KR102498349B1 - 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역방향 슬롯 예약으로 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서도 안정적인 슬롯 예약이 가능하도록 한 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달하고, OFFER를 수신하면 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약하는 자식 장치;자식 장치들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작하고, 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송하는 부모 장치;를 포함하는 것이다.

Description

산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법{A reverse slot reservation method and device on industrial low power wireless network}
본 발명은 산업용 저전력 무선 네트워크에 관한 것으로, 구체적으로 역방향 슬롯 예약으로 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서도 안정적인 슬롯 예약이 가능하도록 한 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
TSCH(Time Slotted Channel Hopping) MAC(Media Access Control) 기술은 IEEE 802.15.4e MAC 개정에 포함된 MAC 기술로서, WirelessHART 및 ISA100.11a와 같은 산업 무선 센서 네트워크를 위한 표준기술로 높은 수준의 신뢰도와 안정성을 제공한다. IEEE 802.15.4e MAC 개정안은 2015년 정식 표준에 포함되었으며, IEEE 802.15.4-2015 표준은 TSCH MAC을 정식 MAC mode로 채택하고 있다.
도 1은 일반적인 무선 네트워크 토폴로지(좌)와 TSCH 슬롯프레임 스케줄링의 예시(우)를 나타낸 구성도이다.
TSCH 네트워크에 참여한 장치들은 모두 시각 동기화(Time Synchronized)되며, 타임슬롯(time-slot) 단위의 시간으로 동작하고, 여러 개의 타임슬롯을 묶어 슬롯프레임(Slotframe)을 구성한다. 슬롯프레임의 길이는 이를 구성하는 타임슬롯의 개수를 의미하며, 네트워크가 운영되는 동안 지속적으로 반복된다. 매 통신에서 각 장치는 채널호핑(Channel Hopping)을 수행하며 수학식 1을 통해 실제 통신에 사용할 주파수를 결정하게 된다.
ASN(Absolute Slot Number)는 네트워크가 시작된 시점을 0으로하여 세어진 타임슬롯의 순서를 의미하며, 사용가능한 채널의 수를 나머지 연산하여 채널 색인 테이블(Lookup table)을 참조하는 함수 F[]를 사용하여 대응되는 채널을 선택한다.
Figure 112020118468284-pat00001
도 1의 예시는 길이가 6인 슬롯프레임이며, 4개의 채널을 사용하여 통신을 수행한다.
이처럼 TSCH MAC은 TDMA(Time Division Multiple Access)기반의 다중 채널(Multi-channel) 활용 기술이며, TSCH 네트워크의 장치들은 하나의 타임슬롯에서 슬립(sleep), 전송(transmit), 수신(receive)의 동작 중 하나를 선택하며, 전송과 수신의 동작이 지정된 경우, 어느 타임슬롯(시점)에서 어떤 채널을 통해 통신할 것인지 결정해야 한다.
이러한 문제를 TSCH의 슬롯 스케줄링(Slot Scheduling)이라 부르며, TSCH MAC에서 높은 수준의 신뢰성과 안정성을 제공하기 위해 필수적인 기술이다.
슬롯 스케줄링은 지속적으로 반복되는 슬롯프레임을 단위로 수행되며, 슬롯프레임 내의 상대적 시간인 슬롯-오프셋(slotOffset)과 가용 채널 리스트의 인덱스인 채널-오프셋(channelOffset)을 묶은 링크(Link)를 두 장치 사이에 할당하는 것이다.
두 장치는 할당된 링크(slotOffset, channelOffset)에서 약속된 시간과 채널을 사용하여 안정적으로 통신을 수행할 수 있다. 단, 이러한 스케줄링은 이웃 사이의 간섭 관계, 전파 범위내의 간섭 관계, 링크 품질에 따른 손실 확률, 트래픽 양에 따른 필요 대역폭 등을 종합적으로 고려하여 수행되어야 한다.
하지만, TSCH 메커니즘을 정의한 IEEE 802.15.4e 표준은 스케줄링 방식에 대해 정의하지 않고 있다.
IETF 6TiSCH WG(Working Group)은 TSCH의 높은 신뢰도와 안정성이 IoT 환경에서도 적합할 것으로 기대하고 있으며, 이를 위해 TSCH MAC의 설정과 관리를 용이하게 하기 위한 6Top 서브계층(sub-layer)을 정의하였다.
6Top 계층에서는 장치 사이의 슬롯 예약을 위한 프로토콜인 6P(6top Protocol)을 정의하고 있으며, 6P를 사용하여 상호간 슬롯을 예약할 수 있다.
표 1은 6P 명령 코드이다.
Figure 112020118468284-pat00002
표 2는 6P 반환 코드이다.
Figure 112020118468284-pat00003
가장 기본적인 슬롯 스케줄의 방법 중 하나인 OTF(On-The-Fly) SF(Scheduling Function)는 단위시간당 처리해야할 패킷의 숫자와 현재 예약된 슬롯의 숫자를 비교하여 슬롯을 더하거나 제거하는 기법이다.
예를 들어, 타임슬롯의 길이가 10ms, 슬롯프레임의 길이가 100으로 구성된 TSCH 네트워크에서 장치 A와 B 사이에 하나의 슬롯이 예약되어 있다고 가정하면, 하나의 슬롯프레임이 완료되는데 1초가 걸리며, 1초에 1번 A와 B가 통신할 수 있다. 이때, A가 B로 보내야할 패킷이 초당 2개가 생성될 경우, 초당 1개의 패킷은 전송되지 못하고 지속적으로 누적되므로 최종적으로는 버려지게 된다.
따라서, OTF에서는 단위시간당 처리해야할 패킷의 숫자(초당 2 패킷)와 현재 예약된 슬롯의 숫자(초당 1개)을 비교하여 1개의 슬롯을 더 예약하여 패킷이 손실되지 않고 전송될 수 있도록 한다. 반대로 예약된 슬롯의 숫자가 지나치게 많다면 슬롯 예약을 해제하여 에너지 소모를 줄이게 된다. OTF에서는 추가적인 슬롯의 할당이 필요할 경우 가용한 타임슬롯 중 임의의 타임 슬롯오프셋과 채널오프셋을 선택하여 슬롯을 예약한다.
이처럼 SF에서 특정 슬롯의 추가(또는 삭제)를 결정할 경우, 상대 장치와 협상하여 통신을 위한 슬롯을 예약해야 한다. IEEE 802.15.4 TSCH 표준에서는 이러한 방법을 정의하지 않으므로, 6TiSCH는 이를 위한 인터페이스로 6P를 정의하였다.
슬롯의 추가적인 예약을 결정한 장치는 상대에게 표 1의 ADD 명령과 추가할 슬롯 리스트를 담은 Request 패킷을 전송하며, 요청을 수신한 장치는 슬롯 예약 가능여부를 확인하여 표 2의 반환 코드를 담은 Response 패킷을 전송하는 6P 트랜잭션을 수행한다.
도 2는 일반적인 6P 트랜잭션의 예시이다.
모든 장치들은 상대 장치에 대한 트랜잭션 sequence number를 기록하고 있으며, 6P 트랜잭션에서 이를 포함하여 전송한다. 만약 상호간의 SeqNum이 일치하지 않는다면, 양쪽의 슬롯 스케줄 예약의 일치를 보장할 수 없다.
따라서, 표 2의 RC_ERR_SEQNUM을 반환하여 이를 처리하도록 해야 한다. 가장 쉬운 방법은 표 1의 CLEAR 명령을 사용하여 양쪽의 스케줄을 모두 초기화하고 다시 스케줄을 예약하는 것이지만, 많은 패킷 손실과 에너지 소모를 유발하므로, 네트워크 성능에 악영향을 미친다.
도 3은 Autonomous cell을 사용한 6P 트랜잭션의 예시이다.
6P 트랜잭션은 TSCH 슬롯 스케줄을 할당하기 위한 패킷 교환이지만, 트랜잭션을 위한 요청/응답 패킷을 전송하기 위한 상호간의 슬롯 예약이 필요하다.
이를 효율적으로 처리하기 위해 6TiSCH는 Autonomous Cell을 채택하고 있다.
Autonomous Cell을 상대방의 MAC 주소를 Hash한 값으로 자동으로 결정되므로, 상대방의 MAC 주소를 확인하였을 때, 별도의 슬롯 예약 없이 6P 트랜잭션을 위해 어떤 슬롯을 사용해야 할지 알 수 있다.
장치 B는 6P Request를 보내기 위해 장치 A의 MAC 주소를 Hash한 슬롯을 할 수 있으며, 이를 이용하여 요청을 보내며, 반대로 장치 A는 B의 MAC 주소를 이용한 슬롯으로 응답을 전송할 수 있다.
전체적인 네트워크 형성 흐름은 다음과 같다.
이미 네트워크 참여한 장치는 주기적으로 IEEE 802.15.4에서 정의된 EB(Enhanced Beacon)을 전송하여 네트워크의 존재를 알린다.
이러한 패킷은 일반적으로 도3의 Minimal Cell을 통해 전송된다.
네트워크에 참여하고자 하는 장치는 EB를 수신하여 상대방의 TSCH 타이밍에 맞춰 동기화되며, EB에 명시된 Minimal cell 정보를 사용하여 기본적인 슬롯을 예약한다(MAC 계층 연결 완료). 동기화된 장치는 경로를 설정하기 위해 Minimal cell에서 전송되는 DIO 수신을 기다린다.
DIO 수신을 통해 경로가 설정된 장치는 대상과 통신을 위한 슬롯 할당 절차에 들어간다.
SF의 정책에 따라 슬롯 예약이 결정되며, 6P 트랜잭션을 통해 슬롯을 예약한다. 예약된 슬롯을 통해 데이터 패킷 전송을 시작한다.
이상에서와 같이, IEEE 802.15.4 TSCH MAC은 산업 환경에서도 슬롯 스케줄링에 기반한 조율된 통신으로 신뢰성을 제공할 수 있지만, 표준에서는 슬롯 스케줄의 생성 방법과 슬롯 예약 방법에 대해 정의하지 않는다.
이러한 문제를 해결하기 위해 IETF 6TiSCH 워킹 그룹에서는 기본적인 슬롯 스케줄링 방법과 슬롯 예약 방법을 정의하고 있지만, 많은 데이터 패킷이 발생하는 산업 무선 네트워크에서는 6TiSCH의 슬롯 예약 기법이 안정적인 성능을 제공하기 어렵다.
따라서, 많은 데이터 패킷으로 인해 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서도 안정적인 슬롯 예약을 가능하게 하기 위한 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1916328호 대한민국 공개특허 제10-2014-0056503호 대한민국 공개특허 제10-2018-0076770호
본 발명은 종래 기술의 산업용 저전력 무선 네트워크 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 역방향 슬롯 예약으로 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서도 안정적인 슬롯 예약이 가능하도록 한 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 6TiSCH기반 혼잡한 산업 무선 네트워크에서도 안정적인 장치 간의 슬롯 예약을 가능하게 하여 TSCH MAC의 안정적인 동작을 가능하도록 한 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 TSCH MAC의 안정적인 슬롯 예약을 제공함으로써 슬롯 부족으로 인한 패킷 손실을 낮추며, 견고한 네트워크를 구축하여 정상 네트워크 운용 시간을 증대시킬 수 있도록 한 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 부모장치가 6P 트랜잭션을 개시하여 상호간의 슬롯을 예약하는 역방향 슬롯 예약으로, 트래픽이 많은 네트워크에서 다수의 자식장치에서 무분별하게 발생시키는 6P 패킷이 부모의 단일 autonomous Rx cell로 집중되는 문제를 해결할 수 있도록 한 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치는 EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달하고, OFFER를 수신하면 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약하는 자식 장치;자식 장치들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작하고, 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송하는 부모 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 자식 장치는, 지속적으로 추가 또는 삭제 슬롯 요구량을 계산하며, 부모 장치의 OFFER 패킷을 수신하면 요구량에 기반하여 응답을 보내며, 이를 통해 역방향 슬롯 예약을 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 부모 장치는, 자식 장치들의 EB에 포함된 슬롯 요구량이 0이 아니거나 SOLICIT을 수신하면 해당 자식 장치에게 OFFER를 전송하여 슬롯 예약을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 부모 장치는, EB와 SOLICIT이 지속적인 충돌과 간섭으로 정상적으로 전송되지 못할 가능성을 고려하여 이로 인해 OFFER를 제공받지 못하는 장치가 발생하지 않도록 슬롯 요구가 발생하지 않더라도 지속적으로 OFFER를 전송하는 것을 특징으로 한다.
그리고 자식 장치는, 상위계층에서 측정된 트래픽 정보를 바탕으로 트래픽을 처리하기 위해 필요한 슬롯 요구량을 계산하는 슬롯 요구량 계산부와,IEEE 802.15.4에서 정의하는 IE를 확장하여 슬롯 예약을 원하는 대상 장치의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 전송하는 EB 전송부와,이전 주기에서 계산된 슬롯 요구량과 비교하여 정해진 수준의 슬롯이 현재 예약되었는지를 판단하는 슬롯 예약 판단부와,정해진 수준의 슬롯이 예약된 것으로 판단되면 카운터를 초기화하고, 반대로 트래픽이 해소되지 못한 경우 카운터를 증가시키는 카운터 관리부와,일정 기간 동안 카운터가 초기화 되지 않을 경우 EB가 손실된 것으로 판단하여 SOLICT 요청을 전송하는 SOLICIT 요청부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 부모 장치는, 자식 장치로부터 전송되는 슬롯 예약을 원하는 대상 장치의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 수신하는 EB 수신부와,자식 장치로부터 전송되는 SOLICT 요청을 수신하는 SOLICIT 수신부와,이웃 테이블에서 슬롯 요구량이 발생한 자식 장치의 리스트를 획득하는 자식장치 리스트 획득부와,자식장치 리스트에서 라운드로빈 방식으로 OFFER를 전송할 장치의 인덱스를 선택하는 인덱스 선택부와,각 자식 장치에 대해 OFFER를 제공을 보장하기 위한 기본 주기 값을 바탕으로 자식 장치의 수로 나눈 값을 슬롯 OFFER 주기로 사용하는 전송주기 관리부와,선택된 장치를 대상으로 부모 장치의 가용 슬롯 리스트를 포함한 OFFER를 전송하는 OFFER 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법은 자식 장치가 EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달하는 단계;부모 장치가 자식 장치들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작하는 단계;OFFER를 수신한 자식 장치는 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 부모장치가 OFFER 패킷을 전송하여 트랜잭션이 개시되고, 부모 장치는 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송하고, CellList의 길이는 네트워크 설정에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.
그리고 자식 장치는 OFFER 제공자인 부모 장치가 전달한 예약 가능 슬롯 CellList 중 자신이 필요한 만큼의 슬롯 수를 NumAddCells에 명시하며, 추가 또는 삭제할 슬롯의 리스트를 함께 포함하여 응답하는 것을 특징으로 한다.
그리고 자식 장치는 지속적으로 추가 또는 삭제 슬롯 요구량을 계산하며, 부모의 OFFER 패킷을 수신하면 요구량에 기반하여 응답을 보내며, 이를 통해 역방향 슬롯 예약을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 자식 장치에서 발생하는 SOLICIT 요청은, 상위계층에서 측정된 트래픽 정보를 바탕으로 트래픽을 처리하기 위해 필요한 슬롯 요구량을 계산하는 단계와,이전 주기에서 계산된 슬롯 요구량과 비교하여 정해진 수준의 슬롯이 현재 예약되었는지를 판단하는 단계와,정해진 수준의 슬롯이 예약된 것으로 판단되면 카운터를 초기화하는 단계와,반대로 트래픽이 해소되지 못한 경우, 카운터를 증가시키며, 일정 기간 동안 카운터가 초기화 되지 않을 경우 EB가 손실된 것으로 판단하여 SOLICT 요청을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 SOLICIT을 보내기 위한 프레임에서 자신의 슬롯 요구량을 전달하기 위한 NumCells 정보가 유지되고, 자식장치는 OFFER 패킷을 수신하면, 자신의 슬롯 요구에 따라 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하고, 성공적으로 응답이 전송될 경우, 부모 및 자식장치의 Sequence Number가 갱신되며, 양측의 슬롯 예약이 완료되는 것을 특징으로 한다.
그리고 부모장치의 슬롯 OFFER 절차에서, 부모 장치는 자식 장치들의 EB와 SOLICIT을 수신하여 자식 장치들의 슬롯 요구량을 확인하고, 자식 장치들의 EB에 포함된 슬롯 요구량이 0이 아니거나 SOLICIT을 수신하면 해당 자식에게 OFFER를 전송하여 슬롯 예약을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 EB와 SOLICIT이 지속적인 충돌과 간섭으로 정상적으로 전송되지 못할 가능성을 고려하여 이로 인해 OFFER를 제공받지 못하는 장치가 발생하지 않도록 슬롯 요구가 발생하지 않더라도 지속적으로 OFFER를 전송하는 것을 특징으로 한다.
그리고 부모장치의 슬롯 OFFER 절차는, 이웃 테이블에서 슬롯 요구량이 발생한 자식 장치의 리스트를 획득하는 단계와,슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하는지 판단하여 슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하면 리스트에 포함된 장치 중 가장 높은 슬롯 요구량을 가지는 장치를 선택하는 단계와,슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하지 않으면 주기적으로 SOLICIT 대상의 다음 인덱스 장치를 선택하는 단계와,OFFER 리스트를 작성하고, 선택된 장치를 대상으로 부모 장치의 가용 슬롯 리스트를 포함한 OFFER를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 가장 높은 슬롯 요구량을 가지는 장치를 선택하는 단계에서, 슬롯 요구 발생 리스트가 비어 있다면, 자신의 자식에 해당하는 장치의 리스트에서 라운드로빈 방식으로 OFFER를 전송할 장치의 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 한다.
그리고 OFFER를 전송하는 단계에서, 모든 자식 장치들에 대해 동일한 주기로 OFFER를 전송하기 위해 가변 주기를 사용하고, 슬롯 OFFER의 주기는 각 자식 장치에 대해 OFFER를 제공을 보장하기 위한 기본 주기 값을 바탕으로 자식 장치의 수로 나눈 값을 주기로 사용하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 역방향 슬롯 예약으로 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서도 안정적인 슬롯 예약이 가능하도록 한다.
둘째, 6TiSCH 기반 혼잡한 산업 무선 네트워크에서도 안정적인 장치 간의 슬롯 예약을 가능하게 하여 TSCH MAC의 안정적인 동작을 가능하도록 한다.
셋째, TSCH MAC의 안정적인 슬롯 예약을 제공함으로써 슬롯 부족으로 인한 패킷 손실을 낮추며, 견고한 네트워크를 구축하여 정상 네트워크 운용 시간을 증대시킬 수 있도록 한다.
넷째, 부모장치가 6P 트랜잭션을 개시하여 상호간의 슬롯을 예약하는 역방향 슬롯 예약으로, 트래픽이 많은 네트워크에서 다수의 자식장치에서 무분별하게 발생시키는 6P 패킷이 부모의 단일 autonomous Rx cell로 집중되는 문제를 해결할 수 있도록 한다.
도 1은 일반적인 무선 네트워크 토폴로지(좌)와 TSCH 슬롯프레임 스케줄링의 예시(우)를 나타낸 구성도
도 2는 일반적인 2- step 6P 트랜잭션의 예시를 나타낸 구성도
도 3은 Autonomous cell을 사용한 6P 트랜잭션의 예시를 나타낸 구성도
도 4는 6P 트랜잭션의 간섭관계 예시를 나타낸 구성도
도 5는 IETF IoT 네트워크 스택 구성도
도 6은 역방향 6P 트랜잭션의 예시를 나타낸 구성도
도 7a와 도 7b는 OFFER 요청 형식 및 OFFER 응답 형식을 나타낸 구성도
도 8은 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치의 구성 블록도
도 9a와 도 9b는 SOLICIT 전송 흐름도 및 SOLICIT 요청 형식을 나타낸 구성도
도 10은 슬롯 OFFER 절차를 나타낸 흐름도
이하, 본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 4는 6P 트랜잭션의 간섭관계 예시를 나타낸 구성도이다.
그리고 도 5는 IETF IoT 네트워크 스택 구성도이고, 도 6은 역방향 6P 트랜잭션의 예시를 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법은 역방향 슬롯 예약으로 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서도 안정적인 슬롯 예약이 가능하도록 하여 TSCH MAC의 안정적인 동작을 가능하도록 한다.
본 발명은 부모장치가 6P 트랜잭션을 개시하여 상호간의 슬롯을 예약하는 역방향 슬롯 예약으로, 트래픽이 많은 네트워크에서 다수의 자식장치에서 무분별하게 발생시키는 6P 패킷이 부모의 단일 autonomous Rx cell로 집중되는 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.
산업 영역에서도 스마트팩토리, 제조 공정의 지능화 등에 큰 관심을 가지고 있으며, 산업을 위한 IoT 기술인 IIoT(Industrial IoT)라는 기술이 새로운 트렌드로 각광받고 있다.
이러한 IIoT에서는 장치의 다양한 상태정보(온도, 진동 등)를 수집하게 되며, 수집된 데이터를 기반으로 다양한 응용 서비스를 제공할 것을 기대하고 있다.
특히 산업 영역의 IIoT에서는 수십~수백의 설비에서 수많은 데이터가 발생하며 IEEE 802.15.4 TSCH는 이러한 데이터를 신뢰성있게 전송할 수 있어야 한다.
대부분의 무선 네트워크는 Wi-Fi의 Access Point(공유기)와 같은 게이트웨이(또는 싱크)로 데이터가 전송되며, 다른 유선 네트워크(필드 네트워크 또는 백본 네트워크)를 통해 최종 목적지 서버 또는 DB로 데이터를 전달한다.
따라서, 필연적으로 무선 네트워크 상의 데이터는 게이트웨이로 집중되며, 멀티홉 네트워크에서는 게이트웨이에 가까운 장치일수록 더 많은 데이터를 전송하게 된다.
게이트웨이에 가까운 장치는 많은 데이터를 전송하기 위해 더 많은 슬롯을 예약하여야 하며, 하위 경로의 많은 장치들의 6P 요청을 처리해야 한다.
도 4는 이러한 멀티홉 무선 네트워크에서 발생할 수 있는 6P 트랜잭션의 간섭관계를 나타낸다.
장치 A는 네트워크의 하위 경로(=자식)에 해당하는 장치 B~F와 통신을 수행하며, 6TiSCH의 Autonomous Cell을 사용한 6P 트랜잭션으로 슬롯을 예약한다.
이때, 자식 장치 B~F에서 발생하는 모든 6P 요청은 장치 A의 Autonomous Rx Cell을 사용하여 전송되므로, 높은 충돌가능성을 가진다.
또한, 장치 A의 6P 트랜잭션에서 장치A에 대한 6P 응답은 장치 A의 Autonomous Rx Cell을 사용하므로, 장치 A에 대한 6P 응답은 모든 자식 장치 B~F들의 6P 요청과 충돌관계에 있다.
특히, 장치 A의 6P 트랜잭션에서 6P 응답이 충돌로 인해 손실될 경우, 장치 A는 6P 응답을 기다리기 위해 Timeout이 발생하기 전까지 블록 상태에 빠지게 된다.
일반적인 설정에서 6P 응답의 손실로 최대 지연이 발생할 경우, 약 45초의 timeout 시간이 소요되며, 이 시간동안 모든 자식 노드들의 요청이 무시되므로, 6P 트랜잭션의 손실은 6TiSCH의 산업 무선 네트워크에서 큰 영향을 미치게 된다.
또한, 6P 요청/응답 패킷의 손실로 인해 양측의 SeqNum 불일치가 발생할 경우, 6P CLEAR 명령이 발생하여 양측의 스케줄을 모두 초기화되고 다시 6P 트랜잭션을 사용한 예약이 필요하다.
이때, 다시 6P 트랜잭션이 발생하며, 6P 요청의 발생량이 증가하여 충돌로 인한 손실로 이어지는 악순환이 일어날 수 있다. 기존의 6P 트랜잭션의 문제는 다수의 장치가 존재하며, 트래픽이 많은 네트워크에서 다수의 자식장치에서 무분별하게 발생시키는 6P 패킷이 부모의 단일 autonomous Rx cell로 집중되는 것이다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 기존의 슬롯 예약 방식과 달리 부모장치가 6P 트랜잭션을 개시하여 상호간의 슬롯을 예약하는 역방향 슬롯 예약의 구성을 포함한다.
도 5는 IETF의 일반적인 저전력 IoT 무선 네트워크에서 정의하는 스택이다.
일반적인 TCP/IP 네트워크 계층 모델에서 IEEE 802.15.4는 1계층인 네트워크 엑세스 계층과 대응되며, IETF 6LoWPAN과 RPL은 2계층인 인터넷 계층과 대응된다.
6TiSCH는 1계층과 2계층 사이의 유연한 호환을 위한 Sub-layer인 6top 계층을 정의하고 있으며, 본 발명에 의한 기술은 6top 계층 내에서 동작한다.
본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법에서 전체적인 절차는 다음과 같다.
자식 장치는 EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달한다.
부모 장치는 자식들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작한다.
OFFER를 수신한 자식 장치는 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약한다.
도 6은 역방향 6P 트랜잭션의 예시를 나타낸 것이다.
자식 장치의 REQUEST로 개시되는 도 2의 트랜잭션 방식과는 달리 부모장치가 OFFER 패킷을 전송하여 트랜잭션이 개시된다.
부모 장치는 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송한다.
CellList의 길이는 네트워크 설정에 따라 달라질 수 있다.
자식 장치는 지속적으로 추가(또는 삭제) 슬롯 요구량을 계산하며, 부모의 OFFER 패킷을 수신하면 요구량에 기반하여 응답을 보내며, 이를 통해 역방향 슬롯 예약이 가능하다.
도 7a와 도 7b는 OFFER 요청 형식 및 OFFER 응답 형식을 나타낸 구성도이다.
OFFER를 전송하기 위한 프레임 형식은 여타 ADD, DELETE 패킷 프레임과 동일한 구조를 사용하며, OFFER 제공자(부모) 입장에서 예약 가능한 슬롯과 삭제 가능한 슬롯의 리스트를 포함하여 전송한다.
OFFER 제공자가 전달한 예약 가능 슬롯 CellList 중 자신이 필요한 만큼의 슬롯 수를 NumAddCells에 명시하며, 추가/삭제할 슬롯의 리스트를 함께 포함하여 응답한다.
본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8은 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치의 구성 블록도이다.
본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치는 EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달하고, OFFER를 수신하면 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약하는 자식 장치(10)와, 자식 장치들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작하고, 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송하는 부모 장치(20)를 포함한다.
여기서, 자식 장치(10)는 지속적으로 추가 또는 삭제 슬롯 요구량을 계산하며, 부모 장치의 OFFER 패킷을 수신하면 요구량에 기반하여 응답을 보내며, 이를 통해 역방향 슬롯 예약을 한다.
그리고 부모 장치(20)는 자식 장치들의 EB에 포함된 슬롯 요구량이 0이 아니거나 SOLICIT을 수신하면 해당 자식에게 OFFER를 전송하여 슬롯 예약을 수행한다.
그리고 부모 장치(20)는 EB와 SOLICIT이 지속적인 충돌과 간섭으로 정상적으로 전송되지 못할 가능성을 고려하여 이로 인해 OFFER를 제공받지 못하는 장치가 발생하지 않도록 슬롯 요구가 발생하지 않더라도 지속적으로 OFFER를 전송한다.
구체적으로 자식 장치(10)는 상위계층에서 측정된 트래픽 정보를 바탕으로 트래픽을 처리하기 위해 필요한 슬롯 요구량을 계산하는 슬롯 요구량 계산부(11)와, IEEE 802.15.4에서 정의하는 IE를 확장하여 슬롯 예약을 원하는 대상 장치의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 전송하는 EB 전송부(12)와, 이전 주기에서 계산된 슬롯 요구량과 비교하여 정해진 수준의 슬롯이 현재 예약되었는지를 판단하는 슬롯 예약 판단부(13)와, 정해진 수준의 슬롯이 예약된 것으로 판단되면 카운터를 초기화하고, 반대로 트래픽이 해소되지 못한 경우 카운터를 증가시키는 카운터 관리부(14)와, 일정 기간 동안 카운터가 초기화 되지 않을 경우 EB가 손실된 것으로 판단하여 SOLICT 요청을 전송하는 SOLICIT 요청부(15)를 포함한다.
그리고 부모 장치(20)는 자식 장치(10)로부터 전송되는 슬롯 예약을 원하는 대상 장치의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 수신하는 EB 수신부(21)와, 자식 장치(10)로부터 전송되는 SOLICT 요청을 수신하는 SOLICIT 수신부(22)와, 이웃 장치의 MAC, IP 주소 및 통신을 위한 정보들을 기록하고 있는 이웃 테이블에서 슬롯 요구량이 발생한 자식 장치의 리스트를 획득하는 자식장치 리스트 획득부(23)와, 자식장치 리스트에서 라운드로빈 방식으로 OFFER를 전송할 장치의 인덱스를 선택하는 인덱스 선택부(24)와, 각 자식 장치에 대해 OFFER를 제공을 보장하기 위한 기본 주기 값을 바탕으로 자식 장치의 수로 나눈 값을 슬롯 OFFER 주기로 사용하는 전송주기 관리부(25)와, 선택된 장치를 대상으로 부모 장치의 가용 슬롯 리스트를 포함한 OFFER를 전송하는 OFFER 전송부(26)를 포함한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치에서의 자식 장치와 부모 장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9a와 도 9b는 SOLICIT 전송 흐름도 및 SOLICIT 요청 형식을 나타낸 구성도이다.
자식 장치의 동작은 다음과 같다.
기존 6P 트랜잭션과 달리 자식 장치들은 부모의 OFFER를 수신하였을 때, 슬롯을 예약할 수 있다. 이는 무분별한 요청으로 인한 충돌을 예방할 수 있지만, 부모의 OFFER를 수신하기까지 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서 자식 장치들은 주기적으로 자신의 슬롯 요구량을 파악하고 부모에게 이를 알려야 한다.
본 발명에서는 각 자식장치들은 IEEE 802.15.4에서 정의하는 IE를 확장하여 슬롯 예약을 원하는 대상 장치(=부모)의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 전송한다.
하지만, EB 역시 충돌로 인해 손실될 수 있으며, 슬롯 요구량이 포함된 EB가 정상적으로 전송되지 않으면, 부모 장치는 자식 장치의 슬롯 요구량을 알 수 없으므로, 좀 더 적극적인 슬롯 요청 기법을 추가로 사용한다.
도 9a는 자식 장치에서 발생하는 SOLICIT 요청의 흐름이다.
각 장치들은 상위계층에서 측정된 트래픽 정보를 바탕으로 트래픽을 처리하기 위해 필요한 슬롯 요구량을 계산한다.(S901)
그리고 이전 주기에서 계산된 슬롯 요구량과(S902) 비교하여 현재 적절한 수준의 슬롯이 예약되었는지를 판단한다.(S903)
만약, EB에 포함된 슬롯 요구량이 정상적으로 전달되었다면, 부모 장치는 해당 장치에게 OFFER를 전송하여 필요한 슬롯 예약이 진행되었을 것이다. 하지만, EB가 손실될 경우, 적절한 OFFER를 제공받지 못하여 지속적으로 슬롯 요구량이 발생할 것이다.
만약, 적절한 수준의 슬롯이 예약된 것으로 판단되면 카운터를 초기화한다.(S904)
반대로 트래픽이 해소되지 못한 경우, 카운터를 증가시키며(S905), 일정 기간 동안 카운터가 초기화 되지 않을 경우(S906), EB가 손실된 것으로 판단하여 SOLICT 요청을 전송한다.(S907)
도 9b는 SOLICIT을 보내기 위한 프레임의 형식을 나타낸다.
기존 6P 요청의 헤더와 거의 유사하며, 자신의 슬롯 요구량을 전달하기 위한 NumCells 정보만 유지된다.
자식장치는 OFFER 패킷을 수신하면, (OFFER 패킷에는 부모 장치의 가용 슬롯 리스트가 포함되어 있으므로) 자신의 슬롯 요구에 따라 필요한 수의 슬롯을 선택하여 도 7b의 형식으로 Response 패킷을 응답한다.
성공적으로 응답이 전송될 경우, 부모 및 자식장치의 Sequence Number가 갱신되며, 양측의 슬롯 예약이 완료된다.
부모장치의 동작은 다음과 같다.
도 10은 슬롯 OFFER 절차를 나타낸 흐름도이다.
부모 장치는 자식 장치들의 EB와 SOLICIT을 수신함으로서 자식 장치들의 슬롯 요구량을 알 수 있다.
자식 장치들의 EB에 포함된 슬롯 요구량이 0이 아니거나 SOLICIT을 수신하면 해당 자식에게 OFFER를 전송하여 슬롯 예약을 수행해야 한다. 또한, EB와 SOLICIT이 지속적인 충돌과 간섭으로 정상적으로 전송되지 못할 가능성이 존재하며, 이로 인해 OFFER를 제공받지 못하는 장치가 발생하지 않도록 슬롯 요구가 발생하지 않더라도 지속적으로 OFFER를 전송할 필요가 있다.
도 10은 부모 장치에서 수행되는 슬롯 OFFER 전송의 절차를 나타낸 것으로, 이 절차는 주기적으로 수행된다.
먼저 이웃 장치의 MAC, IP 주소 및 통신을 위한 정보들을 기록하고 있는 이웃 테이블에서 슬롯 요구량이 발생한 자식 장치의 리스트를 획득한다.(S1001)
슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하는지 판단하여(S1002) 슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하면 리스트에 포함된 장치 중 가장 높은 슬롯 요구량을 가지는 장치를 선택한다.(S1004)
슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하지 않으면 주기적으로 SOLICIT 대상의 다음 인덱스 장치를 선택한다.(S1003)
이때, 리스트가 비어 있다면, 자식 장치들의 슬롯 요구를 수신하지 않은 것이므로 모든 슬롯 예약이 진행된 것으로 볼 수 있다. 하지만, 슬롯 요구를 위한 패킷이 손실된 상황을 가정하면, OFFER를 받지 못해 소외되는 장치가 발생할 수 있다.
슬롯 요구 발생 리스트가 비어 있다면, 자신의 자식에 해당하는 장치의 리스트에서 라운드로빈 방식으로 OFFER를 전송할 장치의 인덱스를 선택한다.
OFFER 리스트를 작성하고(S1005), 선택된 장치를 대상으로 부모 장치의 가용 슬롯 리스트를 포함한 OFFER를 전송한다.(S1006)
이러한 슬롯 OFFER 주기가 고정된 값일 경우, 자식 장치가 많아질수록 다음 OFFER를 전송받는데 많은 시간이 소요되므로 모든 자식들에 대해 동일한 주기로 OFFER를 전송하기 위해 가변 주기를 사용한다.
슬롯 OFFER의 주기는 각 자식 장치에 대해 OFFER를 제공을 보장하기 위한 기본 주기 값을 바탕으로 자식 장치의 수로 나눈 값을 주기로 사용한다.(S1007)
이상에서 설명한 본 발명에 따른 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치 및 방법은 TSCH MAC의 안정적인 슬롯 예약을 제공함으로써 슬롯 부족으로 인한 패킷 손실을 낮추며, 견고한 네트워크를 구축하여 정상 네트워크 운용 시간을 증대시킬 수 있도록 한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10. 자식 장치
20. 부모 장치

Claims (17)

  1. EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달하고, OFFER를 수신하면 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약하는 자식 장치;
    자식 장치들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작하고, 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송하는 부모 장치;를 포함하고,
    자식 장치는, 지속적으로 추가 또는 삭제 슬롯 요구량을 계산하며, 부모 장치의 OFFER 패킷을 수신하면 요구량에 기반하여 응답을 보내며, 이를 통해 역방향 슬롯 예약을 하고,
    부모 장치는, 자식 장치들의 EB에 포함된 슬롯 요구량이 0이 아니거나 SOLICIT을 수신하면 해당 자식 장치에게 OFFER를 전송하여 슬롯 예약을 수행하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 부모 장치는,
    EB와 SOLICIT이 지속적인 충돌과 간섭으로 정상적으로 전송되지 못할 가능성을 고려하여 이로 인해 OFFER를 제공받지 못하는 장치가 발생하지 않도록 슬롯 요구가 발생하지 않더라도 지속적으로 OFFER를 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 자식 장치는,
    상위계층에서 측정된 트래픽 정보를 바탕으로 트래픽을 처리하기 위해 필요한 슬롯 요구량을 계산하는 슬롯 요구량 계산부와,
    IEEE 802.15.4에서 정의하는 IE를 확장하여 슬롯 예약을 원하는 대상 장치의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 전송하는 EB 전송부와,
    이전 주기에서 계산된 슬롯 요구량과 비교하여 정해진 수준의 슬롯이 현재 예약되었는지를 판단하는 슬롯 예약 판단부와,
    정해진 수준의 슬롯이 예약된 것으로 판단되면 카운터를 초기화하고, 반대로 트래픽이 해소되지 못한 경우 카운터를 증가시키는 카운터 관리부와,
    일정 기간 동안 카운터가 초기화 되지 않을 경우 EB가 손실된 것으로 판단하여 SOLICT 요청을 전송하는 SOLICIT 요청부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 부모 장치는,
    자식 장치로부터 전송되는 슬롯 예약을 원하는 대상 장치의 주소와 슬롯 요구량을 포함한 EB를 수신하는 EB 수신부와,
    자식 장치로부터 전송되는 SOLICT 요청을 수신하는 SOLICIT 수신부와,
    이웃 장치의 MAC, IP 주소 및 통신을 위한 정보들을 기록하고 있는 이웃 테이블에서 슬롯 요구량이 발생한 자식 장치의 리스트를 획득하는 자식장치 리스트 획득부와,
    자식장치 리스트에서 라운드로빈 방식으로 OFFER를 전송할 장치의 인덱스를 선택하는 인덱스 선택부와,
    각 자식 장치에 대해 OFFER를 제공을 보장하기 위한 기본 주기 값을 바탕으로 자식 장치의 수로 나눈 값을 슬롯 OFFER 주기로 사용하는 전송주기 관리부와,
    선택된 장치를 대상으로 부모 장치의 가용 슬롯 리스트를 포함한 OFFER를 전송하는 OFFER 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 장치.
  7. 자식 장치가 EB에 포함되는 IE 및 SOLICIT 패킷을 통해 부모 장치에게 자신의 슬롯 요구량을 전달하는 단계;
    부모 장치가 자식 장치들의 슬롯 요구량을 바탕으로 가장 높은 우선순위의 장치 또는 우선순위가 없다면 라운드로빈 순서로 선택된 장치를 대상으로 OFFER 패킷을 전송하여 역방향 슬롯 예약을 시작하는 단계;
    OFFER를 수신한 자식 장치는 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하여 슬롯을 예약하는 단계;를 포함하고,
    부모장치가 OFFER 패킷을 전송하여 트랜잭션이 개시되고, 부모 장치는 자식 장치에게 자신의 가용 슬롯 중 일부를 선택하여 CellList에 담아 OFFER 패킷을 전송하고, CellList의 길이는 네트워크 설정에 따라 달라지는 것이고,
    자식 장치는 지속적으로 추가 또는 삭제 슬롯 요구량을 계산하며, 부모의 OFFER 패킷을 수신하면 요구량에 기반하여 응답을 보내며, 이를 통해 역방향 슬롯 예약을 수행하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 자식 장치는 OFFER 제공자인 부모 장치가 전달한 예약 가능 슬롯 CellList 중 자신이 필요한 만큼의 슬롯 수를 NumAddCells에 명시하며, 추가 또는 삭제할 슬롯의 리스트를 함께 포함하여 응답하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서, 자식 장치에서 발생하는 SOLICIT 요청은,
    상위계층에서 측정된 트래픽 정보를 바탕으로 트래픽을 처리하기 위해 필요한 슬롯 요구량을 계산하는 단계와,
    이전 주기에서 계산된 슬롯 요구량과 비교하여 정해진 수준의 슬롯이 현재 예약되었는지를 판단하는 단계와,
    정해진 수준의 슬롯이 예약된 것으로 판단되면 카운터를 초기화하는 단계와,
    반대로 트래픽이 해소되지 못한 경우, 카운터를 증가시키며, 일정 기간 동안 카운터가 초기화 되지 않을 경우 EB가 손실된 것으로 판단하여 SOLICT 요청을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, SOLICIT을 보내기 위한 프레임에서 자신의 슬롯 요구량을 전달하기 위한 NumCells 정보가 유지되고,
    자식장치는 OFFER 패킷을 수신하면, 자신의 슬롯 요구에 따라 필요한 수의 슬롯을 선택하여 Response 패킷을 응답하고, 성공적으로 응답이 전송될 경우, 부모 및 자식장치의 Sequence Number가 갱신되며, 양측의 슬롯 예약이 완료되는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  13. 제 7 항에 있어서, 부모장치의 슬롯 OFFER 절차에서,
    부모 장치는 자식 장치들의 EB와 SOLICIT을 수신하여 자식 장치들의 슬롯 요구량을 확인하고,
    자식 장치들의 EB에 포함된 슬롯 요구량이 0이 아니거나 SOLICIT을 수신하면 해당 자식에게 OFFER를 전송하여 슬롯 예약을 수행하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, EB와 SOLICIT이 지속적인 충돌과 간섭으로 정상적으로 전송되지 못할 가능성을 고려하여 이로 인해 OFFER를 제공받지 못하는 장치가 발생하지 않도록 슬롯 요구가 발생하지 않더라도 지속적으로 OFFER를 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  15. 제 7 항에 있어서, 부모장치의 슬롯 OFFER 절차는,
    이웃 장치의 MAC, IP 주소 및 통신을 위한 정보들을 기록하고 있는 이웃 테이블에서 슬롯 요구량이 발생한 자식 장치의 리스트를 획득하는 단계와,
    슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하는지 판단하여 슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하면 리스트에 포함된 장치 중 가장 높은 슬롯 요구량을 가지는 장치를 선택하는 단계와,
    슬롯 요구량이 있는 자식 장치가 존재하지 않으면 주기적으로 SOLICIT 대상의 다음 인덱스 장치를 선택하는 단계와,
    OFFER 리스트를 작성하고, 선택된 장치를 대상으로 부모 장치의 가용 슬롯 리스트를 포함한 OFFER를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 가장 높은 슬롯 요구량을 가지는 장치를 선택하는 단계에서,
    슬롯 요구 발생 리스트가 비어 있다면, 자신의 자식에 해당하는 장치의 리스트에서 라운드로빈 방식으로 OFFER를 전송할 장치의 인덱스를 선택하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, OFFER를 전송하는 단계에서,
    모든 자식 장치들에 대해 동일한 주기로 OFFER를 전송하기 위해 가변 주기를 사용하고,
    슬롯 OFFER의 주기는 각 자식 장치에 대해 OFFER를 제공을 보장하기 위한 기본 주기 값을 바탕으로 자식 장치의 수로 나눈 값을 주기로 사용하는 것을 특징으로 하는 산업용 저전력 무선 네트워크의 역방향 슬롯 예약을 위한 방법.
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