KR102351845B1

KR102351845B1 - 광역 에너지 하비스팅 센서 네트워크 배치를 위한 멀티-홉 네트워킹 프로토콜

Info

Publication number: KR102351845B1
Application number: KR1020170134398A
Authority: KR
Inventors: 알. 존스턴 매튜
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2022-01-14
Also published as: CA2982637C; SG10201710086RA; CA2982637A1; JP2023075220A; KR20180068848A; ES2805350T3; US20180167864A1; JP2018129788A; AU2017254888B2; US10542477B2; EP3337248A1; EP3337248B1; CN108235403B; CN108235403A; AU2017254888A1

Abstract

본 발명은 다수 저전력 센서 노드 사이에서 통신을 용이하게 하도록 비커닝 구성을 이용하는 EHSN 통신 프로토콜을 제공한다. 예시적인 실시예에 있어서, 원하는 센서 데이터는 중간 릴레이 노드의 세트를 통해 원래의 센서로부터 목적지 노드로 일련의 센서 노드를 통해 흐른다. 하나의 노드로부터 다른 노드로의 전송이, 비컨이 데이터를 릴레이하기에 충분한 에너지를 하비스팅할 때 각 노드에 의해 송신되는, 수신기-개시 비커닝(receiver-initiated beaconing) 구성을 이용해서 야기된다. 렐레이 노드의 특정 세트는, 노드가 충분한 에너지를 하비스팅(그리고 적절한 비콘을 방송)하였음을 기초로, 네트워크의 노드의 전체 세트로부터 기회적으로 선택되고, 어느 노드가 목적지 노드로 데이터를 포워딩하도록 최적으로 위치된다.

Description

광역 에너지 하비스팅 센서 네트워크 배치를 위한 멀티-홉 네트워킹 프로토콜{A MULTI-HOP NETWORKING PROTOCOL FOR WIDE-AREA ENERGY HARVESTING SENSOR NETWORK DEPLOYMENTS}

본 발명은 일반적으로 센서 네트워크에 관한 것으로, 특히 에너지 하비스팅 센서(energy harvesting sensors)의 네트워크를 위한 멀티-홉 네트워킹 프로토콜(multi-hop networking protocol)에 관한 것이다. EHSNs(Energy harvesting sensor networks)는, 항공기 객실 시스템(aircraft cabin systems), 제조 설비 등을 포함하는, 다양한 영역에 적용될 수 있다.

저전력 센서(low power sensors)는 기능을 위해 현재 배터리를 요구한다. 배터리는 주기적 교체를 필요로 하기 때문에, 유지보수의 비용에 기인하여, 저전력 센서는 넓은 분포(예컨대, 수 천의 항공기) 또는 (예컨대, 항공기 엔진과 같은) 접근하기 어려운 장소에 대해서는 이상적이지 않다. 더욱이, 배터리-구동 센서 네트워크(battery-powered sensor networks)는 배터리 누출 위험으로부터 야기되는 환경 문제로 인해 일부 어플리케이션을 위해서는 적절하지 않다. 에너지 하비스팅 성능(energy harvesting capabilities)을 갖는 저전력 센서가 배터리 구동 센서 대신 이용될 수는 있지만, 데이터 전송 체인에서 하나의 센서가, 에너지 소스의 예측불가능하고 랜덤한 속성에 기인하여 야기되는, 전송을 계속하기 위한 전력이 부족하면 센서에서 센서로의 데이터 전송이 실패할 수 있다. 이러한 데이터 전송 실패를 회피하기 위해, EHSN 통신 프로토콜이 에너지 하비스팅 장치 사이에서 데이터의 전송을 용이하게 하는데 필요로 된다.

예시적인 실시예에 있어서, 본 발명은 다수 저전력 센서 노드 사이에서 통신을 용이하게 하도록 비커닝 구성을 이용하는 EHSN 통신 프로토콜을 제공한다. 예시적인 실시예에 있어서, 원하는 센서 데이터는 중간 릴레이 노드의 세트를 통해 원래의 센서로부터 목적지 노드로 일련의 센서 노드를 통해 흐른다. 하나의 노드로부터 다른 노드로의 전송이, 비컨이 데이터를 릴레잉하기에 충분한 에너지를 하비스팅할 때 각 노드에 의해 송신되는, 수신기-개시 비커닝(receiver-initiated beaconing) 구성을 이용해서 야기된다. 렐레이 노드의 특정 세트는, 노드가 충분한 에너지를 하비스팅(그리고 적절한 비콘을 방송)하였음을 기초로, 네트워크의 노드의 전체 세트로부터 기회적으로 선택되고, 어느 노드가 목적지 노드로 데이터를 포워딩하도록 최적으로 위치된다.

본 발명의 하나의 실시예는 에너지 하비스팅 센서 네트워크의 형태를 취한다. 독창적인 네트워크는 노드로서 동작하는 다수의 에너지 하비스팅 센서를 구비하고, 에너지 하비스팅 센서의 각각이 미리 정의된 통신 프로토콜에 따라 동작하도록 구성된다. 더욱이, 네트워크는 에너지 하비스팅 센서와 무선으로 통신하도록 구성된 서버를 포함한다. 미리 정의된 통신 프로토콜은 노드가 깨어나 데이터 패킷을 수신 및 재전송하기에 충분한 에너지를 갖음을 다른 노드에게 나타내는 RTR(ready to receive) 비컨을 노드가 전송하는 RECEIVE 상태를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 에너지 하비스팅 노드의 형태를 취한다. 독창적인 노드는 에너지 하비스팅 장치와; 에너지 저장 장치; 마이크로콘트롤러; 및 무선 트랜시버;를 포함한다. 마이크로콘트롤러 및 무선 트랜시버는 에너지 저장 장치에 의해 전력이 공급된다. 마이크로콘트롤러는 노드가 깨어나 다른 노드로부터 데이터 패킷을 수신하고 데이터 패킷을 재전송하기에 충분한 에너지를 갖음을 나타내는 RTR(ready to receive) 비컨을 트랜시버가 전송하는 미리 정의된 통신 프로토콜에 따라 에너지 하비스팅 노드를 동작시키도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예는 에너지 하비스팅 센서 네트워크의 각 노드에 의해 사용되는 방법의 형태를 취한다. 독창적인 방법은 이하의 단계를 포함한다. 노드는 에너지의 소정 임계치가 하비스팅될 때까지 SLEEP 상태로 남는다. 에너지의 소정 임계치를 하비스팅함에 따라, 노드는 비-결정적 기능을 기초로 TRANSMIT 상태 또는 RECEIVE 상태로 들어간다. RECEIVE 상태에서, 노드는 데이터를 수신하도록 준비되었음을 나타내는 RTR(ready-to-receive) 비컨을 전송하고, 제2 노드로부터 데이터를 수신한다. TRANSMIT 상태에서, 노드는 다른 노드로부터 RTR 비컨을 대기하고, 어떠한 다른 노드가 현재 데이터를 전송하고 있는가의 여부를 결정하고, 현재 데이터를 전송하고 있는 다른 노드가 없다면, RTR 비컨의 송신기로 데이터를 전송한다. 다른 노드가 현재 데이터를 전송하고 있으면, 제1 노드는 채널이 프리(free)일 때까지 전송을 지연시킨다.

부가적인 특징이 이하 설명된다.

도 1은 광역 에너지 하비스팅 센서 네트워크의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 에너지 하비스팅 센서의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 독창적인 EHSN 통신 프로토콜의 흐름도이다.
도 4는 2개의 노드에 대한 예시적 타이밍도이다.

이하의 문단에 있어서, 본 발명에 따른 EHSN의 예시적인 실시예의 개요가 먼저 제공된다. 다음은, 대안적인 접근과의 비교, EHSN MAC(media access control) 프로토콜, 동작의 수신기 및 전송기 모드의 세부사항, 및 기회적 릴레잉(opportunistic relaying)을 포함하는, 독창적인 통신 프로토콜의 다양한 측면의 더욱 상세한 설명이다.

개요

본 발명은 에너지 하비스팅 장치들 간의 스케줄링(scheduling) 및 라우팅(routing)의 현저한 문제점을 해결하고, 이러한 장치가 대규모 배치, 항공기 객실, 및 공장 현장 어플리케이션(factory floor applications)을 위해 네트워크화될 수 있도록 한다. 무선 센서 네트워크는 그 각각이 환경 데이터(environmental data)(예컨대, 온도, 압력, 건강 등) 또는 이벤트(예컨대, 장애, 근접성 등)의 존재를 측정하고 이들 측정값을 중앙 처리 서버에 무선으로 통신하는 것이 가능한 저전력 장치의 집합(collection)(잠재적으로 대규모 집합)을 언급한다. 무선 센서는 배선이 실용적이지 않고, 크기, 무게 및 전력(SWAP; size, weight, and power)이 제한된 환경에서 배치를 가능하게 한다. 현재 센서 네트워크 배치는 비용 및 배터리 수명에 의해, 특히 노드 및 배터리를 교체할 수 없거나 센서의 수량이나 위치에 기인하여 실용적이지 않은 환경에서는 제한된다. 이들 문제를 해결하기 위해, 연구진은 센서의 동작을 위한 에너지를 발생시키기 위해 에너지 하비스팅 기술을 활용하는 것을 모색했다.

태양, 바람, 온도 구배(temperature gradients) 또는 진동으로부터의 에너지의 하비스팅은 재생가능 에너지(renewable energy)를 제공하는 것에 의해 센서 네트워크의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있다. 그러나, 통신 프로토콜은 불확실하고 가변적인 에너지 보충 프로세스(energy replenishment processes)에서 결정론적 네트워킹 보장(deterministic networking guarantees)을 제공하는 것이 필요로 된다. MULTI-HOP EHSN 네트워킹 프로토콜은, WIDE-AREA 배치를 용이하게 하는, 에너지 하비스팅 센서 노드 사이에서 통신 및 네트워킹을 가능하게 하는 문제를 해결한다. 이들 환경에 있어서, 단일-홉, 인프라-기반 통신(single-hop, infrastructure-based communication)은 원거리 전송(long-distance transmissions) 및 다중경로 페이딩 프로파일(multipath fading profiles)을 위한 전력 요구에 기인하여 실행불가능할 수 있다. 그러나, 에너지-하비스팅 노드로 메시 네트워킹(mesh networking)을 가능하게 하기 위해, 각 전송기는 통신의 체인에서 다음의 수신기가 중앙화된 제어(centralized control) 또는 글로벌 동기화(global synchronization)에 의존하는 것 없이 패킷을 수신 및 릴레이하는데 충분한 에너지 리소스를 갖고 있음을 아는 것이 필요하다. 개시된 EHSN 통신 프로토콜은 수신 및 재전송을 위한 충분한 에너지를 갖는 릴레이(relays)를 찾기 위해 수신기-개시 비커닝(receiver-initiated beaconing)의 원리 및 전통적인 고정 경로에 의존하는 것 없이 패킷을 보내기 위한 기회론적 릴레잉(opportunistic relaying)의 원리를 이용하여 이들 문제를 해결한다. 본 발명은 스케줄링 및 라우팅의 목적을 위해 비컨(beacons)을 이용한다.

도 1은 서버(100) 및 도면참조부호 200-1 내지 200-9에 의해 표시된 다수의 센서 노드를 포함하는 EHSN을 개략적으로 도시한다. 도 1의 예시적 네트워크에 있어서, 음영진 노드(노드 200-1, 200-4, 200-5, 200-6 및 200-7)는 전송 및 수신에 충분한 에너지를 갖는 것으로 가정되는 반면, 나머지 노드(노드 200-2, 200-3, 200-8 및 200-9)는 전송 또는 수신에 충분한 에너지를 갖지 않는것으로 가정된다. 이는 에너지 상태의 경우에서 스냅샷(snapshot)을 나타내고, 시간 경과에 따라 에너지가 하비스팅될 것이고 결국 노드는 통신을 위한 충분한 에너지를 갖게 될 것이다. 이러한 네트워크 모델에 있어서, 노드는 서버(100)에 데이터를 전달(convey)하도록 설계된다. 서버는 배터리 또는 전기 설비에 의해 전원을 공급받을 수 있지만, 노드는 에너지 하비스팅 장치에 의해 전원이 공급된다. 노드는 각각의 에너지 레벨에 따라 SLEEP 및 WAKE 상태 사이에서 전환(transition)된다. 각 노드는 데이터를 전송 및 수신하고, WAKE 상태에서 유휴 상태(idle)를 유지하는데 충분한 전력을 요구한다.

하나의 예시적 환경에 있어서, EHSN는 예컨대, 외부 표면상의 얼음 검출, 내부에서의 객실 압력 측정, 근접 감지, 및 엔진 건전성 모니터링(engine health monitoring)과 같은 목적을 위해 항공기 전체에 배치된다. 이러한 환경에서 가능한 에너지 소스는 광전지(photovoltaics)(태양광solar), 실내 조명(interior lighting) 등), 진동(vibrational)(압전(piezoelectric)), 온도 구배, 공기압, 기계적(예컨대, 푸시 버튼), 및 주변 RF 에너지를 포함한다.

도 1의 예시적인 실시예는 새로운 EHSN 통신 패러다임을 사용한다. 반면에 배터리-구동 네트워크(battery-powered network)의 목표는 수명(노드는 항상 사용 가능하지만 에너지를 보존하는 것이 필요로 됨)을 최대화하는 것이지만, EHSN의 목표는 에너지 하비스팅 제약에 따른 처리량/서비스 품질을 최대화하는 것이다. 배터리-구동 센서 네트워크(battery-powered sensor networks)를 위해 이용되는 저에너지 네트워킹 프로토콜(low-energy networking protocols)은 EHSN에 대해 적합하지 않다. EHSN에 있어서, 데이터의 전송과 수신은 상대적으로 많은 양의 에너지를 요구하고 유휴상태 리스닝(idle listening)에도 에너지 이용이 필요하기 때문에 대부분의 에너지 소비는 통신 목적을 위한 것이다. 노드가 그 에너지를 고갈시킬 때, SLEEP 상태로 들어가고 충분한 에너지가 하비스팅될 때까지 활동하지 않게 된다(hibernates). EHSN에 따른 핵심 과제는 에너지 하비스팅 프로세스가 제어불가능하고 타이밍(timing)이 알려지지 않았다는 것이다. 다시 말해, 노드가 WAKE 상태로 다시 들어가기에 충분한 에너지를 언제 하비스팅할지에 대한 지식이 없다. 이는 결국 결정론적 네트워크 보장(deterministic networking guarantees)을 제공하기 어렵게 만든다.

도 2는 에너지 하비스팅 센서(200)의 개략도 또는 블록도이다. 에너지 하비스팅 센서(200)는 당업자에 의해 잘 이해되는 하드웨어 엘리먼트를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 에너지 하비스팅 센서(200)는 에너지 저장 장치(220)에 전기 에너지(214)를 공급하는 에너지 하비스팅 장치(210)를 포함한다. 장치(220)로부터의 저장된 에너지는 안테나(260)를 매개로 데이터를 전송 및 수신하는 저전력 센서(230), 마이크로컨트롤러(240), 및 무선 트랜시버(250)에 의해 소비된다. 도면참조부호 212에 의해 지시된 바와 같이, 태양열, 열, 진동, 바람, RF 등의 형태의 주변 에너지는 장치(210)에 의해 하비스팅된다.

대안적 접근과의 비교

본 발명은 에너지 하비스팅 장치들 사이의 스케줄링 및 라우팅의 미해결 문제를 해결한다. 현재 사용 가능한 라우팅 및 스케줄링 솔루션은 에너지 하비스팅 센서의 MULTI-HOP 배치를 지원하는 원하는 동작 요구를 충족시키지 못한다. 스케줄링 부차적 문제에 대해, 전형적인 센서 네트워크 배치는 CSMA(carrier sense multiple access) 구성을 기초로 하는 IEEE 802.15.4로 불리워지는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의한 표준의 구현에 의존한다. 그러나, CSMA는 다양한 이유로 MULTI-HOP 에너지 하비스팅 네트워크에 적합하지 않다. 첫째, 저-에너지 동작을 가능하게 하기 위해, 노드는 전송을 위해 동일한 기간 동안 모든 노드가 깨어(awake) 있도록 글로벌 클럭(global clock)에 동기화된다. 이러한 글로벌 동기화가 없다면, 수신기가 패킷을 수신하기에 충분한 에너지를 갖고 있다는 지식없이 노드가 패킷을 전송한다. 둘째, RTS(request-to-send) 및 CTS(clear-to-send)와 같은, 802.15.4 제어 패킷은 네트워크 노드가 에너지를 하비스팅하기 위해 활동하지 않을 수 있을 때 "숨겨진 터미널 문제(hidden terminal problem)"와 같은 다중 억세스 문제(multiple access problems)를 더 이상 해결하지 않는다. 이러한 본 발명의 독창적인 접근은 충분한 에너지를 하비스팅함에 따라 비컨을 송신하도록 수신기를 구성하는 것에 의해 이들 문제를 해결하고, 전송기가 최소한의 오버 헤드(minimal overhead)로 실현가능한 릴레이에 관하여 학습하도록 할 수 있다.

BLE(Bluetooth Low Energy)는 저-전력 IoT(Internet of Things) 배치를 목표로 하는 대안적인 MAC 레이어 설계이다. 그러나, 블루투스 프로토콜(Bluetooth protocols)은 장치 사이에서 "마스터-슬레이브(master-slave)" 관계를 확립하고 메시 배치(mesh deployment)의 유연성이 부족하다. 메쉬 솔루션에서 몇몇 노드가 데이터를 포워딩하기에 불충분한 에너지를 갖을 때, 다른 노드가 패킷 지연을 줄이기 위해 대신 이용될 수 있다.

라우팅 부차적 문제는 프로액티브 라우팅 프로토콜(proactive routing protocols)(예컨대, OSPF(Open Shortest Path First) 또는 OLSR(Optimized Link State Routing)) 또는 리액티브 라우팅 프로토콜(reactive routing protocols)(AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector) 또는 DSR(Dynamic Source Routing))의 어느 한쪽을 통해 전통적으로 해결된다. 이들 프로토콜은 각 센서와 서버 사이에서 고정 경로(fixed routes)를 확립하고 그들 경로를 따라 패킷을 포워딩한다. 그러나, 중간 릴레이(intermediate relay)에 에너지가 부족한 경우, 패킷은 네트워크를 통과하기 전에 하비스팅 프로세스를 대기해야만 한다. 우리의 솔루션은 어느 노드가 충분한 에너지를 갖고 있는지를 기초로 패킷 단위(packet-by-packet basis)로 릴레이를 선택하는 기회적 포워딩(opportunistic forwarding)을 이용한다. 이는 EHSN이 제한적인 에너지 하비스팅 제약 하에서 어플리케이션 성능 요구에 부합할 수 있도록 에너지 사용이 네트워크를 가로질러 분포될 수 있도록 한다.

EHSN MAC 프로토콜

본 섹션에서는 제안된 EHSN-MAC 프로토콜의 세부 사항을 자세히 설명한다. EHSN-MAC은 에너지 하비스팅(EH; energy harvesting) 노드 대 EH 노드 통신뿐만 아니라 EH 노드 대 전원 노드 통신을 위해 설계된다. 에너지 하비스팅 수신기와의 통신을 용이하게 하기 위해, EHSN-MAC은 이웃에게 그들이 활성(active)(또는 WAKE) 상태임을 경고하기 위해 수신기가 비커닝을 담당하는 수신기-개시 비컨닝(receiver-initiated beaconing)을 이용한다. 이는 전송기와 수신기 사이에서 오버헤드(overhead)를 고르게 분산시키고, 라우팅 및 포워딩 결정을 내리도록 전송기를 위한 정보를 제공하는 이중 효과를 갖는다.

프로토콜 개요가 도 3의 흐름도에 도시된다. 도 3의 흐름도는 각각의 RECEIVE, TRANSMIT, 및 SLEEP 상태에서 센서 또는 노드의 동작을 나타낸다. 전형적으로, 노드는 소프트웨어를 매개로 이러한 방식으로 동작하도록 구성된다. 따라서, 흐름도에 따라 동작하도록 각 노드를 구성하기 위해 프로그램 코드가 작성될 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다.

도시된 바와 같이, EHSN-MAC 프로토콜에 따라, 노드는 RECEIVE 상태(300), TRANSMIT 상태(400) 또는 SLEEP 상태(500)에서 동작한다. 노드는 통신을 위한 충분한 에너지를 하비스팅하도록 SLEEP 상태(500)로 들어간다. 노드는, 배터리 레벨에 대한 웨이크업 임계값(wakeup threshold)에 의해 결정되는 바와 같이, 충분한 에너지가 하비스팅될 때까지 이 상태로 유지될 것이다. 도 3에 있어서, 이는 도면 참조부호 510으로 표시된다. 웨이킹(waking)에 따라, 520에서 지시된 바와 같이, 노드는 RECEIVE 상태(300) 또는 TRANSMIT 상태(400)로 들어갈 것이고, 이는 (잠재적으로 비-결정적(non-deterministic)) 백 로그의 기능(function of backlog)에 의해 결정된다. (Transmit 또는 Receive를 선택하기 위한 소정의 기능이 이용될 수 있다. 예컨대, 기능은 동전을 뒤집을 때처럼 랜덤할 수 있고, 또는 "백 로그가 임계값보다 큰 경우 Transmit 상태로 들어감"일 수 있다) RECEIVE 및 TRANSMIT 상태에서 노드의 동작이 이하 설명된다.

RECEIVE 상태 300

알 수 있는 바와 같이, RECEIVE 상태(300)는 블록(320, 340, 370, 360 및 380)을 포함하는 다이아몬드-형상 블록에 의해 표현된 다수의 반복 구조(iterative constructs)(분기(branching) 또는 루핑(looping))를 구비한다. 이들 다이아몬드-형상 블록의 각각은, 당업자에게 명백한 바와 같이, 분기 또는 루핑 기능을 구현한다. 더욱이, RECEIVE 상태(300)는 직사각형-형상 블록(310, 330 및 350)을 포함한다. 이들 블록은 특정 기능을 수행한 다음 플로우차트에서 다음 블록으로 진행한다.

RECEIVE 상태(300)에서의 노드는 활성 상태로 들어갔음을 이웃에게 경고하기 위해 비컨을 내보내고(sending out), 이어 패킷의 송신을 시작하기 위해 인접하는 전송기를 청취(listening)하는 책임이 있다. 수신기에 의해 송신된 비컨은 RTR(Ready-To-Receive) 메시지(350)이다. 이 패킷은 수신기의 주소를 포함하는 짧은 패킷이다. 선택적 확장(optional extensions)은 큐 길이(queue length) 또는 배터리 상태와 관련된 정보를 추가하는 것을 포함한다. RECEIVE 상태(300)로의 웨이킹(waking)에 따라, 노드는, 진행중인 패킷 전송과의 충돌을 회피하기 위해, RTR을 내보내기 이전에 CCA(clear channel assessment)(340)를 수행한다. 매체가 클리어(clear)라면, 노드는 RTR 비컨(350)을 송신하고, 청취 상태(listening state)(360)로 들어간다. 청취 상태는 패킷 전송이 검출될 때까지 (380) 또는 전송기의 최대 백-오프 간격(maximum back-off interval)에 의해 주어진 충분한 시간이 경과 할 때까지 (370) 지속된다. 이는, 전송기가 RTR을 검출하면, 그에 대해 응답하기에 충분한 시간을 갖음을 보장한다. 패킷의 검출에 따라, 노드는 패킷을 수신하고(310) 그것이 정확하게 수신되었고(320) 해당 수신기를 위해 의도되었다면 ACK(acknowledgement)를 송신한다(330).

TRANSMIT 상태 400

TRANSMIT 상태(400)는 다수의 다이아몬드-형상 반복 구조(분기 또는 루핑)뿐만 아니라 특정 동작을 취하고 이어 다음 블록으로 진행하는 다수의 직사각형-형상 기능을 포함한다. 송신 상태(400)는 프리(pre)-RTR 상태(420) 및 포스트(post)-RTR 상태(430)를 포함한다. 결정 블록(410)은 노드가 서버의 범위 내에 있는지를 결정하고 프리-RTR 상태(420) 또는 포스트-RTR 상태(430)로 분기한다. 노드가 서버(100)(도 1)의 범위에 있으면, 이어 이는 프리-RTR 상태(420)로 진입할 필요가 없고, 대신 블록(410)으로부터 포스트-RTR 상태(430) 및 블록(432)으로 직접 진행한다. 한편, 노드가 서버의 범위에 있지 않으면, 블록(410)으로부터 블록(422)의 프리-RTR 상태(420)로 진행한다. 블록(410)에 부가하여, TRANSMIT 상태(400)는 반복 블록(423, 425, 426, 433 및 435)뿐만 아니라 기능 블록(422, 424, 427, 432, 434, 436 및 437)을 포함한다.

TRANSMIT 상태(400)에서, 노드는 이웃 노드가 깨어있음(awake)을 검출할 때까지 대기하고, 해당 노드로 패킷을 포워딩하기 위해 시도한다. 웨이킹(waking)에 따라, 노드는 저전력 청취 상태(low power listening state; 424)로 진입하고, 도면참조부호 425로 표시된 바와 같이, 수신기에 의해 송신된 RTR 비컨을 대기한다. RTR 비컨을 수신함에 따라, 전송기가 해당 수신기로 송신하기 위한 패킷을 갖는다면(도면참조부호 426), 이하 설명되는 기회적 릴레잉 방식(opportunistic relaying scheme)을 통해 결정되는 바와 같이, 전송기는 그 백오프 카운터와 동일한 다수의 슬롯을 대기하고(도면참조부호 432), CCA를 수행하며(433), 이어 채널이 유휴 상태(idle)이면 패킷을 전송한다(434). 전송 직후에 ACK(acknowledge signal)의 수신에 의해 결정되는 성공적인 전송에 따라(참조 번호 435), 전송기는 백오프 지수(backoff exponent) 및 백오프 카운터(backoff counter)를 리셋한다. ACK가 수신되지 않으면, 백오프 지수는 증가되고, 백오프 카운터는 리셋된다(도면참조부호 436). EHSN-MAC은 CSMA/CA(CSMA with Collision Avoidance)와 비슷한 지수 백오프 절차(exponential backoff procedure)를 이용한다. 백오프 절차는 RTR이 방송되고 다수의 전송기가 송신을 위한 패킷을 가질 때 전송기 사이에서의 경쟁(contention)을 해결하도록 의도된다. 충돌(collisions)에 따라 백오프 지수를 증가시키는 것에 의해, 백오프 카운터는 현재 채널에 대해 경쟁 중인 노드의 수에 적응한다. 그러나 RTR 비컨닝 없이 CSMA 백오프 절차를 이용하는 것은 서버로부터 멀리 떨어진 센서의 결핍(starvation)을 야기시킨다.

도 4는 2개의 노드에 대한 예시적 타이밍도이다. 본 예에서, 음영처리된 박스는 전송(transmissions)을 나타내고 음영 처리되지 않은 박스는 수신(receptions)을 나타낸다. 2개의 노드, 노드(X)와 노드(Y)를 갖는 것으로 가정한다. 아래쪽 타임라인(timeline)은 노드(X)에 대응하고 위쪽 타임라인은 노드(Y)에 대응한다. 먼저 일어나는 일은 노드(Y)가 깨어나고, 이는 노드(X)가 깨어나 RTR 비컨을 전송하는 것에 의해 이어진다. 노드(X)로부터의 RTR 비컨은 노드(Y)에 의해 수신되고, 이어 노드(Y)는 데이터 패킷을 전송한다. 도시된 바와 같이, 노드(Y)는 미리 정의된 전송 백오프 시간만큼 그 전송이 지연된다. 노드(Y)로부터의 데이터 패킷은 노드(X)에 의해 수신되고 이어 노드(X)는 ACK(acknowledgment) 신호를 전송한다. ACK 신호를 수신한 후, 노드(Y)는 다시 슬립으로 되돌아간다. 노드(X)는, 도시된 바와 같이, 슬립으로 되돌아가기 전에 다른 전송을 청취한다.

결정론적 릴레잉 프로토콜

MULTI-HOP 토폴로지에 있어서, 라우팅 프로토콜(routing protocol)은 EHSN-관련 문제를 해결하는 것이 필요로 된다. 전통적으로, 패킷은 각 소스(source)와 목적지(destination) 사이에서 가장 짧거나 또는 최소 비용 고정 경로(least-cost fixed path)를 계산하는 것에 의해 토폴로지를 통해 라우팅된다. 최단-경로 라우팅(shortest-path routing)이 전원구동 네트워크(powered networks)에 대해 제안되었지만, 에너지 리소스가 계획된 경로를 거쳐 고갈되는 한편, 네트워크의 나머지는 미사용된 리소스를 포함하기 때문에, 센서 네트워크 환경에 있어서, 소정의 고정-경로 라우팅 알고리즘(fixed-path routing algorithm)은 열악한 성능에 시달리게 된다.

본 발명의 기회론적 릴레잉 프로토콜은 어느 이웃이 패킷을 수신하기에 충분한 에너지를 갖는지에 기초하여 다음-홉 이웃(next-hop neighbor)을 기회적으로 선택함으로써 작업한다. EHSN MAC 프로토콜의 일부로서, 이웃 노드는 SLEEP 상태에서 깨어날 때 RTR 비컨을 송신한다. 노드가 이웃으로부터 RTR 비컨을 수신하면, 이는 해당 이웃에 대해 패킷을 포워딩하는 것이 물리적으로 패킷을 목적지에 더 가깝게 이동시키는 것인지를 결정한다. 프로토콜을 이용하기 위해, 각 노드는 정적 네트워크 배치를 고려할 때 합리적인 가정인 센서 네트워크의 물리적 토폴로지를 알고 있는 것으로 가정한다. 따라서, 수신된 RTR 비컨을 기초로, 노드는 목적지에 더 가까운 RTR을 송신하도록 패킷을 제1 노드에 포워딩한다. 이러한 기회적 릴레이 선택은 슬립핑 릴레이에 대해 대기하기 위한 노드를 방지하는 한편, EHSN MAC 프로토콜의 비커닝 프로세스(beaconing process)의 상단에 대한 어떠한 오버헤드도 요구하지 않는다. 기회적으로 릴레이를 선택하는 것에 의해, 전송되는 비-슬립핑 노드를 찾는 데 더 적은 시간이 필요로 된다.

기회론적 릴레잉 프로토콜은 전력 분석에 따라 선택된 고정 전송 전력(fixed transmission power)을 가정한다. 노드가 서버의 전송 범위에 있으면, 전력이 추가 릴레이에 대해 보내지는 것에 의해 감소될 수 없으므로, 서버에 직접적으로 패킷을 포워딩해야 한다. 그러나, 고정된 전송 범위(fixed transmission range)는 성능을 최대화하기 위해 선택되어야 한다. 더욱이, 노드는 각 큐의 표준 선입 선출 (FIFO; first-in-first-out) 순서보다는 패킷이 생성된 순서대로 패킷을 전송/릴레이한다. 이는 노드가 네트워킹 리소스의 공정한 할당을 유지하도록 서버와 멀리 떨어질 수 있도록 한다. 측정 어플리케이션에 대해, 부가적 큐잉 매커니즘(additional queueing mechanisms)이 새로운 측정값을 위해 더 오래된 측정값을 드롭시키도록 구현될 수 있다.

결론

여기에 설명된 EHSN 통신 프로토콜은 많은 영역에서 중요한 가치를 제공할 수 있다. 감지 및 건전성 모니터링은 항공기 및 공장 운영 그리고 효율성의 핵심 구성 요소이다. EHSN 네트워킹 기술은 센서 배치를 위한 더 큰 응용 영역을 가능하게 하고, 다음과 같이 긍정적인 가치를 제공한다.

EHSN 네트워킹 기술은 센서 복잡성의 단순화를 통해 비용 절감을 제공한다: 센서 시스템은 더 이상 비용, 유지보수, 여분, 안전 등에 대한 고려사항이 있는 전원을 필요로 하지 않는다. 전력은 중요한 시스템 운영 및 라이프사이클 요소 그리고 해결되어야 하는 물류 항목이다. EHSN 구현에는 그렇지 않다.

또한, EHSN 네트워킹 기술은 감소된 SWAP를 통해 센서 배치 규모(Sensor Deployment Scale)를 제공한다. 기존의 센서 플랫폼은 일반적으로 크기, 무게 및 전력의 면에서 최대치를 내보내고, 필요한 경우 부가적 성능을 배치할 수 있는 기회를 창출하기 때문에 소정의 SWAP 절감은 큰 가치를 지닌 식별자(discriminator)이다.

더욱이, EHSN 네트워킹 기술은 임무 내구성(Mission Endurance)을 제공한다. 오늘날에는, 센서에 대한 고갈된 전력은 임무 수행능력(mission capability)과 동일하지 않다. 까다로운 환경(예컨대, 전력 없음)에서 임무를 운영하고 수행하는 능력은 다른 중요한 가치 식별자이다. 예컨대, 군인에게는 센서가 장착될 수 있고 (모든 그들의 장비를 포함하는)전형적인 운반용 키트는 100∼120파운드 정도이며, 그 상당 부분은 배터리 팩을 포함한다. EHSN 기술은 이 배터리 요구사항을 감소시키는데 이용될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 이하의 조항에 따른 실시예를 구비하여 구성된다:

조항 1. 노드로서 동작하는 다수의 에너지 하비스팅 센서(200-1, 200-2, ---), 상기 에너지 하비스팅 센서의 각각이 미리 정의된 통신 프로토콜에 따라 동작하도록 구성되고; 및 에너지 하비스팅 센서와 무선으로 통신하도록 구성된 서버(100);를 구비하여 구성되고, 미리 정의된 통신 프로토콜은 노드가 깨어나 데이터 패킷을 수신 및 재전송하기에 충분한 에너지를 갖음을 다른 노드에게 나타내는 RTR(ready to receive) 비컨을 노드가 전송하는 RECEIVE 상태를 포함하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.

조항 2. 조항 1의 에너지 하비스팅 네트워크로서, 미리 정의된 통신 프로토콜이 SLEEP 상태 및 TRANSMIT 상태를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

조항 3. 조항 2의 에너지 하비스팅 네트워크로서, 다수의 에너지 하비스팅 센서 중의 에너지 하비스팅 센서는 에너지 하비스팅 센서가 에너지의 소정의 임계값을 하비스팅할 때까지 SLEEP 상태로 남아있는 것을 특징으로 한다.

조항 4. 조항 3의 에너지 하비스팅 네트워크로서, 에너지의 소정의 임계값을 하비스팅함에 따라, 에너지 하비스팅 센서가 로컬 네트워크 상태의 비-결정적 기능(non-determstic function)을 기초로 TRANSMIT 상태 또는 RECEIVE 상태 중 하나로 들어가는 것을 특징으로 한다.

조항 5. 조항 4의 에너지 하비스팅 네트워크로서, 비-결정적 기능이 채널 상태, 트래픽 백로그, 로컬 토포로지, 또는 에너지 특징을 기초로 동작의 모드를 결정하는 것을 특징으로 한다.

조항 6. 조항 4의 에너지 하비스팅 네트워크로서, RECEIVE 상태에 있는 동안, 에너지 하비스팅 센서는 에너지 하비스팅 센서가 데이터 패킷을 수신하도록 준비되어 있음을 나타내는 다수의 센서에 RTR 비컨을 방송하고; 다른 센서로부터 데이터를 수신함에 따라, 서버를 향해 전송을 위한 이 데이터를 큐잉하는 것을 특징으로 한다.

조항 7. 조항 6의 에너지 하비스팅 네트워크로서, TRANSMIT 상태에 있는 동안, 에너지 하비스팅 센서는 잠재적 릴레이 노드로부터 RTR 비컨을 수신하도록 대기하고, 잠재적 릴레이 노드는 기회적 라우팅 구성에 의해 결정되고; 에너지 하비스팅 센서가 어떠한 전송을 검출하지 않으면, 기회적 릴레이 구성에 의해 결정되는 바와 같이 릴레이 노드로 패킷을 전송하고; 에너지 하비스팅 센서가 다른 전송을 검출하면, 현재의 액티브 전송(active transmissions)이 완료될 때까지 전송을 지연시키는 것을 특징으로 한다.

조항 8. 조항 2의 에너지 하비스팅 네트워크로서, 각 노드는 하나 이상의 수신된 RTR 비컨을 이용해서 패킷을 라우팅하는 것을 특징으로 한다.

조항 9. 조항 2의 에너지 하비스팅 네트워크로서, 미리 정의된 통신 프로토콜이 MAC(media access control) 프로토콜을 구비하는 것을 특징으로 한다.

조항 10. 에너지 하비스팅 장치(210)와; 에너지 하비스팅 장치에 결합된 에너지 저장 장치(220); 마이크로콘트롤러(240); 및 마이크로콘트롤러에 결합된 무선 트랜시버(250);를 구비하여 구성되고, 마이크로콘트롤러 및 무선 트랜시버는 에너지 저장 장치에 의해 전력이 공급되고; 마이크로콘트롤러는 노드가 깨어나 다른 노드로부터 데이터 패킷을 수신하고 데이터 패킷을 재전송하기에 충분한 에너지를 갖음을 나타내는 RTR(ready to receive) 비컨을 트랜시버가 전송하는 미리 정의된 통신 프로토콜에 따라 에너지 하비스팅 노드를 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.

조항 11. 조항 10의 에너지 하비스팅 노드로서, 미리 정의된 통신 프로토콜이 SLEEP 상태 및 TRANSMIT 상태를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

조항 12. 조항 11의 에너지 하비스팅 노드로서, 에너지 하비스팅 노드는 에너지의 소정의 임계값이 하비스팅될 때까지 SLEEP 상태로 남아 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

조항 13. 조항 12의 에너지 하비스팅 노드로서, 에너지의 소정의 임계값을 하비스팅함에 따라, 에너지 하비스팅 노드가 로컬 네트워크 상태의 비-결정적 기능(non-determstic function)을 기초로 TRANSMIT 상태 또는 RECEIVE 상태 중 하나로 들어가는 것을 특징으로 한다.

조항 14. 조항 13의 에너지 하비스팅 노드로서, 비-결정적 기능이 채널 상태, 트래픽 백로그, 로컬 토포로지, 또는 에너지 특징 중 하나 이상을 구비하는 것을 특징으로 한다.

조항 15. 조항 13의 에너지 하비스팅 노드로서, RECEIVE 상태에서의 에너지 하비스팅 노드는 에너지 하비스팅 센서가 데이터 패킷을 수신하도록 준비되어 있음을 나타내는 다수의 센서에 RTR 비컨을 방송하고; 다른 센서로부터 데이터를 수신함에 따라, 서버를 향해 전송을 위한 이 데이터를 큐잉하는 것을 특징으로 한다.

조항 16. 조항 15의 에너지 하비스팅 노드로서, TRANSMIT 상태에 있는 동안, 에너지 하비스팅 노드는 기회적 라우팅 구성에 의해 결정된 잠재적 릴레이 노드로부터 RTR 비컨을 수신하도록 대기하고; 에너지 하비스팅 센서가 어떠한 전송을 검출하지 않으면, 기회적 릴레이 구성에 의해 결정되는 바와 같이 릴레이 노드로 패킷을 전송하고; 에너지 하비스팅 센서가 다른 전송을 검출하면, 현재의 액티브 전송(active transmissions)이 완료될 때까지 전송을 지연시키는 것을 특징으로 한다.

조항 17. 조항 11의 에너지 하비스팅 노드로서, 에너지 하비스팅 노드는 이웃 노드의 에너지 상태에 관한 정보를 추론하기 위해 하나 이상의 수신된 RTR 비컨을 이용하여 패킷을 라우팅하는 것을 특징으로 한다.

조항 18. 조항 11의 에너지 하비스팅 노드로서, 미리 정의된 통신 프로토콜이 MAC(media access control) 프로토콜을 구비하는 것을 특징으로 한다.

조항 19. 조항 10의 에너지 하비스팅 노드로서, 센서(230)를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

조항 20. 다수의 노드 및 노드와 무선으로 통신하도록 구성된 서버를 포함하는 네트워크에서 제1 에너지 하비스팅 노드에 의해 사용되는 방법으로, 에너지의 소정 임계치가 하비스팅될 때까지 SLEEP 상태로 남는 단계와; 에너지의 소정 임계치를 하비스팅함에 따라, 비-결정적 기능을 기초로 TRANSMIT 상태 또는 RECEIVE 상태로 들어가는 단계; RECEIVE 상태에서, 에너지 하비스팅 노드가 데이터를 수신하도록 준비되었음을 나타내는 RTR(ready-to-receive) 비컨을 전송하는 단계와; 제2 노드로부터 데이터를 수신하는 단계; 및 TRANSMIT 상태에서, 노드로부터 RTR 비컨을 수신하는 단계와; 소정의 진행 중인 전송을 검출하는 단계; 진행 중인 전송이 없으면 데이터를 전송하는 단계; 및 다른 노드가 채널이 프리(free)일 때까지 전송을 지연시키기 위해 전송 중이면 백오프 메카니즘을 수행하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.

여기에 개시된 장치 및 방법의 다른 예는 다양한 구성요소, 특징 및 기능을 포함한다. 여기에 개시된 장치 및 방법의 다양한 예들은 소정의 조합으로 여기에 개시된 장치 및 방법의 다른 예들의 소정의 구성요소, 특징 및 기능의 어느 것을 포함할 수 있고, 이러한 모든 가능성은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 더욱이, 여기서 설명된 예들의 많은 변형이 상기 설명 및 관련 도면들에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 개시 내용과 관련된 당업자에게 떠오를 것이다. 따라서, 본 발명은 제시된 특정 실시예들에 한정되지 않고, 변형 및 다른 예들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 더욱이, 상기 설명 및 관련 도면이 엘리먼트 및/또는 기능의 소정의 예시적인 조합과 관련하여 본 개시의 예를 설명함에도 불구하고, 엘리먼트 및/또는 기능의 여러 조합이 첨부된 청구항의 범위를 벗어나는 것 없이 대안적인 구현에 의해 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims

노드로서 동작하는 다수의 에너지 하비스팅 센서(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5, 200-6, 200-7, 200-8, 200-9), 상기 에너지 하비스팅 센서의 각각이 미리 정의된 통신 프로토콜에 따라 동작하도록 구성되고; 및
에너지 하비스팅 센서와 무선으로 통신하도록 구성된 서버(100);를 구비하여 구성되고,
미리 정의된 통신 프로토콜은 노드가 데이터 패킷을 수신하고 데이터 패킷을 재전송하기에 충분한 에너지를 갖고 있음을 노드가 결정함에 따라 들어가는 RECEIVE 상태를 포함하고,
RECEIVE 상태로 들어감에 따라, 노드는 노드가 깨어나고, SLEEP 상태에서 RECEIVE 상태로 전환되며, 데이터 패킷을 수신하고 데이터 패킷을 재전송하도록 준비되고 충분한 전력을 갖고 있음을 다른 노드에게 나타내는 RTR(ready to receive) 비컨을 전송하고, 노드는 노드가 RTR 비컨을 전송한 후 다른 RTR 비컨을 전송하기 위해 데이터 패킷의 목적지에 물리적으로 더 가까운 제1 노드에 데이터 패킷을 재전송하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제1항에 있어서,
미리 정의된 통신 프로토콜이 SLEEP 상태 및 TRANSMIT 상태를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제2항에 있어서,
다수의 에너지 하비스팅 센서 중의 에너지 하비스팅 센서는 에너지 하비스팅 센서가 에너지의 소정의 임계값을 하비스팅할 때까지 SLEEP 상태로 남아있는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제3항에 있어서,
에너지의 소정의 임계값을 하비스팅함에 따라, 에너지 하비스팅 센서가 로컬 네트워크 상태의 비-결정적 기능(non-determstic function)을 기초로 TRANSMIT 상태 또는 RECEIVE 상태 중 하나로 들어가는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제4항에 있어서,
비-결정적 기능이 채널 상태, 트래픽 백로그, 로컬 토포로지, 또는 에너지 특징을 기초로 동작의 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제4항에 있어서,
RECEIVE 상태에 있는 동안, 에너지 하비스팅 센서는 에너지 하비스팅 센서가 데이터 패킷을 수신하도록 준비되어 있음을 나타내는 다수의 센서에 RTR 비컨을 방송하고; 다른 센서로부터 데이터를 수신함에 따라, 서버를 향해 전송을 위한 이 데이터를 큐잉하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제2항에 있어서,
각 노드는 하나 이상의 수신된 RTR 비컨을 이용해서 패킷을 라우팅하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
제2항에 있어서,
미리 정의된 통신 프로토콜이 MAC(media access control) 프로토콜을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 센서 네트워크.
에너지 하비스팅 장치(210)와;
에너지 하비스팅 장치에 결합된 에너지 저장 장치(220);
마이크로콘트롤러(240); 및
마이크로콘트롤러에 결합된 무선 트랜시버(250);를 구비하여 구성되고,
마이크로콘트롤러 및 무선 트랜시버는 에너지 저장 장치에 의해 전력이 공급되고;
마이크로콘트롤러는:
에너지 하비스팅 노드가 다수의 에너지 하비스팅 노드 중 다른 에너지 하비스팅 노드로부터 데이터 패킷을 수신하고 데이터 패킷을 재전송하기에 충분한 에너지를 갖고 있음을 에너지 하비스팅 노드가 결정함에 따라 에너지 하비스팅 노드가 깨어남을 나타내는 RTR(ready to receive) 비컨을 트랜시버가 전송하는 미리 정의된 통신 프로토콜에 따라 에너지 하비스팅 노드를 동작시키고;
트랜시버가 RTR 비컨을 전송한 후 다른 RTR 비컨을 전송하기 위해 데이터 패킷의 목적지에 물리적으로 더 가까운 제1 노드에 데이터 패킷을 재전송하도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.
제9항에 있어서,
미리 정의된 통신 프로토콜이 SLEEP 상태 및 TRANSMIT 상태를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.
제10항에 있어서,
에너지 하비스팅 노드는 에너지의 소정의 임계값이 하비스팅될 때까지 SLEEP 상태로 남아 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.
제10항에 있어서,
에너지 하비스팅 노드는 이웃 노드의 에너지 상태에 관한 정보를 추론하기 위해 하나 이상의 수신된 RTR 비컨을 이용하여 패킷을 라우팅하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.
제10항에 있어서,
미리 정의된 통신 프로토콜이 MAC(media access control) 프로토콜을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.
제9항에 있어서,
센서(230)를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 하비스팅 노드.
다수의 노드 및 노드와 무선으로 통신하도록 구성된 서버를 포함하는 네트워크에서 제1 에너지 하비스팅 노드에 의해 사용되는 방법으로,
에너지의 소정 임계치가 하비스팅될 때까지 SLEEP 상태로 남는 단계와;
에너지의 소정 임계치를 하비스팅함에 따라, 비-결정적 기능을 기초로 TRANSMIT 상태 또는 RECEIVE 상태로 들어가는 단계;
RECEIVE 상태에서,
에너지 하비스팅 노드가 데이터를 수신하도록 준비되었음을 나타내는 RTR(ready-to-receive) 비컨을 전송하는 단계와;
제2 노드로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
TRANSMIT 상태에서,
노드로부터 RTR 비컨을 수신하는 단계와;
소정의 진행 중인 전송을 검출하는 단계;
진행 중인 전송이 없으면 데이터를 전송하는 단계; 및
다른 노드가 채널이 프리(free)일 때까지 전송을 지연시키기 위해 전송 중이면 백오프 메카니즘을 수행하는 단계;
를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.