KR102169583B1 - Method and system for constructing a communication frame based on TDMA(time division multiple access) in an Ad- hoc network - Google Patents

Method and system for constructing a communication frame based on TDMA(time division multiple access) in an Ad- hoc network Download PDF

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Abstract

상위 노드 및 복수의 하위 노드들로 구성되는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network)에서 TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법에서, 상위 노드가 복수의 하위 노드들이 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔한 결과를 수신하고, 스캔한 결과에 기초하여 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정하고, 사용 가능한 주파수 채널들을 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하여 다음 통신 프레임들 사이에서 상기 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행된다.In a method of configuring a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA) in an ad-hoc network composed of an upper node and a plurality of lower nodes, a plurality of lower nodes are assigned to an upper node. Receives a result of scanning the radio environment status of frequency channels in the frame mute field included in each of the previous communication frames, determines available frequency channels among the frequency channels based on the scan result, and follows the available frequency channels. The frequency channel allocated to the beacon section is leapsed between the next communication frames by assigning to a beacon section included in each of the communication frames.

Description

애드 혹 네트워크(Ad-hoc network)에서 TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법 및 시스템{Method and system for constructing a communication frame based on TDMA(time division multiple access) in an Ad- hoc network}Method and system for constructing a communication frame based on time division multiple access (TDMA) in an Ad-hoc network (Ad-hoc network) network}

본 개시는 애드 혹 네트워크에서 TDMA에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법 및 시스템에 관한다.The present disclosure relates to a method and system for configuring a communication frame based on TDMA in an ad hoc network.

일반적으로 애드 혹 네트워크는 고정된 기반 망의 도움 없이 이동 노드들 간에 자율적으로 네트워크를 구성한다. 애드 혹 네트워크를 구성하기 위해서는 네트워크에 접속하는 노드들 간 매체 접근 제어가 효율적으로 이루어져야 하며, 데이터 전송 시 노드들 간 충돌이 최소화되어야 한다. 이를 위해, 애드 혹 네트워크에 적용 가능한 TDMA 기반 매체 접근방식인 USAP-MA(Unifying Slot Assignment Protocol-Multiple Access)등의 알고리즘이 제안되었다. In general, ad hoc networks autonomously form networks between mobile nodes without the aid of a fixed infrastructure. In order to configure an ad hoc network, media access control between nodes connecting to the network must be efficiently performed, and collisions between nodes must be minimized during data transmission. To this end, an algorithm such as USAP-MA (Unifying Slot Assignment Protocol-Multiple Access), which is a TDMA-based medium approach applicable to ad hoc networks, has been proposed.

 그러나 이러한 알고리즘은 데이터 전송의 신뢰성이 요구되는 개인 전투 체계에서 신뢰성을 보장할 수 없으며, 재밍(jamming) 및 간섭 신호가 존재하는 환경에서는 데이터 송수신을 원활하게 수행할 수 없는 문제점이 있다.However, such an algorithm cannot guarantee reliability in a personal combat system requiring reliability of data transmission, and there is a problem in that data transmission and reception cannot be performed smoothly in an environment in which jamming and interference signals exist.

애드 혹 네트워크(Ad-hoc network)에서 TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. To provide a method and system for configuring a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA) in an ad-hoc network.

본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical problem to be achieved by this embodiment is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상위 노드 및 복수의 하위 노드들로 구성되는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network)에서 TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법은, 상기 상위 노드가 상기 복수의 하위 노드들이 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드(frame mute field)에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔한 결과를 수신하는 단계; 상기 상위 노드가 상기 스캔한 결과에 기초하여 상기 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정하는 단계; 및 상기 상위 노드가 상기 사용 가능한 주파수 채널들을 연속되는 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하여 상기 다음 통신 프레임들 사이에서 상기 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행되는 단계를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present disclosure, a method of configuring a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA) in an ad-hoc network composed of an upper node and a plurality of lower nodes, the upper node Receiving, by the plurality of lower nodes, a result of scanning a radio environment state of frequency channels in a frame mute field included in each of a predetermined number of previous communication frames; Determining, by the upper node, usable frequency channels among the frequency channels based on the scan result; And performing, by the upper node, allocating the available frequency channels to a beacon section included in each of successive communication frames, and performing a hopping of a frequency channel allocated to the beacon section between the next communication frames. I can.

또한, 상기 비콘 구간은 복수의 비콘 슬롯들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 비콘 슬롯들 각각에서는 상기 상위 노드 및 상기 복수의 하위 노드들 각각이 동일한 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신할 수 있다.In addition, the beacon period may include a plurality of beacon slots, and in each of the plurality of beacon slots, each of the upper node and the plurality of lower nodes may transmit control data using the same frequency channel.

또한, 상기 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약은 상기 다음 통신 프레임들 각각의 프레임 뮤트 필드에서 수행될 수 있다. In addition, the hopping of the frequency channel allocated to the beacon period may be performed in a frame mute field of each of the next communication frames.

또한, 상기 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 복수의 데이터 슬롯들 각각에 상기 사용 가능한 주파수 채널들 중 어느 하나를 할당하여, 상기 복수의 데이터 슬롯들 사이에서 상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. In addition, by allocating any one of the available frequency channels to each of a plurality of data slots included in each of the next communication frames, a frequency allocated to each of the plurality of data slots between the plurality of data slots Channel hopping can be performed.

또한, 상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에서는 상기 상위 노드 및 상기 복수의 하위 노드들 각각이 할당된 주파수 채널을 이용하여 음성 데이터, 영상 데이터 및 전문 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 송신할 수 있다.In addition, in each of the plurality of data slots, data including at least one of audio data, video data, and specialized data may be transmitted using a frequency channel to which the upper node and the plurality of lower nodes are assigned.

또한, 상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에 할당된 주파수 채널의 도약은 상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에 포함된 뮤트 필드(mute field)에서 수행될 수 있다. Also, the hopping of the frequency channel allocated to each of the plurality of data slots may be performed in a mute field included in each of the plurality of data slots.

또한, 상기 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하는 단계는 상기 다음 통신 프레임들 중 초기 시간에 대응되는 소정의 통신 프레임들 각각에 포함된 비콘 구간에는 기 설정된 주파수 채널이 할당될 수 있다.In addition, in the step of allocating to a beacon section included in each of the following communication frames, a preset frequency channel may be allocated to a beacon section included in each of predetermined communication frames corresponding to an initial time among the next communication frames. .

또한, 상기 소정의 통신 프레임들은 기 설정된 개수의 통신 프레임들에 해당할 수 있다. In addition, the predetermined communication frames may correspond to a preset number of communication frames.

다른 측면에 따르면, TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 사용하는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network) 시스템은, 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드(frame mute field)에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔하는 복수의 하위 노드들; 및 상기 복수의 하위 노드들로부터 상기 스캔한 결과를 수신하고, 상기 스캔한 결과에 기초하여 상기 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정하며, 상기 사용 가능한 주파수 채널들을 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하는 상위 노드를 포함하고, 상기 다음 통신 프레임들 사이에서 상기 비콘 구간 각각에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다.According to another aspect, an ad-hoc network system using a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA) includes a frame mute field included in each of a predetermined number of previous communication frames. ) A plurality of lower nodes for scanning radio environment states of frequency channels; And receiving the scan result from the plurality of lower nodes, determining available frequency channels among the frequency channels based on the scanned result, and including the available frequency channels in each of the following communication frames. It includes an upper node allocated to a beacon period, and a frequency channel allocated to each beacon period may be hopping between the next communication frames.

또 다른 측면에 따르면, 제 1 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.According to another aspect, it is possible to provide a computer-readable recording medium in which a program for executing the method of the first aspect on a computer is recorded.

도 1은 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network) 구성의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 통신 프레임의 비콘 슬롯(beacon slot)의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 통신 프레임의 데이터 슬롯(data slot)의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 통신 프레임의 프레임 뮤트(frame mute)의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 주파수 채널 갱신 절차의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 통신 프레임에서 수행되는 지능형 주파수 도약의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 애드 혹 네트워크에서 TDMA에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating an example of an ad-hoc network configuration.
2 is a diagram illustrating an example of a structure of a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA).
3 is a diagram illustrating an example of a structure of a beacon slot of a communication frame.
4 is a diagram illustrating an example of a structure of a data slot of a communication frame.
5 is a diagram illustrating an example of a structure of a frame mute of a communication frame.
6 is a diagram for describing an example of a frequency channel update procedure.
7 is a diagram for describing an example of intelligent frequency hopping performed in a communication frame.
8 is a flowchart illustrating an example of a method of configuring a communication frame based on TDMA in an ad hoc network.

본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present embodiments have selected general terms that are currently widely used as possible while considering the functions in the present embodiments, but this varies depending on the intention or precedent of a technician engaged in the art, the emergence of new technologies, etc. I can. In addition, in certain cases, there are terms that are arbitrarily selected, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding embodiment. Therefore, the terms used in the present embodiments should be defined based on the meaning of the term and the contents of the present embodiments, not a simple name of the term.

실시예들에 대한 설명들에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the descriptions of the embodiments, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case that it is directly connected, but also the case that it is electrically connected with another component interposed therebetween. . In addition, when a certain part includes a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 실시예들에서 사용되는 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 도는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Terms such as "consist of" or "comprises" used in the present embodiments should not be interpreted as necessarily including all of the various components, or steps described in the specification, and some of the components or It should be construed that some steps may not be included, or may further include additional elements or steps.

하기 실시예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.The description of the following embodiments should not be construed as limiting the scope of the rights, and what those skilled in the art can easily infer should be construed as belonging to the scope of the embodiments. Hereinafter, embodiments for illustration only will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network) 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for describing an example of an ad-hoc network system.

애드 혹 네트워크는 고정된 기반 망의 도움없이 이동 노드들 간에 자율적으로 구성되는 망으로써 네트워크에 자율성과 융통성을 부여한 네트워크이다.An ad-hoc network is a network that is autonomously configured between mobile nodes without the help of a fixed base network, giving the network autonomy and flexibility.

트리(tree) 구조의 애드 혹 네트워크는 중앙 집중형 네트워크로, 네트워크가 단순하다는 장점이 있으나, 전송 지연이 크고 중계 노드 이탈시 하위 노드가 단절된다는 단점이 있을 수 있다. An ad-hoc network with a tree structure is a centralized network, and has the advantage of a simple network, but may have a disadvantage in that a lower node is disconnected when a transmission delay is large and a relay node leaves.

메쉬(Mesh) 구조의 애드 혹 네트워크는 분산형 네트워크로 네트워크를 구성하는 모든 노드들끼리 연결이 된 형태이다. 따라서 모든 노드들 간에 연결이 되어 있기 때문에 전송 지연이 적다는 장점이 있으나, 네트워크의 유지를 위한 제어 메시지 양이 크기 때문에 오버헤드가 크다는 단점이 있을 수 있다. An ad-hoc network with a mesh structure is a distributed network, in which all nodes constituting the network are connected. Therefore, since all nodes are connected, there is an advantage in that transmission delay is small, but there may be a disadvantage in that overhead is large because the amount of control messages for maintaining the network is large.

일 실시예에서는 트리 구조와 메쉬 구조의 장점을 결합한 클러스터-메쉬(Cluster-Mesh) 구조의 애드 혹 네트워크 시스템을 개시할 수 있다. In one embodiment, an ad hoc network system having a cluster-mesh structure in which the advantages of a tree structure and a mesh structure are combined may be disclosed.

도 1은 클러스터-메쉬(Cluster-Mesh) 구조의 멀티홉(Multi hop) 애드 혹 네트워크 시스템을 나타낸 것이다. 구체적으로 도 1은 클러스터-메쉬 구조의 7홉 중계 네트워크 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing a multi-hop ad hoc network system in a cluster-mesh structure. Specifically, FIG. 1 is a diagram illustrating a 7-hop relay network system in a cluster-mesh structure.

도 1을 참조하면, 애드 혹 네트워크 시스템은 상위 노드 및 복수의 하위 노드들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an ad hoc network system may include an upper node and a plurality of lower nodes.

하위 노드는 일반 노드로서, 네트워크 구성 시 종단에 위치할 수 있다. 예를 들어, 하위 노드는 도 1에서와 같이 리프 노드(Leaf Node, 이하 LN)로 지칭될 수 있다. 다만, 하위 노드는 LN으로 한정되는 것은 아니며 다른 종류의 노드가 하위 노드에 해당할 수도 있다.The lower node is a general node and can be located at the end of the network configuration. For example, the lower node may be referred to as a leaf node (LN) as shown in FIG. 1. However, the lower node is not limited to the LN, and other types of nodes may correspond to the lower node.

하위 노드들 각각은 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드(frame mute field)에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔할 수 있다. 프레임 뮤트 필드는 각 통신 프레임의 가장 마지막에 위치한 구간에 해당할 수 있고, 하위 노드들은 운용 대상 주파수 채널들의 상태를 스캔할 수 있다. Each of the lower nodes may scan radio environment states of frequency channels in a frame mute field included in each of a predetermined number of previous communication frames. The frame mute field may correspond to the last section of each communication frame, and lower nodes may scan states of frequency channels to be operated.

상위 노드는 네트워크를 종합적으로 관리하는 노드로서 접속한 하위 노드들의 무선 자원 관리, 데이터 중계, 네트워크 관리 및 제어 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상위 노드는 도 1에서와 같이 상위 클러스터 노드(Primary Cluster Node, 이하 PCN)으로 지칭될 수 있다. 다만, 상위 노드는 PCN으로 한정되는 것은 아니며 다른 종류의 노드가 상위 노드에 해당할 수도 있다. The upper node is a node that comprehensively manages the network, and may perform radio resource management, data relay, network management and control, and the like of connected lower nodes. For example, the upper node may be referred to as a primary cluster node (PCN) as shown in FIG. 1. However, the upper node is not limited to the PCN, and other types of nodes may correspond to the higher node.

상위 노드는 복수의 하위 노드들이 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔한 결과를 수신하고, 스캔한 결과에 기초하여 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정할 수 있다. 또한, 사용 가능한 주파수 채널들을 연속되는 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하여 다음 통신 프레임들 사이에서 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. 비콘 구간은 복수의 비콘 슬롯들을 포함할 수 있으며, 복수의 비콘 슬롯들 각각에서는 애드 혹 네트워크 시스템을 구성하는 노드들 각각이 동일한 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신할 수 있다. The upper node receives the result of scanning the radio environment status of the frequency channels in the frame mute field included in each of the predetermined number of previous communication frames by a plurality of lower nodes, and can be used among the frequency channels based on the scan result. Frequency channels can be determined. In addition, by allocating usable frequency channels to a beacon section included in each of successive communication frames, the frequency channel allocated to the beacon section can be leap between next communication frames. The beacon period may include a plurality of beacon slots, and in each of the plurality of beacon slots, each of the nodes constituting the ad hoc network system may transmit control data using the same frequency channel.

도 1에서 애드 혹 네트워크 시스템을 구성하는 노드들은 클러스터 노드(Cluster Node, 이하 CN) 및 불연결 노드(Disconnected Node, 이하 DN)들을 더 포함할 수 있다. Nodes constituting the ad hoc network system in FIG. 1 may further include a cluster node (hereinafter referred to as CN) and a disconnected node (hereinafter referred to as DN).

CN은 데이터 중계 노드로서 PCN 및 LN이 송수신하는 제어 데이터뿐만 아니라 음성, 영상 및 전문 데이터를 중계할 수 있다. DN은 네트워크에 접속하지 못한 노드일 수 있다. DN은 네트워크에의 가입을 시도를 하는 노드 또는 통신 상태가 좋지 않아 네트워크에서 탈퇴된 노드일 수 있다. As a data relay node, the CN can relay voice, video and professional data as well as control data transmitted and received by the PCN and LN. DN may be a node that cannot access the network. The DN may be a node attempting to join the network or a node that has left the network due to poor communication.

클러스터-메쉬 구조의 멀티홉 애드 혹 네트워크를 구성하기 위해서는 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들이 자율적으로 네트워크를 구성해야 하며 노드들 간 제어 정보 및 상태 정보가 주기적으로 전달되어야 한다. 이하, 도 2에서는 클러스터-메쉬 구조의 멀티홉 애드 혹 네트워크에서 노드들 간 제어 정보 및 상태 정보를 주기적으로 전달하기 위한 통신 프레임의 구조에 대하여 설명한다. In order to configure a cluster-mesh multi-hop ad-hoc network, nodes constituting the ad-hoc network must autonomously configure the network, and control information and status information must be periodically transmitted between nodes. Hereinafter, in FIG. 2, a structure of a communication frame for periodically transmitting control information and state information between nodes in a multi-hop ad hoc network having a cluster-mesh structure will be described.

도 2는 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a structure of a communication frame based on Time Division Multiple Access.

도 2는 애드 혹 네트워크에 최대 8개의 노드가 접속하는 경우 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access, 이하 TDMA)에 기반한 통신 프레임의 구조를 나타낸 것이다. 도 2에서 각 통신 프레임은 100ms의 길이를 가질 수 있다.FIG. 2 shows the structure of a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA) when up to 8 nodes access an ad hoc network. In FIG. 2, each communication frame may have a length of 100 ms.

한편, 애드 혹 네트워크에 접속할 수 있는 최대 노드의 개수 및 통신 프레임의 길이는 상술한 바로 제한되지 않는다. 따라서, 통신 프레임의 구조는 도 2에 한정되지 않으며 다양한 구조를 가질 수 있다. On the other hand, the maximum number of nodes that can access the ad hoc network and the length of the communication frame are not limited as described above. Accordingly, the structure of the communication frame is not limited to FIG. 2 and may have various structures.

도 2를 참고하면, 임의의 N번째 통신 프레임(200)은 애드 혹 네트워크에 접속하는 노드들 간의 망 제어 메시지 전송을 위한 비콘 슬롯(210)(beacon slot) 8개, 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯(220)(data slot) 234개, 프레임 뮤트 필드(240)(frame mute field) 1개 및 각 슬롯의 마지막에 위치한 뮤트 필드(230)(mute field)으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2, an arbitrary N-th communication frame 200 includes 8 beacon slots 210 for transmission of network control messages between nodes accessing an ad hoc network, and data slots for data transmission ( 220) (data slot) 234, a frame mute field 240 (frame mute field) may be composed of a mute field 230 (mute field) located at the end of each slot.

비콘 슬롯(210)에서는 라우팅 정보, 자원할당 정보, 토폴로지 정보, 주파수 정보 및 암호화 키 정보 등 네트워크의 제어에 관련된 데이터가 송수신될 수 있다. 비콘 슬롯(210)들 사이마다 위치한 뮤트 필드(230)에서는 송수신 모드를 전환할 수 있다. In the beacon slot 210, data related to network control, such as routing information, resource allocation information, topology information, frequency information, and encryption key information, may be transmitted and received. In the mute field 230 located between the beacon slots 210, the transmission/reception mode can be switched.

데이터 슬롯(220)에서는 음성, 영상 및 전문 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 포함한 데이터들이 송수신될 수 있다. 데이터 슬롯(220)들 사이마다 위치한 뮤트 필드(230)에서는 재밍 또는 간섭 신호가 존재하는 경우에 대비하여 데이터 전송 신뢰성을 보장하기 위한 주파수 도약이 수행될 수 있다.Data including at least one of audio, video, and professional data may be transmitted and received in the data slot 220. In the mute field 230 located between the data slots 220, frequency hopping may be performed to ensure data transmission reliability in case a jamming or interference signal exists.

N번째 통신 프레임(200)의 가장 마지막에 위치한 프레임 뮤트 필드 (240)에서는 운용 대상인 주파수 채널들의 세트에 대하여 스캐닝을 수행하여 각 주파수 채널들의 특성을 측정할 수 있다. 프레임 뮤트 필드(240)에서 스캔한 결과를 기초로 하여, 연속되는 다음 통신 프레임들에서 수행되는 주파수 도약을 위해 사용 가능한 주파수 채널들의 세트가 결정될 수 있다. In the frame mute field 240 located at the end of the N-th communication frame 200, a set of frequency channels to be operated may be scanned to measure characteristics of each frequency channel. Based on the scan result in the frame mute field 240, a set of frequency channels usable for frequency hopping performed in subsequent communication frames may be determined.

도 3은 통신 프레임의 비콘 슬롯(beacon slot)의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a structure of a beacon slot of a communication frame.

도 3을 참고하면, 임의의 N번째 통신 프레임(200)에 포함된 비콘 슬롯(210)들이 도시되어 있다. 비콘 슬롯(210)에서는 통신 망 관리에 필요한 제어 데이터를 송수신할 수 있다. Referring to FIG. 3, beacon slots 210 included in an N-th communication frame 200 are shown. The beacon slot 210 may transmit and receive control data required for communication network management.

구체적으로, 각 비콘 슬롯(210)에서는 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들 중 어느 하나의 노드만이 제어 데이터를 송신할 수 있다. 또한, 임의의 N번째 통신 프레임(200)에 포함된 비콘 슬롯(210)들의 개수는 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들의 개수와 동일할 수 있다. Specifically, in each beacon slot 210, only one of the nodes constituting the ad hoc network can transmit control data. In addition, the number of beacon slots 210 included in any N-th communication frame 200 may be the same as the number of nodes constituting an ad hoc network.

예를 들어, 애드 혹 네트워크에 접속하는 노드들이 총 8개인 경우, 비콘 슬롯#1 에서는 ID 1번의 노드가 제어 데이터를 송신할 수 있으며 비콘 슬롯#2 에서는 ID 2번의 노드가 제어 데이터를 송신할 수 있다. 마찬가지로 비콘 슬롯#8 에서는 ID 8번의 노드가 제어 데이터를 송신할 수 있다. For example, if there are a total of 8 nodes connecting to the ad hoc network, the node ID 1 can transmit control data in beacon slot #1, and the ID 2 node can transmit control data in beacon slot #2. have. Similarly, in beacon slot #8, the node with ID 8 can transmit control data.

이 때, 임의의 N번째 통신 프레임(200)에 포함된 비콘 슬롯(210)들에서 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들 각각은 동일한 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신할 수 있다. In this case, each of the nodes constituting the ad hoc network in the beacon slots 210 included in the N-th communication frame 200 may transmit control data using the same frequency channel.

한편, 각 비콘 슬롯(210)은 자동 이득 제어(Automatoic Gain Control, 이하 AGC) 필드, 프리엠블(Preamble, 이하 PRMB) 필드, 순환 전치(Cyclic Prefix, 이하 CP) 필드, 파일럿(Pilot) 필드, 제어 데이터(Control Data, 이하 CTRL_Data) 필드 및 뮤트 필드(230)로 구성될 수 있다. On the other hand, each beacon slot 210 is an automatic gain control (Automatoic Gain Control, hereinafter referred to as AGC) field, a preamble (hereinafter referred to as PRMB) field, a cyclic prefix (hereinafter referred to as CP) field, pilot (Pilot) field, control It may be composed of a data (Control Data, hereinafter CTRL_Data) field and a mute field 230.

AGC 필드는 수신 신호 세기 측정을 위한 레퍼런스 신호 송신 영역으로, 수신 신호 세기를 기반으로 수신 노드의 자동 이득 제어를 수행하며 128비트의 크기를 가질 수 있다. PRMB 필드는 프레임마다 노드 간에 시간 동기화를 하기 위한 신호 송신 영역으로 256비트의 크기를 가질 수 있다. CP 필드는 비콘 슬롯(210) 내 CTRL_Data 필드 사이에서 부호 간 간섭(Inter Symbol Interference, ISI)을 완화시키기 위한 영역으로, 맨 뒤의 데이터 56비트를 복사하여 파일러 필드 앞에 배치할 수 있다. 파일럿 필드는 무선 주파수 채널의 상태 추정을 위한 레퍼런스 신호로 총 64비트의 크기를 가질 수 있다. CTRL_ Data 필드에서는 라우팅 정보(Routing Information Element, RIE), 자원 할당 정보(Resource Alloscation Information Element, RAIE), 네트워크 연결 정보(Network Connectivity Information Element, NCIE), 주파수 정보(Frequency Set Information Element, FSIE) 및 암호화 키 정보(RSA Key Information Element, RKIE) 등 네트워크 제어에 관련된 데이터가 송수신될 수 있다. CTRL_ Data 필드는 140비트의 크기를 가질 수 있으며, 하나의 비콘 슬롯(210) 내에는 CTRL_ Data 필드가 4개로 구성되어 총 560비트의 크기를 가질 수 있다. 한편, 비콘 슬롯(210)을 구성하는 각 필드들의 크기 및 개수는 상술한 바에 제한되지 않는다.The AGC field is a reference signal transmission region for measuring the received signal strength, performs automatic gain control of the receiving node based on the received signal strength, and may have a size of 128 bits. The PRMB field is a signal transmission region for time synchronization between nodes for each frame, and may have a size of 256 bits. The CP field is an area for mitigating inter-symbol interference (ISI) between CTRL_Data fields in the beacon slot 210, and 56 bits of data at the end may be copied and placed in front of the filer field. The pilot field is a reference signal for estimating a state of a radio frequency channel and may have a total size of 64 bits. In the CTRL_ Data field, routing information (Routing Information Element, RIE), resource allocation information (Resource Alloscation Information Element, RAIE), network connectivity information (Network Connectivity Information Element, NCIE), frequency information (Frequency Set Information Element, FSIE) and encryption Data related to network control, such as key information (RSA Key Information Element, RKIE), may be transmitted and received. The CTRL_Data field may have a size of 140 bits, and in one beacon slot 210, four CTRL_Data fields may have a total size of 560 bits. Meanwhile, the size and number of fields constituting the beacon slot 210 are not limited to those described above.

  RIE에는 송신 노드의 정보, 노드의 타입 및 인접 노드의 무선 통신 품질 정보 등이 전송될 수 있다. RAIE에는 네트워크 내에서 관리자 역할을 수행하는 PCN에 의해 자원 할당 정보가 포함되어 애드 혹 네트워크를 구성하는 각 노드에게 전송될 수 있다. NCIE에는 데이터 중계를 위한 정보가 전송될 수 있으며, PCN 및 CN이 해당 정보를 이용하여 데이터 중계 및 전달을 수행할 수 있다. FSIE에는 애드 혹 네트워크를 구성하는 각 노드가 운용 대상 주파수 채널들을 스캐닝한 주파수 채널 스캐닝 정보 및 PCN에 의해 연속되는 다음 통신 프레임들에서 사용 가능한 주파수 채널들의 정보가 저장되어 비콘 슬롯(210) 및 데이터 슬롯(220)에서 수행되는 주파수 도약에 이용될 수 있다. RKIE에는 데이터를 암호화한 키의 정보가 담겨 전송될 수 있다. 비콘 슬롯(210)의 마지막 필드인 뮤트 필드(230)에서는 비콘 슬롯(210)의 송수신 전환을 수행할 수 있으며 40usec의 크기를 가질 수 있다. 해당 노드가 제어 메시지를 송신할 차례인 경우에는 송신 모드로, 송신할 차례가 아닌 경우에는 다른 노드의 제어 메시지를 수신하기 위해 수신 모드로 전환될 수 있다.In the RIE, information of a transmitting node, a node type, and radio communication quality information of an adjacent node may be transmitted. In the RAIE, resource allocation information is included by the PCN, which serves as an administrator in the network, and may be transmitted to each node constituting the ad hoc network. Information for data relay may be transmitted to the NCIE, and the PCN and CN may perform data relay and delivery using the corresponding information. The FSIE stores frequency channel scanning information in which each node constituting an ad hoc network scans the frequency channels to be operated and frequency channels available in subsequent communication frames successively by the PCN, and stores the beacon slot 210 and data slot. It can be used for the frequency hopping performed at 220. The RKIE may contain information of a key that encrypts data and may be transmitted. In the mute field 230, which is the last field of the beacon slot 210, transmission/reception switching of the beacon slot 210 may be performed, and may have a size of 40 usec. If it is the node's turn to transmit the control message, it may be switched to the transmission mode, and if it is not the turn to transmit, it may be switched to the reception mode to receive the control message of another node.

도 4는 통신 프레임의 데이터 슬롯(data slot)의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a structure of a data slot of a communication frame.

도 4를 참고하면, 임의의 N번째 통신 프레임(200)에 포함된 데이터 슬롯(220)들이 도시되어 있다.Referring to FIG. 4, data slots 220 included in an N-th communication frame 200 are illustrated.

각 데이터 슬롯(220)은 순환 전치(Cyclic Prefix, 이하 CP) 필드, 파일럿(Pilot) 필드, 데이터(Data) 필드 및 뮤트 필드(230)로 구성될 수 있다.Each data slot 220 may be composed of a cyclic prefix (CP) field, a pilot field, a data field, and a mute field 230.

데이터 슬롯(220)의 데이터(Data) 필드에서는 음성 데이터, 영상 데이터 및 전문 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 전장 데이터가 송수신될 수 있다. CP 필드, 파일럿 필드 및 뮤트 필드(230) 각각의 역할은 도 3에서 상술한 바와 같다. In the data field of the data slot 220, electronic data including at least one of voice data, image data, and professional data may be transmitted and received. The roles of each of the CP field, pilot field, and mute field 230 are as described above with reference to FIG. 3.

구체적으로, 각 데이터 슬롯(220)에서는 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들 중 어느 하나의 노드만이 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 데이터 슬롯#1부터 데이터 슬롯#10에서는 ID 1번의 노드가 데이터를 송신할 수 있으며, 마찬가지로 데이터 슬롯#210부터 데이터 슬롯#234 에서는 ID 8번의 노드가 데이터를 송신할 수 있다. Specifically, in each data slot 220, only one of the nodes constituting the ad-hoc network can transmit data. For example, in data slot #1 to data slot #10, a node with ID 1 can transmit data, and in data slot #210 through data slot #234, a node with ID 8 can transmit data.

이 때, 임의의 N번째 통신 프레임(200)에 포함된 각 데이터 슬롯(220)에서 데이터를 송신하는 노드는 사용 가능한 주파수 채널들 중 어느 하나를 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. In this case, a node that transmits data in each data slot 220 included in an N-th communication frame 200 may transmit data using any one of available frequency channels.

따라서, 임의의 N번째 통신 프레임에서 데이터 슬롯(220) 마다 사용하는 주파수 채널이 달라질 수 있으므로, 데이터 슬롯(220)의 뮤트 필드(230)에서는 송수신 모드의 전환뿐만 아니라 주파수 채널의 도약을 수행할 수 있다. Therefore, since the frequency channel used for each data slot 220 in an arbitrary N-th communication frame may be different, the mute field 230 of the data slot 220 not only changes the transmission/reception mode but also performs a frequency channel leap. have.

한편, 데이터 슬롯(220)을 구성하는 각 필드들의 크기 및 개수는 상술한 바에 제한되지 않는다.Meanwhile, the size and number of fields constituting the data slot 220 are not limited to those described above.

도 5는 통신 프레임의 프레임 뮤트 필드(frame mute field)의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of a structure of a frame mute field of a communication frame.

도 5를 참고하면, 임의의 N번째 통신 프레임(200)에 포함된 프레임 뮤트 필드(240)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 5, a frame mute field 240 included in an N-th communication frame 200 is illustrated.

프레임 뮤트 필드(240)는 세팅 필드 및 스캔 필드로 구성될 수 있다. 세팅 필드에서 애드 혹 네트워크를 구성하는 각 노드들은 운용 대상 주파수 채널들의 무선 환경 상태 스캐닝을 위한 하드웨어 세팅을 할 수 있다. 세팅 필드는 125usec 의 크기를 가질 수 있다. 스캔 필드에서 각 노드들은 스캔 필드에서 운용 대상 주파수 채널들 중 어느 하나의 주파수 채널 스캔을 60usec 동안 수행할 수 있다. 프레임 뮤트 필드(240)에서 스캔 필드는 4번 위치할 수 있으며, 따라서 각 노드들은 프레임 뮤트 필드(240)에서 주파수 채널의 스캔을 4번 수행할 수 있다. 스캔 필드들의 사이에는 40usec의 유휴(Idle) 필드가 위치할 수 있다. The frame mute field 240 may be composed of a setting field and a scan field. In the setting field, each node constituting the ad-hoc network may set hardware for scanning the radio environment status of the frequency channels to be operated. The setting field may have a size of 125 usec. In the scan field, each node may perform a frequency channel scan of one of the operating target frequency channels for 60 usec in the scan field. The scan field may be located 4 times in the frame mute field 240, and thus, each node may perform a frequency channel scan 4 times in the frame mute field 240. A 40usec idle field may be positioned between the scan fields.

한편, 프레임 뮤트 필드(240)를 구성하는 각 필드들의 크기 및 개수는 상술한 바에 제한되지 않는다.Meanwhile, the size and number of fields constituting the frame mute field 240 are not limited to those described above.

도 6은 주파수 채널 갱신 절차의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for describing an example of a frequency channel update procedure.

도 6은 4개의 노드들로 구성된 애드 혹 네트워크에 재밍 신호가 발생하는 경우 주파수 채널의 도약을 위해 주파수 채널들이 갱신되는 과정을 나타낼 수 있다. 4개의 노드들 중 ID 1, ID 2 및 ID 3의 노드들은 LN에 해당하며, ID 4의 노드는 PCN에 해당할 수 있다. 6 illustrates a process in which frequency channels are updated to leap the frequency channel when a jamming signal is generated in an ad hoc network composed of four nodes. Among the four nodes, ID 1, ID 2, and ID 3 nodes correspond to LNs, and ID 4 nodes may correspond to PCNs.

애드 혹 네트워크를 구성하는 4개의 모든 노드들은 통신 프레임#1부터 통신 프레임#5 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드마다 운용 대상인 주파수 채널들 20개의 무선 채널 환경 특성들을 스캐닝할 수 있다. 도 5에서 상술한 바와 같이, 하나의 프레임 뮤트 필드에서 노드들 각각은 4개의 주파수 채널들을 스캐닝 할 수 있으므로, 노드들 각각은 총 5개의 통신 프레임 동안 20개의 운용 대상 주파수 채널들에 대한 스캐닝을 완료할 수 있다. All four nodes constituting the ad-hoc network may scan 20 radio channel environment characteristics of frequency channels to be operated for each frame mute field included in each of communication frames #1 to #5. As described above in FIG. 5, since each node can scan 4 frequency channels in one frame mute field, each of the nodes completes scanning for 20 frequency channels to be operated during a total of 5 communication frames. can do.

모든 LN들은 하나의 통신 프레임의 프레임 뮤트 필드에서 수행한 주파수 채널들에 대한 측정을 기반으로 하여, 주파수 채널 별 사용 가능 여부 분석 정보를 포함하는 스캔 결과(Scan Report, 이하 Scan_RPT)를 다음 통신 프레임의 FSIE에 담아 PCN으로 전달할 수 있다. 즉, 통신 프레임#1의 프레임 뮤트 필드에서 수행된 각 LN들의 Scan_RPT는 통신 프레임#2의 FSIE에 포함되어 PCN으로 전달될 수 있다. 최종적으로, 통신 프레임#5의 프레임 뮤트 필드에서 수행된 각 LN들의 Scan_RPT는 통신 프레임#6의 FSIE에 포함되어 PCN으로 전달될 수 있다. 따라서, 통신 프레임#6에서, 운용 대상인 주파수 채널들 20개에 대한 Scan Report 의 PCN으로의 송신이 완료될 수 있다. Based on the measurement of the frequency channels performed in the frame mute field of one communication frame, all LNs send the scan result (Scan Report, hereinafter Scan_RPT) including the analysis information on the availability of each frequency channel to the next communication frame. It can be put in the FSIE and delivered to the PCN. That is, the Scan_RPT of each LN performed in the frame mute field of communication frame #1 may be included in the FSIE of communication frame #2 and transmitted to the PCN. Finally, the Scan_RPT of each LN performed in the frame mute field of communication frame #5 may be included in the FSIE of communication frame #6 and transmitted to the PCN. Accordingly, in communication frame #6, transmission of the Scan Report for 20 frequency channels to be operated to the PCN can be completed.

이후, 통신 프레임#7에서 PCN은 각 LN들로부터 수신한 주파수 채널 별 사용 가능 여부 분석 정보를 종합하고 이에 기초하여, 사용 가능한 주파수 채널들을 결정할 수 있다. PCN은 사용 가능한 주파수 채널 정보(Frequency Channel Information, FREQ_CH_INF) 및 자원 할당 정보를 통신 프레임#7의 비콘 슬롯 내 CTRL_Data 필드의 FSIE에 저장하여 각 LN에게 전송할 수 있다. Thereafter, in communication frame #7, the PCN may aggregate the availability analysis information for each frequency channel received from each LN, and determine the available frequency channels based on this. The PCN may store available frequency channel information (FREQ_CH_INF) and resource allocation information in the FSIE of the CTRL_Data field in the beacon slot of communication frame #7 and transmit it to each LN.

전송이 완료된 후, 통신 프레임#8에서 애드 혹 네트워크를 구성하는 모든 노드들의 주파수 채널 갱신이 완료(Frequency Channel Update, FREQ_CH_Update)되어 통신 프레임#8 다음의 통신 프레임들에서 사용 가능한 주파수 채널이 정해질 수 있다. After the transmission is complete, frequency channel updates of all nodes constituting the ad hoc network in communication frame #8 are completed (Frequency Channel Update, FREQ_CH_Update), so that the available frequency channels in the communication frames following communication frame #8 can be determined. have.

도 7은 통신 프레임에서 수행되는 지능형 주파수 도약의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for describing an example of intelligent frequency hopping performed in a communication frame.

도 7을 참고하면, 지능형 주파수 도약은 데이터 슬롯뿐만 아니라 비콘 슬롯에서도 수행될 수 있다. 이를 통해, 음성, 영상 및 전장 데이터 뿐만 아니라 네트워크 구성을 위한 제어 데이터 전송에도 주파수 도약을 수행하여 안정적인 데이터 전송을 보장할 수 있다. Referring to FIG. 7, intelligent frequency hopping may be performed in a beacon slot as well as a data slot. Through this, it is possible to ensure stable data transmission by performing a frequency hopping not only for voice, video, and electronic data, but also for control data transmission for network configuration.

통신 프레임#1 내지 통신 프레임#10 동안에는 도 6에서 상술한 바와 같이, 통신 프레임#11 내지 통신 프레임#20 동안에서의 주파수 채널의 도약을 위한 주파수 채널 갱신 과정이 수행될 수 있다. 즉, 통신 프레임#3 내지 통신 프레임#7 동안에 애드 혹 네트워크를 구성하는 각 노드들은 20개의 운용 대상 주파수 채널들에 대한 스캐닝을 완료할 수 있다.During communication frames #1 to #10, as described above with reference to FIG. 6, a frequency channel update process for hopping of the frequency channel during communication frames #11 to #20 may be performed. That is, during communication frame #3 to communication frame #7, each node constituting the ad hoc network may complete scanning of 20 frequency channels to be operated.

이후 통신 프레임#8에서는, 운용 대상인 주파수 채널들 20개에 대한 Scan Report 의 PCN으로의 송신이 완료될 수 있고, 통신 프레임#9에서는 PCN이 사용 가능한 주파수 채널 정보(Frequency Channel Information, FREQ_CH_INF) 및 자원 할당 정보를 각 LN에게 전송할 수 있다. 통신 프레임#10에서는 주파수 채널 갱신이 완료(Frequency Channel Update, FREQ_CH_Update)되어 통신 프레임#11 내지 통신 프레임#20에서 사용 가능한 주파수 채널이 결정될 수 있다. Thereafter, in communication frame #8, transmission of the Scan Report for 20 frequency channels to be operated to the PCN can be completed, and in communication frame #9, frequency channel information (Frequency Channel Information, FREQ_CH_INF) and resources available to the PCN Allocation information can be transmitted to each LN. In communication frame #10, the frequency channel update is completed (Frequency Channel Update, FREQ_CH_Update), so that a frequency channel usable in communication frames #11 to #20 may be determined.

통신 프레임#11 내지 통신 프레임#20 각각에 포함된 데이터 슬롯들 및 비콘 슬롯들에서는 통신 프레임#3 내지 통신 프레임#10에서의 주파수 갱신 절차를 통해 결정된 사용 가능한 주파수 채널들을 이용하여 주파수 도약이 수행될 수 있다. In the data slots and beacon slots included in each of communication frames #11 to #20, frequency hopping is performed using available frequency channels determined through a frequency update procedure in communication frames #3 to #10. I can.

먼저 데이터 슬롯의 경우, 도 4에서 상술한 바와 같이 각 데이터 슬롯에서 데이터를 송신하는 어느 하나의 노드는, 사용 가능한 주파수 채널들 중 어느 하나를 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. First, in the case of a data slot, as described above in FIG. 4, any one node that transmits data in each data slot may transmit data using any one of available frequency channels.

따라서, PCN은 통신 프레임#11 내지 통신 프레임#20에 포함된 데이터 슬롯들 각각에, 사용 가능한 주파수 채널들 중 어느 하나의 주파수 채널을 할당할 수 있다. Accordingly, the PCN can allocate any one of the available frequency channels to each of the data slots included in the communication frame #11 to the communication frame #20.

이에 따라, 데이터 슬롯 마다 사용하는 주파수 채널이 달라질 수 있으므로, 데이터 슬롯들 사이에서 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. 구체적으로, 데이터 슬롯의 뮤트 필드에서 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. 데이터 슬롯의 주파수 도약 패턴은 통신 프레임 인덱스(index)와 데이터 슬롯 인덱스를 인수로 하여 랜덤으로 결정될 수 있다. Accordingly, since the frequency channel used for each data slot may vary, a frequency channel leap between data slots may be performed. Specifically, a frequency channel hopping may be performed in the mute field of the data slot. The frequency hopping pattern of the data slot may be randomly determined by taking a communication frame index and a data slot index as arguments.

비콘 슬롯의 경우, 도 3에서 상술한 바와 같이 같은 통신 프레임 내에 포함된 비콘 슬롯들에서 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들 각각은, 동일한 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신할 수 있다. In the case of a beacon slot, each of the nodes constituting the ad hoc network in the beacon slots included in the same communication frame as described above in FIG. 3 may transmit control data using the same frequency channel.

따라서, 어느 하나의 통신 프레임 내 복수의 비콘 슬롯들을 포함하는 비콘 구간에는 하나의 주파수 채널이 할당되어, 복수의 비콘 슬롯들 각각에서 각 노드들은 해당 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신할 수 있다. Accordingly, one frequency channel is allocated to a beacon period including a plurality of beacon slots in one communication frame, so that each node can transmit control data using a corresponding frequency channel in each of the plurality of beacon slots.

예를 들어, 통신 프레임#14에 포함된 비콘 구간에는 주파수 채널 1번이 할당될 수 있으며, 통신 프레임#15에 포함된 비콘 구간에는 주파수 채널 2번이 할당될 수 있다. 최종적으로 통신 프레임#20에 포함된 비콘 구간에는 주파수 채널 7번이 할당될 수 있다. For example, frequency channel #1 may be assigned to a beacon section included in communication frame #14, and frequency channel #2 may be assigned to beacon section included in communication frame #15. Finally, frequency channel 7 may be allocated to the beacon section included in communication frame #20.

따라서, 비콘 슬롯의 경우는 비콘 슬롯 단위가 아닌, 통신 프레임 단위로 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. 구체적으로, 통신 프레임들 각각의 프레임 뮤트 필드에서 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. Accordingly, in the case of a beacon slot, a frequency channel leap may be performed in units of communication frames, not in units of beacon slots. Specifically, frequency channel hopping may be performed in a frame mute field of each of the communication frames.

한편, 운용 대상 주파수 채널 세트 중 하나의 주파수 채널을 공통 제어 채널(Common Control Channel, 이하 CCC)로 설정하여, CCC를 초기 시간에 대응되는 소정의 통신 프레임들 각각에 포함된 비콘 구간에 할당할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 통신 프레임#11 내지 통신 프레임#20에서 통신 프레임#11, 통신 프레임#12 및 통신 프레임#13에는 CCC에 해당하는 주파수 채널 0번이 할당될 수 있다. CCC는 운용 대상 주파수 채널 세트 중 하나로서, 기설정된 주파수 채널에 해당할 수 있다. Meanwhile, by setting one of the frequency channel sets to be operated as a common control channel (CCC), the CCC can be assigned to a beacon period included in each of predetermined communication frames corresponding to the initial time. have. For example, in communication frames #11 to #20 of FIG. 7, frequency channel 0 corresponding to CCC may be allocated to communication frame #11, communication frame #12, and communication frame #13. CCC is one of a set of frequency channels to be operated and may correspond to a preset frequency channel.

도 7과 같이 비콘 슬롯의 경우 총 10개의 프레임, 즉 1초의 주기로 주파수 채널들을 매핑할 수 있으나, 주파수 채널들이 매핑되는 주기는 이에 제한되는 것은 아니다. As shown in FIG. 7, in the case of the beacon slot, frequency channels may be mapped in a total of 10 frames, that is, a period of 1 second, but the period in which the frequency channels are mapped is not limited thereto.

도 8은 애드 혹 네트워크에서 TDMA에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an example of a method of configuring a communication frame based on TDMA in an ad hoc network.

810 단계에서, 상위 노드가 복수의 하위 노드들이 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔한 결과를 수신할 수 있다. 상위 노드는 네트워크를 종합적으로 관리하는 노드로서 하위 노드들의 무선 자원 관리, 데이터 중계, 네트워크 관리 및 제어 등을 수행할 수 있다. 복수의 하위 노드들은 운용 대상 주파수 채널들의 상태를 스캔할 수 있다. In step 810, the upper node may receive a result of scanning the radio environment state of the frequency channels in a frame mute field in which a plurality of lower nodes are included in each of a predetermined number of previous communication frames. The upper node is a node that comprehensively manages the network and can perform radio resource management, data relay, network management and control, and the like of lower nodes. The plurality of lower nodes may scan the state of the frequency channels to be operated.

820 단계에서, 상위 노드는 스캔한 결과에 기초하여 상기 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정할 수 있다. 상위 노드는 운용 대상 주파수 채널들 중 연속되는 다음 통신 프레임들에서 사용 가능한 주파수 채널들을 결정할 수 있다.In step 820, the upper node may determine available frequency channels among the frequency channels based on the scan result. The upper node may determine frequency channels that can be used in subsequent communication frames among frequency channels to be operated.

830 단계에서, 상위 노드가 사용 가능한 주파수 채널들을 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하여 상기 다음 통신 프레임들 사이에서 상기 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행될 수 있다. 비콘 구간은 복수의 비콘 슬롯들을 포함할 수 있고, 복수의 비콘 슬롯들 각각에서는 상위 노드 및 복수의 하위 노드들 각각이 할당된 동일한 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신할 수 있다. In step 830, frequency channels that can be used by an upper node may be allocated to a beacon period included in each of the following communication frames, and the frequency channel allocated to the beacon period may be leap between the next communication frames. The beacon period may include a plurality of beacon slots, and in each of the plurality of beacon slots, control data may be transmitted using the same frequency channel to which the upper node and the plurality of lower nodes are assigned.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed on a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the data structure used in the above-described embodiment of the present invention can be recorded on a computer-readable recording medium through various means. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), and an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Claims (10)

상위 노드 및 복수의 하위 노드들로 구성되는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network)에서 TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 구성하는 방법에 있어서,
상기 상위 노드가, 상기 복수의 하위 노드들이 소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드(frame mute field)에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔한 결과를 수신하는 단계;
상기 상위 노드가 상기 스캔한 결과에 기초하여 상기 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정하는 단계; 및
상기 상위 노드가 상기 사용 가능한 주파수 채널들을 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하여 상기 다음 통신 프레임들 사이에서 상기 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행되는 단계를 포함하고,
상기 프레임 뮤트 필드는,
상기 하위 노드들이 상기 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔하기 위한 하드웨어 세팅을 할 수 있는 세팅 필드 및;
상기 하위 노드들이 상기 주파수 채널들을 스캔할 수 있는 스캔 필드로 구성되는 방법.
In a method of configuring a communication frame based on Time Division Multiple Access (TDMA) in an ad-hoc network composed of an upper node and a plurality of lower nodes,
Receiving, by the upper node, a result of scanning a radio environment state of frequency channels in a frame mute field included in each of a predetermined number of previous communication frames by the plurality of lower nodes;
Determining, by the upper node, usable frequency channels among the frequency channels based on the scan result; And
The upper node allocating the available frequency channels to a beacon section included in each of the following communication frames, and performing a hopping of the frequency channel assigned to the beacon section between the next communication frames,
The frame mute field,
A setting field through which the lower nodes can set hardware for scanning radio environment states of the frequency channels;
The method is composed of a scan field through which the lower nodes can scan the frequency channels.
제 1항에 있어서,
상기 비콘 구간은
복수의 비콘 슬롯들을 포함하고, 상기 복수의 비콘 슬롯들 각각에서는 상기 상위 노드 및 상기 복수의 하위 노드들 각각이 동일한 주파수 채널을 이용하여 제어 데이터를 송신하는 방법.
The method of claim 1,
The beacon section is
A method of including a plurality of beacon slots, and in each of the plurality of beacon slots, each of the upper node and the plurality of lower nodes transmit control data using the same frequency channel.
제 1항에 있어서,
상기 비콘 구간에 할당된 주파수 채널의 도약은 상기 다음 통신 프레임들 각각의 프레임 뮤트 필드에서 수행되는 방법.
The method of claim 1,
The hopping of the frequency channel allocated to the beacon period is performed in a frame mute field of each of the next communication frames.
제 1항에 있어서,
상기 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 복수의 데이터 슬롯들 각각에 상기 사용 가능한 주파수 채널들 중 어느 하나를 할당하여, 상기 복수의 데이터 슬롯들 사이에서 상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행되는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 1,
By allocating any one of the available frequency channels to each of a plurality of data slots included in each of the next communication frames, the frequency channel allocated to each of the plurality of data slots between the plurality of data slots The method further comprising the step of performing a leap.
제 4항에 있어서,
상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에서는 상기 상위 노드 및 상기 복수의 하위 노드들 각각이 할당된 주파수 채널을 이용하여 음성 데이터, 영상 데이터 및 전문 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 송신하는 방법.
The method of claim 4,
In each of the plurality of data slots, a method of transmitting data including at least one of audio data, video data, and professional data by using a frequency channel to which the upper node and the plurality of lower nodes are assigned.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에 할당된 주파수 채널의 도약은
상기 복수의 데이터 슬롯들 각각에 포함된 뮤트 필드(mute field)에서 수행되는 방법.
The method of claim 4,
The hopping of the frequency channel allocated to each of the plurality of data slots is
A method performed in a mute field included in each of the plurality of data slots.
제 1 항에 있어서,
상기 상위 노드가 상기 사용 가능한 주파수 채널들을 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하는 단계는
상기 다음 통신 프레임들 중 초기 시간에 대응되는 소정의 통신 프레임들 각각에 포함된 비콘 구간에는 기 설정된 주파수 채널이 할당되는 방법.
The method of claim 1,
The step of allocating, by the upper node, the available frequency channels to a beacon period included in each of the following communication frames,
A method of assigning a preset frequency channel to a beacon section included in each of predetermined communication frames corresponding to an initial time among the following communication frames.
제 7 항에 있어서,
상기 소정의 통신 프레임들은 기 설정된 개수의 통신 프레임들에 해당하는 방법.
The method of claim 7,
The predetermined communication frames correspond to a preset number of communication frames.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a program for executing the method of claim 1 on a computer. TDMA(Time Division Multiple Access)에 기반한 통신 프레임을 사용하는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc network) 시스템에 있어서,
소정의 개수의 이전 통신 프레임들 각각에 포함된 프레임 뮤트 필드(frame mute field)에서 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔하는 복수의 하위 노드들; 및
상기 복수의 하위 노드들로부터 상기 스캔한 결과를 수신하고, 상기 스캔한 결과에 기초하여 상기 주파수 채널들 중 사용 가능한 주파수 채널들을 결정하며, 상기 사용 가능한 주파수 채널들을 다음 통신 프레임들 각각에 포함되는 비콘 구간에 할당하는 상위 노드를 포함하고,
상기 다음 통신 프레임들 사이에서 상기 비콘 구간 각각에 할당된 주파수 채널의 도약이 수행되고,
상기 프레임 뮤트 필드는,
상기 하위 노드들이 상기 주파수 채널들의 무선 환경 상태를 스캔하기 위한 하드웨어 세팅을 할 수 있는 세팅 필드 및;
상기 하위 노드들이 상기 주파수 채널들을 스캔할 수 있는 스캔 필드로 구성되는, 시스템.
In an ad-hoc network system using a communication frame based on TDMA (Time Division Multiple Access),
A plurality of lower nodes for scanning radio environment states of frequency channels in a frame mute field included in each of a predetermined number of previous communication frames; And
A beacon that receives the scan results from the plurality of lower nodes, determines available frequency channels among the frequency channels based on the scan results, and includes the available frequency channels in each of the following communication frames Includes the upper node allocated to the interval,
Hopping of a frequency channel allocated to each of the beacon intervals between the next communication frames is performed,
The frame mute field,
A setting field through which the lower nodes can set hardware for scanning radio environment states of the frequency channels;
The system, wherein the lower nodes are configured with a scan field through which the frequency channels can be scanned.
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