KR20100116099A - Method and apparatus for acquiring synchronization between nodes, and method for organizing multiple physical channel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for obtaining synchronization between nodes, and a method for organizing multiple physical channels are provided to use physical channels as a common resource, thereby realizing collision avoidance and a collision solution algorithm with improved performance. CONSTITUTION: If power is applied to a type-2 node, a pulse generation unit(420) outputs a pulse at an output time of an initially effective peak waveform at each predetermined cycle in case of output of a preamble detection unit(410). A generated pulse row(403) and a self-running clock are provided as input of a PLL(Phase Locked Loop)(430). The PLL generates stable preamble transmission time. If output of the PLL is stabilized in the type-2 node, the type-2 node starts preamble transmission.

Description

노드간 동기 획득 방법 및 장치, 다중 물리 채널 구성 방법{Method and apparatus for acquiring synchronization between nodes, and method for organizing multiple physical channel}Method and apparatus for acquiring synchronization between nodes, and method for organizing multiple physical channel

본 발명은 노드간 동기 획득 방법 및 장치, 다중 물리 채널 구성 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 에드혹/메쉬(Ad-hoc/Mesh) 망에서 노드간 동기 획득 방법 및 장치와 다중 물리 채널 구성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inter-node synchronization acquisition method and apparatus, and a multiple physical channel configuration method. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for obtaining inter-node synchronization in an ad-hoc / mesh network, and to a method for configuring multiple physical channels.

무선통신 시스템은 크게 기반 시스템(infrastructured system)과 기반망이 없는 시스템(infrastructureless system)으로 분류될 수 있다. 기반 시스템의 대표적인 예는 기존의 셀룰라 시스템으로 각 셀은 하나의 기지국과 다수의 단말들로 구성된다. 셀에서 기지국은 집중 통제권을 가지고 단말들에게 자원을 할당한다. 즉 기반 시스템에서는 기지국과 같은 중앙집중 통제권을 갖는 중앙 코디네이터(central coordinator)를 필요로 한다.Wireless communication systems can be broadly classified into infrastructure systems and infrastructureless systems. A representative example of the base system is an existing cellular system, where each cell consists of one base station and a plurality of terminals. In a cell, a base station allocates resources to terminals with centralized control. In other words, the base system needs a central coordinator having a centralized control such as a base station.

에드혹/메쉬로 대표되는 기반망이 없는 시스템은 중앙 코디네이터를 가지지 않고 각 노드들이 모두 스스로 코디네이터가 되어 자원을 사용한다. 이러한 시스템에서는 공통 자원(또는 채널)을 사용하여 모든 단말들이 정보를 송수신하므로 같은 채널을 동시 사용함으로써 발생되는 충돌 문제를 회피하기 위한 알고리즘과 충돌시 이를 해결하기 위한 알고리즘이 필요하다. A system without an underlying network represented by Ed Hoc / Mesh does not have a central coordinator and each node is a coordinator and uses resources. In such a system, since all terminals transmit and receive information using a common resource (or channel), an algorithm for avoiding a collision problem caused by using the same channel at the same time and an algorithm for solving the collision are required.

에드혹/메쉬 망에서 노드들이 공통된 시간 기준을 가지고 있을 경우 스루풋 성능이 크게 개선된다. 또한 에드혹/메쉬 망이 단일 물리 채널로 구성되는 것보다 다중 물리 채널로 구성될 경우 스펙트럼 사용 효율이 개선된다.Throughput performance is greatly improved if nodes have a common time base in the ad hoc / mesh network. In addition, when the ad hoc / mesh network is composed of multiple physical channels rather than a single physical channel, spectrum use efficiency is improved.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 에드혹/메쉬 망의 성능 개선을 위하여 각 노드들이 동기를 획득하는 방법, 노드들 사이의 통신 매체인 공용 전파 자원을 효율적으로 사용하기 위해 다중 물리 채널을 구성하는 방법에 대한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is a method for each node to obtain synchronization for improving the performance of the ad hoc / mesh network, a method for configuring multiple physical channels to efficiently use the common propagation resources, which is a communication medium between the nodes It is about.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 전체 타임 기준을 가진 제1 노드들과 가지지 못한 제2 노드들이 혼재하는 망 내의 노드간의 동기를 획득하는 방법은According to an aspect of the present invention, there is provided a method for acquiring synchronization between nodes in a network in which first and second nodes do not have full time criteria.

상기 제1 노드의 특정 범위 안에 존재하는 상기 제2 노드들이 프리앰블을 검출하는 단계, 검출한 프리앰블에서 설정된 주기마다 피크 파형이 출력되는 시점에서 펄스를 생성하는 단계, 생성한 펄스와 특정 클록을 토대로 프리앰블 송출 시간을 생성하는 단계, 그리고 상기 제2 노드는 생성한 송출 시간을 토대로 상기 프리앰블을 송출하는 단계를 포함한다. Detecting a preamble by the second nodes within a specific range of the first node, generating a pulse at a time point at which a peak waveform is output for each period set in the detected preamble, and preamble based on the generated pulse and a specific clock Generating a transmission time, and transmitting the preamble based on the transmission time generated by the second node.

본 발명의 다른 특징에 따른 전체 타임 기준을 가진 제1 노드들과 가지지 못한 제2 노드들이 혼재하는 망 내의 노드간의 동기를 획득하는 장치는According to another aspect of the present invention, an apparatus for acquiring synchronization between nodes in a network in which first nodes having an entire time reference and second nodes not having the same is mixed.

상기 제1 노드의 특정 범위 안에 존재하는 상기 제2 노드들의 프리앰블을 검 출하는 검출부, 검출한 프리앰블에서 설정된 주기마다 피크 파형이 출력되는 시점에서 펄스를 생성하는 생성부, 그리고 생성한 펄스와 셀프 러닝 클록을 토대로 프리앰블 송출 시간을 생성하고, 생성된 프리앰블 송출 시간을 토대로 상기 프리앰블을 제2 노드로 송출하는 위상동기회로부를 포함한다. A detector for detecting preambles of the second nodes existing within a specific range of the first node, a generator for generating a pulse at a point of time at which a peak waveform is output for each period set in the detected preamble, and a generated pulse and self-running And a phase synchronization circuit for generating a preamble transmission time based on a clock and transmitting the preamble to a second node based on the generated preamble transmission time.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 에드혹/메쉬 망에서 다중 물리 채널을 구성하는 방법은In addition, the method for configuring multiple physical channels in the Ed Hoc / mesh network according to another aspect of the present invention

싱글 라디오 장치, 다중 제어 공용 물리 채널, 다중 데이터 공용 물리 채널 및 다중 방송 공용 물리 채널을 토대로 다중 물리 채널을 구성하는 단계, 그리고 상기 다중 물리 채널을 전체적으로 관리하는 싱글 맥을 토대로 상기 다중 물리 채널을 구성하는 단계를 포함한다. Configuring multiple physical channels based on a single radio device, multiple control common physical channels, multiple data common physical channels, and multiple broadcast common physical channels, and configuring the multiple physical channels based on a single Mac that manages the multiple physical channels as a whole. It includes a step.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 물리 채널을 공용 자원으로 활용하면 성능이 향상된 충돌회피 및 충돌해결 알고리즘을 고안할 수 있으며, 기반 망이 없는 시스템에서 모든 노드들이 동기되어 있을 경우 채널 사용 효율을 크게 개선할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by using a plurality of physical channels as a common resource, it is possible to devise improved collision avoidance and collision resolution algorithms, and to improve channel usage efficiency when all nodes are synchronized in a system without an underlying network. It can be greatly improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 에드혹/메쉬 망에서 전체 시간 기준(global time reference)이 없는 노드들이 서로 간 정보 교환 없이 완전히 분산된 방식으로 전체 시간 기준을 획득할 수 있다. 다중 제어물리채널, 다중 데이터 물리채널, 다중 방송채널을 활용하여 노드들이 분산적으로 충돌회피 및 충돌해결 알고리즘을 노드간 동기 획득 장치에 적용하여 에드혹/메쉬 망에서 전체 처리 율(throughput)을 향상할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, nodes having no global time reference in an EdHok / Mesh network may obtain the global time reference in a completely distributed manner without exchanging information with each other. By using multiple control physical channels, multiple data physical channels, and multiple broadcasting channels, nodes can apply collision avoidance and collision resolution algorithms to node-to-node synchronization acquisition devices to improve overall throughput in ad hoc / mesh networks. can do.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 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. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

이제 본 발명의 실시예에 따른 에드혹/메쉬 망에서 노드간 동기 획득 방법 및 장치, 다중 물리 채널 구성 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a method and apparatus for acquiring synchronization between nodes in an ad hoc / mesh network and a method for configuring multiple physical channels will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 에드혹/메쉬 망을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a general ed hoc / mesh network.

먼저, 다수의 노드들로 구성된 에드혹/메쉬 망을 가정한다. 또한 에드혹/메쉬 망 내에 존재하는 노드들 중 적어도 하나는 전체 타임 기준(global time reference)를 가지고 있으며 나머지 대부분의 노드들은 전체 타임 기준을 가지지 않고 셀프 러닝 클럭(self-running clock)에 의해 동작하는 것으로 가정한다. 상기의 환경 설정은 군, 재난, 방재 상황에서 충분히 고려될 수 있는 상황이다. First, assume an ad hoc / mesh network composed of multiple nodes. In addition, at least one of the nodes in the ad hoc / mesh network has a global time reference and most of the nodes do not have a global time reference and are operated by a self-running clock. Assume that The above environment setting is a situation that can be sufficiently considered in military, disaster and disaster prevention situations.

도 1을 참고하면, 전체 타임 기준을 가진 노드(이하, "Type-1 노드"라고 함)들과 가지지 않은 노드(이하, "Type-2 노드"라고 함)들로 구성된 에드혹/메쉬 망을 나타낸다.Referring to FIG. 1, an ad hoc / mesh network consisting of nodes having a full time reference (hereinafter referred to as "Type-1 node") and nodes not having (hereinafter referred to as "Type-2 node") Indicates.

본 발명의 목적 중 하나는 상기의 상황에서 셀프 러닝 클럭으로 동작되는 노드들이 전체 타임 기준을 획득하는 방법을 제안하는 것이다.One of the objects of the present invention is to propose a method in which the nodes operated by the self-learning clock obtain the full time reference in the above situation.

도 2a 내지 도 2c는 전체 시간 기준을 가진 노드와 전체 시간 기준을 가지지 못한 노드들이 혼재하는 경우를 나타낸 도면이다.2A to 2C are diagrams illustrating a case where nodes having an entire time criterion and nodes having no total time criterion are mixed.

노드 동기 획득 관련 문제점을 파악하기 위하여 도 2a에서 type-1 노드 하나(노드-1)와 type-2 노드 두 개(노드-2, 노드-3)로 구성된 에드혹/메쉬 망을 가정하였다. 또한 도 2a에서 노드-2는 노드-1, 노드-3로부터 수신이 가능하고, 노드-3은 노드-2로부터는 수신이 가능하지만 노드-1으로부터는 수신이 불가능한 것으로 가정한다. 모든 노드들은 동기 목적으로 정해진 파형의 프리앰블을 전송할 수 있다. Type-1 노드의 경우 전체 타임 기준을 가지므로 약속된 주기로 프리앰블을 송출한다. Type-2 노드는 전체 타임 기준이 없으므로 type-1 노드가 송출하는 프리앰블을 간접적으로 이용하여 전체 타임 기준을 획득한 다음 프리앰블을 송출할 수 있다. In order to grasp the problem related to node synchronization acquisition, it is assumed in FIG. 2A that an ad hoc / mesh network composed of one type-1 node (node-1) and two type-2 nodes (node-2 and node-3). Also, in FIG. 2A, it is assumed that node-2 can receive from node-1 and node-3, and node-3 can receive from node-2 but not from node-1. All nodes can transmit a preamble of a given waveform for synchronization purposes. Type-1 nodes have a full time reference, so they send preambles at scheduled intervals. Since the Type-2 node does not have a full time reference, the type-2 node may indirectly use the preamble transmitted by the type-1 node to acquire the entire time reference and then transmit the preamble.

도 2b 내지 도 2c는 이 경우 발생할 수 있는 문제점을 도시한 것이다. 2b to 2c illustrate problems that may occur in this case.

도 2b는 노드-2가 노드-1의 프리앰블 수신을 기준으로 자신의 프리앰블을 송출하고 노드-3가 노드-2의 프리앰블 수신을 기준으로 자신의 프리앰블을 송출하는 경우이다. 이 경우 전파지연에 의한 오차만 존재하고 모든 노드들의 동기가 가능하 다. 그러나 도 2c과 같이 노드-2가 노드-3의 프리앰블 수신을 기준으로 자신의 프리앰블을 송출할 경우 동기가 획득될 수 없음을 알 수 있다. 만일 노드의 수가 증가하고 망의 규모가 확대되면 더욱 동기 획득이 어려워진다.2B illustrates a case in which Node-2 transmits its preamble based on Node-1 preamble reception and Node-3 transmits its preamble based on Node-2 preamble reception. In this case, only errors due to propagation delay exist and synchronization of all nodes is possible. However, as shown in FIG. 2C, when the node-2 transmits its preamble based on the reception of the preamble of the node-3, synchronization may not be obtained. If the number of nodes increases and the network scales up, it becomes more difficult to obtain synchronization.

다음, 노드들이 프리앰블을 수신하는 경우, 수신 노드의 프리앰블 출력 파형을 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 상세하게 설명한다. Next, when the nodes receive the preamble, the preamble output waveform of the receiving node will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3B.

도 3a 내지 도 3b는 노드들이 프리앰블을 수신하는 경우와, 이에 해당하는 수신 노드의 프리앰블 출력 파형을 나타내는 도면이다. 3A to 3B are diagrams illustrating a case in which nodes receive a preamble and a preamble output waveform of a corresponding reception node.

도 3a를 참고하면, 송출 노드 위치 및 전파 경로에 따라 프리앰블은 시간적 차이를 두고 순차적으로 수신 노드로 수신된다. 약속된 동일한 형태의 프리앰블 파형을 사용할 경우, 노드-301, 노드-302가 프리앰블을 동시에 송출하더라도 전파경로 차이로 노드-303의 프리앰블 검출기(도시하지 않음)는 다수 개의 검출 피크 파형을 출력한다. 일반적으로, 프리앰블 검출기는 상관관계(correlation) 방식을 사용 프리앰블을 검출한다.Referring to FIG. 3A, preambles are sequentially received to a receiving node with a time difference according to a transmitting node position and a propagation path. When using the same type of preamble waveform promised, even if the node-301 and the node-302 simultaneously transmit the preamble, the node-303 preamble detector (not shown) outputs a plurality of detected peak waveforms due to the propagation path difference. In general, the preamble detector detects the preamble using a correlation scheme.

도 3b는 수신 노드의 프리앰블 검출기 출력 파형을 도시한 것이다.3B illustrates the preamble detector output waveform of the receiving node.

도 3b를 참고하면, 도 2c에서 설명된 노드간 동기 획득시에 발생되는 문제점을 해결하기 위한 방법으로 type-1 노드들은 전체 타임 기준을 기준으로 약속된 주기마다 프리앰블을 송출하고 type-2의 노드들은 다음 절차에 의하여 global time reference를 획득하고 프리앰블을 송출할 수 있다.Referring to FIG. 3B, as a method for solving the problem occurring when the inter-node synchronization described in FIG. 2C is obtained, type-1 nodes transmit preambles at predetermined intervals based on a total time criterion and type-2 nodes. Can obtain a global time reference and send a preamble by the following procedure.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전체 시간 기준을 가지지 못한 노드의 전체 시간 기준 획득 장치를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining a total time reference of a node having no total time reference according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, type-2 노드의 동기 획득 장치(400)는 프리앰블 검출부(410), 펄스 생성부(420) 및 위상동기회로부(Phase-locked loop, 이하 "PLL"라고 함)(430)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the apparatus 400 for acquiring a type-2 node includes a preamble detector 410, a pulse generator 420, and a phase-locked loop (PLL) 430. It includes.

가) Type-2 노드에 전원이 인가되면 펄스 생성부(420)는 프리앰블 검출부(410)의 출력에서 약속된 매 주기마다 처음 유효한 피크 파형이 출력되는 시점에서 펄스를 출력한다. 401은 프리앰블 검출부(410)의 출력파형, 403은 펄스 생성부(420)의 출력 파형 형태를 도시한 것이다.A) When power is applied to the Type-2 node, the pulse generator 420 outputs a pulse at the time when the first valid peak waveform is output for every period promised at the output of the preamble detector 410. 401 shows an output waveform of the preamble detector 410 and 403 shows an output waveform form of the pulse generator 420.

나) 상기 가)에서 생성된 펄스열(403)과 셀프 러닝 클럭(406)을 PLL(430) 입력으로 제공하여 type-2 노드의 PLL(430)이 안정된 프리앰블 송출 시간을 생성하도록 한다.B) The pulse train 403 and the self-running clock 406 generated in the above a) are provided to the PLL 430 input so that the PLL 430 of the type-2 node generates a stable preamble transmission time.

다) Type-2 노드에서 PLL(430)의 출력이 안정화되면 type-2 노드는 프리앰블 송출을 시작한다.C) When the output of the PLL 430 is stabilized in the type-2 node, the type-2 node starts transmitting the preamble.

상기 방법은 모든 노드들이 전체 타임 기준을 가지지 못하더라도 특정 한 노드에게 권한을 부여할 경우 동일 절차를 적용하면 망 내의 모든 노드들이 권한이 부여된 노드의 타이밍(timing)에 동기되도록 운영할 수 있다.In the above method, if all nodes do not have a full time reference, if the same procedure is applied to all nodes, all nodes in the network may operate in synchronization with the timing of the authorized node.

다중 액세스(multiple access) 프로토콜에서 전체 타임 기준이 존재하면 처리율이 향상되는 것과 마찬가지로 사용 가능한 공용 채널이 하나일 때보다 다수일 경우 처리율이 향상된다는 것도 잘 알려져 있다.It is also well known that throughput increases in multiple access protocols as well as in the presence of a full time criterion.

도 5는 에드혹/메쉬를 위한 다중 라디오 장치, 다수 공용 물리 채널, 하나의 매체 접속 제어 계층의 구조를 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a multiple radio device, a plurality of common physical channels, and one medium access control layer for ed / mesh.

구체적으로, 도 5는 노드가 구비할 수 있는 핸드쉐이킹(handshaking)을 위한 다수의 물리 제어 채널(예를 들어, 3개의 채널), 데이터 전송을 위한 다수의 물리 데이터 채널(예를 들어, 4개의 채널), 방송 정보 제공을 위한 다수의 물리 방송 채널(예를 들어, 2개의 채널)과 각 물리 계층별 개별적 라디오 장치(또는 RF 송수신기, RF-1 ~ RF-9), 그리고 모든 물리 채널을 운용과 관련된 하나의 매체 접속 제어(Media Access Control, 이하 "MAC"라고 함) 계층을 도시한 것이다. Specifically, FIG. 5 illustrates a plurality of physical control channels (e.g., three channels) for handshaking that a node may have, and a plurality of physical data channels (e.g., four channels for data transmission). Channel), a plurality of physical broadcast channels (for example, two channels) for providing broadcast information, individual radio devices (or RF transceivers, RF-1 to RF-9) for each physical layer, and all physical channels Illustrates a single Media Access Control (MAC) layer associated with this.

방송 채널의 내용은 헤더(header)와 페이로드(payload)로 구성될 수 있으며 에드혹/메쉬 망 내에 존재하는 모든 또는 일부 그룹 노드들에게 정보를 전송하는 용도로 사용될 수 있다. 제어 채널은 채널이 열리기 전 노드간 채널 설정에 필요한 위한 여러 가지 매개변수를 협상하는 정보를 전송하는 용도로 사용될 수 있다. 데이터 채널은 헤더와 페이로드로 구성될 수 있으며 페이로드는 사용자 데이터로 구성된다.The content of a broadcast channel may consist of a header and a payload, and may be used to transmit information to all or some group nodes existing in the ad hoc / mesh network. The control channel can be used to transmit information that negotiates various parameters necessary for channel configuration between nodes before the channel is opened. The data channel may consist of a header and payload, and the payload consists of user data.

에드혹/메쉬 망에서 처리율 향상을 위하여 도 5와 같이 각 노드들이 멀티 라디오 장치(multi-RF), 공용의 멀티 물리 채널(multi-physical channel), 싱글(single)-MAC을 구비할 수 있다. 그러나 도 5와 같이 노드를 구성할 경우 비용 상승 요소를 무시할 수 없다. Each node may include a multi-RF, a common multi-physical channel, and a single-MAC as shown in FIG. 5 in order to improve throughput in an ad hoc / mesh network. However, when the node is configured as shown in FIG. 5, the cost increase factor cannot be ignored.

전체 타임 기준을 가정한 에드혹/메쉬 망에서 직교 주파수 분할 다중 접속방식(Orthogonal frequency-division multiple access, 이하 "OFDMA"라고 함)를 이용하면 큰 비용 상승 없이 도 5의 멀티 채널(multi-channel), 싱글 MAC 효과를 얻을 수 있다. Orthogonal frequency-division multiple access (hereinafter referred to as "OFDMA") in an ad hoc / mesh network assuming a full time reference, the multi-channel of Figure 5 without significant cost increase , Single MAC effect can be obtained.

OFDM 심볼은 다수의 부반송파들로 구성된다. 부반송파들을 나누어 일부 부반송파를 다수 방송 채널 구성에 할당하고, 다른 일부 부반송파를 핸드쉐이킹(handshaking) 용도의 다수 제어 채널 구성에 할당하고, 또 다른 일부 부반송파를 데이터 송신 용도의 다수 데이터 채널 구성에 할당할 수 있다. 이 경우 싱글 라디오 장치(single RF)로 다수의 공용 채널 운영이 가능하다.An OFDM symbol consists of a number of subcarriers. Subcarriers can be divided to allocate some subcarriers to multiple broadcast channel configurations, assign some other subcarriers to multiple control channel configurations for handshaking purposes, and assign some other subcarriers to multiple data channel configurations for data transmission purposes. have. In this case, a single radio unit (single RF) can operate a number of common channels.

도 6은 에드혹/메쉬를 위한 싱글 라디오 장치, 다수 공용 물리 채널, 싱글 MAC 구조 및 OFDMA에서 다수 공용 물리 채널을 구성하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method of configuring a plurality of common physical channels in a single radio device, a plurality of common physical channels, a single MAC structure, and OFDMA for the ed / mesh.

도 6의 601은 OFDMA에서 멀티채널(multi-channel), 싱글 라디오 장치(single-RF), 싱글 MAC(single-MAC) 구조의 노드 구성을 도시한 것이다. 도 6의 602는 부반송파를 나누어 제어물리채널3개, 데이터물리채널4개 및 방송물리채널 2개를 구성한 예이다. 도 6의 프리앰블(603)은 상기 설명한 동기 방식을 사용할 경우 필요하나 노드가 다른 방식으로 동기를 획득할 경우 필요하지 않을 수도 있다.601 of FIG. 6 illustrates a node configuration of a multi-channel, single-RF, and single-MAC structure in OFDMA. 602 of FIG. 6 shows an example in which three subcarriers are divided into three control physical channels, four data physical channels, and two broadcast physical channels. The preamble 603 of FIG. 6 is required when using the above-described synchronization scheme, but may not be required when the node acquires synchronization in another manner.

도 5의 경우 동일 시간에 동시에 송수신이 가능하나 도 6의 601의 경우는 동일 시간 송수신이 불가능하지만 구현 비용을 크게 감소시킬 수 있다. Single-RF, multi-channel의 경우 다른 채널을 송신하면서 방송을 수신할 수 없으므로 방송 채널에게는 도 6의 611, 612와 같이 전체 부반송파를 모두 할당하는 것이 효과적이다. In the case of FIG. 5, transmission and reception may be performed at the same time, but in case of 601 of FIG. 6, transmission and reception at the same time may not be possible, but implementation cost may be greatly reduced. In the case of single-RF and multi-channel, since a broadcast cannot be received while transmitting another channel, it is effective to allocate all subcarriers to the broadcast channel as shown in 611 and 612 of FIG.

도 7은 에드혹/메쉬 망에서 각 노드들이 다수 공용 물리 채널을 활용하여 정보를 송수신 하는 것을 나타내는 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating that each node transmits and receives information using a plurality of common physical channels in an ad hoc / mesh network.

도 7을 참고하면, 노드가 상기 설명한 방식으로 동기를 획득한다고 가정했을 경우 에드혹/메쉬 망에서 각 노드들의 multi-channel 활용한다. 각 노드들은 측정(예를 들어, 캐리어 센싱)을 근거로 분산적 충돌회피/충돌해결 MAC에 의하여 multi-channel을 사용하여 제어정보, 사용자 데이터 정보를 송수신 하거나 라우팅 목적으로 다른 노드들에게 전달할 수 있다.Referring to FIG. 7, assuming that a node acquires synchronization in the above-described manner, multi-channel of each node is used in an ad hoc / mesh network. Each node can transmit / receive control information, user data information to other nodes for routing purposes by using multi-channel by distributed collision avoidance / collision resolution MAC based on measurement (for example, carrier sensing). .

도 7에서 상기 설명한 노드간 동기 획득 방식을 사용할 경우 전체 타임 기준을 가진 노드 704, 705, 706, 709는 정해진 시간 구간마다 자체적으로 프리앰블을 전송한다. 나머지 노드들은 수신 프리앰블을 이용하여 얻어진 time reference를 이용하여 프리앰블을 전송한다. 각 노드들은 캐리어 센싱 등의 측정을 통하여 주위 노드들이 사용하지 않는 채널을 이용하여 제어 및 사용자 정보를 송수신한다. 노드가 방송 채널을 수신하면 다음 방송채널 송신시점에서 자신이 수신한 방송채널을 재송신하면 여러 홉에 걸쳐 전체 노드에 방송 정보가 전달될 수 있다. 전체 노드들에 공통적인 제어 등의 정보가 방송채널을 이용하여 multi-hop 방식으로 전체 노드에 전달될 수 있다. 도 7은 multi-channel을 사용하는 한 예로 노드 706이 데이터물리채널-1, 노드 710이 데이터물리채널-3, 노드 703이 제어물리채널-2, 노드 711이 데이터물리채널-2를 사용하여 정보를 송수신하는 모습을 도시한 것이다. 이와 같이 multi-channel을 사용하여 충돌회피 및 충돌해결 알고리즘을 실현하면 향상된 처리율을 얻을 수가 있다.In the inter-node synchronization acquisition scheme described above with reference to FIG. 7, nodes 704, 705, 706, and 709 having the entire time reference transmit their own preambles at predetermined time intervals. The remaining nodes transmit the preamble using the time reference obtained using the reception preamble. Each node transmits and receives control and user information by using a channel that is not used by neighboring nodes through measurements such as carrier sensing. When the node receives the broadcast channel, if the node retransmits the broadcast channel received at the next broadcast channel transmission time, broadcast information may be delivered to all nodes over several hops. Information such as control common to all nodes may be transmitted to all nodes in a multi-hop manner using a broadcast channel. FIG. 7 shows an example of using multi-channel, in which node 706 uses data physical channel-1, node 710 uses data physical channel-3, node 703 uses control physical channel-2, and node 711 uses data physical channel-2. It shows the appearance of transmitting and receiving. In this way, if the collision avoidance and collision resolution algorithm is implemented using multi-channels, the throughput can be improved.

데이터물리채널, 제어물리채널, 방송물리채널의 수는 가변이다. 그러나 모든 노드들이 이를 인지하여야 한다. 채널 수의 변경이 필요할 경우 방송채널을 이용하 여 망 내의 모든 노드들에게 공지 가능하다.The number of data physical channels, control physical channels, and broadcast physical channels is variable. However, all nodes must be aware of this. If it is necessary to change the number of channels, it is possible to notify all nodes in the network by using the broadcast channel.

노드가 어떤 슬롯에서 방송물리채널로 방송메시지를 수신하면 다음 슬롯의 방송물리채널을 이용하여 수신한 것과 동일한 방송메시지를 재송신한다. OFDM에서 다수 노드가 동일 정보를 동일 파형으로 전송할 경우 수신이 가능하다 (SFN: single frequency network). 이와 같은 multi-hop 방법으로 방송정보를 모든 노드가 수신할 수 있다. 그러나 모든 노드가 계속적으로 방송메시지를 재송신할 경우 동일 방송메시지가 끊임없이 망내에서 이를 재전송하는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위하여 방송메시지에 메시지번호를 부여하고 각 노드가 동일메시지번호를 갖는 방송메시지를 n번 이상 전송하지 않도록 할 수 있다.When a node receives a broadcast message on a broadcast physical channel in a slot, the node retransmits the same broadcast message using the broadcast physical channel of the next slot. In OFDM, when multiple nodes transmit the same information in the same waveform, reception is possible (SFN: single frequency network). In this multi-hop method, all nodes can receive broadcast information. However, if all nodes continuously retransmit the broadcast message, the same broadcast message is constantly retransmitted in the network. In order to prevent this, a message number may be assigned to a broadcast message, and each node may be prevented from transmitting a broadcast message having the same message number more than n times.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 일반적인 에드혹/메쉬 망을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a general ed hoc / mesh network.

도 2a 내지 도 2c는 전체 시간 기준을 가진 노드와 전체 시간 기준을 가지지 못한 노드들이 혼재하는 경우를 나타낸 도면이다.2A to 2C are diagrams illustrating a case where nodes having an entire time criterion and nodes having no total time criterion are mixed.

도 3a 내지 도 3b는 노드들이 프리앰블을 수신하는 경우와, 이에 해당하는 수신 노드의 프리앰블 출력 파형을 나타내는 도면이다. 3A to 3B are diagrams illustrating a case in which nodes receive a preamble and a preamble output waveform of a corresponding reception node.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전체 시간 기준을 가지지 못한 노드의 전체 시간 기준 획득 장치를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining a total time reference of a node having no total time reference according to an embodiment of the present invention.

도 5는 에드혹/메쉬를 위한 다중 라디오 장치, 다수 공용 물리 채널, 하나의 매체 접속 제어 계층의 구조를 나타내는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of a multiple radio device, a plurality of common physical channels, and one medium access control layer for ed / mesh.

도 6은 에드혹/메쉬를 위한 single-radio, 다수 공용 물리 채널, single MAC 구조 및 OFDMA에서 다수 공용 물리 채널을 구성하는 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for configuring multiple public physical channels in single-radio, multiple public physical channels, single MAC structure, and OFDMA for ed / mesh.

도 7은 에드혹/메쉬 망에서 각 노드들이 다수 공용 물리 채널을 활용하여 정보를 송수신 하는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating that each node transmits and receives information using a plurality of common physical channels in an ad hoc / mesh network.

Claims (8)

전체 타임 기준을 가진 제1 노드들과 가지지 못한 제2 노드들이 혼재하는 망 내의 노드간의 동기를 획득하는 방법에 있어서, A method for acquiring synchronization between nodes in a network in which first and second nodes having a total time criterion do not have, 상기 제1 노드의 특정 범위 안에 존재하는 상기 제2 노드들이 프리앰블을 검출하는 단계,Detecting, by the second nodes existing within a specific range of the first node, a preamble, 검출한 프리앰블에서 설정된 주기마다 피크 파형이 출력되는 시점에서 펄스를 생성하는 단계, Generating a pulse at a time point at which a peak waveform is output at each set period in the detected preamble, 생성한 펄스와 특정 클록을 토대로 프리앰블 송출 시간을 생성하는 단계, 그리고Generating a preamble transmission time based on the generated pulse and a specific clock, and 상기 제2 노드는 생성한 송출 시간을 토대로 상기 프리앰블을 송출하는 단계The second node transmitting the preamble based on the generated transmission time 를 포함하는 노드간 동기 획득 방법.Inter-node synchronization acquisition method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 프리앰블을 송출하는 단계는 Sending the preamble is 위상동기회로(Phase Locked Loop, PLL)를 이용하여 상기 제2 노드들이 상기 전체 타임 기준을 획득하도록 하는 단계Causing the second nodes to acquire the full time reference using a phase locked loop (PLL) 를 포함하는 노드간 동기 획득 방법.Inter-node synchronization acquisition method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 노드들은 상기 전체 시간 기준을 토대로 설정된 주기마다 프리앰블을 송출하는 단계를 더 포함하는 노드간 동기 획득 방법.The first node further comprises the step of transmitting a preamble at intervals set based on the total time reference. 전체 타임 기준을 가진 제1 노드들과 가지지 못한 제2 노드들이 혼재하는 망 내의 노드간의 동기를 획득하는 장치에 있어서, An apparatus for acquiring synchronization between nodes in a network in which first nodes having an entire time criterion and second nodes not having a total time reference are mixed. 상기 제1 노드의 특정 범위 안에 존재하는 상기 제2 노드들의 프리앰블을 검출하는 검출부, A detector configured to detect preambles of the second nodes existing within a specific range of the first node, 검출한 프리앰블에서 설정된 주기마다 피크 파형이 출력되는 시점에서 펄스를 생성하는 생성부, 그리고A generator for generating a pulse at a point in time at which the peak waveform is output at a set period in the detected preamble, and 생성한 펄스와 셀프 러닝 클록을 토대로 프리앰블 송출 시간을 생성하고, 생성된 프리앰블 송출 시간을 토대로 상기 프리앰블을 제2 노드로 송출하는 위상동기회로부A phase synchronization circuit for generating a preamble transmission time based on the generated pulse and the self-running clock, and transmitting the preamble to the second node based on the generated preamble transmission time. 를 포함하는 노드간 동기 획득 장치.Inter-node synchronization acquisition apparatus comprising a. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 위상동기 회로부는 The phase synchronization circuit part 상기 제2 노드들이 상기 전체 타임 기준을 획득하도록 하는 것을 특징으로 하는 노드간 동기 획득 장치.And the second nodes acquire the overall time reference. 에드혹/메쉬 망에서 다중 물리 채널을 구성하는 방법에 있어서, In the method of configuring multiple physical channels in the ad hoc / mesh network, 싱글 라디오 장치, 다중 제어 공용 물리 채널, 다중 데이터 공용 물리 채널 및 다중 방송 공용 물리 채널을 토대로 다중 물리 채널을 구성하는 단계, 그리고Configuring multiple physical channels based on a single radio device, multiple control common physical channels, multiple data common physical channels and multiple broadcast common physical channels, and 상기 다중 물리 채널을 전체적으로 관리하는 싱글 맥을 토대로 상기 다중 물리 채널을 구성하는 단계Configuring the multiple physical channels based on a single Mac that manages the multiple physical channels as a whole 를 포함하는 다중 물리 채널 구성 방법.Multiple physical channel configuration method comprising a. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제어 공용 물리 채널, 데이터 공용 물리 채널 및 방송 공용 물리 채널의 수는 가변적으로 구성하며, The number of the control common physical channel, the data common physical channel and the broadcast common physical channel is configured to be variable, 상기 에드혹/메쉬 망에 존재하는 모든 노드들은 상기 채널의 수가 가변적인 것을 인지하는 것을 특징으로 하는 다중 물리 채널 구성 방법.And all nodes in the ad hoc / mesh network recognize that the number of channels is variable. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 모든 노드들 중 적어도 하나의 노드가 방송 메시지를 재송신하는 경우, When at least one of all the nodes retransmits a broadcast message, 상기 방송 메시지에 고유 번호를 부여하고, 상기 노드가 동일한 고유 번호를 갖는 방송 메시지를 설정된 횟수이상 송신하지 않도록 하는 다중 물리 채널 구성 방법.And assigning a unique number to the broadcast message and preventing the node from transmitting a broadcast message having the same unique number more than a set number of times.
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