KR20100007765A - 멀티홉 센서네트워크를 위한 시각 동기화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티홉 센서네트워크를 위한 시각 동기화 방법을 개시한다.
본 발명은 비컨 모드에서 지연 송신 시간 값을 비컨 프레임에 추가하여 수신 노드들이 정확한 시각 동기화를 할 수 있도록 하거나, 비컨 없는(non-beacon) 모드에서 시각 정보 및 슈퍼프레임 구조정보를 담은 시각 동기 프레임과 시각 동기 ACK 프레임을 이용하여 수신 노드들이 정확한 시각 동기화를 할 수 있도록 한다. 본 발명에 의해 메쉬 토폴로지를 지원하지 못하는 문제점을 해결하고, 신뢰성 있고 지연시간이 적은 MAC 구조 설계의 기본 기능을 제공할 수 있다.

Description

멀티홉 센서네트워크를 위한 시각 동기화 방법{Time synchronization method for multi-hop sensor network}
본 발명은 실시간성 및 높은 신뢰성을 요구하는 멀티홉 센서네트워크 MAC 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 멀티홉 센서네트워크를 위한 시각 동기화 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[관리번호: 2008-F-053-01, 과제명: QoS 및 확장성지원(S-MoRe) 센서네트워크 고도화 기술개발(표준화연계)].
실시간성 및 높은 신뢰성을 요구하는 서비스를 구현하기 위한 센서네트워크 MAC 기술 중 가장 대표적인 기술로 IEEE802.15.4 MAC을 들 수 있다. IEEE 802.15.4는 PAN coordinator (PNC)로부터 시작되는 트리(tree) 구조로 네트워크를 형성하고, 각 노드가 사용자에 의해 지원되는 스케줄링 방법에 따라 독립된 활성화 구간( active duration)을 할당한 후 해당 활성화 구간 동안 통신을 지원한다. 이러한 비컨 모드에서는 비컨 프레임의 충돌로 인한 성능 저하 문제가 생길 수 있으며, 또한 트리 네트워크 구조만 지원하여 메쉬 네트워크 구조를 지원하지 못하는 문제가 있 다. 또한 non-beacon 모드에서는 신뢰성이 높고 지연시각이 짧은 MAC 슈퍼프레임(superframe) 구조를 형성할 수 없어 TDMA & FH MAC 을 지원할 수 없다.
본 발명은 비컨 모드에서의 비컨 프레임의 충돌을 줄이기 위한 지연 송신 시간 값을 비컨 프레임에 추가하여 수신노드들이 정확한 시각 동기화를 할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 비컨 없는(non-beacon) 모드에서 시각 정보 및 슈퍼프레임 구조정보를 담은 시각 동기 프레임과 시각 동기 ACK 프레임을 이용하여 기존 비컨 모드의 비커닝 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크를 구성하는 노드의 시각 동기화 방법은, 비컨 프레임의 전송 전에 시간 지연 후 타임스탬프를 생성하는 단계; 및 상기 지연된 시간값 및 타임스탬프 값을 상기 비컨 프레임에 추가하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티홉 센서네트워크를 구성하는 노드의 시각 동기화 방법은, 이웃 노드로부터 수신한 제1 시각 동기 프레임의 타임스탬프 값을 기초로 시각 동기화하는 단계; 홉 디스턴스 값을 증가시킨 제2 시각 동기 프레임을 생성하는 단계; 및 상기 제2 시각 동기 프레임을 상기 센서네트워크에 브로드캐스팅하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 구성에 따르면, IEEE802.15.4 MAC 기반의 멀티홉 센서네트워크에서 메쉬 토폴로지를 지원하지 못하는 문제점을 해결할 수 있으며, 비컨 프레임이 아닌 커맨드 프레임으로 네트워크 전체 시각 동기 기능을 제공하여 신뢰성 있고 지연시간이 적은 MAC 구조 설계의 기본 기능을 제공할 수 있는 이점이 있다. 또한 커맨드 프레임에 브로드캐스트 ack 정보를 전송함으로써 시각 동기화를 위한 데이터 전송횟수를 줄여 네트워크 전체 부하를 줄일 수 있으며 이로 인한 네트워크 라이프 타임이 연장되는 효과를 얻을 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
센서네트워크에서 멀티홉 시각 동기화는 네트워크의 모든 노드들이 기준 시간을 가진 노드의 로컬 시간(local time)으로 시각 정보를 맞추는 알고리즘이다. 멀티홉 센서네트워크에서의 시각 동기화 방법은 크게 beaconing 방법과 non beaconing 방법으로 나누어 볼 수 있다. 본 발명은 정해진 시간에 비컨 프레임을 송신하지 못하였을 경우에 지연된 시간정보를 비컨 프레임에 포함시켜 수신 노드들이 잘못된 시간 값으로 시간 정보를 업데이트하는 문제점을 해결할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 또한 본 발명은 비컨 프레임이 아닌 주기적인 시각 동기 프레임을 이용하여 네트워크 전체 동기화를 맞추는 방법에 대해서 제안한다.
본 발명은 이웃 노드로부터 일정한 시간 동안 수신한 시각 동기 프레임들을 이용하여 동기화하는 두 가지 방법을 제안한다. 첫째, 수신한 시각 동기 프레임들 중 제일 작은 타임스탬프 값을 가지고 있는 노드를 기준 노드(reference node)로 결정하고, 기준 노드의 타임스탬프 값을 기초로 시각 동기화를 수행한다. 둘째, 수신한 시각 동기 프레임들의 타임스탬프 값을 평균한 값으로 시각 동기화를 하는 수행한다.
또한 본 발명은 주기적인 시각 동기 프레임을 수신하지 않고서도 자신의 클락(clock)을 보정할 수 있는 방법을 제안하다. 모든 노드는 주기적으로 전송된 연속 시각 동기 프레임의 타임스탬프 값을 저장하고 있다. 각 노드는 네트워크 장애로 인해 시각 동기 프레임을 수신하지 못할 경우 이전까지 수신한 연속적인 타임스탬프 값을 이용하여 자신의 클락(clock)을 보정한다.
본 발명을 위하여 다음과 같이 용어를 정의한다.
- PNC (PAN Coordinator): 센서네트워크의 컨트롤러. 트리(tree) 구조 중 정점에 해당
- 홉 디스턴스 값(hop distance value): PNC로부터의 홉 카운터 값
- 타임스탬프(timestamp): 시각 정보를 업데이트하기 위한 시간 값
- 클락 보상(Clock compensation): 시각 동기 에러값을 줄이기 위한 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IEEE802.15.4 MAC의 비컨 모드에서 시각 동기 정보를 업데이트 할 수 있는 구조이다.
비컨 프레임 전송이 패킷 충돌에 약한 단점을 해결하기 위하여 모든 노드는 비컨 프레임을 보내기 전에 CCA+Backoff 을 수행하여 발생하는 지연시간 값을 비컨 프레임에 포함시킨다. 비컨 프레임을 수신한 수신 노드들은 비컨 프레임으로부터의 지연시간 값을 이용하여 시각 동기 정보를 업데이트한다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨 모드에서 비컨 프레임에서 시각 동기 명세(Time Synchronization Specification) 필드의 예를 도시한다.
Bits:0 1-4 5-7 8-31
Deferred Beacon Flag Deffered Beacon Time Reserved Beacon Timestamp
Deferred Beacon Flag 서브필드는 비컨 프레임을 전송하기 전에 CCA가 요구되는지 여부를 나타낸다. 이 서브필드가 1로 설정되면 디바이스는 비컨 프레임을 전송하기 전에 CCA를 사용하고, 0으로 설정되면 디바이스는 비컨을 전송하기 전에 CCA를 사용하지 않는다. Deffered Beacon Time 서브필드는 CCA를 위한 backoff 횟수를 나타내며, Deferred Beacon Flag 서브필드 값이 0으로 설정되면 Deffered Beacon Time 서브필드는 무시된다. Beacon Timestamp 서브필드는 심벌 구간 동안 시각 동기화를 위한 비컨 전송 시간을 나타낸다.
송신 노드는 CCA+Backoff 후 타임스탬프 값을 생성하고, MAC-PHY 인터페이스 지연값, PHY Modulation 지연값을 예측하여 상기 타임스탬프 값에 미리 포함시킨다. CCA+Backoff 지연값은 Deffered Beacon Flag 및 Deffered Beacon Time 서브필드를 통해 표시된다.
이하에서는 신규 노드가 네트워크에 진입한 경우 시각 동기화를 수행하는 절차의 예를 설명한다.
신규 노드는 스캐닝 절차(scanning process)를 통해 이웃 노드를 발견한다. 신규 노드는 네트워크에 추가되기 위해 이웃 노드들 중 하나와 연관한다. 신규 노드와 연관되는 노드는 신규 노드의 부모 노드가 된다. 네트워크의 PNC는 신규 노드를 인지하고, 자신의 비컨 전송 시간을 결정한다. 상기 비컨의 타임스탬프 값은 비컨 프레임을 전송하기 직전으로 설정된다. 상기 비컨 프레임을 수신한 노드는 PNC와 시각 동기화를 수행한다. 다수의 노드 간에 충돌이 발생하는 경우 노드는 backoff 후에 전송을 재시도하게 된다. 이 경우 비컨의 타임스탬프 값은 유효하지 않게 된다. 따라서 PNC는 Deferred Beacon Flag에 CCA가 요구됨을 설정하고, 신규 노드는 이를 통해 PNC가 비컨 전송을 위해 CCA를 사용하였음을 알게 된다. PNC는 성공적인 비컨 전송까지 시도한 backoff 횟수를 비컨에 추가할 수 있다. PNC가 3번의 backoff 시도 후에 비컨을 전송할 수 있게 되었다면 DefferedBeaconTime 값을 3으로 설정할 수 있다. 따라서 비컨을 수신한 노드는 비컨이 전송된 시점을 정확히 알 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨 없는 모드에서 MAC 계층에서 시각 동기 프레임을 통해 시각 동기화하는 방법을 나타낸다.
송신노드는 CCA(Clear Channel Assessment) 및 Backoff 후의 시간 값, 및 MAC-PHY 인터페이스 지연값과 PHY Modulation 지연값을 예측한 값을 포함하는 타임스탬프 값을 생성하여 시각 동기 프레임에 삽입한다. 이때 송신노드는 자신의 Mac 계층에서 소요되는 시간값(CCA+Backoff) 또한 상기 시각 동기 프레임에 삽입한다. 상기 시각 동기 프레임은 네트워크의 슈퍼프레임 구조 정보 및 다른 관리 정보를 더 포함할 수 있다.
수신노드는 수신한 시각 동기 프레임으로부터 송신 노드의 Mac 계층에서 소요된 시간값, MAC-PHY 인터페이스 지연값, PHY Modulation 지연값을 포함하는 타임스탬프 값을 획득하고, 송신노드의 시간과 동기를 맞춘다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 동기를 위한 시각 동기 프레임 및 시각 응답 프레임 구조를 나타낸다.
도 3a의 상기 시각 동기 프레임은 end device를 제외한 모든 노드가 전송할 수 있다.
목적지 주소(Destination Address) 필드는 항상 broadcast 주소를 포함해야 한다. 명령 프레임 식별자(Command Frame Identifier) 필드는 시각 동기화 요청 명령임을 표시한다. Broadcast Ack 주소 필드는 이전 시각 동기 프레임을 송신하였던 이웃 노드에게 Ack 정보를 전달하기 위한 값을 포함한다. 홉 디스턴스 카우트(Hop distance count) 필드는 시각 동기 프레임이 전송될 때마다 각 노드에서 계산한 홉카운트(hop count) 값이 포함된다. 이 값을 이용하여 데이터의 flooding 또는 backward time error 를 막을 수 있다. 타임스탬프 필드는 시각 정보를 위한 시간 값인 타임스탬프 값을 포함한다.
도 3b의 시각 응답 프레임은 End device만 이용하여 시각 동기 프레임의 수신 여부를 알려주게 된다.
목적지 주소 필드는 시각 동기 프레임을 송신한 노드의 주소를 포함하여 응답 프레임이 unicast로 전송되게 한다. 명령 서브타입(Command sub-type) 필드는 시각 동기 응답임을 표시한다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3a 및 도 3b의 시각 동기 프레임을 이용한 network-wide 시각 동기화 절차를 나타낸다.
PNC(노드 A)로부터 시각 동기화 절차가 시작된다. 이때 시각 동기 프레임은 브로드캐스팅으로 하위 노드에게 전달된다(도 4a). 이 PNC의 인접 노드들은 수신된 프레임의 타임스탬프 값을 이용하여 시각 동기를 수행한다. 이후 홉 디스턴스 값을 1 증가시켜 시각 동기 프레임을 재브로드캐스팅 한다(도 4b 내지 도4f). 각 노드들은 일정한 시간 동안 주변의 노드들로부터 시각 동기 프레임을 수신하여 그 중 홉 디스턴스 값이 제일 적은 노드의 타임스탬프 값으로 동기화를 수행한다. 홉 디스턴스 값이 이전 시각 동기 프레임의 홉 디스턴스 값보다 많을 경우 데이터를 드랍한다. 이렇게 마지막 노드(end device)까지 시각 동기화가 순차적으로 이루어져 결국 네트워크 전체 동기화가 완성된다. end device는 시각 동기 프레임을 전송한 노드로 시각 응답 프레임을 유니캐스팅한다(도 4g 및 도 4h).
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시각 동기 프레임 및 시각 동기 요청 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5a의 시각 동기 프레임은 end device를 포함하는 네트워크 내 모든 노드들이 전송할 수 있는 구조로서 별도의 시각 응답 프레임을 요하지 않는다.
Timestamp_second 필드는 초단위의 시간값을 표시한다. Timestamp_us 필드는 마이크로초(microsecond) 단위의 시간값을 표시한다. Sync interval 필드는 시각 동기 프레임을 주기적으로 보내기 위한 주기값을 표시한다. Diffusion depth 필드는 시각 동기 프레임의 홉 카운트 값으로, 값이 적을수록 동기화에 보다 정확하기 때문에 이웃 노드들 중 시각 동기 프레임을 수신할 기준 노드 선택시 참고할 수 있다. Ack address 필드는 시각 동기 프레임을 송신한 노드에게 ack를 보내기 위한 정보를 포함한다.
도 5b의 시각 동기 요청 프레임은 시각 동기화 손실의 경우 이웃 노드로 시각 동기 프레임 전송을 요청하는 시각 동기 요청 프레임이다. 상기 시각 동기 요청 프레임은 시각 동기 프레임을 요청하는 노드의 홉 카운트 값을 나타내는 Diffusion depth 필드를 포함한다.
상기 시각 동기 프레임이 적용되는 경우 정의되는 PIB 및 primitive의 예는 각각 표 1 및 표 2와 같다.
attribute type description
macSyncInterval 3bytes 재 동기화를 위한 간격의 횟수(The number of interval times for resynchronization)
macReceivedTimestamp 3bytes SFD 필드의 첫번째 비트 수신 시간(Time of receiving the first bit of the SFD field. A symbol unit)
macReceivedTimestampList List 수신한 동기 프레임의 연속 타임스탬프 값(A consecutive timestamp value of receiving sync frame. For S/W time compensation)
Name Request Indication Response Confirm description
MLME-START-SYNC o o PNC 에 의한 동기화의 시작
MLME-SYNC-FAIL o 다음 상위 계층으로 동기화 실패를 통지
도 6은 상기 도 5a의 시각 동기 프레임을 이용한 network-wide 시각 동기화 절차를 나타낸다.
PAN 코디네이터(노드 A)는 시각 동기 프레임을 브로드캐스팅하여 동기화를 시작한다. 시각 프레임의 홉 디스턴스 값은 하위 노드로 갈수록 각 hop에 대해 1씩 증가한다. 시각 동기 프레임은 슈퍼프레임 구조 등의 추가 정보를 제공할 수 있다.
코디네이터 및 엔드 디바이스(end device)(노드 B 내지 노드 J)는 최하위 깊이(lowest depth)의 디바이스의 시각 동기 프레임 또는 가장 최근 타임스탬프 값(latest timestamp value)을 포함하는 시각 동기 프레임을 시각 동기화를 위해 수신한다. 홉 카운트 값을 증가시키고, 브로드캐스트 ack 어드레스를 사용하여 시각 동기 프레임을 수신하였음을 알리는 시각 동기 프레임을 브로드캐스팅 한다. 홉 카운트 값으로 데이터의 flooding 또는 backward time error 를 제한할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 노드로부터 다수의 시각 동기 프레임을 수신할 경우의 시각 동기화 방법을 설명한다.
도 7a는 첫번째 수신한 시각 동기 프레임으로부터 소정 시간 동안 수신한 이웃 노드들의 시각 동기 프레임들의 타임스탬프값들 중에서 가장 작은 값을 선택하는 방법을 나타낸다. 상기 실시예에서 노드 K는 수신한 타임스탬프값들(65, 70, 75) 중에서 가장 작은 값인 65를 선택하고 있다.
도 7b는 첫번째 수신한 시각 동기 프레임으로부터 소정 시간 동안 수신한 이웃 노드들의 시각 동기 프레임들의 타임스탬프값들을 평균하여 선택하는 방법을 나타낸다. 상기 실시예에서 노드 K는 수신한 타임스탬프값들(65, 70, 75)을 평균한 값인 70을 선택하고 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기적인 시각 동기 프레임을 수신하지 않고 자신의 시각정보를 예측 보정하는 방법을 나타낸다.
모든 노드는 주기적으로 수신한 시각 동기 프레임으로부터의 연속 타임스탬프 값을 리스트로 저장한다. 노드는 예상되는 다음 시각 동기 프레임 수신시점에서 시각 동기 프레임을 수신하지 못할 경우에 연속 타임스탬프 값 리스트를 기초로 자신의 시간 값을 보정한다. 노드는 연속 타임스탬프 값의 에러 보정값을 평균한 에러 평균값을 기초로 자신의 시간 값을 보정한다.
보정값(Te)은 다음 식에 의해 계산될 수 있다. 여기서 n은 기 저장된 샘플값의 개수, Tk는 현재 시간을 나타낸다.
Figure 112009041854713-PAT00001
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 동기화 절차를 나타낸다.
PNC(노드 A)의 MAC 계층은 상위 계층으로부터 MLME START SYNC request 프리미티브를 수신하고, 시각 동기 프레임을 생성하여 브로드캐스팅한다. PNC(노드 A)의 MAC 계층은 상위 계층으로 MLME START SYNC confirm 프리미티브를 전송한다. PNC로부터 시각 동기 프레임을 수신한 코디네이터(노드 B, 노드 C)들은 시각 동기화를 수행한다. 코디네이터(노드 B, 노드 C)들은 하위 코디네이터(노드 D, 노드 E)로 홉 디스턴스 값을 1 증가시킨 시각 동기 프레임을 재브로드캐스팅한다. 노드 D는 및 노드 E는 노드 C로부터의 시각 동기 프레임을 수신하여 시각 동기화를 수행하고, 이후 노드 B로부터의 시각 동기 프레임은 무시하고 드랍한다. 상위 노드는 하위 노드로부터의 시각 동기 프레임을 무시하고 드랍한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨 모드에서의 시각 동기화 절차를 나타내는 흐름도이다.
비컨을 전송하고자 하는 송신노드는 충돌을 방지하기 위해 CCA 및 Backoff를 수행한다(S101).
송신노드는 CCA 및 백오프 후 타임스탬프를 생성한다(S103). 이때 송신노드는 지연값을 예측한다. 지연값은 CCA 및 백오프 수행에 의한 지연값 외에 MAC 계층과 PHY 계층 간의 인터페이스 지연값 및 PHY 계층에서의 모듈레이션 지연값을 포함한다. MAC 계층과 PHY 계층 간의 인터페이스 지연값 및 PHY 계층에서의 모듈레이션 지연값은 타임스탬프 값에 포함된다.
송신노드는 CCA 및 백오프 수행에 의한 지연값, 및 타임스탬프 값을 비컨 프레임에 추가하고, 비컨 프레임을 전송한다(S105).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨없는 모드에서의 시각 동기화 절차를 나타내는 흐름도이다.
PNC는 시각 동기 프레임을 생성하여 브로드캐스팅한다(S111).
PNC로부터 시각 동기 프레임을 생성한 하위 노드들은 시각 동기 프레임의 타임스탬프값을 기초로 PNC와 동기를 맞춘다(S113).
동기화를 수행한 노드는 홉 디스턴스 값을 1만큼 증가시킨 시각 동기 프레임을 생성하고 브로드캐스팅한다(S115). End device까지 동일 방법으로 동기화가 진행된다. 이때 각 노드가 브로드캐스팅하는 시각 동기 프레임은 브로드캐스트 ACK 정보를 포함하여 상위 노드로 시각 동기 프레임을 수신하였음을 알려줄 수 있다.
상기 end device는 상위 노드와 마찬가지로 시각 동기 프레임에 브로드캐스트 ACK 정보를 포함하여 ack를 전송할 수 있고, 별도의 ack 응답 프레임을 상위 노드로 유니캐스팅하여 시각 동기 프레임을 수신하였음을 알려줄 수 있다.
다수의 상위 노드로부터 하나 이상의 시각 동기 프레임을 수신한 경우, 수신 노드는 홉 디스턴스 값이 가장 적은 노드의 시각 동기 프레임을 선택하여 동기화를 수행할 수 있다. 홉 디스턴스 값이 동일한 다수의 시각 동기 프레임을 수신한 경우, 수신 노드는 가장 작은 타임스탬프값을 기초로 시각 동기화하거나 타임스탬프값들의 평균값을 기초로 자신의 클락을 보정할 수 있다.
각 노드는 시각 동기 프레임을 전송한 노드가 하위 노드 또는 동일한 홉 디스턴스를 갖는 노드인 경우 프레임을 무시할 수 있다.
각 노드는 주기적으로 정해진 시간에 시각 동기 프레임을 수신한다. 만일 정해진 시간에 시각 동기 프레임을 수신하지 못한 경우, 각 노드는 이전에 수신한 연속 타임스탬프값의 에러 보정값을 평균한 값을 기초로 자신의 시간값을 보정함으로써 시각(clock)을 보상할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 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. 따라서 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IEEE802.15.4 MAC의 비컨 모드에서 시각 동기 정보를 업데이트 할 수 있는 구조이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨 없는 모드에서 MAC 계층에서 시각 동기 프레임을 통해 시각 동기화하는 방법을 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 동기를 위한 시각 동기 프레임 및 시각 응답 프레임 구조를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3a 및 도 3b의 시각 동기 프레임을 이용한 network-wide 시각 동기화 절차를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시각 동기 프레임 및 시각 동기 요청 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6은 상기 도 5a의 시각 동기 프레임을 이용한 network-wide 시각 동기화 절차를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 노드로부터 다수의 시각 동기 프레임을 수신할 경우의 시각 동기화 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기적인 시각 동기 프레임을 수신하지 않고 자신의 시각정보를 예측 보정하는 방법을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 동기화 절차를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨 모드에서의 시각 동기화 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비컨없는 모드에서의 시각 동기화 절차를 나타내는 흐름도이다.

Claims (11)

  1. 멀티홉 센서네트워크를 구성하는 노드의 시각 동기화 방법에 있어서,
    비컨 프레임의 전송 전에 시간 지연 후 타임스탬프를 생성하는 단계; 및
    상기 지연된 시간값 및 타임스탬프 값을 상기 비컨 프레임에 추가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지연된 시간값은, 백오프 및 CCA 수행으로 지연된 시간값인 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 타임스탬프 값은 MAC 계층과 PHY 계층 간의 인터페이스 지연값 및 PHY 계층에서의 모듈레이션 지연값을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  4. 멀티홉 센서네트워크에서 노드의 시각 동기화 방법에 있어서,
    이웃 노드로부터 수신한 제1 시각 동기 프레임의 타임스탬프 값을 기초로 시각 동기화하는 단계;
    홉 디스턴스 값을 증가시킨 제2 시각 동기 프레임을 생성하는 단계; 및
    상기 제2 시각 동기 프레임을 상기 센서네트워크에 브로드캐스팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 시각 동기 프레임은 홉 디스턴스 값이 제일 적은 노드로부터의 시각 동기 프레임인 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 시각 동기 프레임은 전송 전에 지연된 시간값을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 시각 동기 프레임은 시각 동기 프레임 수신을 확인하는 브로드캐스트 ACK 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    마지막 노드인 이웃 노드로부터 유니캐스트 ACK 응답 프레임을 수신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 시각 동기화 단계는,
    하나 이상의 제1 시각 동기 프레임을 수신한 경우, 상기 하나 이상의 제1 시각 동기 프레임들의 타임스탬프값 중 가장 작은 타임스탬프값을 기초로 시각 동기화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 시각 동기화 단계는,
    하나 이상의 제1 시각 동기 프레임을 수신한 경우, 상기 하나 이상의 제1 시각 동기 프레임들의 타임스탬프값들의 평균값을 기초로 시각 동기화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 이웃 노드로부터 정해진 시간에 시각 동기 프레임을 수신하지 못한 경우, 이전에 주기적으로 수신한 연속 타임스탬프값의 에러 보정값을 평균한 값을 기초로 클락을 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홉 센서네트워크의 시각 동기화 방법.
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