KR102165861B1 - 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법은, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(Relay Hybrid Access Point)에 전송하는 단계, 및 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계를 포함한다.

Description

무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR ACCESSING CHANNEL IN WIRELESS POWERED COMMUNICATION NETWORK}
본 발명은 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치에 관한 것이다.
IEEE 802.11 DCF 소개 및 기능에 대해서 설명하기로 한다. DCF(Distributed Coordination Function)는 무선 네트워크 환경에 노드들이 충돌을 피하기 위해 사용되는 MAC(medium access control) 프로토콜이다. DCF는 지수적 백오프(Exponential Backoff) 방법을 사용하여 채널 경쟁을 수행한 후 데이터 전송을 수행하기 전 RTS(Request to Send) 패킷과 CTS(Clear to Send) 패킷을 사용해 핸드 쉐이킹 하는 방법과 RTS 패킷과 CTS 패킷을 사용하지 않는 기본적인 DCF 방법으로 나뉜다.
도 1은 CSMA/CA 기반의 DCF 채널 경쟁 프로토콜 동작 예시를 나타낸 도면이다.
하나의 AP(Access point)와 2개의 노드(STA 1, STA 2)로 구성된 네트워크 환경에서, 백오프 경쟁 후 RTS(Request to send)/CTS(Clear to send) 패킷을 사용하는 CSMA/CA(Carrier-sense multiple access with collision avoidance) 기반의 DCF 채널 경쟁 프로토콜의 동작 예시가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 노드가 데이터 전송을 수행하기 전 RTS/CTS 패킷 교환을 사용하는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 기반의 DCF 동작을 나타낸다.
각 노드는 경쟁 윈도우 값에서 임의의 랜덤 백오프 값을 선택하고 0에 도달할 때까지 감소시킨다. 그런 다음 노드는 RTS 패킷을 전송하여 채널 액세스의 성공 또는 충돌을 판단한다. 만약 노드가 RTS 패킷 전송에 성공하면, AP(Access Point)로부터 CTS 패킷을 수신받고 노드는 데이터 패킷을 AP에 전송한다. 그런 다음 노드는 AP로부터 신뢰성 있는 종단 간 데이터 전송을 위한 확인 응답 메시지인 ACK(Acknowledge) 패킷을 수신한다. 두 개 이상의 노드가 RTS 패킷을 전송한 경우 AP는 RTS 패킷 충돌로 인해 RTS 패킷을 수신하지 못하고, CTS 패킷을 전송하지 않는다. CTS 패킷 수신에 실패한 노드는 경쟁 윈도우 값 CW를 2배로 증가시키고, 해당 범위 안에서 새로운 랜덤 백오프 값을 받고 다시 데이터 전송을 수행한다.
도 2는 백오프 경쟁 후 RTS/CTS 패킷을 사용하지 않는 기본 DCF 채널 경쟁 프로토콜 동작 예시를 나타낸 도면이다.
하나의 AP와 2개의 노드로 구성된 네트워크 환경에서, 백오프 경쟁 후 RTS/CTS 패킷을 사용하지 않는 기본 DCF 채널 경쟁 프로토콜 동작 예시가 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 노드들이 데이터 전송을 수행하기 전 RTS/CTS 패킷을 사용하지 않는 기본적인 DCF 동작을 나타낸다.
이 경우, 채널 경쟁을 위해 백오프 경쟁을 수행한 후 노드는 AP와 RTS/CTS 패킷을 사용한 사전 연결 설정 없이 데이터 패킷 전송을 수행한다. RTS/CTS 패킷을 사용하지 않는 기본적인 DCF의 경우 충돌이 발생하면 RTS 패킷 보다 상대적으로 큰 패킷 크기의 데이터 손실이 발생하고, 이를 통해 전송 시간이 길어져 네트워크 처리 성능이 저하된다. 예를 들어, 도 2와 같이 백 오프 방법을 사용하여 노드 1(STA 1)과 노드 2(STA 2)는 각각 첫 번째와 두 번째 시도에서 데이터를 성공적으로 전송한다. 하지만, 다음 이루어지는 데이터 전송에서는 노드 1과 노드 2의 데이터 패킷 충돌로 인해 비효율적인 채널 사용이 발생한다.
한편, 에너지 하베스팅 네트워크에서의 중계기 사용의 장점 및 문제점에 대해서 설명하기로 한다.
한정된 에너지 저장 장치를 가지는 기기들의 전력 공급 문제를 해결하기 위해서 RF 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 기술이 많이 사용되고 있다. 하지만, RF 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 안전과 건강상의 문제로 인해 전력을 제공해주는 범위가 제한적이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 노드에 에너지를 공급해주고 노드의 데이터를 기지국(BS, Base Station)에 중계해주는 중계기의 사용이 있다. 중계기의 사용은 전력 공급 범위를 확장시킬 수 있으며 낮은 전송 파워를 사용함으로써 건강과 안전 문제를 완화할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 여러 노드들과 중계기 그리고 BS로 이루어진 네트워크 환경에서 데이터와 에너지 전송을 위해 동일한 채널을 공유하는 경우, 여러 기기들의 채널 경쟁 및 사용으로 인해 중계기의 데이터 전송이 지연되는 문제점이 발생한다. 따라서 노드의 효율적인 에너지 수신과 중계기의 데이터 전송을 보장하기 위한 새로운 방법이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 노드들, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(RHAP, Relay Hybrid AP) 및 BS(Base Station)로 구성된 중계 가능 무선 전력 통신 네트워크(WPCN, Wireless Powered Communication Network) 환경에서 노드의 효율적인 데이터 전송과 에너지 하베스팅을 위한, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 특정 에너지 임계값을 기준으로 데이터 전송 및 에너지 수신을 선택하고 그 선택에 따라 서로 다른 RTS 타입을 사용함으로써, 에너지가 필요한 노드에 에너지를 공급해줄 수 있는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 노드와 RHAP 간의 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 사용하는 서로 다른 채널 경쟁을 통해, 무선 전력 통신 네트워크에서 RHAP에서 BS로의 데이터 전송률을 보장할 수 있는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드에 의해 수행되는 채널 액세스 방법에 있어서, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계; 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(Relay Hybrid Access Point)에 전송하는 단계; 및 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계를 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법이 제공될 수 있다.
상기 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계는, 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트가 사용하는 경쟁 윈도우 값을 초과하는 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
상기 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계는, 상기 기설정된 배수만큼 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값을 초과하면, 상기 최대 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인 응답 패킷을 수신하는 단계; 및 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트를 통해 기지국에 데이터를 전송하거나 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 전력 통신 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 의해 채널 액세스 방법에 있어서, 노드로부터 수신된 송신 요청 패킷의 타입에 따라, 상기 노드로부터 데이터를 수신하거나 상기 노드에 에너지를 전송하는 단계; 상기 노드로부터 데이터를 수신하면, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 상기 노드가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계; 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청 패킷을 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인응답 패킷을 수신하면, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법이 제공될 수 있다.
상기 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계는, 상기 노드가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 이전의 랜덤 백오프 값 선택에 사용한 중계용 경쟁 윈도우 값과 동일하게 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(Relay Hybrid Access Point)와 통신하는 통신 모듈; 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결되고, 상기 통신 모듈을 통해 데이터 전송 동작 또는 에너지 수신 동작을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 전송하고, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트가 사용하는 경쟁 윈도우 값을 초과하는 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기설정된 배수만큼 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값을 초과하면, 상기 최대 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시킬 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인 응답 패킷을 수신하고, 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트를 통해 기지국에 데이터를 전송하거나 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기지국 및 노드와 통신하는 통신 모듈; 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결되고, 상기 통신 모듈을 통해 에너지 전송 동작 또는 데이터 전송 동작을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 상기 노드로부터 수신된 송신 요청 패킷의 타입에 따라, 상기 노드로부터 데이터를 수신하거나 상기 노드에 에너지를 전송하고, 상기 노드로부터 데이터를 수신하면, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 상기 노드가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청 패킷을 기지국에 전송하고, 상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인응답 패킷을 수신하면, 상기 기지국에 데이터를 전송하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 엑세스 포인트가 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 노드가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 이전의 랜덤 백오프 값 선택에 사용한 중계용 경쟁 윈도우 값과 동일하게 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시킬 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 노드들, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(RHAP, Relay Hybrid AP) 및 BS(Base Station)로 구성된 중계 가능 무선 전력 통신 네트워크(WPCN, Wireless Powered Communication Network) 환경에서 노드의 데이터 전송과 에너지 하베스팅을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 특정 에너지 임계값을 기준으로 데이터 전송 및 에너지 수신을 선택하고 그 선택에 따라 서로 다른 RTS 타입을 사용함으로써, 에너지가 필요한 노드에 에너지를 공급해줄 수 있다.
본 발명의 실시예들은 노드와 RHAP 간의 경쟁 윈도우 값을 서로 다르게 사용하는 서로 다른 채널 경쟁을 통해, 무선 전력 통신 네트워크에서 RHAP에서 BS로의 데이터 전송률을 보장할 수 있다.
도 1은 CSMA/CA 기반의 DCF 채널 경쟁 프로토콜 동작 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 백오프 경쟁 후 RTS/CTS 패킷을 사용하지 않는 기본 DCF 채널 경쟁 프로토콜 동작 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법이 적용되는 무선 전력 통신 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노드에 의해 수행되는 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드에 의해 수행되는 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 의해 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법을 이용한 동작 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크에서의 노드의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예와 종래 방법 간의 성능 비교를 위한 실험에 사용된 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 종래 방법을 단말 수를 5에서 50으로 증가시켜가면서 나타나는 데이터 처리율 성능을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 종래 방법을 단말 수를 5에서 50으로 증가시켜가면서 나타나는 에너지 효율 성능을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법이 적용되는 무선 전력 통신 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법이 적용되는 무선 전력 통신 네트워크 환경에는 노드(100)와, 노드들에 에너지 전송 및 노드(100)의 데이터를 기지국(300)(BS, Base station)에 중계해주는 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)(RHAP, Relay hybrid access point)와, 기지국(300)이 포함된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 고려하는 무선 전력 통신 네트워크 환경은 도 3과 같이 데이터 전송 및 에너지 수신이 이루어지는 다수의 노드들과 노드들로부터 수신된 데이터를 BS(300)로 중계 및 에너지 수신이 필요한 노드들에 에너지를 공급해주는 RHAP(200)들을 포함한다.
여기서, 노드들(100) 중에서 일부 노드는 데이터 전송 노드로 동작할 수 있고, 다른 노드들은 에너지 하베스팅 노드로 동작할 수 있다. 데이터 전송 노드는 채널 경쟁을 통해 성공한 후, 데이터를 RHAP(200)에 전송한다. 에너지 하베스팅 노드는 채널 경쟁을 통해 성공한 후, RHAP(200)로부터 에너지를 수신받는다.
또한, 노드들의 데이터 전송 및 에너지 수신을 위해 사용되는 채널과 RHAP(200)가 BS(300)로 노드들의 데이터를 중계하기 위한 채널은 동일한 채널을 사용한다. 이때, 본 발명의 일 실시예는 서로 다른 경쟁 윈도우 값을 사용하는 서로 다른 채널 경쟁을 수행함으로써, 동일한 채널을 사용하는 노드(100)와 RHAP(200)의 충돌을 완화하고 노드(100)의 채널 사용보다 RHAP(200)에서 BS(300)로의 데이터 전송을 우선적으로 보장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법은 무선 전력 통신 네트워크 환경을 구성하는 기기의 동작에 따라, 노드(100)의 동작, RHAP(200)의 동작 그리고 BS(300)의 동작으로 나뉜다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노드에 의해 수행되는 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S101에서, 노드(100)는 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁(Random backoff contention)을 수행한다.
단계 S102에서, 노드(100)는 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하는지 여부를 확인한다.
단계 S103에서, 노드(100)는 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 송신 요청 패킷을 결정하여 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)에 전송한다. 반면, 노드(100)는 랜덤 백오프 경쟁에서 실패하면, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하는지 여부를 확인하는 단계 S102를 수행한다.
단계 S104에서, 노드(100)는 송신 요청(RTS, Request to send) 패킷의 전송이 충돌하는지 여부를 확인한다.
단계 S105에서, 노드(100)는 송신 요청(RTS) 패킷의 전송이 충돌하면, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시킨다.
단계 S106에서, 노드(100)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하는지 여부를 확인한다.
단계 S107에서, 노드(100)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하지 않으면, 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수(예컨대, 2배수)만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행한다.
단계 S108에서, 노드(100)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면, 데이터를 폐기하여 데이터 전송 동작을 종료한다. 이후, 노드(100)는 전송할 새로운 데이터가 있는지를 확인할 수 있다.
단계 S109에서, 노드(100)는 송신 요청(RTS) 패킷의 전송이 충돌하지 않고 송신 확인(CTS, Clear to send) 패킷을 수신받으면, 수신 요청(CTS) 패킷의 타입에 따라 데이터를 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)에 전송하거나, 또는 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)로부터 에너지를 수신한다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드에 의해 수행되는 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 동작들은 ①, ② 및 ③을 통해 연결되어 있다.
노드(100)에 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작은 채널 경쟁 단계, RTS 타입 결정 단계, 데이터 전송 및 에너지 수신 단계 및 새로운 백오프 값 결정 단계를 포함할 수 있다. 채널 경쟁 단계는 단계 S201 내지 단계 S209와 같이, 채널 사용을 위한 채널 경쟁이 이루어진다. RTS 타입 결정 단계는 단계 S210 내지 단계 S214와 같이, 채널 경쟁 성공 시 잔여 에너지에 따라 에너지 수신 요청 및 데이터 전송 요청을 위한 것이다. 데이터 전송 및 에너지 수신 단계는 단계 S215 내지 단계 S218과 같이, 선택한 RTS 타입인 RE(RTS for Energy-harvesting) 또는 RD(RTS for Data-transmission) 패킷을 사용한 데이터 전송 및 에너지 수신 동작을 수행한다. 새로운 백오프 값 결정 단계는 단계 S219 내지 단계 S224와 같이, RE/RD 패킷 충돌 시 새로운 백오프 값을 결정한다. 이하, 노드(100)에 의해 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기로 한다.
우선, 노드(100)의 채널 사용을 위한 채널 경쟁 단계를 설명하기로 한다. 전송할 데이터가 있거나 에너지 수신이 필요한 노드(100)는 RTS 패킷을 전송하기 전 채널을 사용하기 위해 DCF 기반의 랜덤 백오프 경쟁을 수행한다.
단계 S201에서, 노드(100)는 재전송 제한치(Retry_limit)를 4로 설정한다. 여기서, 재전송 제한치(Retry_limit)는 특정 값으로 한정되지 않는다.
단계 S202에서, 노드(100)는 전송할 데이터가 있는지를 확인한다.
단계 S203에서, 노드(100)는 전송할 데이터가 있으면, 재전송 카운트(Retry_count)를 0으로 설정한다.
RTS 패킷을 전송하기 전 채널을 사용하기 위해 DCF 기반의 랜덤 백오프 경쟁을 수행한다.
단계 S204에서, 노드(100)는 CW=CWmin(여기서, CW는 경쟁 윈도우, CWmin는 최소 경쟁 윈도우 값)와 같이, 초기 경쟁 윈도우를 최소 경쟁 윈도우 값으로 설정한다. 처음 경쟁에 참여하는 노드(100)는 초기 경쟁 윈도우 값을 사용한다.
단계 S205에서, 노드(100)는 f=rand(0, CW)와 같이, 랜덤 백오프 카운터 값(Random backoff counter value, f)을 설정된 경쟁 윈도우 값의 범위 내에서 임의의 랜덤 백오프 값을 선택한다. 그런 다음 노드(100)는 선택한 백오프 값을 사용해 경쟁 백오프 경쟁을 수행한다.
단계 S206에서, 노드(100)는 채널이 사용(busy) 중인지를 확인한다.
단계 S207에서, 노드(100)는 채널이 사용 중이면, 백오프 카운터 값(f)을 유지(Freeze)하고 단계 S206을 다시 수행한다.
단계 S208에서, 노드(100)는 채널이 미사용이면, 백오프 카운터 값(f)이 0인지를 확인한다.
단계 S209에서, 노드(100)는 백오프 카운터 값(f)이 0이 아니면, 백오프 카운터 값(f)을 1만큼 감소시킨다.
다음으로, 채널 경쟁에 성공한 노드(100)의 RTS 타입 결정 단계를 설명하기로 한다.
단계 S210에서, 노드(100)는 잔여 에너지량이 임계치(Threshold) 이하인지를 확인한다.
단계 S211에서, 노드(100)는 잔여 에너지량이 임계치(Threshold) 이하이면, RTS 패킷의 타입을 에너지 수신을 요청하는 RE(RTS for Energy-harvesting) 패킷으로 결정한다.
반면, 단계 S212에서, 노드(100)는 잔여 에너지량이 임계치(Threshold)를 초과하면, RTS 패킷의 타입을 데이터 전송을 요청하는 RD(RTS for Data-transmission) 패킷으로 결정한다.
단계 S213에서, 노드(100)는 결정된 RTS 패킷의 타입에 대응하는 RTS 패킷을 RHAP(200)에 전송한다. 이와 같이, 노드(100)는 백오프 경쟁에서 성공한 노드(100)는 노드(100)의 잔여 에너지량에 따라 데이터 전송을 위한 RD 패킷을 보낼 것인지 에너지 수신을 요청하는 RE 패킷을 보낼 것인지 결정한다. 이때 RTS 타입을 경정하는 기준은 정해진 에너지 임계값을 기준으로 임계값 보다 큰 잔여 에너지를 가진 노드(100)는 RD 패킷 전송을 선택하고, 임계값 이하의 잔여 에너지를 가진 노드(100)는 RE 패킷 전송을 선택한다.
다음으로, RD 패킷을 사용한 노드(100)의 데이터 전송 단계와 RE 패킷을 사용한 노드(100)의 에너지 수신 단계를 설명하기로 한다.
단계 S214에서, 노드(100)는 RHAP(200)로부터 송신 확인(CTS: Clear to send) 패킷을 수신하는지를 확인한다.
단계 S215에서, 노드(100)는 RHAP(200)로부터 송신 확인(CTS) 패킷을 수신하면, 그 수신된 송신 확인(CTS) 패킷의 타입이 CE(CTS for Energy-harvesting) 패킷인지를 확인한다.
단계 S216에서, 노드(100)는 수신된 송신 확인(CTS) 패킷의 타입이 CE 패킷이면, RHAP(200)로부터 에너지를 수신한다.
단계 S217에서, 노드(100)는 수신된 송신 확인(CTS) 패킷의 타입이 CE 패킷이 아니면, RHAP(200)로 데이터를 전송한다.
단계 S218에서, 노드(100)는 확인 응답(ACK) 패킷을 수신하는지를 확인한다.
이와 같이, 경쟁에 성공한 후 RD 패킷 전송을 선택한 노드(100)는 RD 패킷을 RHAP(200)에 전송한다. RHAP(200)에 RD 패킷이 성공적으로 수신되면, 노드(100)는 CD(CTS for Data-transmission) 패킷을 수신한다. 그런 다음 노드(100)는 RHAP(200)에 데이터를 전송하고, RHAP(200)에 성공적으로 데이터 패킷이 수신되는 경우, RHAP(200)로부터 ACK 패킷을 수신할 수 있다. 또한, 경쟁에 성공한 노드(100)가 채널을 사용하는 동안 다른 노드(100)와 RHAP(200)는 NAV(Network Allocation Vector)에서 전송 기간을 모니터링하고 업데이트할 수 있다.
또는, 경쟁에 성공한 후 RE 패킷 전송을 선택한 노드(100)는 RD 패킷 전송과 다르게 RE 패킷을 RHAP(200)에 전송한다. RHAP(200)에 RE 패킷이 성공적으로 수신한 경우, 노드(100)는 CE(CTS for Energy-harvesting) 패킷을 수신한다. 그런 다음 노드(100)는 RHAP(200)로부터 전송되는 RF 에너지 신호를 통해 에너지 수신이 이루어진다. 이때 다른 노드(100)와 RHAP(200)는 성공한 노드(100)가 채널을 사용하는 동안 NAV에서 전송 기간을 모니터링하고 업데이트한다.
다음으로, RD/RE 패킷 충돌에 의한 새로운 백오프 값의 결정 단계를 설명하기로 한다.
단계 S219에서, 노드(100)는 RHAP(200)로부터 송신 확인(CTS) 패킷을 수신하지 않으면, Retry_count=Retry_count+1과 같이 재전송 카운트를 1만큼 증가시킨다.
단계 S220에서, 노드(100)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치(Retry_limit)를 초과하는지를 확인한다.
단계 S221에서, 노드(100)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치 이하이면, CW=(CW+1)*2-1와 같이, 경쟁 윈도우 값을 2배로 증가시킨다.
단계 S222에서, 노드(100)는 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 이상인지를 확인한다.
단계 S223에서, 노드(100)는 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 이상이면, 경쟁 윈도우 값을 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 로 설정한다. 노드(100)는 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 이상이 아니면, 증가된 경쟁 윈도우 값을 사용한다.
단계 S224에서, 노드(100)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치(Retry_limit)를 초과하면, 데이터를 폐기하고 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행한다.
이와 같이, 만약 채널 경쟁에 성공한 노드(100)의 RD 또는 RE 패킷 전송이 충돌하는 경우, 노드(100)는 충돌이 발생할 때마다 해당 경쟁 윈도우 값을 2배로 증가시킨다. 그런 다음, 노드(100)는 증가된 경쟁 윈도우 값 내의 새로운 랜덤 백오프 값을 선택하고 다시 백오프 경쟁을 수행한다. 만약, 2배 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 보다 클 경우, 노드(100)는 경쟁 윈도우 값을 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 으로 사용한다. 노드(100)는 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 CWmax 내의 새로운 랜덤 백오프 값을 선택하여 경쟁한다. 또한, 충돌한 노드들은 충돌할 때마다 재전송 횟수인 재전송 카운트(Retry conunt)를 증가시키고, 최대 재전송 횟수인 재전송 제한치(Retry limit)에 한하여 재전송을 수행한다. 만약, 재전송 횟수인 재전송 카운트(Retry count)가 재전송 제한치(Retry limit)를 초과하면, 노드(100)는 데이터를 폐기하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S301에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)로부터 데이터를 수신하거나 노드(100)에 에너지를 전송한다.
단계 S302에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 데이터를 수신하면, 노드(100)가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행한다.
단계 S303에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하는지 여부를 확인한다.
단계 S304에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청(RTS) 패킷을 기지국(300)에 전송한다. 반면, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 랜덤 백오프 경쟁에서 실패하면, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하는지 여부를 확인하는 단계 S302를 수행한다.
단계 S305에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 송신 요청(RTS) 패킷의 전송이 충돌되는지 여부를 확인한다.
단계 S306에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 송신 요청(RTS) 패킷의 전송이 충돌하면, 재전송 카운트를 증가한다.
단계 S307에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하는지를 확인한다.
단계 S308에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하지 않으면, 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행한다. 즉, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 경쟁 윈도우 값을 증가시키지 않고, 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용한다.
단계 S309에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면, 데이터를 폐기하여 데이터 전송 동작을 종료한다.
단계 S310에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 송신 요청(RTS) 패킷의 전송이 충돌하지 않으면, 기지국(300)에 데이터를 전송한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 의해 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8 및 도 9에 도시된 동작들은 ④, ⑤, ⑥ 및 ⑦을 통해 연결되어 있다.
릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)에 의해 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작은 데이터 수신 단계, 에너지 전송 단계, 채널 경쟁 및 데이터 전송 단계 및 새로운 백오프 값 결정 단계를 포함할 수 있다.
데이터 수신 단계는 단계 S401 내지 단계 S413와 같이, 노드(100)로부터 RD 패킷을 수신받은 후 데이터 수신이 이루어지는 동작을 포함한다.
에너지 전송 단계는 단계 S414 내지 단계 S416과 같이, 노드(100)로부터 RE 패킷을 수신받은 후 노드(100)에 에너지 전송을 수행하는 동작을 포함한다.
채널 경쟁 및 데이터 전송 단계는 단계 S417 내지 단계 S422와 같이, RHAP(200)의 채널 사용을 위해 백오프 채널 경쟁과 데이터 전송을 수행한다.
새로운 백오프 값 결정 단계는 단계 S423 내지 단계 S425와 같이, 전송한 RTS 패킷 충돌 시 새로운 백오프 값을 결정한다.
우선, 노드(100)로부터 RD 패킷을 수신받은 RHAP(200)의 데이터 수신 단계를 설명하기로 한다.
단계 S401에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 재전송 제한치(Retry_limit)를 4로 설정한다. 여기서, 재전송 제한치(Retry_limit)는 특정 값으로 한정되지 않는다.
단계 S402에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 전송할 데이터가 있는지를 확인한다.
단계 S403에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 전송할 데이터가 있으면, 재전송 카운트(Retry_count)를 0으로 설정한다.
단계 S404에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 CW=CWR(여기서, CW는 경쟁 윈도우, CWR은 중계용 경쟁 윈도우 값)와 같이, 경쟁 윈도우를 중계용 경쟁 윈도우 값으로 설정한다.
단계 S405에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 f=rand(0, CW)와 같이, 랜덤 백오프 카운터 값(Random backoff counter value, f)을 설정된 경쟁 윈도우 값의 범위 내에서 임의의 랜덤 백오프 값을 선택한다. 그런 다음 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 선택한 백오프 값을 사용해 경쟁 백오프 경쟁을 수행한다.
단계 S406에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 채널이 사용(busy) 중인지를 확인한다.
단계 S407에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 채널이 사용 중이면, 백오프 카운터 값(f)을 유지(Freeze)한다.
단계 S408에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)로부터 송신 요청(RTS) 패킷을 수신하는지를 확인한다.
단계 S409에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)로부터 송신 요청(RTS) 패킷을 수신하면, 그 수신된 송신 요청(RTS) 패킷의 타입이 RE(RTS for Energy-harvesting) 패킷인지를 확인한다.
단계 S410에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 수신된 송신 요청(RTS) 패킷의 타입이 RE 패킷이 아니고 RD 패킷이면, CTS 패킷의 타입을 데이터 전송을 확인하는 CD(CTS for Data-transmission) 패킷으로 결정한다.
단계 S411에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 결정된 CTS 패킷을 노드(100)에 전송한다.
단계 S412에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)로부터 데이터를 수신하는지를 확인한다.
단계 S413에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)로부터 데이터를 수신하면, 노드(100)에 확인 응답(ACK) 패킷을 전송한다.
이와 같이, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)가 채널 경쟁에 성공한 후 데이터 전송을 위해 RHAP(200)에 전송한 RD 패킷이 성공적으로 RHAP(200)에 수신된 경우, RHAP(200)는 CD 패킷을 전송한다. 그런 다음, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)로부터 데이터를 성공적으로 수신받으면, ACK 패킷을 전송함으로써 데이터 전송이 완료되었음을 알린다.
한편, 단계 S414에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 수신된 송신 요청(RTS) 패킷의 타입이 RE 패킷이면, CTS 패킷의 타입을 에너지 수신을 확인하는 CE(CTS for Energy-harvesting) 패킷으로 결정한다.
단계 S415에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 결정된 CTS 패킷을 노드(100)에 전송한다.
단계 S416에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 노드(100)에 에너지를 전송한다.
이와 같이, 노드(100)가 채널 경쟁에 성공한 후 에너지 수신을 위해 RHAP(200)에 전송한 RE 패킷이 성공적으로 RHAP(200)에 수신된다면, RHAP(200)는 CE 패킷을 전송한다. 그런 다음, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 SIFS 경과 후 노드(100)에 RF 에너지 신호를 공급해줌으로써 노드(100)의 에너지 수신이 이루어진다.
한편, 단계 S417에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 채널이 미사용이면, 백오프 카운터 값(f)이 0인지를 확인한다.
단계 S418에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 백오프 카운터 값(f)이 0이 아니면, 백오프 카운터 값(f)을 1만큼 감소시킨다.
단계 S419에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 백오프 카운터 값(f)이 0이면, 기지국(300)에 RTS를 전송한다.
단계 S420에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 기지국(300)으로부터 송신 확인(CTS) 패킷을 수신하는지를 확인한다.
단계 S421에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 기지국(300)으로부터 송신 확인(CTS) 패킷을 수신하면, 기지국(300)에 데이터를 전송한다.
단계 S422에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 기지국(300)으로부터 확인 응답(ACK) 패킷을 수신하는지를 확인한다.
이와 같이, 전송할 데이터가 있는 RHAP(200)는 RTS 패킷을 전송하기 전 채널을 사용하기 위해 노드(100)와 다른 채널 경쟁 방법을 사용한다. RHAP(200)의 데이터 전송을 위한 채널 사용에 더 큰 우선순위를 부여하기 위해, 노드(100)가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 보다 더 작고 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값 CWR을 제공한다. RHAP(200)는 백오프 경쟁을 수행하기 위해 노드(100)가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 보다 더 작고 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값 CWR을 사용하고, 사용하는 중계용 경쟁 윈도우 값 CWR 범위 내의 임의의 랜덤 값을 선택한다. RHAP(200)는 선택한 백오프 값을 사용해 백오프 경쟁을 수행한다. 백오프 경쟁에서 성공한 RHAP(200)는 데이터 전송을 위해 BS(300)에 RTS 패킷을 전송하고 BS(300)에 RTS 패킷이 성공적으로 수신한 경우 CTS 패킷을 수신한다. 그런 다음 RHAP(200)는 BS(300)에 데이터를 전송하고, BS(300)에 성공적으로 데이터 패킷이 수신되는 경우 BS(300)로부터 ACK 패킷을 수신이 이루어진다.
한편, 단계 S423에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 기지국(300)으로부터 확인 응답(ACK) 패킷을 수신하지 않으면, Retry_count=Retry_count+1과 같이 재전송 카운트를 1만큼 증가시킨다.
단계 S424에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치(Retry_limit)를 초과하는지를 확인한다.
단계 S425에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치(Retry_limit)를 초과하면, 데이터를 폐기하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행한다.
반면, 단계 S425에서, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치(Retry_limit)를 초과하지 않으면, 단계 S405부터 다시 수행한다.
이와 같이, 만약 채널 경쟁에 성공한 RHAP(200)의 RTS 패킷 전송이 충돌하는 경우, RHAP(200)는 이전 백오프 값 선택에 사용한 경쟁 윈도우 값 CWR을 그대로 사용해 경쟁 윈도우 값 내의 새로운 랜덤 백오프 값을 선택하고, 다시 백오프 경쟁을 수행한다. 또한, 충돌한 RHAP(200)는 충돌할 때마다 재전송 횟수인 재전송 카운트(Retry conunt)를 증가시키고 최대 재전송 횟수인 재전송 제한치(Retry limit)에 한하여 재전송을 수행한다. 만약, 재전송 횟수인 재전송 카운트(Retry count)가 재전송 제한치(Retry limit)를 초과하면, 데이터를 폐기하고 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 채널 액세스 방법의 구체적인 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 단계 S501에서, 기지국(300)은 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)로부터 RTS 패킷을 수신하는지를 확인한다.
단계 S502에서, 기지국(300)은 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)로부터 RTS 패킷을 수신하면, CTS 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)에 전송한다.
단계 S503에서, 기지국(300)은 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)로부터 데이터를 수신하는지를 확인한다.
단계 S504에서, 기지국(300)은 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)로부터 데이터를 수신하면, ACK 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)에 전송한다.
이와 같이, RHAP(200)가 채널 경쟁에 성공한 후 데이터 전송을 위해 BS(300)에 전송한 RTS 패킷이 성공적으로 BS(300)에 수신된 경우, BS(300)는 CTS 패킷을 전송한다. 그런 다음 BS(300)는 RHAP(200)로부터 데이터를 성공적으로 수신받으면, ACK 패킷을 전송함으로써 데이터 전송이 완료되었음을 RHAP(200)에 알린다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법을 이용한 동작 예시를 설명하기 위한 도면이다.
노드들(Node 1, Node 2)과 RHAP(200)는 채널 접근을 위해 백오프 경쟁을 수행한다. 백오프 경쟁에서 성공한 노드(100) 1(Node 1)은 정해진 에너지 임계값을 기준으로 임계값 보다 큰 잔여에너지를 가지고 있기 때문에, 데이터 전송을 위한 RD 패킷 전송을 선택한다. RD 패킷을 수신받은 RHAP(200)는 CD 패킷을 노드(100) 1에 전송하여 응답한다. 노드(100) 1은 RHAP(200)에 데이터를 전송하고 데이터를 전송받은 RHAP(200)는 ACK 패킷을 노드(100) 1에 전송함으로써 데이터 전송이 완료되었음을 응답한다. ACK 패킷을 전송받은 노드(100) 1은 DIFS(DCF Interframe Space) 시간 후 다음 채널 경쟁을 위해 사용되는 경쟁 윈도우 값을 기반으로 랜덤 백오프 값을 선택한다.
다음 채널 경쟁에서 채널 사용을 할당받은 노드(100) 2(Node 2)는 정해진 에너지 임계값 이하의 잔여 에너지량을 가지고 있기 때문에, 에너지 수신을 위한 RE 패킷 전송을 선택한다. RE 패킷을 수신받은 RHAP(200)는 CE 패킷을 노드(100) 2에 전송하고 SIFS 시간 후 노드(100) 2에 에너지를 송신한다. 노드(100) 2 또한 다음 랜덤 백오프 경쟁을 위해 사용되는 경쟁 윈도우 값을 기반으로 랜덤 백오프 값을 선택한다.
세 번째 채널 경쟁에서 성공한 RHAP(200)는 노드(100)로부터 수신받은 데이터들을 BS(300)에 중계하기 위해 BS(300)에 RTS를 전송한다. RTS 패킷을 받은 BS(300)는 CTS 패킷을 RHAP(200)에 전송하여 응답한다. CTS 패킷을 받은 RHAP(200)는 BS(300)에 데이터를 전송하고 BS(300)는 RHAP(200)에 ACK 패킷을 전송함으로써 데이터 전송이 완료되었음을 알린다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크에서의 노드의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노드(100)는 메모리(110), 프로세서(120) 및 통신 모듈(130)을 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 노드(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 노드(100)가 구현될 수 있다.
이하, 도 12의 노드(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(130)은 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)와 통신한다. 통신 모듈(130)은 하이브리드 액세스 포인트로 데이터를 전송하거나 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신한다.
메모리(110)는 적어도 하나의 프로그램을 저장한다.
프로세서(120)는 통신 모듈(130) 및 메모리(110)와 연결되고, 통신 모듈(130)을 통해 데이터 전송 동작 또는 에너지 수신 동작을 수행한다.
프로세서(120)는, 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)에 전송하고, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행한다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)가 사용하는 경쟁 윈도우 값을 초과하는 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 기설정된 배수만큼 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값을 초과하면, 최대 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인 응답 패킷을 수신하고, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)를 통해 기지국(300)에 데이터를 전송하거나, 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)로부터 에너지를 수신할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)는 메모리(210), 프로세서(220) 및 통신 모듈(230)을 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)가 구현될 수 있다.
이하, 도 13의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(230)은 기지국(300) 및 노드(100)와 통신한다. 통신 모듈(230)은 노드(100)로 에너지를 전송하거나, 기지국(300)으로 데이터를 전송하여 노드(100)로부터 수신된 데이터를 중계한다.
메모리(210)는 적어도 하나의 프로그램을 저장한다.
프로세서(220)는 통신 모듈(230) 및 메모리(210)와 연결되고, 통신 모듈(230)을 통해 에너지 전송 동작 또는 데이터 전송 동작을 수행한다.
프로세서(220)는, 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 노드(100)로부터 수신된 송신 요청 패킷의 타입에 따라, 상기 노드(100)로부터 데이터를 수신하거나 노드(100)에 에너지를 전송하고, 상기 노드(100)로부터 데이터를 수신하면, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 상기 노드(100)가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청 패킷을 기지국(300)에 전송하고, 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인응답 패킷을 수신하면, 기지국(300)에 데이터를 전송한다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(220)는 노드(100)가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(220)는 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 이전의 랜덤 백오프 값 선택에 사용한 중계용 경쟁 윈도우 값과 동일하게 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(220)는 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(220)는 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예와 종래 방법 간의 성능 비교를 위한 실험에 사용된 파라미터를 나타낸 도면이다.
본 실험에서 노드(100)와 RHAP(200)의 채널 경합에 RTS/CTS 패킷을 사용하는 본 발명의 일 실시예와, 채널 경합에 RTS/CTS 패킷을 사용하지 않는 방법을 종래 방법으로 정하였다. 이에 따라 노드(100)의 데이터 처리율 및 에너지 효율을 비교하였다. 또한, 노드(100)에 사용되는 경쟁 윈도우 값과 RHAP(200)에 사용되는 경쟁 윈도우 값에 따른 영향을 비교하기 위해, 각 경쟁 윈도우 값을 변화시켜가면서 실험을 진행하였다. 도 14에 도시된 [표 1]은 실험에 사용된 파라미터를 나타낸 표이다. 초기에 노드들의 잔여 에너지량은 최대 배터리 에너지 범위 내의 임의의 에너지량을 갖는 것으로 설정하였다. 또한, 본 실험에서 노드(100)는 RHAP(200)로 전송할 데이터가 항상 존재한다고 가정하고 시뮬레이션을 진행하였다.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 종래 방법을 단말 수를 5에서 50으로 증가시켜가면서 나타나는 데이터 처리율 성능을 나타내는 그래프이다.
도 15는 노드(100)와 RHAP(200)의 서로 다른 채널 경쟁 방식을 사용하여 노드(100) 수가 증가함에 따른 데이터 처리량(Throughput)의 효과를 보여준다. 시뮬레이션 총 시간에서 전송되는 비트 수는 네트워크의 노드(100) 수에 따라 달라질 수 있고, 수신되는 에너지량에 따라 데이터 전송하는 노드(100)의 수를 변화시킨다. 따라서, 데이터 처리율은 에너지 하베스팅에 따라 달라진다. 충돌이 발생했을 경우, 데이터를 전송하기 전 RTS/CTS 패킷을 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법(RD/CD)은 상대적으로 데이터 패킷보다 적은 RTS 패킷의 충돌이 일어나기 한다. 이 때문에 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법은 전체 데이터 패킷 손실을 초래하는 종래 방법(Basic)보다 데이터 처리율 성능이 더 좋음을 볼 수 있다. 또한, RH AP의 경쟁 윈도우 값의 증가는 노드(100)와의 충돌 확률을 줄이지만, 데이터 전송률을 감소시켜 처리율을 감소시키는 것을 볼 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 종래 방법을 단말 수를 5에서 50으로 증가시켜가면서 나타나는 에너지 효율 성능을 나타내는 그래프이다.
도 16은 노드(100) 수의 변화에 따른 에너지 효율을 나타내는 그림이다. 이때 처리율 성능과 같이 노드(100)와 RHAP(200)에 사용되는 경쟁 윈도우 값에 따른 에너지 효율을 비교하기 위해 사용되는 경쟁 윈도우 값을 변화시켜가면서 시뮬레이션을 진행하였다. 실험의 성능지표인 에너지 효율(Energy efficiency)은 데이터 전송에 사용된 총 에너지량 대비 성공적으로 전송된 패킷 수로 설정하였다. 노드(100) 수가 증가함에 따라 충돌 확률이 증가하고, 충돌 확률의 증가는 노드(100)의 성공 확률에 영향을 미쳐 수신된 패킷의 수를 감소시킨다. 따라서 노드(100)의 수가 증가함에 따라 에너지 효율이 감소함을 볼 수 있다. 또한, 종래 방법(Basic)보다 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법(RD/CD)의 에너지 효율이 더 높음을 볼 수 있다. 이는 본 발명의 일 실시예인 핸드 쉐이킹 방법이 충돌 시 상대적으로 작은 패킷 손실을 야기하기 때문에 종래 방법에 비해 충돌시 종래 방법 보다 상대적으로 적은 양의 에너지를 소비하기 때문이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금: 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 전송하고, 상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금: 상기 노드로부터 수신된 송신 요청 패킷의 타입에 따라, 상기 노드로부터 데이터를 수신하거나 상기 노드에 에너지를 전송하고, 상기 노드로부터 데이터를 수신하면, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 상기 노드가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고, 랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청 패킷을 기지국에 전송하고, 상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인응답 패킷을 수신하면, 상기 기지국에 데이터를 전송하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 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.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
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 실시예 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 실시예들의 조합은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시예들에서, 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 실시예는 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: 노드
200: 릴레이 하이브리드 액세스 포인트
300: 기지국
110, 210: 메모리
120, 220: 프로세서
130, 230: 통신 모듈

Claims (22)

  1. 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드에 의해 수행되는 채널 액세스 방법에 있어서,
    무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계;
    랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(Relay Hybrid Access Point)에 전송하는 단계; 및
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계를 포함하고,
    상기 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계는, 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트가 사용하는 중계용 경쟁 윈도우 값을 초과하는 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계는,
    상기 기설정된 배수만큼 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값을 초과하면, 상기 최대 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인 응답 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트를 통해 기지국에 데이터를 전송하거나 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  7. 무선 전력 통신 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 의해 채널 액세스 방법에 있어서,
    노드로부터 수신된 송신 요청 패킷의 타입에 따라, 상기 노드로부터 데이터를 수신하거나 상기 노드에 에너지를 전송하는 단계;
    상기 노드로부터 데이터를 수신하면, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 상기 노드가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계;
    랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청 패킷을 기지국에 전송하는 단계; 및
    상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인응답 패킷을 수신하면, 상기 기지국에 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 랜덤 백오프 경쟁을 수행하는 단계는, 상기 노드가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 이전의 랜덤 백오프 값 선택에 사용한 중계용 경쟁 윈도우 값과 동일하게 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 채널 액세스 방법.
  12. 릴레이 하이브리드 액세스 포인트(Relay Hybrid Access Point)와 통신하는 통신 모듈;
    적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결되고, 상기 통신 모듈을 통해 데이터 전송 동작 또는 에너지 수신 동작을 수행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써,
    무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 기설정된 초기 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고,
    랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 잔여 에너지를 기반으로 데이터 전송을 요청하거나 에너지 수신을 요청하는 송신 요청 패킷을 릴레이 하이브리드 액세스 포인트에 전송하고,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 상기 초기 경쟁 윈도우 값을 기설정된 배수만큼 증가시켜 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하고,
    상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트가 사용하는 중계용 경쟁 윈도우 값을 초과하는 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기설정된 배수만큼 증가된 경쟁 윈도우 값이 최대 경쟁 윈도우 값을 초과하면, 상기 최대 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시키는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인 응답 패킷을 수신하고,
    상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트를 통해 기지국에 데이터를 전송하거나 상기 릴레이 하이브리드 액세스 포인트로부터 에너지를 수신하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 노드.
  18. 기지국 및 노드와 통신하는 통신 모듈;
    적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결되고, 상기 통신 모듈을 통해 에너지 전송 동작 또는 데이터 전송 동작을 수행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써,
    상기 노드로부터 수신된 송신 요청 패킷의 타입에 따라, 상기 노드로부터 데이터를 수신하거나 상기 노드에 에너지를 전송하고,
    상기 노드로부터 데이터를 수신하면, 무선 전력 통신 네트워크에서 채널에 액세스하기 위해, 상기 노드가 사용하는 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고,
    랜덤 백오프 경쟁에서 성공하면, 데이터 전송을 위해 송신 요청 패킷을 기지국에 전송하고,
    상기 전송된 송신 요청 패킷에 대한 응답으로 확인응답 패킷을 수신하면, 상기 기지국에 데이터를 전송하고,
    상기 노드가 사용하는 최대 경쟁 윈도우 값 미만의 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 수행하고,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 이전의 랜덤 백오프 값 선택에 사용한 중계용 경쟁 윈도우 값과 동일하게 고정된 중계용 경쟁 윈도우 값을 사용하여 랜덤 백오프 경쟁을 재수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전송된 송신 요청 패킷의 전송이 충돌하는 경우, 재전송 카운트를 기설정된 카운트만큼 증가시키는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 증가된 재전송 카운트가 재전송 제한치를 초과하면 재전송을 종료하고, 다음 데이터를 위한 채널 경쟁을 수행하는, 무선 전력 통신 네트워크에서의 릴레이 하이브리드 액세스 포인트.
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