 112018108995533-pat00001
상기 수학식에서, Li는 파티션 i의 길이를 의미하고, k는 슬롯 오프셋의 수를 의미하고, n은 파티션의 수를 의미하고, Wi는 파티션 i의 웨이트를 의미한다.
또한, 상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계는, 상기 파티션 각각에 할당된 트래픽 플로우 정보 각각이 요하는 슬롯 오프셋의 수를 결정하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보 각각의 간섭여부 및 선후관계에 기초하여, 상기 트래픽 플로우 정보 각각을 상기 파티션 각각에 배치하는 단계 및 상기 파티션 각각에 배치된 상기 트래픽 플로우 정보 각각이 차지하는 슬롯 오프셋의 수에 따라 상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬롯프레임은 복수의 슬롯 오프셋 및 복수의 채널 오프셋(channel offset)을 포함하고, 상기 셀을 할당하는 단계는, 서로 간섭하지 않는 센서 노드들은 동일한 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 이용하여 패킷을 전송하도록 셀을 할당하고, 서로 간섭하는 센서 노드들은 서로 다른 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 이용하여 패킷을 전송하도록 셀을 할당하는, 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 슬롯프레임 파티셔닝 방법은, 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 획득하는 단계, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트 노드로부터 하나 이상의 리프 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우 정보를 획득하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계 및 상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계는, 상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계, 슬롯 오프셋의 수를 결정하는 단계 및 상기 파티션의 수, 상기 파티션 각각의 웨이트 및 상기 슬롯 오프셋에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계를 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 장치는, 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 획득하는 단계, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트 노드로부터 하나 이상의 리프 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우 정보를 획득하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계 및 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션을 위한 셀 할당을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계를 수행한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 획득하는 단계, 상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트 노드로부터 하나 이상의 리프 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계, 상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우 정보를 획득하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계, 상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계 및 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션을 위한 셀 할당을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계를 포함하는 방법을 수행한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
개시된 실시 예에 따르면, 적은 딜레이와 높은 신뢰성을 갖는 셀 스케쥴링 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 네트워크 토폴로지를 도시한 도면이다.
도 3은 네트워크 정보 테이블의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 네트워크 토폴로지에 포함된 경로정보의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 파티션에 트래픽 플로우 정보를 배치하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 파티션의 웨이트를 결정하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 셀 할당을 수행하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법을 도시한 흐름도이다.
본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.
일 실시 예에서, 도 1에 도시된 단계들의 적어도 일부 혹은 전부는 도 2에 도시된 네트워크 토폴로지의 루트 노드에 대응하는 단말 혹은 각각의 센서 노드에 대응하는 단말에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 각 단계의 주체로서 도 2에 도시된 네트워크 토폴로지의 노드를 언급하는 경우, 이는 각 노드에 대응하는 단말을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
단계 S110에서, 컴퓨터는 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지(network topology) 정보를 획득할 수 있다.
도 2를 참조하면, 개시된 실시 예에 따른 네트워크 토폴로지의 일 예가 도시되어 있다.
일 실시 예에서, 네트워크 토폴로지(200)의 루트 노드는 센서 정보를 수집 및 처리하는 적어도 하나의 단말에 대응하고, 센서 노드는 각각의 센서 단말에 대응할 수 있다.
센서 노드는 멀티홉 구조로 루트 노드에 연결되며, 각 센서 노드로부터 센서 정보를 포함하는 패킷이 부모 노드를 통해 루트 노드로 전달된다.
일 실시 예에서, 루트 노드는 네트워크 토폴로지(200)의 네트워크 정보 테이블(Network Information Table: NIT)을 관리한다. 예를 들어, 네트워크 정보 테이블은 루트 노드에 대응하는 단말에 저장되거나, 루트 노드에 대응하는 단말에 의하여 관리가능한 외부 저장소에 저장될 수 있고, 실시 예에 따라 네트워크 정보 테이블은 루트 노드에 대응하는 자료구조에 저장될 수도 있다.
또한, 네트워크 토폴로지(200)에 포함된 하나 이상의 센서 노드는 각각의 간섭 노드(interference node)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 네트워크 정보 테이블의 일 예가 도시되어 있다.
네트워크 정보 테이블(300)은 네트워크 토폴로지(200)에 포함된 하나 이상의 센서 노드의 부모 노드 및 간섭 노드에 대한 정보를 포함한다.
본 명세서에서, 부모 노드는 각 노드의 다음 홉(next hop)에 대응하는 노드를 의미한다.
일 실시 예에서, 네트워크 정보 테이블(300)에 저장되는 정보는 네트워크 토폴로지(200)의 각각의 노드에 저장된 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
단계 S120에서, 컴퓨터는 상기 네트워크 토폴로지(200)에 포함된, 루트(root) 노드로부터 하나 이상의 리프(leaf) 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득한다.
도 4를 참조하면, 네트워크 토폴로지(200)에 포함된 경로정보(400)가 도시되어 있다.
일 실시 예에서, 경로정보(400)는 네트워크 토폴로지(200)에서 루트 노드로부터 리프 노드까지 이동가능한 모든 경로를 포함한다.
단계 S130에서, 컴퓨터는 상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬한다.
일 실시 예에서, 컴퓨터는 정렬된 각각의 경로정보에 대하여 인덱스를 부여하며, 경로의 길이가 긴 경로정보일수록 작은 인덱스가 부여될 수 있다.
일 실시 예에서, 컴퓨터는 서로 길이가 동일한 경로정보에 대해서는, 경로정보에 포함된 리프 노드의 ID에 기초하여 정렬을 수행할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 각 경로정보에 포함된 리프 노드의 ID가 작을수록 해당 경로정보에 작은 인덱스를 부여할 수 있다.
단계 S140에서, 컴퓨터는 상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면 경로정보(400)중 가장 긴 경로는 4개의 마디(즉, 패킷이 이동되는 경로)를 포함하므로, 파티션의 수는 4개로 결정될 수 있다.
단계 S150에서, 컴퓨터는 상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우(traffic flow) 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 트래픽 플로우 정보는 네트워크 토폴로지(200)에 포함된 노드 간에 패킷이 이동하는 모든 경로에 대한 정보를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
단계 S160에서, 컴퓨터는 상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당할 수 있다.
도 5를 참조하면, 파티션(500)에 트래픽 플로우 정보를 배치하는 일 예가 도시되어 있다.
일 실시 예에서, 각각의 파티션에는 인덱스가 부여된다. 예를 들어, 4개의 파티션 각각에는 0번부터 3번까지의 인덱스가 부여될 수 있다.
예를 들어, 파티션 0번에는 각 경로의 리프 노드에서 부모 노드로 전달되는 패킷의 트래픽 플로우가 배치되며, 이후 상위 노드에서의 트래픽 플로우가 다음 파티션에 순차적으로 배치된다.
단계 S170에서, 컴퓨터는 상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드(interfering node) 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정한다.
상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계에 있어서, 컴퓨터는 상기 파티션 각각의 웨이트(weight)를 결정하는 단계를 수행할 수 있다.
도 6을 참조하면, 파티션의 웨이트를 결정하는 일 예가 도시되어 있다.
상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계에 있어서, 컴퓨터는 상기 파티션 각각에 할당된 트래픽 플로우 정보 각각이 요하는 슬롯 오프셋의 수를 결정하는 단계를 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 파티션 i번에서 각각의 트래픽 플로우 정보가 요하는 슬롯 오프셋의 수는 i+1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 컴퓨터는 상기 트래픽 플로우 정보 각각의 간섭여부 및 선후관계에 기초하여, 상기 트래픽 플로우 정보 각각을 상기 파티션 각각에 배치하는 단계를 수행할 수 있다.
예를 들어, 서로 간섭하지 않는 트래픽 플로우는 동일한 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 통해 패킷을 전송할 수 있으므로, 도 6의 파티션(600)에 도시된 바와 같이, 파티션 1에서 8-5 트래픽 플로우와 3-1 트래픽 플로우는 함께 배치될 수 있다.
트래픽 플로우의 간섭여부는 도 3에 도시된 네트워크 정보 테이블(300)에 도시된 간섭 노드에 대한 정보에 기초하여 판단될 수 있다.
또한, 각 트래픽 플로우의 선후관계에 따라 서로 다른 트래픽 플로우가 서로 다른 채널 오프셋에 배치되어 동시에 전송될 수도 있고(예를 들어, 파티션 1의 8-5와 2-R), 경로상의 선후관계에 따라 동일 채널 오프셋에서 순차적으로 전송될 수도 있다. (예를 들어, 파티션 1의 8-5와 5-2)
또한, 컴퓨터는 상기 파티션 각각에 배치된 상기 트래픽 플로우 정보 각각이 차지하는 슬롯 오프셋의 수에 따라 상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계를 수행할 수 있다.
도 6을 참조하면, 파티션 0은 웨이트가 1이고, 파티션 1은 4, 파티션 2는 6, 파티션 3은 4의 웨이트를 갖는다.
또한, 컴퓨터는 슬롯 오프셋(slot offset)의 수를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 슬롯 오프셋의 수를 결정하는 방법은 제한되지 않으며, 예를 들어 슬롯 오프셋의 수는 100개 혹은 200개 등으로 결정될 수 있다.
또한, 컴퓨터는 상기 파티션의 수, 상기 파티션 각각의 웨이트 및 상기 슬롯 오프셋에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계에 있어서, 컴퓨터는 아래 수학식 1에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정할 수 있다.
Figure 112018108995533-pat00002
상기 수학식 1에서, Li는 파티션 i의 길이를 의미하고, k는 슬롯 오프셋의 수를 의미하고, n은 파티션의 수를 의미하고, Wi는 파티션 i의 웨이트를 의미할 수 있다.
일 실시 예에서, 컴퓨터는 결정된 수와 길이를 갖는 파티션을 생성함으로써, 슬롯프레임 파티셔닝을 수행할 수 있다.
또한, 컴퓨터는 슬롯프레임의 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋에 기초하여, 슬롯프레임 영역을 결정할 수 있다.
단계 S180에서, 컴퓨터는 상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션(transaction)을 위한 셀 할당(cell allocation)을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행한다.
도 7을 참조하면, 셀 할당을 수행하는 일 예(700)가 도시되어 있다.
일 실시 예에서, 각 센서 노드는 각 파티션에 대한 정보와 함께 6P 트랜젝션을 이용하여 셀 할당을 수행할 수 있다.
개시된 실시 예에 따른 SPCS(Slot frame Partitioning-based Cell Scheduling)는 two-step 및 three-step 6P 트랜젝션을 모두 이용할 수 있다.
컴퓨터는 파티션을 선택하고, 선택된 파티션 내에서 이용가능한 셀을 임의로 선택할 수 있다. 각 셀은 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋에 기반한 좌표로 표현될 수 있다. 예를 들어, 각 셀은 (슬롯 오프셋, 채널 오프셋)으로 표현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, two-step 6P 트랜젝션에서, Node A(sender)는 Node B(receiver)에 패킷을 전송하기에 앞서, Node B에 필요한 셀의 수(NumCells)와 가용 셀 정보(CellList)를 전달할 수 있다.
Node B는 CellList로부터 NumCells만큼의 셀을 임의로 선택하고, 이를 Node A에 전달할 수 있다. 선택된 셀은 슬롯프레임에 추가되고, 각 노드는 스케쥴링 정보를 업데이트한다.
Three-step 6P 트랜젝션의 경우, Node A는 NumCells만을 Node B에 전달하고, Node B는 파티션 정보에 기초하여 CellList를 생성하고, 이를 Node A에 전달할 수 있다. 이 경우, Node A가 셀을 선택하고, 이를 Node B에 다시 전달할 수 있다.
도 7은 two-step 6P 트랜젝션의 일 예를 도시한 것이다.
일 실시 예에서, 상기 슬롯프레임은 복수의 슬롯 오프셋 및 복수의 채널 오프셋(channel offset)을 포함하고, 컴퓨터는 상기 셀을 할당함에 있어, 서로 간섭하지 않는 센서 노드들은 동일한 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 이용하여 패킷을 전송하도록 셀을 할당하고, 서로 간섭하는 센서 노드들은 서로 다른 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 이용하여 패킷을 전송하도록 셀을 할당할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8은 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.
프로세서(102)는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(102)는 메모리(104)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 7과 관련하여 설명된 방법을 수행한다.
한편, 프로세서(102)는 프로세서(102) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.
메모리(104)에는 프로세서(102)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(104)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 컴퓨터에 의하여 수행되는 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법에 있어서,
    하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지(network topology) 정보를 획득하는 단계;
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트(root) 노드로부터 하나 이상의 리프(leaf) 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우(traffic flow) 정보를 획득하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드(interfering node) 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계; 및
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션(transaction)을 위한 셀 할당(cell allocation)을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계; 를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 네트워크 토폴로지의 루트 노드는 네트워크 정보 테이블(Network Information Table: NIT)을 관리하고,
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된 하나 이상의 센서 노드는 각각의 간섭 노드에 대한 정보를 포함하고,
    상기 네트워크 정보 테이블은,
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된 하나 이상의 센서 노드의 부모 노드 및 간섭 노드에 대한 정보를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계는,
    서로 길이가 동일한 경로정보에 대해서는, 경로정보에 포함된 리프 노드의 ID에 기초하여 정렬을 수행하는 단계를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계는,
    상기 파티션 각각의 웨이트(weight)를 결정하는 단계;
    슬롯 오프셋(slot offset)의 수를 결정하는 단계; 및
    상기 파티션의 수, 상기 파티션 각각의 웨이트 및 상기 슬롯 오프셋에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계; 를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계는,
    상기 파티션 각각에 할당된 트래픽 플로우 정보 각각이 요하는 슬롯 오프셋의 수를 결정하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보 각각의 간섭여부 및 선후관계에 기초하여, 상기 트래픽 플로우 정보 각각을 상기 파티션 각각에 배치하는 단계; 및
    상기 파티션 각각에 배치된 상기 트래픽 플로우 정보 각각이 차지하는 슬롯 오프셋의 수에 따라 상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계; 를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯프레임은 복수의 슬롯 오프셋 및 복수의 채널 오프셋(channel offset)을 포함하고,
    상기 셀을 할당하는 단계는,
    서로 간섭하지 않는 센서 노드들은 동일한 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 이용하여 패킷을 전송하도록 셀을 할당하고,
    서로 간섭하는 센서 노드들은 서로 다른 슬롯 오프셋 및 채널 오프셋을 갖는 셀을 이용하여 패킷을 전송하도록 셀을 할당하는, 단계; 를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 방법.
  8. 컴퓨터에 의하여 수행되는 슬롯프레임 파티셔닝 방법에 있어서,
    하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 획득하는 단계;
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트 노드로부터 하나 이상의 리프 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우 정보를 획득하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계; 및
    상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계는,
    상기 파티션 각각의 웨이트를 결정하는 단계;
    슬롯 오프셋의 수를 결정하는 단계; 및
    상기 파티션의 수, 상기 파티션 각각의 웨이트 및 상기 슬롯 오프셋에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계; 를 포함하는,
    슬롯프레임 파티셔닝 방법.
  9. 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 획득하는 단계;
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트 노드로부터 하나 이상의 리프 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우 정보를 획득하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계; 및
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션을 위한 셀 할당을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계; 를 수행하는, 슬롯프레임 파티셔닝 기반 셀 스케쥴링 장치.
  10. 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어,
    하나 이상의 센서 노드를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 획득하는 단계;
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된, 루트 노드로부터 하나 이상의 리프 노드까지의 하나 이상의 경로정보를 획득하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각의 길이에 기초하여 상기 하나 이상의 경로정보를 정렬하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 중 가장 긴 경로정보의 길이에 기초하여 슬롯프레임의 파티션의 수를 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 경로정보 각각에 있어서, 자식 노드로부터 부모 노드로 전달되는 패킷의 흐름을 나타내는 트래픽 플로우 정보를 획득하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보를 상기 결정된 수의 파티션에 할당하는 단계;
    상기 트래픽 플로우 정보 및 상기 네트워크 토폴로지의 간섭 노드 정보에 기초하여 상기 파티션 각각의 길이를 결정하는 단계; 및
    상기 네트워크 토폴로지에 포함된 노드들 간의 트랜잭션을 위한 셀 할당을 수행하되, 상기 파티션에 포함된 이용가능한 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀을 이용하여 셀 할당을 수행하는, 단계; 를 포함하는 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능 비일시적 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
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