KR20110012012A - System and method for supporting a quality of service in ubiquitos sensor network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitos Sensor Network, 이하 USN)에서의 서비스 품질 지원 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(Wireless Beacon-enabled Energy Efficient Mesh network, 이하 WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 단대단(End-to-End) 통신의 수퍼프레임 구조에서, 비컨 전용 구간(Beacon Only Period, 이하 BOP)과 데이터 액세스 구간(Contention Access Period, 이하 CAP) 사이에 하나의 기기가 또 다른 목적지 기기로 데이터를 전달하기 위한 지정 기반 액세스 구간(Reservation-based Access Period, 이하 RAP)을 두어 이를 통해 하나의 기기에서 마스터 기기를 경유해 목적지 기기까지 두 기기 간에만 전용으로 통신함으로써 서비스 품질을 지원할 수 있도록 된, 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for supporting quality of service in a ubiquitos sensor network (USN). More particularly, the present invention relates to a wireless beacon-enabled energy mesh network (WIBEEM) protocol. In a superframe structure of end-to-end communication that is used, one device is another destination device between a beacon only period (BOP) and a data access period (CAP). There is a Reservation-based Access Period (RAP) for passing data over the network, so that only one device can communicate with each other from one device to the destination device via a master device to support quality of service. The present invention relates to a method and system for supporting quality of service in a ubiquitous sensor network.
USN은 현재 다양한 모습으로 나오고 있는 u-City 구현 및 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 핵심 기술 중 하나로서 다양한 센서 디바이스를 결합하여 생성된 데이터를 응용 서비스 서버와 연동하는 기술이다. 또한, USN은 일반적인 센서와는 다르게 발생하는 여러 경우의 데이터를 센서 자체에서 지능형 컴퓨터와 같이 수집 또는 처리를 할 수 있는 능력을 가지고 있다. USN is one of the core technologies of u-City implementation and ubiquitous computing technology, which is currently appearing in various forms, and integrates data generated by combining various sensor devices with application service servers. In addition, the USN has the ability to collect or process data from multiple sensors that occur differently from ordinary sensors, like an intelligent computer.
USN은 향후 국가 경쟁력을 좌우할 가장 유망한 차세대 성장 동력이자 사회 전반의 일대 혁신을 가져올 수 있는 중요한 미래 기술이다. 또한 USN의 특성 상 공공 부문 및 민간 부문의 IT 산업은 물론 비 IT 산업 전반에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 산업이며, 무한한 성장 잠재력을 내포하고 있어 향후 산업 전반에 커다란 변혁을 가져올 수 있는 분야로 대두되고 있다. USN is the most promising next-generation growth engine that will dictate the nation's competitiveness in the future and is an important future technology that can bring about innovation across society. In addition, due to the nature of USN, it is an important industry that can have the biggest impact on the IT industry in the public and private sectors as well as the non-IT industry, and it has infinite growth potential. It is emerging.
USN의 적용 분야는 국방, 제조, 건설, 교통, 의료, 환경, 교육, 물류, 유통, 농/축산업 등에 걸쳐 다양하다. 따라서 국내외적으로 관련 산업에 대한 관심이 크게 고조되고 있으며, 이미 미국, 유럽, 일본 등 일부 선진국에서는 USN 기반 기술을 상당부분 확보하고 응용기술에서 우위를 차지하기 위한 치열한 경쟁이 전개되고 있다. 우리나라에서도 정부 차원에서 u-IT839 전략의 핵심 요소로서 RFID 기술과 함께 8대 서비스, 3대 인프라, 9대 신성장 동력에 고루 포함되어 있는 중점적인 육성분야이다. The USN's applications range from defense, manufacturing, construction, transportation, healthcare, environment, education, logistics, distribution, and agricultural and livestock industries. Therefore, interest in related industries is increasing at home and abroad, and already in some advanced countries such as the US, Europe, and Japan, there is a fierce competition to secure a substantial portion of USN-based technologies and to take advantage of applied technologies. In Korea, as a key element of the u-IT839 strategy, it is an important development field that is included in 8 services, 3 infrastructures, and 9 new growth engines along with RFID technology.
이러한 USN을 기술적인 측면에서 분석하면 다음과 같다. The technical analysis of the USN is as follows.
먼저 유비쿼터스(ubiquitous)란 라틴어에서 유래한 것으로 언제(anytime), 어디서나(anywhere), 동시에 존재한다는 의미를 나타내며, 미래 사회가 물이나 공 기처럼 주변 환경에 내재되어 있는 모든 사물 및 사람이 보이지 않는 네트워크로 연결이 되어 시간과 공간의 제약을 받지 않으며 정보를 얻을 수 있게 된다는 의미로 사용된다. First of all, ubiquitous is derived from Latin, meaning that it exists anytime, anywhere, and at the same time.A network in which the future society is invisible to all things and people inherent in the surrounding environment, such as water or air. It is used to mean that information can be obtained without being constrained by time and space.
다음으로 센서네트워크란 주변 환경 및 물리계에서 감지된 정보가 인간생활에 활용되도록 센서노드 간에 형성되는 유무선 통신기술 기반의 네트워크를 말하며, USN은 센서노드, 게이트웨이, 센서망으로 구성된다. Next, the sensor network refers to a network based on wired / wireless communication technology formed between sensor nodes so that the information detected from the surrounding environment and the physical system is utilized in human life. The USN is composed of a sensor node, a gateway, and a sensor network.
USN의 기본 동작 원리는 다음과 같다. The basic operation principle of USN is as follows.
센서노드는 센서 네트워크로부터 전달된 서비스 요구 또는 이미 설정한 조건에 따라 생성된 정보를 게이트웨이로 전달한다. 이때 해당 정보는 감지된 초기데이터 또는 주변 센서 노드 간의 커뮤니케이션에 의해 가공된 형태로서 저 전력을 소모하는 경로를 찾고, 게이트웨이로 전달된 정보는 사용자의 서비스에 대한 응답으로 사용되거나 통계적 자료로 활용된다. 여기서 센서노드란 환경 물리계에서 감지된 정보를 통합적으로 처리한 결과 또는 초기 데이터를 유무선 통신기술로 전달하는 시스템으로 데이터처리, 통신경로 설정, 미들웨어 처리 등을 수행하는 프로세서와 통신모듈을 포함한다. The sensor node delivers the generated information to the gateway according to a service request or a condition already set from the sensor network. At this time, the information is processed by the detected initial data or the communication between neighboring sensor nodes to find a path that consumes low power, and the information transmitted to the gateway is used as a response to the user's service or used as statistical data. Here, the sensor node is a system that delivers the result of the integrated processing of information sensed by the environmental physical system or initial data to the wired / wireless communication technology, and includes a processor and a communication module that perform data processing, communication path setting, middleware processing, and the like.
센서 게이트웨이는 센서 네트워크와 백본을 연결하기 위한 것으로 센서 네트워크 및 백본(backbone) 접속을 위한 네트워크 인터페이스를 모두 갖는다. 백본 인터페이스로 사용될 수 있는 것은 매우 다양하여, Ethernet, CDMA 및 GSM 이동통신 네트워크, 위성망 등이 있다. The sensor gateway is for connecting the sensor network and the backbone and has both a sensor network and a network interface for backbone connection. The backbone interface can be used in many different ways, including Ethernet, CDMA and GSM mobile communication networks, satellite networks, and the like.
USN 망은 수 많은 센서노드 및 게이트웨이로 구성되어 각종 환경정보를 수집 하는 무선 센서네트워크와 IP기반 네트워크와의 연결을 담당하는 게이트웨이 노드, 그리고 USN 서비스를 활용하는 주체인 사용자와 관련된 응용서비스 모두를 포함한 종합 개념이다. The USN network consists of a number of sensor nodes and gateways, including a wireless sensor network that collects various environmental information, a gateway node that is in charge of connecting to IP-based networks, and application services related to users who use the USN service. It is a comprehensive concept.
현재까지 연구된 무선 통신 방식 중 USN 서비스에 가장 알맞은 통신 방식으로는 IEEE 802.15 WPAN이 있다. WPAN은 원래 WLAN보다 작은 거리에서 초고속 또는 저속의 데이터 통신을 위해 개발된 규격으로 Bluetooth(IEEE 802.15.1), 고속 WPAN(IEEE 802.15.3), 고속 UWB(IEEE 802.15.3a), 저속 UWB(IEEE 802.15.4a), 저속 센서 네트워크(IEEE 802.15.4 와 IEEE 802.15.4b), ISO/IEC 29145 WiBEEM을 포함한다. 다양한 WPAN 규격 중에서도 USN 적용에 가장 적합한 통신방식은 WiBEEM을 들 수 있다. 무선 통신 방식은 통달거리에 따라 1-10m 사이는 WPAN, 10-100m 사이는 무선 LAN, 100m 이상은 WiBro로 대표되는 WAN이 사용된다. Among the wireless communication methods studied to date, the most suitable communication method for USN service is IEEE 802.15 WPAN. WPAN is a specification originally developed for ultra-high speed or low speed data communication at a smaller distance than WLAN.WPAN is a Bluetooth (IEEE 802.15.1), high speed WPAN (IEEE 802.15.3), high speed UWB (IEEE 802.15.3a), low speed UWB (IEEE) 802.15.4a), low speed sensor networks (IEEE 802.15.4 and IEEE 802.15.4b), and ISO / IEC 29145 WiBEEM. Among the various WPAN standards, the most suitable communication method for USN application is WiBEEM. Wireless communication method uses WPAN between 1-10m, wireless LAN between 10-100m and WiBro over 100m depending on the communication distance.
위에 설명한 USN 기기로서의 WiBEEM 기술은 국내에서 독자 개발된 u-City에 적용 가능한 기술로서 현재 ISO에서 표준화를 진행하고 있는 기술이다. WiBEEM은 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크를 구현할 수 있는 기술로 통신방식은 CSMA/CA를 취하며 최대 250Kbps 전송속도를 지원한다. WiBEEM은 USN으로서 적용 시 중요 기술 요소가 될 수 있는 QoS(Quality of Service) 기술을 구현할 수 있다. WiBEEM technology as the USN device described above is a technology that can be applied to u-City developed independently in Korea and is currently being standardized by ISO. WiBEEM is a technology that can implement a beacon-based wireless mesh network. The communication method takes CSMA / CA and supports up to 250Kbps transmission speed. As a USN, WiBEEM can implement Quality of Service (QoS) technology, which can be an important technology factor when applied.
QoS란 사용자 또는 어플리케이션에 대해 중요도에 따라 서비스 수준을 차등화하여 한정된 대역폭에서 트래픽과 대역폭을 정책적으로 관리하는 제반 기술 및 개념을 말한다. QoS 솔루션은 단순히 한정된 대역폭을 늘려 망 체감 속도를 증가시키는 것이 아니라 대역폭과 그 안에서 발생하는 트래픽을 모니터링과 분석을 통해 효과적으로 제어, 관리하여 궁극적으로 정책 기반의 망을 구성하고 망 관리 방식의 체질을 개선하는 것을 말한다. 망 운영과정에서 생기는 문제들은 망 운영 장비의 결함에서 나오는 것이 아니라 망의 혼잡으로 인해 발생하는 것이 대부분이다. 복잡해지는 응용 프로그램과 급격히 증가하는 트래픽으로 인해 대역폭 관리는 이제 망 운영에서 필수적인 요소로 인식되고 있다. 서비스의 품질 보장에 대한 다양한 사용자 요구와 효율적인 망 운영을 위한 해결책으로서 QoS는 최적의 솔루션으로 부각되고 있으며 현재 망의 문제를 해소하기 위한 일시적인 대안이 아닌 망 운영에 있어 필수 핵심 요소로 자리매김 하고 있다. 그러나 이러한 QoS는 무선에서는 현재 구현이 힘든 요소로 알려져 있다. QoS refers to various technologies and concepts that manage traffic and bandwidth in a limited bandwidth by differentializing service levels according to importance for a user or an application. The QoS solution does not simply increase the speed of network felt by increasing the limited bandwidth, but effectively controls and manages the bandwidth and the traffic generated therein through monitoring and analysis to ultimately form a policy-based network and improve the structure of network management. I say that. The problems in the network operation process are mostly caused by congestion of the network, not the fault of the network operating equipment. Due to the complexity of applications and the rapidly growing traffic, bandwidth management is now recognized as essential to network operations. As a solution for various user demands for efficient service quality and efficient network operation, QoS has emerged as an optimal solution and is now an essential core element in network operation, rather than a temporary solution to solve the network problem. . However, such QoS is known to be difficult to implement in wireless.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 End-to-End 통신의 수퍼프레임 구조에서, 비컨 전용 구간(BOP)과 데이터 액세스 구간(CAP) 사이에 하나의 기기가 또 다른 목적지 기기로 데이터를 전달하기 위한 지정 기반 액세스 구간(RAP)을 두어 이를 통해 하나의 기기에서 마스터 기기를 경유해 목적지 기기까지 두 기기 간에만 전용으로 통신함으로써 서비스 품질을 지원할 수 있도록 된, 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법 및 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is, in the superframe structure of the end-to-end communication using the beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol, between the beacon dedicated interval (BOP) and the data access interval (CAP) A device-based access interval (RAP) for passing data from one device to another destination device in order to support quality of service by dedicated communication between only two devices from one device to the destination device via the master device. The present invention provides a method and system for supporting quality of service in a ubiquitous sensor network.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 시스템은, 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 단대단(End-to-End) 통신의 수퍼프레임 구조에서, 비컨 전용 구간(BOP)과 데이터 액세스 구간(CAP) 사이에 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 RAP 요청 프레임을 전송하는 센서 노드; 및 상기 센서 노드로부터 RAP 요청 프레임을 수신하여 RAP를 허용할 것인가를 판단하고, RAP의 허용 시 RAP 비컨 프레임을 생성하여 자신의 모든 하위 노드로 전송하는 마스터 노드를 포함한다.The service quality support system in the ubiquitous sensor network according to the present invention for achieving the above object is a beacon in a superframe structure of end-to-end communication using a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol A sensor node transmitting a RAP request frame including a designation based access section (RAP) between a dedicated section (BOP) and a data access section (CAP); And a master node receiving the RAP request frame from the sensor node to determine whether to allow the RAP, and generating a RAP beacon frame when the RAP is allowed, and transmitting the RAP beacon frame to all subordinate nodes thereof.
또한, 상기 마스터 노드로부터 RAP 비컨 프레임을 수신하여 자신과 관련이 있는 경우에 상기 지정 기반 액세스 구간(RAP)을 이용하여 상기 마스터 노드를 경유해 상기 센서 노드와 전용 통신을 수행하는 다른 센서 노드를 더 포함한다.Further, when receiving a RAP beacon frame from the master node and related to itself, another sensor node that performs dedicated communication with the sensor node via the master node using the designated based access interval (RAP). Include.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 노드는, 마스터 노드와 통신하기 위한 통신부; 상기 마스터 노드로 전송하기 위해, 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 RAP 요청 프레임을 생성하는 프레임 생성부; 및 상기 마스터 노드로 상기 RAP 요청 프레임을 전송한 후, RAP 지정 대상에 해당하는 다른 센서 노드와 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하여 단대단(End-to-End) 통신을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함한다.On the other hand, the sensor node according to the present invention for achieving the above object, the communication unit for communicating with the master node; A frame generator configured to generate a RAP request frame including a designated base access period (RAP) to transmit to the master node; And transmitting the RAP request frame to the master node and performing end-to-end communication with another sensor node corresponding to a RAP designation using a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol. It includes a control unit.
이때, 상기 RAP 요청 프레임은, RAP 요청을 하는 것임을 나타내는 Command Identifier, RAP를 요청하는 기기의 주소를 나타내는 Source Address, 목적지 기기의 주소를 나타내는 Destination Address, RAP 길이를 나타내는 RAPL을 포함한다.In this case, the RAP request frame includes a Command Identifier indicating that the RAP request is made, a Source Address indicating the address of the device requesting the RAP, a Destination Address indicating the address of the destination device, and a RAPL indicating the length of the RAP.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스터 노드는, 센서 노드들과 통신하기 위한 통신부; 임의의 센서 노드로부터 수신한 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 생성하는 프레임 생성부; 및 상기 임의의 센서 노드로부터 RAP 요청 프레임을 수신하면, 상기 RAP 비컨 프레임을 생성하여 상기 센서 노드들에게 전송하고, 이후 상기 임의의 센서 노드와 RAP 지정 대상에 해당하는 다른 센서 노드 간에 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용한 단대단(End-to-End) 통신이 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함한다.On the other hand, the master node according to the present invention for achieving the above object, the communication unit for communicating with the sensor nodes; A frame generation unit generating a RAP beacon frame for the RAP request frame received from any sensor node; And when the RAP request frame is received from the sensor node, the RAP beacon frame is generated and transmitted to the sensor nodes, and then the beacon-based wireless mesh between the sensor node and another sensor node corresponding to the RAP designation target. It includes a control unit for controlling the end-to-end communication using the network (WiBEEM) protocol.
또한, 상기 RAP 비컨 프레임은, RAP 전체 길이를 나타내는 RAPL, RAP를 요청한 기기가 여러 개일 때 순서대로 분류하기 위해 우선순위를 부여하는 RAP Priority, RAP를 요청한 기기의 주소를 나타내는 RAP Source Address, RAP 요청 기기가 실질적인 데이터를 전달하고자 하는 목적지 기기의 주소를 나타내는 Destination Address, 하나의 요청 기기가 사용하고자 하는 RAP의 길이를 나타내는 Length를 포함한다In addition, the RAP beacon frame is a RAPL indicating the total length of the RAP, RAP Priority to give priority to classify when there are several devices requesting RAP, RAP Source Address indicating the address of the device requesting RAP, RAP request A destination address indicating the address of the destination device to which the device intends to deliver the actual data, and a Length indicating the length of the RAP to be used by one requesting device.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법은, 센서 노드들과 마스터 노드를 포함하는 시스템의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법으로서, (a) 제1 센서 노드가 지정 기반 액세스 구간(RAP)을 포함하는 RAP 요청 프레임을 상기 마스터 노드로 전송하는 단계; (b) 상기 마스터 노드가 상기 RAP 요청 프레임을 수신하여 RAP 허용 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 마스터 노드가 RAP 허용 시, 상기 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 생성하는 단계; (d) 상기 마스터 노드가 상 기 생성된 RAP 비컨 프레임을 다른 센서 노드들에게 전송하는 단계; (e) 제2 센서 노드가 상기 RAP 비컨 프레임을 수신하고, 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 응답 프레임을 상기 마스터 노드로 전송하는 단계; 및 (f) 상기 제1 센서 노드와 상기 제2 센서 노드 간에 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 단대단(End-to-End) 통신을 수행하는 단계를 포함한다.Meanwhile, a method of supporting quality of service in a ubiquitous sensor network according to the present invention for achieving the above object is a method of supporting quality of service in a ubiquitous sensor network of a system including sensor nodes and a master node. Transmitting, by the first sensor node, the RAP request frame including a designation based access interval (RAP) to the master node; (b) the master node receiving the RAP request frame to determine whether to allow RAP; (c) when the master node allows RAP, generating a RAP beacon frame for the RAP request frame; (d) the master node transmitting the generated RAP beacon frame to other sensor nodes; (e) a second sensor node receiving the RAP beacon frame and transmitting a response frame including a designation based access interval (RAP) to the master node; And (f) performing end-to-end communication using a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol between the first sensor node and the second sensor node.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법은, 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하여 마스터 노드와 통신하는 센서 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법으로서, (a) 비컨 전용 구간(BOP)과 데이터 액세스 구간(CAP) 사이에 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 RAP 요청 프레임을 상기 마스터 노드로 전송하는 단계; (b) 상기 마스터 노드로부터 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 수신하는 단계; (c) 상기 마스터 노드로부터 RAP 비컨 프레임에 대한 응답 프레임을 수신하는 단계; 및 (d) 상기 응답 프레임을 전송한 다른 센서 노드와 RAP 프레임이 포함된 수퍼프레임을 이용하여 단대단(End-to-End) 통신을 수행하는 단계를 포함한다.On the other hand, the service quality support method in the ubiquitous sensor network of the sensor node according to the present invention for achieving the above object, the ubiquitous sensor network of the sensor node communicating with the master node using a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol 12. A method of supporting quality of service in a system, comprising: (a) transmitting a RAP request frame including a designation based access interval (RAP) between a beacon dedicated interval (BOP) and a data access interval (CAP) to the master node; (b) receiving a RAP beacon frame for a RAP request frame from the master node; (c) receiving a response frame for a RAP beacon frame from the master node; And (d) performing end-to-end communication using a superframe including a RAP frame with another sensor node transmitting the response frame.
여기서, 상기 RAP 요청 프레임은, RAP 요청을 하는 것임을 나타내는 Command Identifier, RAP를 요청하는 기기의 주소를 나타내는 Source Address, 목적지 기기의 주소를 나타내는 Destination Address, RAP 길이를 나타내는 RAPL을 포함한다.Here, the RAP request frame includes a Command Identifier indicating that the RAP request is made, a Source Address indicating the address of the device requesting the RAP, a Destination Address indicating the address of the destination device, and a RAPL indicating the length of the RAP.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스터 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법은, 센서 노드들과 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하여 통신하는 마스터 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법으로서, (a) 임의의 센서 노드로부터 비컨 전용 구간(BOP)과 데이터 액세스 구간(CAP) 사이에 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 RAP 요청 프레임을 수신하는 단계; (b) 상기 RAP 요청 프레임에 근거해 RAP를 허용할 것인지를 판단하는 단계; (c) 상기 RAP 허용 시, 상기 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 생성하는 단계; (d) 상기 생성된 RAP 비컨 프레임을 모든 하위 노드의 센서 노드들에게 전송하는 단계; 및 (e) 다른 센서 노드로부터 상기 RAP 비컨 프레임에 대한 응답 프레임을 수신하면, 상기 임의의 센서 노드와 상기 다른 센서 노드 간에 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용한 단대단(End-to-End) 통신이 이루어지도록 제어하는 단계를 포함한다.On the other hand, the service quality support method in the ubiquitous sensor network of the master node according to the present invention for achieving the above object, the ubiquitous sensor of the master node communicating with the sensor nodes using a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol CLAIMS What is claimed is: 1. A method of supporting quality of service in a network, comprising: (a) receiving a RAP request frame including a designation based access interval (RAP) between a beacon dedicated interval (BOP) and a data access interval (CAP) from any sensor node; (b) determining whether to allow RAP based on the RAP request frame; (c) upon allowing the RAP, generating a RAP beacon frame for the RAP request frame; (d) transmitting the generated RAP beacon frame to sensor nodes of all lower nodes; And (e) an end-to-end using a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol between the arbitrary sensor node and the other sensor node upon receiving a response frame for the RAP beacon frame from another sensor node. ) Controlling the communication to take place.
이때, 상기 RAP 비컨 프레임은, RAP 전체 길이를 나타내는 RAPL, RAP를 요청한 기기가 여러 개일 때 순서대로 분류하기 위해 우선순위를 부여하는 RAP Priority, RAP를 요청한 기기의 주소를 나타내는 RAP Source Address, RAP 요청 기기가 실질적인 데이터를 전달하고자 하는 목적지 기기의 주소를 나타내는 Destination Address, 하나의 요청 기기가 사용하고자 하는 RAP의 길이를 나타내는 Length를 포함한다.In this case, the RAP beacon frame is a RAPL indicating the total length of the RAP, RAP Priority to give priority to classify when there are several devices requesting RAP, RAP Source Address indicating the address of the device requesting RAP, RAP request A destination address indicating the address of the destination device to which the device intends to deliver the actual data, and a Length indicating the length of the RAP that one requesting device intends to use.
그리고, 상기 (a) 단계에서 상기 RAP 요청 프레임을 전송한 임의의 센서 노드가 다수 개인 경우, 상기 (e) 단계는 상기 RAP에 대해 각각의 센서 노드가 사용하고자 하는 데이터 길이만큼 나누어 사용한다.In addition, when there are a plurality of arbitrary sensor nodes that transmit the RAP request frame in step (a), step (e) divides and uses as much data length as each sensor node intends to use for the RAP.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 프레임 구조는, 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 단대단(End-to-End) 통신의 데이터 프레임 구조에서, 비컨만을 송수신할 수 있는 비컨 스케줄링을 수행하기 위한 비컨 전용 구간(BOP); 기기 간에 데이터를 송수신할 수 있도록 하기 위한 데이터 액세스 구간(CAP); 하나의 기기가 또 다른 목적지 기기로 데이터를 전달하기 위한 RAP 전용의 지정 기반 액세스 구간(RAP); 및 하나의 저전력 기능을 활용하기 위한 숙취 구간(DSP)을 포함한다.On the other hand, the data frame structure according to the present invention for achieving the above object, in the data frame structure of the end-to-end communication using the beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol, can transmit and receive only beacons A beacon dedicated interval (BOP) for performing beacon scheduling; A data access period (CAP) for enabling the transmission and reception of data between devices; A dedicated access based access period (RAP) dedicated for RAP for one device to pass data to another destination device; And a hangover segment (DSP) to utilize one low power function.
본 발명에 의하면, 유비쿼터스 센서 네트워크에 이용되는 전송 프레임에 QoS 데이터만을 다루는 RAP를 두어, End-to-End QoS 기술을 구현할 수 있다.According to the present invention, an end-to-end QoS technique can be implemented by placing a RAP that deals only with QoS data in a transmission frame used for a ubiquitous sensor network.
또한, 마스터 노드가 비컨을 통해 RAP 사용 여부를 모든 네트워크에 알릴 수 있다.In addition, the master node can inform all the networks whether to use the RAP through the beacon.
또한, 네트워크 내 여러 기기가 RAP를 요청할 때에도 우선순위를 통해 하나의 수퍼프레임 구간 내에서도 여러 기기가 RAP를 사용할 수 있다.In addition, even when multiple devices in a network request a RAP, multiple devices may use the RAP even within one superframe period through priority.
또한, RAP를 요청한 두 특정 기기 간의 통신 시에는 다른 기기가 해당 구간 동안 어떠한 통신도 수행할 수 없다. 따라서, 중요도 높은 데이터를 RAP를 이용해 전송함으로써 데이터 전송 품질의 향상 및 안전성을 확보할 수 있다.In addition, when communicating between two specific devices requesting RAP, other devices cannot perform any communication during the corresponding period. Therefore, by transmitting data of high importance using RAP, it is possible to improve data transmission quality and ensure safety.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항 은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.Details of the object and technical configuration of the present invention and the resulting effects thereof will be more clearly understood by the following detailed description based on the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a system for supporting a quality of service in a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 서비스 품질 지원 시스템(100)은, 사용자 노드(User Node)(110), 통신망(120), 게이트웨이(130), 마스터 노드(140) 및 센서 노드들(150~158)을 포함한다.1, a service quality support system 100 according to the present invention includes a user node 110, a communication network 120, a gateway 130, a master node 140, and
사용자 노드(110)는 태스크 매니저(Task Manager)로써, 통신망(120)을 통해 센서 노드들(150~158)에게 데이터나 명령 등을 전달한다.The user node 110 is a task manager and transmits data or commands to the
통신망(120)은 IP 기반 네트워크로써, 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 또는 유비쿼터스 센서 네트워크를 포함한다.The communication network 120 is an IP-based network, and includes a beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) or a ubiquitous sensor network.
게이트웨이(130)는 센서 노드들(150~158)에게 데이터를 전달하거나 명령을 중계하기 위해 통신망(120)에 연결된다.The gateway 130 is connected to the communication network 120 to transfer data or relay commands to the sensor nodes 150-158.
마스터 노드(140)는 싱크 노드(Sink Node) 또는 베이스 노드(Base Node)라 부르며, 센서 노드들(150~158)의 상위 개념으로 센서 노드들(150~158)의 통신을 총괄한다. 또한, 마스터 노드(140)는 센서 노드(150)로부터 RAP 요청 프레임을 수신하여 RAP를 허용할 것인가를 판단하고, RAP의 허용 시 RAP 비컨 프레임을 생성하여 자신의 모든 하위 노드인 센서 노드들(150~158)로 전송한다.The master node 140 is called a sink node or a base node. The master node 140 manages the communication of the
센서 노드(150~158)는 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이 용하는 단대단(End-to-End) 통신의 수퍼프레임 구조에서, 비컨 전용 구간(BOP)과 데이터 액세스 구간(CAP) 사이에 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 RAP 요청 프레임을 마스터 노드(140)로 전송한다.The
또한, 센서 노드(150~158)는 마스터 노드(140)로부터 RAP 비컨 프레임을 수신하여 자신과 관련이 있는 경우에, 마스터 노드(140)를 경유해 또는 직접 다른 센서 노드와 지정 기반 액세스 구간(RAP)을 이용하여 RAP 전용 통신을 수행한다.In addition, when the
한편, 본 발명에서 WiBEEM은 비컨(Beacon)을 기반으로 하는 무선 메쉬 네트워크 프로토콜로, 하나의 WiBEEM 네트워크 내에 있는 모든 WiBEEM 기기는 비컨을 통해 수퍼프레임 구조를 동기화하고 있다. Meanwhile, in the present invention, WiBEEM is a wireless mesh network protocol based on a beacon, and all WiBEEM devices in one WiBEEM network synchronize a superframe structure through a beacon.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼프레임의 구조를 나타낸 프레임 구성도이다.2 is a frame diagram illustrating a structure of a superframe according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 이용되는 데이터 프레임 구조는, BOP(210), RAP(220), CAP(230) 및 숙면 구간(Deep Sleep Period, 이하 DSP)(240)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the data frame structure used in the present invention includes a
BOP(210)는 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 단대단(End-to-End) 통신의 데이터 프레임 구조에서, 비컨만을 송수신할 수 있는 비컨 스케줄링을 수행하기 위한 비컨 전용 구간이다.The
RAP(220)는 하나의 기기가 또 다른 목적지 기기로 데이터를 전달하기 위한 RAP 전용의 지정 기반 액세스 구간이다.
CAP(230)는 기기 간에 데이터를 송수신할 수 있도록 하기 위한 데이터 액세 스 구간이다.The
DSP(240)는 하나의 저전력 기능을 활용하기 위한 숙취 구간이다.The
여기서, BOP(210)와 CAP(230) 및 DSP(240)는 WiBEEM의 일반적인 수퍼프레임을 이룬다. WiBEEM에서의 비컨은 전체 네트워크 구조 및 통신 전반에 걸친 환경을 담고 있기 때문에 WiBEEM에 있어 매우 중요한 정보이다. BOP(210) 이후에 실질적으로 기기 간의 데이터를 주고 받을 수 있는 CAP(230)가 있으며, 수퍼프레임의 마지막 구간에 WiBEEM의 장점 중의 하나인 저전력 기능을 활용하기 위한 DSP(240)를 갖는다. DSP(240)에서는 모든 기기들이 전력 소모를 최소화하도록 하여 휴대용 기기로 WiBEEM을 사용하였을 때 배터리 수명을 연장하여 사용자가 배터리 교체없이 오랫동안 기기를 사용할 수 있도록 돕는 역할을 한다.Here, the
WiBEEM 기기는 하나의 수퍼프레임 구간 동안 필요로 하는 데이터의 송/수신을 완료해야 하며, 데이터를 나누어 전송하지 않는 이상 수퍼프레임 구간의 CAP(230)에 데이터 송/수신이 발생해야 한다. The WiBEEM device must complete the transmission / reception of data required during one superframe period, and data transmission / reception should occur in the
그런데, 수퍼프레임 구간 내에 전송할 수 없는 데이터의 경우 다음 수퍼프레임 구간으로 이를 미루어 송/수신해야 한다. 이렇게 생성된 수퍼프레임 구조를 이용하여 End-to-End QoS 기술을 구현하기 위해서 BOP(210) 이후에 RAP(220)를 생성한다. RAP(220)는 하나의 기기가 또 다른 목적지 기기로 데이터를 전달하기 위해 사용하기 위한 구간으로 RAP 사용을 요청한 기기 외에는 이 구간에 어떠한 통신도 할 수 없다. 이러한 RAP를 이용하기 위해서는 몇 가지 데이터의 구성 요소가 필요하다. However, in the case of data that cannot be transmitted in the superframe period, it must be transmitted / received by delaying it to the next superframe period. The
RAP(220)를 사용하고자 하는 기기는 WiBEEM 네트워크의 최상에 위치한 마스터 노드(140)에게 RAP 요청 프레임을 전송해야 한다. WiBEEM 마스터 노드(140)는 하나의 WiBEEM 네트워크에 있어 가장 먼저 생성된 기기로 자신을 중심으로 생성된 네트워크의 전체 네트워크 구조 및 환경에 관한 전반적인 설정을 담당하고 있으며, 이러한 환경 설정은 비컨을 통해 네트워크 내에 있는 모든 기기에게 전파된다. The device intending to use the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.3 is a configuration diagram schematically showing an internal configuration of a sensor node according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 센서 노드(150)는 통신부(310), 프레임 생성부(320) 및 제어부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
통신부(310)는 마스터 노드(140)와 통신한다.The
프레임 생성부(320)는 마스터 노드(140)로 전송하기 위해, 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 RAP 요청 프레임을 생성한다.The
제어부(330)는 마스터 노드(140)로 RAP 요청 프레임을 전송한 후, RAP 지정 대상에 해당하는 다른 센서 노드(152)와 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하여 단대단(End-to-End) 통신을 수행하도록 제어한다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RAP 프레임의 구성을 나타낸 프레임 구성도이다.4 is a frame diagram illustrating a structure of a RAP frame according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 RAP(220)는 명령 식별자(Command Identifier)(410), 소스 주소(Source Address)(420), 목적지 주소(Destination Address)(430), RAP 길이(RAP Length)(440)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
명령 식별자(410)는 본 프레임이 RAP 요청을 하는 것임을 나타내며, 소스 주소(420)는 RAP를 요청하는 기기의 주소를 담는다. The
목적지 주소(430)는 요청 기기가 실제 데이터를 전달하고자 하는 목적지 기기의 주소를 가지고 있으며, RAPL(440)은 RAP 길이를 나타내는 것으로, 요청 기기가 목적지 기기에게 전달하고자 하는 데이터의 길이를 담아서 마스터 노드(140)가 수퍼프레임 구조를 변경하여 RAP의 길이를 설정할 때 참고하는 데이터이다. The
WiBEEM의 기기의 구분은 각 기기에게 고유 주소 값을 할당하는 것으로 한다. WiBEEM의 경우 16 비트에 해당하는 주소 값을 갖는다. 이에 도 4에 포함되어 있는 주소 값의 경우 2 바이트의 값을 사용한다. The classification of devices in WiBEEM is to assign a unique address value to each device. In the case of WiBEEM, it has an address value corresponding to 16 bits. In the case of the address value included in FIG. 4, a value of 2 bytes is used.
도 4에 나타난 RAP 요청 프레임은 메쉬 네트워크를 이용하여 WiBEEM 마스터 노트(140)로 전송된다. RAP(220)를 요청하는 기기가 도 4와 같은 프레임을 마스터 노드(140)로 전달하는 이유는 RAP(220)를 사용하기 위해 수퍼프레임 구조가 도 4와 같이 변경되어야 하며, 이러한 수퍼프레임 구조의 변경은 마스터 노드(140)를 통해서만 이루어질 수 있기 때문이다. The RAP request frame shown in FIG. 4 is transmitted to the WiBEEM master note 140 using a mesh network. The reason why the device requesting the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 노드의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.5 is a configuration diagram schematically showing an internal configuration of a master node according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 마스터 노드(140)는, 통신부(510), 프레임 생성부(520) 및 제어부(530)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the master node 140 according to the present invention includes a
통신부(510)는 센서 노드들(150~158)과 통신한다.The
프레임 생성부(520)는 임의의 센서 노드(510)로부터 수신한 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 생성한다.The
제어부(530)는 임의의 센서 노드(510)로부터 RAP 요청 프레임을 수신하면, RAP 비컨 프레임을 생성하여 센서 노드들(150~158)에게 전송하고, 이후 임의의 센서 노드(150)와 RAP 지정 대상에 해당하는 다른 센서 노드(152) 간에 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용한 단대단(End-to-End) 통신이 이루어지도록 제어한다.When the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 노드에서 생성하는 RAP 비컨 프레임의 구성을 나타낸 프레임 구성도이다.6 is a frame configuration diagram illustrating a configuration of a RAP beacon frame generated by a master node according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 이용되는 RAP 비컨 프레임은, RAP 길이(RAPL:RAP Length)(610), RAP 우선권(RAP Priority)(620), RAP 소스 주소(RAP Source Address)(630), RAP 목적지 주소(RAP Destination Address)(640), 길이(Length)(650)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the RAP beacon frame used in the present invention includes a RAP length (RAPL Length) 610, a
RAPL(610)은 수퍼프레임 구조 내의 RAP 전체 길이를 나타낸다. 이후에 따라오는 RAP Priority(620), RAP Source Address(630), RAP Destination Address(640), Length(650)는 한 묶음으로 나타나는 프레임 포맷이다.
RAP Priority(620)는 RAP(220)를 요청한 기기가 여러 개일 때 이를 순서대로 분류하기 위해 사용하는 데이터이다. 우선순위를 부여하는 방식은 마스터 노드(140)에서 결정하며 마스터 노드(140)는 요청하는 프레임의 도착 순서대로 우선순위를 설정하여 비컨 정보를 생성한다. The
RAP Source Address(630)는 RAP(220)를 요청한 기기의 주소 값이며, Destination Address(640)는 RAP 요청 기기가 실질적인 데이터를 전달하고자 하는 목적지 기기의 주소 값을 담고 있다. The
Length(650)는 하나의 요청 기기가 사용하고자 하는 RAP의 길이를 나타낸다. 이 길이는 RAP 요청기기가 하나일 때는 RAPL(610)과 같은 값을 가지지만 요청 기기가 여러 개일 때는 다음 수학식1이 성립된다.
이렇게 생성된 도 6과 같은 비컨 정보는 마스터 노드(140)로부터 시작하여 모든 네트워크에 전달된다. 이를 수신한 기기들은 정보를 보고 자신과의 관련 여부를 판단하고 자신과 관련이 없다고 판단되면 RAP(220)에서 어떠한 통신도 하지 않고 대기를 하며, 자신과 관련이 있는 경우에만 RAP(220)에 접근하여 통신을 할 수 있도록 한다. 이러한 과정을 거쳐 특정 두 기기 간의 End-to-End QoS 통신이 이루어질 수 있으며, RAP(220)를 사용하고자 하는 기기가 여러 대인 경우도 RAP Priority(620)를 통해 특정 두 기기 간의 통신을 여러 번 RAP 내에서 이루어질 수 있도록 할 수 있다.The generated beacon information as shown in FIG. 6 is transmitted to all networks starting from the master node 140. The devices that receive the information determine whether or not they are related to the user, and if the device is not related to the user, waits without any communication in the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a service quality support method in a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 제1 센서 노드(150)가 지정 기반 액세스 구간(RAP)을 포함하는 RAP 요청 프레임을 마스터 노드(140)로 전송한다(S710).Referring to FIG. 7, the
마스터 노드(140)는 RAP 요청 프레임을 수신하여 RAP 허용 여부를 판단한다(S720).The master node 140 receives the RAP request frame to determine whether to allow the RAP (S720).
이어, 마스터 노드(140)는 RAP 허용 시, RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 생성한다(S730).Subsequently, when the RAP is allowed, the master node 140 generates a RAP beacon frame for the RAP request frame (S730).
마스터 노드(140)는 생성된 RAP 비컨 프레임을 다른 센서 노드들에게 전송한다(S740).The master node 140 transmits the generated RAP beacon frame to other sensor nodes (S740).
제2 센서 노드(152)가 RAP 비컨 프레임을 수신하고, 지정 기반 액세스 구간(RAP)이 포함된 응답 프레임을 마스터 노드(140)로 전송한다(S750).The second sensor node 152 receives the RAP beacon frame and transmits a response frame including the designation based access interval (RAP) to the master node 140 (S750).
마스터 노드(140)는 제1 센서 노드(150)에 응답 프레임을 전송하고(S760), 제1 센서 노드(150)는 제2 센서 노드(152) 간에 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜 기반 RAP 프레임을 이용하는 단대단(End-to-End) 통신을 수행한다(S770).The master node 140 transmits a response frame to the first sensor node 150 (S760), and the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of supporting quality of service in a ubiquitous sensor network of a sensor node according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 센서 노드(150)는 BOP(210)와 CAP(230) 사이에 RAP(220)가 포함된 도 4에 도시된 바와 같은 RAP 요청 프레임을 마스터 노드(140)로 전송한다(S810).Referring to FIG. 8, the
이어, 센서 노드(150)는 마스터 노드(140)로부터 도 6에 도시된 바와 같이 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 수신한다(S820).Subsequently, the
이때, RAP 비컨 프레임을 수신한 제2 센서 노드(152)는 마스터 노드(140)에게 RAP 비컨 프레임에 대한 응답 프레임을 전송하고, 마스터 노드(140)는 응답 프레임을 센서 노드(150)로 전달한다.In this case, the second sensor node 152 receiving the RAP beacon frame transmits a response frame to the RAP beacon frame to the master node 140, and the master node 140 transmits the response frame to the
센서 노드(150)는 마스터 노드(140)로부터 RAP 비컨 프레임에 대한 응답 프레임을 수신한다(S830).The
따라서, 센서 노드(150)는 응답 프레임을 전송한 다른 센서 노드(152)와 RAP 프레임이 포함된 수퍼프레임을 이용하여 단대단(End-to-End) 통신을 수행한다(S840).Therefore, the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of supporting quality of service in a ubiquitous sensor network of a master node according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 마스터 노드(140)는 임의의 센서 노드(150)로부터 BOP(210)와 CAP(230) 사이에 RAP(220)가 포함된 RAP 요청 프레임을 수신한다(S910).Referring to FIG. 9, the master node 140 according to the present invention receives a RAP request frame including a
이어, 마스터 노드(140)는 RAP 요청 프레임에 근거해 RAP를 허용할 것인지를 판단한다(S920).Subsequently, the master node 140 determines whether to allow RAP based on the RAP request frame (S920).
마스터 노드(140)는 RAP 허용 시(S930-예), 프레임 생성부(520)를 통해 도 6에 도시된 바와 같이 RAP 요청 프레임에 대한 RAP 비컨 프레임을 생성한다(S940).When the RAP is allowed (S930-Yes), the master node 140 generates a RAP beacon frame for the RAP request frame as shown in FIG. 6 through the frame generator 520 (S940).
마스터 노드(140)는 이렇게 생성된 RAP 비컨 프레임을 모든 하위 노드의 센서 노드들에게 전송한다(S950).The master node 140 transmits the generated RAP beacon frame to the sensor nodes of all lower nodes (S950).
이후, 마스터 노드(140)는 다른 센서 노드(152)로부터 RAP 비컨 프레임에 대한 응답 프레임을 수신하면(S960), 임의의 센서 노드(150)와 다른 센서 노드(152) 간에 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜 기반 RAP 프레임을 이용한 단대단(End-to-End) 통신이 이루어지도록 제어한다(S970).Subsequently, when the master node 140 receives a response frame for the RAP beacon frame from another sensor node 152 (S960), the beacon-based wireless mesh network (b) between any
여기서, RAP 요청 프레임을 전송한 임의의 센서 노드가 다수 개인 경우, 마스터 노드(140)는 RAP(220)에 대해 각각의 센서 노드가 사용하고자 하는 데이터 길이만큼 나누어 사용하도록 제어한다.In this case, when there are a plurality of arbitrary sensor nodes that transmit the RAP request frame, the master node 140 controls the
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비컨 기반 무선 메쉬 네트워크(WiBEEM) 프로토콜을 이용하는 End-to-End 통신의 수퍼프레임 구조에서, 비컨 전용 구간(BOP)과 데이터 액세스 구간(CAP) 사이에 하나의 기기가 또 다른 목적지 기기로 데이터를 전달하기 위한 지정 기반 액세스 구간(RAP)을 두어 이를 통해 하나의 기기에서 마스터 기기를 경유해 목적지 기기까지 두 기기 간에만 전용으로 통신함으로써 서비스 품질을 지원할 수 있도록 된, 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법 및 시스템을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the superframe structure of the end-to-end communication using the beacon-based wireless mesh network (WiBEEM) protocol, one device between the beacon dedicated interval (BOP) and the data access interval (CAP) Has a designation-based access interval (RAP) for passing data to another destination device, enabling dedicated communication between two devices from one device to the destination device via a master device, thus supporting quality of service. A method and system for supporting quality of service in a ubiquitous sensor network can be realized.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above are exemplary in all respects and are not intended to be limiting. You must understand. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
본 발명은 국방, 제조, 건설, 교통, 의료, 환경, 교육, 물류, 유통, 농/축산업 등과 연계되는 USN에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to USN linked to defense, manufacturing, construction, transportation, medical, environment, education, logistics, distribution, agriculture / livestock industry.
또한, 저전력으로 동작할 수 있는 센서 네트워크 분야에 적용할 수 있다.In addition, it can be applied to the field of sensor network that can operate at low power.
그리고, 주변 환경 및 물리계에서 감지된 정보가 인간생활에 활용되도록 센서 노드 간에 형성되는 유무선 통신기술 기반의 네트워크에 적용할 수 있다.In addition, it can be applied to a wired / wireless communication technology based network formed between sensor nodes so that information sensed from the surrounding environment and the physical system is utilized in human life.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a system for supporting a quality of service in a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수퍼프레임의 구조를 나타낸 프레임 구성도이다.2 is a frame diagram illustrating a structure of a superframe according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.3 is a configuration diagram schematically showing an internal configuration of a sensor node according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RAP 프레임의 구성을 나타낸 프레임 구성도이다.4 is a frame diagram illustrating a structure of a RAP frame according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 노드의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.5 is a configuration diagram schematically showing an internal configuration of a master node according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 노드에서 생성하는 RAP 비컨 프레임의 구성을 나타낸 프레임 구성도이다.6 is a frame configuration diagram illustrating a configuration of a RAP beacon frame generated by a master node according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a service quality support method in a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of supporting quality of service in a ubiquitous sensor network of a sensor node according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 노드의 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 서비스 품질 지원 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of supporting quality of service in a ubiquitous sensor network of a master node according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 서비스 품질 지원 시스템 110 : 사용자 노드100: service quality support system 110: user node
120 : 통신망 130 : 게이트웨이120: communication network 130: gateway
140 : 마스터 노드 150~158 : 센서 노드들140:
210 : BOP 220 : RAP210: BOP 220: RAP
230 : CAP 240 : DSP230: CAP 240: DSP
310 : 통신부 320 : 프레임 생성부310: communication unit 320: frame generation unit
330 : 제어부 410 : 명령 식별자330
420 : 소스 주소 430 : 목적지 주소420: source address 430: destination address
440 : RAP 길이 510 : 통신부440: RAP length 510: communication unit
520 : 프레임 생성부 530 : 제어부520: frame generation unit 530: control unit
610 : RAP 길이 620 : RAP 우선권610: RAP length 620: RAP priority
630 : RAP 소스 주소 640 : RAP 목적지 주소630: RAP source address 640: RAP destination address
650 : 길이650 length
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
KR1020090069527A KR101597240B1 (en) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | System and method for supporting a quality of service in ubiquitos sensor network |
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Family Applications (1)
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2009
- 2009-07-29 KR KR1020090069527A patent/KR101597240B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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논문1: 한국정보과학회 (2007.12)* * |
Also Published As
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