KR102132460B1 - 무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치 - Google Patents

무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 장치에서의 선택적 에너지 전송 방법은, 단말 장치로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하는 단계; 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계; 및 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 단말 장치로부터 데이터를 수신하거나 상기 단말 장치에 에너지를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SELECTIVE ENERGY TRANSMISSION IN WIRELESS NETWORK}
본 발명은 무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
IEEE 802.11 DCF의 특징을 설명하기로 한다. CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 기반의 DCF(Distributed Coordination Function)는 무선 네트워크 환경에서 단말들의 채널 접근 시 충돌을 방지하기 위해 사용되는 MAC(Medium Access Control) 프로토콜이다.
DCF를 사용한 채널 경쟁은 먼저 모든 단말들이 채널이 DIFS(DCF Interframe Space) 시간 동안 유휴 상태인지 확인하고, 채널이 유휴 상태인 경우 채널 사용을 위해 랜덤 백오프 경쟁을 한다. 단말은 경쟁 윈도우 값 내에서 임의의 백오프 값을 선택하고 시간에 따라 값을 감소시키며 대기한다. 백오프 값이 0에 도달한 단말들은 AP(Access Point)로 RTS(Request to Send)를 전송하여 데이터 전송 요청을 수행한다. 하나의 단말이 RTS를 전송한 경우, AP는 RTS를 수신하고 이에 응답하는 CTS(Clear to Send)를 전송하여 데이터 전송이 가능함을 알린다. 전송한 RTS에 대응하는 CTS를 수신한 단말은 데이터를 AP로 전송한다. 데이터를 수신한 AP는 ACK(Acknowledge)를 단말로 전송하여 데이터의 전송이 완료가 되었음을 알린다. 두 개 이상의 단말이 RTS를 전송한 경우, AP는 RTS 충돌로 인해 수신하지 못하고, CTS를 전송하지 않는다. CTS 수신에 실패한 단말은 경쟁 윈도우 값 CW을 2배로 증가 시키고, 해당 범위 안에서 새로운 랜덤 백오프 값을 받고 다시 데이터 전송을 한다.
도 1은 무선 네트워크 환경에서 채널 경쟁 프로토콜의 동작 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에는 하나의 액세스 포인트(AP, Access Point)와 3개의 단말(Device 1, Device 2 및 Device 3)로 구성된 무선 네트워크 환경에서 CSMA/CA 기반의 DCF를 사용한 채널 경쟁 프로토콜 동작 예시를 나타낸다. 모든 단말들은 DIFS(Distributed Inter Frame Space) 기간 동안 채널이 유휴상태인지 확인하고 지정된 경쟁 윈도우 값을 기반으로 백오프 경쟁을 한다. 이때 경쟁에 성공한 단말 1(Device 1)은 RTS를 AP로 전송한다. RTS를 수신받은 AP는 단말 1에 CTS을 전송하여 응답한다. 단말 1은 데이터를 전송하고 AP로부터 ACK를 수신받음으로써 데이터가 성공적으로 전달되었음을 알린다. 단말 2(Device 2)의 경우, 백오프 경쟁에서 성공 후 AP로 RTS를 보낼 때 같은 시간에 백오프 경쟁에서 성공한 단말 3(Device 3)의 RTS와 충돌한다. RTS가 충돌한 단말 2와 단말 3은 AP로부터 CTS를 수신하지 못하고 경쟁 윈도우 크기를 최댓값까지 2배로 증가시킨 후 얻은 랜덤 백오프 값으로 다른 단말들과 다시 채널 경쟁을 한다. 이때 충돌한 단말들은 충돌할 때마다 재전송 횟수인 재전송 카운트 값(retry count)을 카운트하고 최대 재전송 횟수인 재전송 제한 값(retry limit)에 한하여 재전송이 이루어진다. 만약 재전송 횟수가 재전송 제한 값을 초과하면 데이터를 폐기하고 다음 데이터 전송을 위한 RTS를 전송한다.
한편, 에너지 하베스팅 기술을 DCF 채널 경쟁에 적용 시의 문제점을 살펴보기로 한다. 무선 네트워크를 구성하는 단말들은 배터리와 같은 한정된 에너지 저장 장치를 가지고 있어 동작 시간에 한계를 가진다. 이러한 단말의 배터리에 전력을 수급하는 문제를 해결하기 위해 에너지 하베스팅 기술이 많이 사용되고 있다.
PB(Power Beacon) 기능을 가지는 하이브리드 액세스 포인트(H-AP, Hybrid Access Point)와 단말들로 이루어진 무선 네트워크 환경에서 단말들은 한 번의 DCF 채널 할당으로 데이터 전송과 에너지 수신이 모두 이루어질 수 있다. 그러나 종래의 RTS/CTS는 데이터 전송만을 고려하여 언급한 동작을 수행할 수 없다. 또한, 단말이 에너지 수신을 필요로 할 때에만 에너지 수신 및 데이터 전송을 수행하여 채널 사용의 효율성을 높여 줄 필요성이 있다.
본 발명의 실시 예들은 에너지 전송이 가능한 하이브리드 액세스 포인트(H-AP)로 구성된 무선 네트워크 환경에서 단말 장치들이 하이브리드 액세스 포인트로 선택적인 에너지 요청을 수행하기 위해 사용되는 서로 다른 타입의 RTS를 이용함으로써, 단말 장치가 H-AP로부터 에너지 수신과 H-AP로의 데이터 전송을 순차적으로 수행할 수 있는, 무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 단말 장치가 효율적인 채널 사용을 위해 단말 장치의 잔여 에너지량에 따라 결정되는 확률을 기반으로 데이터 전송만을 위한 RTS를 사용할 것인지, 또는 순차적인 에너지 수신 및 데이터 전송을 위한 RTS를 사용할 것인지를 선택할 수 있고, 각 에너지 수신 RTS 선택 확률에 따라 에너지 수신을 위한 RTS 타입을 선택할 수 있는, 무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 순차적인 에너지 수신 여부에 따라 서로 다른 경쟁 윈도우 값을 사용함으로써, 최대한 단말 장치들의 데이터 전송에 영향을 주지 않는 데이터 처리율을 보장할 수 있는, 무선 네트워크에서의 선택적 에너지 전송 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에서의 단말 장치에 의해 수행되는 선택적 에너지 수신 방법에 있어서, 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계; 경쟁 윈도우 값을 기반으로 채널 경쟁을 수행하는 단계; 상기 선택된 송신 요청 프레임을 하이브리드 액세스 포인트 장치(Hybrid Access Point)에 전송하여 송신 확인 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 전송된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치에 데이터를 전송하거나 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치로부터 에너지를 수신하는 단계를 포함하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법이 제공될 수 있다.
상기 송신 요청 프레임을 선택하는 단계는, 상기 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 에너지 요청 확률을 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 에너지 요청 확률을 계산하는 단계는, 상기 단말 장치의 최대 에너지량, 기설정된 에너지 임계값 및 잔여 에너지량을 이용하여 에너지 요청 확률을 계산할 수 있다.
상기 에너지 요청 확률을 계산하는 단계는, 기설정된 에너지 임계값 이상의 잔여 에너지량에서의 에너지 요청 확률을 잔여 에너지량에 선형적으로 비례하도록 계산할 수 있다.
상기 송신 요청 프레임을 선택하는 단계는, 에너지 수신량을 선택하는 에너지 수신량 선택 확률을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 에너지 수신량 선택 확률을 기반으로 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 경쟁을 수행하는 단계는, 상기 선택된 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택할 수 있다.
상기 채널 경쟁을 수행하는 단계는, 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값과 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 선택할 수 있다.
상기 채널 경쟁을 수행하는 단계는, 상기 선택된 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치에 의해 수행되는 선택적 에너지 전송 방법에 있어서, 단말 장치로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하는 단계; 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계; 및 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 단말 장치로부터 데이터를 수신하거나 상기 단말 장치에 에너지를 전송하는 단계를 포함하는, 하이브리드 액세스 포인트 장치에서의 선택적 에너지 전송 방법이 제공될 수 있다.
상기 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계는, 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 데이터 전송 요청을 확인하는 송신 확인 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신 요청을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신할 수 있다.
상기 송신 요청 프레임을 수신하는 단계는, 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 수신할 수 있다.
상기 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계는, 상기 수신된 어느 하나의 에너지 수신량을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에서의 단말 장치에 있어서, 데이터를 전송하거나 에너지를 수신하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하고, 상기 통신 모듈을 통해, 경쟁 윈도우 값을 기반으로 채널 경쟁을 수행하고, 상기 선택된 송신 요청 프레임을 하이브리드 액세스 포인트 장치에 전송하여 송신 확인 프레임을 수신하고, 상기 전송된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치에 데이터를 전송하거나 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치로부터 에너지를 수신하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하고, 상기 통신 모듈을 통해, 상기 계산된 에너지 요청 확률을 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 단말 장치의 최대 에너지량, 기설정된 에너지 임계값 및 잔여 에너지량을 이용하여 에너지 요청 확률을 계산할 수 있다.
상기 프로세서는, 기설정된 에너지 임계값 이상의 잔여 에너지량에서의 에너지 요청 확률을 잔여 에너지량에 선형적으로 비례하도록 계산할 수 있다.
상기 프로세서는, 에너지 수신량을 선택하는 에너지 수신량 선택 확률을 계산하고, 상기 계산된 에너지 수신량 선택 확률을 기반으로 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 선택할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 선택된 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택할 수 있다.
상기 프로세서는, 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값과 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 선택할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 선택된 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치에 있어서, 데이터를 수신하거나 에너지를 송신하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고, 단말 장치로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하고, 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하고, 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 단말 장치로부터 데이터를 수신하거나 상기 단말 장치에 에너지를 전송하는, 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 통신 모듈을 통해, 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 데이터 전송 요청을 확인하는 송신 확인 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신 요청을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 통신 모듈을 통해, 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 수신할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 통신 모듈을 통해, 상기 수신된 어느 하나의 에너지 수신량을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 에너지 전송이 가능한 하이브리드 액세스 포인트(H-AP)로 구성된 무선 네트워크 환경에서 단말 장치들이 하이브리드 액세스 포인트로 선택적인 에너지 요청을 수행하기 위해 사용되는 서로 다른 타입의 RTS를 이용함으로써, 단말 장치가 H-AP로부터 에너지 수신과 H-AP로의 데이터 전송을 순차적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 단말 장치가 효율적인 채널 사용을 위해 단말 장치의 잔여 에너지량에 따라 결정되는 확률을 기반으로 데이터 전송만을 위한 RTS를 사용할 것인지, 또는 순차적인 에너지 수신 및 데이터 전송을 위한 RTS를 사용할 것인지를 선택할 수 있고, 각 에너지 수신 RTS 선택 확률에 따라 에너지 수신을 위한 RTS 타입을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 순차적인 에너지 수신 여부에 따라 서로 다른 경쟁 윈도우 값을 사용함으로써, 최대한 단말 장치들의 데이터 전송에 영향을 주지 않는 데이터 처리율을 보장할 수 있다.
도 1은 무선 네트워크 환경에서 채널 경쟁 프로토콜의 동작 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 에너지 전송 방법이 적용되는 무선 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 각 RTS에 따른 동작과 채널 점유 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 네트워크의 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에서 사용되는 각 에너지 임계값을 다르게 설정한 경우 잔여 에너지량에 따른 에너지 요청 확률을 나타내는 그래프를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 RTS와 CTS 프레임 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 RTS/CTS 프레임 포맷의 RTS/CTS 타입과 에너지 하베스팅 타입 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 최대 에너지량과
Figure 112018129942819-pat00001
을 특정 값으로 설정한 경우, 잔여 에너지량에 따른
Figure 112018129942819-pat00002
선택 확률의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 RTS를 활용한 에너지/데이터 송수신 과정의 동작 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 15은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 RTS를 사용하는 단말 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크의 하이브리드 액세스 포인트 장치에서의 선택적 에너지 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이종 RTS를 사용하는 하이브리드 액세스 포인트 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예들과 비교 방법 간의 단말 장치 수에 따른 데이터 처리율 성능을 비교하기 위한 실험에 사용된 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 본 발명의 실시 예들과 종래 기술들에서 단말 장치 수에 따른 데이터 처리율 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크에서의 단말 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 21는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 에너지 전송 방법이 적용되는 무선 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에는 에너지 전송을 수행하는 전력 비콘(PB, Power Beacon) 기능을 가지는 하이브리드 액세스 포인트 장치(H-AP, Hybrid Access Point)(200)와 단말 장치(100)들로 이루어진 무선 네트워크 환경이 나타나 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 에너지 전송 방법은 단말 장치(100)들로 에너지를 제공하고, 데이터를 수신하는 H-AP(Hybrid-Access Point)(200)와 단말 장치(100)들로 구성된 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN, Wireless Local Area Network) 환경에 적용될 수 있다. 무선 네트워크 환경에서, 단말 장치(100)는 에너지 상태에 따라 다른 타입의 RTS를 사용하여 선택적인 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 및 데이터 전송을 할 수 있다.
보다 상세하게는, 단말 장치(100)가 자신의 잔여 에너지량을 기반으로 에너지 요청 확률을 결정하고, 에너지 요청 확률을 기반으로 데이터만 전송하는 DRTS(Data Request to Send)와 데이터 및 에너지 수신을 순차적으로 하는 ERTS(Energy Request to Send)의 사용 여부를 결정한다. 그리고 단말 장치(100)가 만약 데이터 및 에너지 수신을 결정했다면, 단말 장치(100)는 각 에너지 수신 RTS 선택 확률에 따라 에너지 수신량이 다른 ERTSs 또는 ERTSl 을 결정한다. 또한, 단말 장치(100)는 데이터만 전송할 것인지, 데이터 전송만이 아닌 순차적으로 에너지 수신도 같이 할 것 인지에 따라 다른 크기의 경쟁 윈도우를 사용해 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
이와 같이, PB(Power Beacon) 기능을 가지는 H-AP(200)와 단말 장치(100)들로 이루어진 네트워크 환경에서, 단말 장치(100)들은 한 번의 DCF 채널 할당으로 데이터 전송과 에너지 수신이 모두 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 사용되는 각 RTS에 따른 동작과 채널 점유 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예는 H-AP(200)와 단말 장치(100)들로 구성된 네트워크 환경에서 채널 점유 시간이 다른 세 타입의 RTS를 활용한 단말 장치(100)의 선택적 에너지 하베스팅을 위한 단말 장치(100) 및 H-AP(200)의 동작을 설명한다.
세 타입의 RTS에는 데이터 전송을 요청하는 DRTS, 데이터 전송 및 기설정된 수신량 미만으로 에너지 수신을 요청하는 ERTSs 및 데이터 전송 및 기설정된 수신량 이상으로 에너지 수신을 요청하는 ERTSl 중에서 적어도 하나가 포함될 수 있다. 세 타입의 RTS에 따라 채널 점유 시간이 달라진다. DRTS, ERTSs 및 ERTSl 순서대로 채널 점유 시간이 크다.
경쟁 윈도우는 데이터 전송을 위한 데이터 백오프 슬롯(Data Backoff slot)과 데이터 전송 및 에너지 수신을 위한 데이터 및 에너지 백오프 슬롯(Data+Energy Backoff slot)으로 구분될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 네트워크의 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 네트워크의 단말 장치(100)는 잔여 에너지 상태에 따라 세 가지 타입의 RTS를 사용하여 선택적으로 에너지를 수신할 수 있다.
이를 위해, 단계 S101에서, 단말 장치(100)는 자신의 잔여 에너지량을 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하여 에너지 요청 확률을 결정한다.
단계 S102에서, 단말 장치(100)는 계산된 에너지 요청 확률에 따라 에너지 수신을 결정하는 에너지 수신 여부를 결정한다.
단계 S103에서, 만약 순차적인 에너지 수신을 선택했을 경우, 에너지 수신을 위해 사용되는 RTS 타입을 결정하기 위해 단말 장치(100)는 각 에너지 수신 RTS 선택 확률을 계산하는 에너지 수신 RTS 선택 확률을 결정한다.
단계 S104에서, 단말 장치(100)는 에너지 수신을 선택한 경우 각 에너지 수신 RTS 선택 확률에 따라 에너지 수신량이 다른 ERTSs 또는 ERTSl를 선택하는 에너지 수신 RTS를 선택한다.
단계 S105에서, 단말 장치(100)는 결정된 에너지 수신 여부에 따라 백오프 경쟁에 사용할 경쟁 윈도우 값을 선택한다.
단계 S106에서, 단말 장치(100)는 선택한 경쟁 윈도우 값에서 백오프 값을 선택하여 경쟁을 통해 선택한 RTS를 H-AP(200)로 전송한다.
단계 S107에서, 단말 장치(100)는 H-AP(200)로부터 CTS를 수신받는다.
이후, 단계 S108에서, 단말 장치(100)는 전송한 RTS에 따라 H-AP(200)로부터 에너지를 수신하고 데이터를 순차적으로 송신하는 에너지/데이터 순차적 송수신 단계 또는 데이터를 송신하는 데이터 송신 단계를 수행한다.
단계 S109에서, 단말 장치(100)는 송신 데이터가 H-AP(200)로 수신되었음을 알려주는 ACK 수신 단계를 진행한다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 단말 장치(100)의 동작을 설명하기로 한다.
에너지 요청 확률 결정 단계(단계 S101)는 단말 장치(100)가 잔여 에너지량을 기반으로 에너지 요청 확률을 계산한다. 단말 장치(100)의 배터리의 최대 에너지량을
Figure 112018129942819-pat00003
, 에너지 임계값을
Figure 112018129942819-pat00004
라 하고 잔여 에너지량을
Figure 112018129942819-pat00005
라 할 때 데이터 전송 및 에너지 수신을 순차적으로 하는 RTS 타입을 사용하기 위한 에너지 요청 확률
Figure 112018129942819-pat00006
는 [수학식 1]과 같다.
Figure 112018129942819-pat00007
즉, 단말 장치(100)의 잔여 에너지량이 작을수록 H-AP(200)로의 에너지 요청 확률
Figure 112018129942819-pat00008
값이 크게 나타나고, ERTS를 선택할 확률이 높아진다.
도 5는 본 발명의 일 실시에서 사용되는 각 에너지 임계값을 다르게 설정한 경우 잔여 에너지량에 따른 에너지 요청 확률을 나타내는 그래프를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 [수학식 1]에서 배터리의 최대 에너지량을 5000
Figure 112018129942819-pat00009
으로 설정하고, 각
Figure 112018129942819-pat00010
를 다르게 설정한 경우 잔여 에너지량에 따른 에너지 요청 확률을 나타내는 그래프가 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 [수학식 1]에서 최대 에너지량과 에너지 임계값을 특정 값으로 설정한 경우, 잔여 에너지량에 따른 에너지 요청 확률의 값을 나타낸다. 도 5를 통해 에너지 임계값 이하의 잔여 에너지량에서는 항상 에너지 요청이 이루어지고, 에너지 임계값 이상의 잔여 에너지에서의 에너지 요청 확률은 잔여 에너지량에 비례하여 선형으로 감소하는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 잔여 에너지량이 적은 단말 장치(100)가 에너지 요청 확률을 높게 설정하여, 에너지 수신이 꼭 필요한 단말 장치(100)들이 우선적으로 에너지 요청을 수행할 수 있다. 이를 통해, 에너지 전송에 의한 채널 점유 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 에너지 수신 결정 단계(S102)를 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시 예에서는 단말 장치(100)의 선택적인 에너지 하베스팅을 위해 채널 점유 시간이 다른 세 타입의 RTS를 사용한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 RTS와 CTS 프레임 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 RTS/CTS 프레임 포맷은 도 6 및 도 7과 같다. RTS 프레임 포맷은 프레임 제어(Frame Control) 필드를 포함한다. 프레임 제어(Frame Control) 필드는 프로토콜 버전(Protocol version) 필드, 타입(Type) 필드, 서브타입(Subtype) 필드가 포함된다. 서브타입(Subtype) 필드에는 RTS 타입(RTS Type) 필드, 에너지 하베스팅 타입(Energy Harvesting Type) 필드가 포함된다. CTS 프레임 포맷은 프레임 제어(Frame Control) 필드를 포함한다. 프레임 제어(Frame Control) 필드는 프로토콜 버전(Protocol version) 필드, 타입(Type) 필드, 서브타입(Subtype) 필드가 포함된다. 서브타입(Subtype) 필드에는 CTS 타입(CTS Type) 필드, 에너지 하베스팅 타입(Energy Harvesting Type) 필드가 포함된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 RTS/CTS 프레임 포맷의 RTS/CTS 타입과 에너지 하베스팅 타입 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 [표 1]과 같이, 프레임 제어(Frame Control) 필드 내의 타입(Type) 필드의 비트 값이 11일 때, 단말 장치(100)는 서브타입(Subtype) 필드를 RTS/CTS 타입(Type)과 에너지 하베스팅 타입(Energy Harvesting Type) 필드로 사용하여 RTS/CTS 타입과 에너지 하베스팅 타입을 결정한다. 이때 사용되는 단말 장치(100)가 H-AP(200)로 데이터만 전송하는 DRTS와 데이터 전송과 에너지 수신이 순차적으로 요구되는 ERTS를 사용한다. DRTS를 사용하는 경우 종래 DCF 동작과 동일하며, ERTS를 사용하는 경우는 도 10과 같이 ERTS를 H-AP(200)에 전송한 후 H-AP(200)로부터 ECTS를 수신받은 뒤 에너지 수신과 데이터 전송이 순차적으로 이루어진다.
에너지 수신 여부 결정 단계(단계 S102)는 단말 장치(100)의 선택적인 에너지 수신을 위해 계산된 에너지 요청 확률
Figure 112018129942819-pat00011
를 기반으로 단말 장치(100)가 데이터 전송만을 수행할 것인지, 또는 데이터 전송과 에너지 수신을 순차적으로 수행할 것인지를 결정하는 단계이다. 에너지 요청 확률 결정 단계에서 에너지 요청 확률
Figure 112018129942819-pat00012
가 결정되면, 구해진
Figure 112018129942819-pat00013
를 기반으로 DRTS를 사용할 확률은
Figure 112018129942819-pat00014
이고, ERTS를 사용할 확률은
Figure 112018129942819-pat00015
로 정해진다. 각각의 확률만큼 단말 장치(100)가 DRTS 혹은 ERTS를 선택하게 된다.
한편, 에너지 수신 RTS 선택 확률 결정 단계(단계 S103)를 상세하게 설명하기로 한다.
에너지 수신 RTS 선택 확률 결정 단계는 단말 장치(100)가 ERTS 사용을 선택한 경우 서로 다른 에너지 수신량을 가지는
Figure 112018129942819-pat00016
와
Figure 112018129942819-pat00017
를 선택하기 위해, 단말 장치(100)의 잔여 에너지를 기반으로 각 에너지 수신 RTS 선택 확률을 계산하는 단계이다.
Figure 112018129942819-pat00018
를 선택할 확률
Figure 112018129942819-pat00019
와
Figure 112018129942819-pat00020
를 선택확률
Figure 112018129942819-pat00021
는 [수학식 2]와 같다.
Figure 112018129942819-pat00022
Figure 112018129942819-pat00023
는
Figure 112018129942819-pat00024
이
Figure 112018129942819-pat00025
보다 더 높은 확률을 가지기 시작하는 에너지량을 나타내며, 이때 사용되는
Figure 112018129942819-pat00026
는
Figure 112018129942819-pat00027
를 사용할 때 보다 더 많은 양의 수신 에너지를 가진다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 최대 에너지량과
Figure 112018129942819-pat00028
을 특정 값으로 설정한 경우, 잔여 에너지량에 따른
Figure 112018129942819-pat00029
선택 확률의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에는 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 [수학식 2]에서 배터리의 최대 에너지량을 5000
Figure 112018129942819-pat00030
으로 설정하고, 각
Figure 112018129942819-pat00031
를 다르게 설정한 경우 잔여 에너지량에 따른
Figure 112018129942819-pat00032
을 선택할 확률을 나타나 있다. 도 9를 통해 잔여 에너지량이 줄어들수록
Figure 112018129942819-pat00033
선택 확률이 곡선으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 단말 장치(100)의 잔여 에너지량이 작을수록 수신 에너지량이 많이 필요하기 때문에
Figure 112018129942819-pat00034
를 선택할 확률
Figure 112018129942819-pat00035
값이
Figure 112018129942819-pat00036
를 선택할 확률
Figure 112018129942819-pat00037
값보다 더 크게 나타난다.
한편, 에너지 수신 RTS 선택 단계(단계 S104)를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 도 3과 같이 단말 장치(100)의 에너지 하베스팅을 위해 수신 에너지량이 다른 두 타입의 ERTS를 사용할 수 있다. 에너지 수신 RTS 선택 단계는 잔여 에너지량에 따라 다른 양의 에너지 수신을 받기 위해 에너지 수신에 사용되는 기설정된 수신량 미만으로 에너지 수신을 요청하는
Figure 112018129942819-pat00038
또는 데이터 전송 및 기설정된 수신량 이상으로 에너지 수신을 요청하는
Figure 112018129942819-pat00039
를 선택하는 단계로서, 에너지 수신 RTS 선택 확률 결정 단계에서 구한 각 RTS 선택 확률에 따라 결정된다. 잔여 에너지량이 적은 단말 장치(100)는 상대적으로
Figure 112018129942819-pat00040
가
Figure 112018129942819-pat00041
보다 높게 구해져
Figure 112018129942819-pat00042
보다
Figure 112018129942819-pat00043
를 더 많이 선택하게 된다. 이때 결정된 ERTS에 따라 에너지 하베스팅 타입 필드의 값이 선택되고 에너지 하베스팅 타입 필드에 따라 정해진 에너지를 H-AP(200)로부터 수신하기 위해 사용되는 채널 사용시간이 추가된 채널 사용 시간을 RTS의 기간(Duration) 필드에 추가되어 H-AP(200)에 전송된다.
한편, 경쟁 윈도우 선택 단계(단계 S105)를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3과 같이, ERTS를 사용하는 경우에 에너지 수신이 함께 이루어져 DRTS를 사용할 때 보다 긴 채널 점유 시간을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에서는 RTS 타입에 따라 다른 경쟁 윈도우 값을 사용한다.
경쟁 윈도우 선택 단계는 이전 과정을 통해 선택된 RTS 타입에 따라 사용할 경쟁 윈도우 값을 선택하는 단계이다. DRTS에 사용되는 경쟁 윈도우 값 CW1과 ERTS에 사용되는 경쟁 윈도우 값 CW2는 [수학식 3]과 같다. 여기서, 경쟁 윈도우 값은 CW1 및 CW2로 한정되지 않고, 각 RTS, 즉 DRTS,
Figure 112018129942819-pat00044
, 및
Figure 112018129942819-pat00045
마다 서로 다른 경쟁 윈도우 값을 가질 수 있다.
Figure 112018129942819-pat00046
이때, a는 3이상 7 미만의 정수이고 b는 a초과 8이하의 정수이며, 예시적인 값으로 특정 값으로 한정되지 않는다. 또한, 각 CW1과 CW2의 최소값
Figure 112018129942819-pat00047
과
Figure 112018129942819-pat00048
는 초기 경쟁 윈도우 값으로 사용되고 최대값
Figure 112018129942819-pat00049
과
Figure 112018129942819-pat00050
는 충돌한 단말 장치(100)가 증가시킬 수 있는 경쟁 윈도우 값의 제한 값인 최대 경쟁 윈도우 값으로 사용된다. 이렇게 RTS 타입에 따라 다른 경쟁 윈도우 값을 사용함으로써 에너지 공급이 최대한 단말 장치(100)들의 데이터 전송에 영향을 주지 않을 수 있게 하여 데이터 처리율을 보장할 수 있다.
한편, RTS 전송 단계(단계 S106)를 상세하게 설명하기로 한다.
RTS 전송 단계는 RTS 타입에 따라 결정된 경쟁 윈도우 값을 기반으로 백오프 경쟁을 수행하여 선택한 RTS를 H-AP(200)로 전송하는 단계이다.
한편, CTS 수신 단계(단계 S107)를 상세하게 설명하기로 한다.
CTS 수신 단계는 백오프 경쟁을 통해 성공한 단말 장치(100)가 H-AP(200)로 RTS의 성공적인 전송이 이루어졌을 때 단말 장치(100)가 H-AP(200)로부터 CTS를 수신받는 단계이다. 단말 장치(100)는 CTS를 수신 받음으로써, H-AP(200)로부터 에너지/데이터 순차적 송수신 및 데이터 전송이 가능해진다. 또한, 단말 장치(100)가 H-AP(200)로 DRTS를 전송하였다면 H-AP(200)로부터 DCTS를 수신받고,
Figure 112018129942819-pat00051
또는
Figure 112018129942819-pat00052
을 전송하였다면 각각
Figure 112018129942819-pat00053
또는
Figure 112018129942819-pat00054
수신이 이루어진다.
RTS를 전송한 단말 장치(100)가 CTS를 수신하지 못한 경우, RTS 전송에서 충돌이 발생했음을 인지하고 단말 장치(100)는 해당 경쟁 윈도우 값을 2배로 증가시킨다. 그리고 해당 범위 안에서 새로운 랜덤 백오프 값을 받고 다시 경쟁한다. 만약 2배 증가시킨 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값보다 클 경우, 경쟁 윈도우 값을 다시 최대 경쟁 윈도우 값으로 설정하고 해당 범위 안에서 새로운 랜덤 백오프 값으로 경쟁한다. 이때 충돌한 단말 장치(100)는 충돌할 때마다 재전송 횟수를 카운트하고 최대 재전송 횟수에 한하여 재전송이 이루어진다.
한편, 에너지/데이터 순차적 송수신 단계 및 데이터 송신 단계(단계 S108)를 상세하게 설명하기로 한다.
에너지/데이터 순차적 송수신 단계 및 데이터 송신 단계는 단말 장치(100)가 H-AP(200)로부터 CTS를 수신받은 후 이루어지는 단계이다. 단말 장치(100)가 DRTS를 보낸 후 H-AP(200)로부터 CTS을 수신 받은 경우, 도 1과 같이 H-AP(200)로 데이터 전송만 이루어지고, ERTS를 보낸 후 CTS를 수신받은 경우 도 10과 같이 H-AP(200)로부터 에너지 수신과 데이터 전송이 순차적으로 이루어진다.
한편, ACK 수신 단계(단계 S109)를 설명하기로 한다.
ACK 수신 단계는 단말 장치(100)가 H-AP(200)로부터의 에너지 수신 및 H-AP(200)로의 데이터 전송이 모두 완료되었을 때 ACK를 수신받는 단계이다. 단말 장치(100)가 ACK를 수신받으면, 다시 에너지 상태에 따라 RTS 타입 선택하고 선택한 RTS 타입에 따라 해당하는 경쟁 윈도우를 선택하여 채널 경쟁을 수행한다. 만약 단말 장치(100)가 ACK를 수신받지 못한 경우, 단말 장치(100)는 앞서 언급한 CTS 수신 단계와 같이 경쟁 윈도우 값을 최대 경쟁 윈도우 값까지 2배로 증가시킨 후 얻은 랜덤 백오프 값을 사용하여 RTS 재전송이 이루어지고 재전송은 최대 재전송 횟수에 한하여 이루어진다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 RTS를 활용한 에너지/데이터 송수신 과정의 동작 예시를 설명하기 위한 도면이다.
ERTS를 수신한 경우, 도 10과 같이 단말 장치(100)에 에너지를 전송하는 동작과 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하는 동작이 순차적으로 이루어질 수 있다. 또는 반대 순서로 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 에너지 전송 방의 동작 예시를 보여준다. 단말 장치(100)들의 채널 접근을 위한 백오프 경쟁을 수행한다. 백오프 값을 받기 전, 단말 장치(100) 1(Device 1)과 단말 장치(100) 3(Device 3)은 잔여 에너지를 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하고 에너지 요청 확률에 따라 에너지 수신을 결정한다. 단말 장치(100) 1과 단말 장치(100) 3은 각각 수신 에너지량이 다른 RTS를 선택하기 위해서 계산된
Figure 112018129942819-pat00055
와
Figure 112018129942819-pat00056
에 따라
Figure 112018129942819-pat00057
와
Figure 112018129942819-pat00058
를 선택하고,
Figure 112018129942819-pat00059
와
Figure 112018129942819-pat00060
를 사용하기 위한 경쟁 윈도우 값 CW2를 선택한다. 또한, 단말 장치(100) 2는 계산된 에너지 요청 확률에 따라 데이터 전송만을 위해 사용되는 DRTS 을 선택하고 DRTS 을 사용하기 위한 경쟁 윈도우 값 CW1을 택한다. 첫 백오프 경쟁에 성공한 단말 장치(100) 1은 에너지 수신과 데이터 전송을 위해
Figure 112018129942819-pat00061
를 H-AP(200)로 전송한다.
Figure 112018129942819-pat00062
를 수신한 H-AP(200)는
Figure 112018129942819-pat00063
를 단말 장치(100) 1로 전송하여 응답한다. 그리고 H-AP(200)는 단말 장치(100) 1의
Figure 112018129942819-pat00064
에 대응하여 에너지를 송신하고, 단말 장치(100)로 데이터를 수신한다. 이후 H-AP(200)는 ACK를 통해 에너지 전송 및 데이터 수신이 완료되었음을 알린다.
이어지는 경쟁에서 성공한 단말 장치(100) 2은 H-AP(200)로의 데이터 전송만을 위해 DRTS을 H-AP(200)에 전송하고, H-AP(200)는 단말 장치(100) 2로 DCTS을 전송하여 응답한다. 단말 장치(100) 2는 H-AP(200)의 DCTS에 대응하여 H-AP(200)로의 데이터 전송만을 진행한다. 이후 H-AP(200)는 ACK를 통해 단말 장치(100) 2로 데이터가 성공적으로 수신되었음을 알린다.
단말 장치(100) 3은 백오프 경쟁에서 성공한 후
Figure 112018129942819-pat00065
를 H-AP(200)로 전송하고
Figure 112018129942819-pat00066
를 수신한 H-AP(200)는
Figure 112018129942819-pat00067
를 단말 장치(100) 3에 전송하여 응답한다.
Figure 112018129942819-pat00068
를 수신받은 단말 장치(100) 3은 H-AP(200)로부터
Figure 112018129942819-pat00069
를 사용했을 때 보다 적은 양의 에너지를 수신받고 데이터를 순차적으로 전송한다. 이후 H-AP(200)는 ACK를 통해 단말 장치(100) 3으로 데이터가 성공적으로 수신되었음을 알린다.
도 11 내지 도 15은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종 RTS를 사용하는 단말 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 15의 순서도에서 ①, ②, ③, ④,
Figure 112018129942819-pat00070
,
Figure 112018129942819-pat00071
,
Figure 112018129942819-pat00072
는 연결된 단계들 간의 흐름 연결을 나타낸다.
단계 S201에서, 단말 장치(100)는 재전송 제한 값(retry limit)를 7로 지정한다.
단계 S202에서, 단말 장치(100)는 재전송 카운트(retry count)를 0으로 지정한다.
단계 S203에서, 단말 장치(100)는 전송할 데이터가 존재하는지를 확인한다.
단계 S204에서, 단말 장치(100)는 DIFS 동안 채널 사용 중인지를 확인한다. 만약, 단말 장치(100)는 전송할 데이터가 존재하지 않으면 동작을 종료한다.
단계 S205에서, 단말 장치(100)는 전송할 데이터가 존재하면, [수학식 1]과 같이 에너지 요청 확률
Figure 112018129942819-pat00073
를 계산한다.
단계 S206에서, 단말 장치(100)는 p=rand(0,1)과 같이 0과 1 사이에서 임의의 수 p를 랜덤하게 선택한다.
단계 S207에서, 단말 장치(100)는 임의의 수 p가
Figure 112018129942819-pat00074
이하인지를 확인한다.
단계 S208에서, 단말 장치(100)는 임의의 수 p가
Figure 112018129942819-pat00075
이하가 아니면 RTS를 DRTS로 선택한다.
단계 S209에서, 단말 장치(100)는 초기 경쟁 윈도우 값을
Figure 112018129942819-pat00076
로 선택한다.
단계 S210에서, 단말 장치(100)는 경쟁 윈도우 값을
Figure 112018129942819-pat00077
로 선택한다.
단계 S211에서, 단말 장치(100)는 [수학식 2]와 같이 에너지 수신 RTS 선택 확률
Figure 112018129942819-pat00078
을 계산한다.
단계 S212에서, 단말 장치(100)는 p=rand(0,1)과 같이 0과 1 사이에서 임의의 수 p를 랜덤하게 선택한다.
단계 S213에서, 단말 장치(100)는 임의의 수 p가
Figure 112018129942819-pat00079
이하인지를 확인한다.
단계 S214에서, 단말 장치(100)는 임의의 수 p가
Figure 112018129942819-pat00080
이하가 아니면 RTS를
Figure 112018129942819-pat00081
로 선택한다.
단계 S215에서, 단말 장치(100)는 임의의 수 p가
Figure 112018129942819-pat00082
이하이면 RTS를
Figure 112018129942819-pat00083
로 선택한다.
단계 S216에서, 단말 장치(100)는 초기 경쟁 윈도우 값을
Figure 112018129942819-pat00084
로 선택한다.
단계 S217에서, 단말 장치(100)는 경쟁 윈도우 값을
Figure 112018129942819-pat00085
로 선택한다.
단계 S218에서, 단말 장치(100)는 f=rand(0, CW)와 같이 랜덤 백오프 값 f를 선택한다.
단계 S219에서, 단말 장치(100)는 랜덤 백오프 값 f가 0인지를 확인한다.
단계 S220에서, 단말 장치(100)는 랜덤 백오프 값 f가 0이 아니면 백오프 슬롯 시간 동안 채널 사용중인지를 확인한다.
단계 S221에서, 단말 장치(100)는 백오프 슬롯 시간 동안 채널 사용중이면, 백오프 값 f를 프리징한다.
단계 S222에서, 단말 장치(100)는 백오프 슬롯 시간 동안 채널 사용중이 아니면, f=f-1과 같이 랜덤 백오프 값 f에서 1을 감소시킨다.
단계 S223에서, 단말 장치(100)는 랜덤 백오프 값 f가 0이면, RTS가 DRTS 인지를 확인한다.
단계 S224에서, 단말 장치(100)는 RTS가 DRTS이면, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)에 DRTS를 전송한다.
단계 S225에서, 단말 장치(100)는 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)로부터 DCTS를 수신한다.
단계 S226에서, 단말 장치(100)는 RTS가 DRTS가 아니면, RTS가
Figure 112018129942819-pat00086
인지를 확인한다.
단계 S227에서, 단말 장치(100)는 RTS가
Figure 112018129942819-pat00087
이면, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)에
Figure 112018129942819-pat00088
를 전송한다.
단계 S228에서, 단말 장치(100)는 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)로부터
Figure 112018129942819-pat00089
를 수신하는지를 확인한다.
단계 S229에서, 단말 장치(100)는
Figure 112018129942819-pat00090
를 수신하면,
Figure 112018129942819-pat00091
의 에너지 하베스팅 타입별로 에너지를 수신한다.
단계 S230에서, 단말 장치(100)는 RTS가
Figure 112018129942819-pat00092
이 아니면, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)에
Figure 112018129942819-pat00093
를 전송한다.
단계 S231에서, 단말 장치(100)는 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)로부터
Figure 112018129942819-pat00094
를 수신하는지를 확인한다.
단계 S232에서, 단말 장치(100)는
Figure 112018129942819-pat00095
를 수신하면,
Figure 112018129942819-pat00096
의 에너지 하베스팅 타입별로 에너지를 수신한다.
단계 S233에서, 단말 장치(100)는 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)에 데이터를 전송한다.
단계 S234에서, 단말 장치(100)는 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)로부터 ACK를 수신하는지를 확인한다. 만약, 단말 장치(100)는 ACK를 수신하면, 단계 S202부터 다시 수행한다.
단계 S235에서, 단말 장치(100)는 ACK를 수신하지 않으면, retry count = retry count+1과 같이 재전송 카운트를 1만큼 증가시킨다.
단계 S236에서, 단말 장치(100)는 retry count>retry limit와 같이 재전송 카운트가 재전송 제한 값을 초과하는지를 확인한다.
단계 S237에서, 단말 장치(100)는 재전송 카운트가 재전송 제한 값을 초과하면, 데이터를 폐기하고, 단계 S202부터 다시 수행한다.
단계 S238에서, 단말 장치(100)는 재전송 카운트가 재전송 제한 값을 초과하지 않으면, CW=(CW+1)×2-1와 같이 경쟁 윈도우 값일 2배 증가시킨다.
단계 S239에서, 단말 장치(100)는 RTS가 DRTS인지를 확인한다.
단계 S240에서, 단말 장치(100)는 RTS가 DRTS이면, CW≥CWmax1 과 같이 경쟁 윈도우 값 CW이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax1 이상인지를 확인한다.
단계 S241에서, 단말 장치(100)는 경쟁 윈도우 값 CW이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax1 이상이면, 경쟁 윈도우 값 CW을 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax1로 선택한다.
단계 S242에서, 단말 장치(100)는 RTS가 DRTS가 아니면, CW≥CWmax2 와 같이 경쟁 윈도우 값 CW이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax2 이상인지를 확인한다.
단계 S243에서, 단말 장치(100)는 경쟁 윈도우 값 CW이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax1 이상이면, 경쟁 윈도우 값 CW을 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax1로 선택한다.
이후, 단말 장치(100)는 단계 S218부터 수행한다.
도 16는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크의 하이브리드 액세스 포인트 장치에서의 선택적 에너지 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S301에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 단말 장치(100)로부터 전송된 RTS를 수신하는 RTS 수신 단계를 수행한다.
단계 S302에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 수신 받은 RTS 타입에 따라 단말 장치(100)에 CTS를 전송하는 CTS 전송 단계를 수행한다.
단계 S303에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 RTS 타입에 따라 에너지/데이터 순차적 송수신 또는 데이터를 수신하는 에너지/데이터 순차적 송수신 단계 및 데이터 수신 단계를 수행한다.
단계 S304에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 단말 장치(100)로부터 전송된 데이터가 수신되었음을 단말 장치(100)에 알려주는 ACK 송신 단계를 수행한다.
이하, H-AP(200)의 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
한편, RTS 수신 단계(단계 S301)를 상세하게 설명하기로 한다.
RTS 수신 단계는 H-AP(200)가 RTS 타입에 따라 다른 경쟁 윈도우 값을 기반으로 백오프 경쟁에서 성공한 단말 장치(100)가 전송한 DRTS 혹은 ERTS를 수신받는 단계이다.
한편, CTS 전송 단계(단계 S302)를 상세하게 설명하기로 한다.
CTS 전송 단계는 백오프 경쟁에서 성공한 단말 장치(100)가 H-AP(200)로 전송한 RTS가 H-AP(200)에 성공으로 수신이 이루어졌을 때, H-AP(200)가 단말 장치(100)에 CTS를 전송하는 단계이다. H-AP(200)가 단말 장치(100)에서 DRTS를 수신받았다면 단말 장치(100)에게 DCTS을 전송하고,
Figure 112018129942819-pat00097
또는
Figure 112018129942819-pat00098
을 수신받았다면, 각각
Figure 112018129942819-pat00099
또는
Figure 112018129942819-pat00100
전송이 이루어진다.
한편, 에너지/데이터 순차적 송수신 단계 및 데이터 송신 단계(단계 S303)를 설명하기로 한다.
에너지/데이터 순차적 송수신 단계 및 데이터 송신 단계는 H-AP(200)가 단말 장치(100)로부터 어떤 타입의 RTS를 수신하였는지에 따라 에너지/데이터 순차적인 송수신 및 데이터 전송이 이루어지는 단계이다. H-AP(200)가 단말 장치(100)로부터 DRTS를 수신한 경우 도 1과 같이 단말 장치(100)로부터 데이터 수신만 이루어진다. H-AP(200)가 단말 장치(100)로부터 ERTS를 수신한 경우 도 10과 같이 단말 장치(100)에 에너지를 전송하고 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하는 동작이 순차적으로 이루어진다.
한편, ACK 송신 단계(단계 S304)를 설명하기로 한다.
ACK 송신 단계는 H-AP(200)가 단말 장치(100)에 에너지 전송 및 단말 장치(100)로부터 데이터 수신이 모두 완료되었을 때 ACK를 전송하는 단계이다. H-AP(200)는 단말 장치(100)에 ACK를 전송해줌으로써 H-AP(200)가 단말 장치(100)로부터 전송된 에너지 및 단말 장치(100)로부터 받은 데이터 전송이 모두 완료되었음을 알려준다.
도 17는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이종 RTS를 사용하는 하이브리드 액세스 포인트 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S401에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 단말 장치(100)로부터 RTS를 수신한다.
단계 S402에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 수신된 RTS가 DRTS인지를 확인한다.
단계 S403에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 수신된 RTS가 DRTS이면, 단말 장치(100)에 DCTS를 전송한다.
단계 S404에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 수신된 RTS가
Figure 112018129942819-pat00101
인지를 확인한다.
단계 S405에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 수신된 RTS가
Figure 112018129942819-pat00102
이면, 단말 장치(100)에
Figure 112018129942819-pat00103
를 전송한다.
단계 S406에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는
Figure 112018129942819-pat00104
의 에너지 하베스팅 타입별로 단말 장치(100)에 에너지를 전송한다.
단계 S407에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 수신된 RTS가
Figure 112018129942819-pat00105
이면, 단말 장치(100)에
Figure 112018129942819-pat00106
를 전송한다.
단계 S408에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는
Figure 112018129942819-pat00107
의 에너지 하베스팅 타입별로 단말 장치(100)에 에너지를 전송한다.
단계 S409에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하는지를 확인한다.
단계 S410에서, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하면, ACK를 단말 장치(100)에 전송한다. 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하지 않으면, 단계 S409부터 수행한다.
도 18은 본 발명의 실시 예들과 비교 방법 간의 제공 에너지 대비 전송 데이터 비율 성능 비교하기 위한 실험에 사용된 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 본 발명의 실시 예들과 종래 기술들에서 단말 장치 수에 따른 데이터 처리율 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 19에는 본 발명(Current invention)의 실시 예들과 종래 기술 1(prior art 1) 및 종래 기술 2(prior art 2)에서 단말 장치(100) 수를 1에서 50으로 증가시켜가면서 나타나는 데이터 처리율 성능을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
본 발명의 실시 예들의 데이터 처리율 성능을 검증하기 위해서 에너지 요청 확률
Figure 112018129942819-pat00108
를 기반으로 채널 경쟁 성공 시 오직 데이터 전송 또는 에너지 수신만 이루어지는 종래 기술 1(prior art 1)과 매 데이터 전송마다 고정 H-AP(200)로부터 에너지를 수신을 요청하는 종래 기술 2(prior art 2)를 비교 군으로 설정하고 성능을 평가하였다.
도 18의 [표 2]는 실험에 사용된 파라미터를 나타낸 표이다. 또한 모든 단말 장치(100)들은 H-AP(200)로 전송할 데이터가 항상 존재한다고 가정하고 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 비교 군에서 에너지 하베스팅 시간은 6667㎲로 설정하였고 RTS/CTS 또는 ACK를 전송하는데 필요한 에너지는 데이터 전송 또는 에너지 공급되는 에너지 보다 훨씬 적은 에너지량을 가짐으로 무시하고 실험을 진행하였다.
도 19은 본 발명의 실시 예들과 비교 군(종래 기술 1, 종래 기술 2)에서 단말 장치(100) 수를 1에서 50으로 증가시켜가면서 나타나는 데이터 처리율 성능을 나타내는 그래프이다. 단말 장치(100) 수가 증가함에 따라 에너지 대비 전송 데이터 비율이 감소함을 볼 수 있고 본 발명의 프로토콜이 다른 비교군의 처리율보다 더 높은 성능을 보인다. 이는 본 발명의 실시 예들에 따른 선택적 에너지 전송 방법이 단말 장치(100)의 잔여 에너지량에 따라 에너지 수신을 요청하고 다른 양의 에너지를 수신함으로써 꼭 필요한 단말 장치(100)에 더 많은 양의 에너지 공급함으로써 최소한의 에너지 전송을 수행하도록 하였다. 또한 상대적으로 채널 사용 시간이 작은 데이터 전송만 이루어지는 단말 장치(100)에 더 작은 경쟁 윈도우를 사용해 채널 경쟁의 우선순위를 줌으로써 단말 장치(100)들의 데이터 처리율을 보장하였다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크에서의 단말 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크에서의 단말 장치(100)는 통신 모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 구현될 수 있다.
이하, 도 20의 무선 네트워크에서의 단말 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(110)은 하이브리드 액세스 포인트와 통신한다. 통신 모듈(110)은 하이브리드 액세스 포인트로 데이터를 전송하거나 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신한다.
메모리(120)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장한다.
프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행한다. 프로세서(130)는 통신 모듈(110)의 동작을 제어한다. 프로세서(130)는 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 단말 장치(100)의 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하고, 통신 모듈(110)을 통해, 경쟁 윈도우 값을 기반으로 채널 경쟁을 수행하고, 선택된 송신 요청 프레임을 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)에 전송하여 송신 확인 프레임을 수신하고, 전송된 송신 요청 프레임에 따라, 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)에 데이터를 전송하거나 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)로부터 에너지를 수신한다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 단말 장치(100)의 잔여 에너지를 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하고, 통신 모듈(110)을 통해, 계산된 에너지 요청 확률을 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 단말 장치(100)의 최대 에너지량, 기설정된 에너지 임계값 및 잔여 에너지량을 이용하여 에너지 요청 확률을 계산할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 기설정된 에너지 임계값 이상의 잔여 에너지량에서의 에너지 요청 확률을 잔여 에너지량에 선형적으로 비례하도록 계산할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 에너지 수신량을 선택하는 에너지 수신량 선택 확률을 계산하고, 계산된 에너지 수신량 선택 확률을 기반으로 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 선택할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 선택된 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값과 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 선택할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(130)는 선택된 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택할 수 있다.
도 21는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)는 통신 모듈(210), 메모리(220) 및 프로세서(230)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 구현될 수 있다.
이하, 도 21의 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(210)은 단말 장치(100)와 통신한다. 통신 모듈(210)은 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하거나 단말 장치(100)에 에너지를 송신한다.
메모리(220)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장한다.
프로세서(230)는 메모리(220)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행한다. 프로세서(230)는 통신 모듈(210)의 동작을 제어한다. 프로세서(230)는 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 단말 장치(100)로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하고, 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 단말 장치(100)에 송신하고, 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 단말 장치(100)로부터 데이터를 수신하거나 단말 장치(100)에 에너지를 전송한다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(230)는 통신 모듈(210)을 통해, 수신된 송신 요청 프레임에 따라 데이터 전송 요청을 확인하는 송신 확인 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신 요청을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 단말 장치(100)에 송신할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(230)는 통신 모듈(210)을 통해, 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 수신할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 프로세서(230)는 통신 모듈(210)을 통해, 수신된 어느 하나의 에너지 수신량을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 단말 장치(100)에 송신할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 선택적 에너지 전송 방법은 컴퓨터 판독가능 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시 예들에 따른 선택적 에너지 전송 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독가능 기록매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 선택적 에너지 수신 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서, 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계; 경쟁 윈도우 값을 기반으로 채널 경쟁을 수행하는 단계; 상기 선택된 송신 요청 프레임을 하이브리드 액세스 포인트(Hybrid Access Point)에 전송하여 송신 확인 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 전송된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 하이브리드 액세스 포인트에 데이터를 전송하거나 상기 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 선택적 에너지 전송 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서, 단말 장치로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하는 단계; 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계; 및 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 단말 장치로부터 데이터를 수신하거나 상기 단말 장치에 에너지를 전송하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
100: 단말 장치
110: 통신 모듈
120: 메모리
130: 프로세서
200: 하이브리드 액세스 포인트 장치
210: 통신 모듈
220: 메모리
230: 프로세서

Claims (24)

  1. 무선 네트워크에서의 단말 장치에 의해 수행되는 선택적 에너지 수신 방법에 있어서,
    단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계;
    경쟁 윈도우 값을 기반으로 채널 경쟁을 수행하는 단계;
    상기 선택된 송신 요청 프레임을 하이브리드 액세스 포인트 장치(Hybrid Access Point)에 전송하여 송신 확인 프레임을 수신하는 단계; 및
    상기 전송된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치에 데이터를 전송하거나 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치로부터 에너지를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 송신 요청 프레임을 선택하는 단계는,
    에너지 수신량을 선택하는 에너지 수신량 선택 확률을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 에너지 수신량 선택 확률을 기반으로 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계를 포함하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 요청 프레임을 선택하는 단계는,
    상기 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 에너지 요청 확률을 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하는 단계를 포함하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에너지 요청 확률을 계산하는 단계는,
    상기 단말 장치의 최대 에너지량, 기설정된 에너지 임계값 및 잔여 에너지량을 이용하여 에너지 요청 확률을 계산하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 에너지 요청 확률을 계산하는 단계는,
    기설정된 에너지 임계값 이상의 잔여 에너지량에서의 에너지 요청 확률을 잔여 에너지량에 선형적으로 비례하도록 계산하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 채널 경쟁을 수행하는 단계는,
    상기 선택된 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 채널 경쟁을 수행하는 단계는,
    데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값과 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 선택하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 채널 경쟁을 수행하는 단계는,
    상기 선택된 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택하는, 단말 장치에서의 선택적 에너지 수신 방법.
  9. 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치에 의해 수행되는 선택적 에너지 전송 방법에 있어서,
    단말 장치로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하는 단계;
    상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계; 및
    상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 단말 장치로부터 데이터를 수신하거나 상기 단말 장치에 에너지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 송신 요청 프레임을 수신하는 단계는, 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 수신하고,
    상기 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계는, 상기 수신된 어느 하나의 에너지 수신량을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는, 하이브리드 액세스 포인트 장치에서의 선택적 에너지 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는 단계는,
    상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 데이터 전송 요청을 확인하는 송신 확인 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신 요청을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는, 하이브리드 액세스 포인트 장치에서의 선택적 에너지 전송 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 무선 네트워크에서의 단말 장치에 있어서,
    데이터를 전송하거나 에너지를 수신하는 통신 모듈; 및
    상기 통신 모듈의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하되, 에너지 수신량을 선택하는 에너지 수신량 선택 확률을 계산하고, 상기 계산된 에너지 수신량 선택 확률을 기반으로 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 선택하고,
    상기 통신 모듈을 통해, 경쟁 윈도우 값을 기반으로 채널 경쟁을 수행하고,
    상기 선택된 송신 요청 프레임을 하이브리드 액세스 포인트 장치에 전송하여 송신 확인 프레임을 수신하고,
    상기 전송된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치에 데이터를 전송하거나 상기 하이브리드 액세스 포인트 장치로부터 에너지를 수신하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 단말 장치의 잔여 에너지를 기반으로 에너지 요청 확률을 계산하고, 상기 통신 모듈을 통해, 상기 계산된 에너지 요청 확률을 기반으로 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 선택하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 단말 장치의 최대 에너지량, 기설정된 에너지 임계값 및 잔여 에너지량을 이용하여 에너지 요청 확률을 계산하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    기설정된 에너지 임계값 이상의 잔여 에너지량에서의 에너지 요청 확률을 잔여 에너지량에 선형적으로 비례하도록 계산하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 선택된 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값과 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임에 따른 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 선택하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 선택된 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임에 따라 경쟁 윈도우 값을 선택하는, 무선 네트워크에서의 단말 장치.
  21. 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치에 있어서,
    데이터를 수신하거나 에너지를 송신하는 통신 모듈; 및
    상기 통신 모듈의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 통신 모듈을 통해, 단말 장치로부터 데이터 전송을 요청하는 송신 요청 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 프레임을 수신하되, 적어도 하나의 에너지 수신량 중에서 어느 하나의 에너지 수신량을 가지는 송신 요청 프레임을 수신하고,
    상기 통신 모듈을 통해, 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하되, 상기 수신된 어느 하나의 에너지 수신량을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하고,
    상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라, 상기 단말 장치로부터 데이터를 수신하거나 상기 단말 장치에 에너지를 전송하는, 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 모듈을 통해, 상기 수신된 송신 요청 프레임에 따라 데이터 전송 요청을 확인하는 송신 확인 프레임 또는 데이터 전송 및 에너지 수신 요청을 확인하는 송신 확인 프레임을 선택하여 상기 단말 장치에 송신하는, 무선 네트워크에서의 하이브리드 액세스 포인트 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
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