KR20110022746A - 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 음향 네트워크에서 노드의 이동성과 네트워크의 확장성을 보장하는 한편 수중 채널의 긴 전파 지연의 문제를 해소한 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법에 관한 것이다.

TDMA, MAC, 수중 음향 네트워크

Description

클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법{Mobile nodes based Adaptive TDMA for clustered underwater acoustic network}

본 발명은 수중 음향 네트워크를 위한 MAC 프로토콜로서의 TDMA에 관한 것이다.

시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM)

시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM)란 복수의 데이터나 디지털화한 음성을 각각 일정한 타임 슬롯으로 분할하여 전송함으로써 하나의 회선(전송 통신로)을 복수의 채널로 다중화하는 방식을 말한다.

이는 하나의 회선을 좁은 주파수 대역으로 분할하여 다중화하는 아날로그 방식의 주파수 분할 다중 방식(FDM)에 비하여, 하나의 회선을 100％ 디지털의 고속 복수 채널로 분할하는 다중화 방식이다. 시분할 다중화에는 1타임 슬롯으로 송신하는 정보량에 따라서 비트 다중화와 옥텟 또는 문자 다중화 등이 있다.

시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access, TDMA)

통신 전송 용량을 물리적으로 위치가 다른 복수의 국이 분할 사용하는 방법 을 다중 접속이라고 하는데, 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access, TDMA)은 이러한 다중 접속 방식의 하나이다.

전송로 용량을 분할 사용하는 방법은 크게 다중화와 다중 접속으로 나눌 수 있는데, 다중화는 지상 고정 무선 통신이나 광케이블 통신에서와 같이 전송로가 두 국 간(점-점 간)에 사용되는 경우의 분할 사용 방법으로 송신 측에서 주파수 분할 다중 또는 시간 분할 다중 하여 송신하면 된다. 이에 반해서 다중 접속은 위성통신에서 다수의 지구국이 하나의 위성 중계기의 전송로 용량을 분할 사용하거나, 자동차 전화 등 이동 통신에서 다수의 이동국이 하나의 기지국의 전송로 용량을 분할 사용해서 상호 통신하는 방법이다.

이와 같이 다중 접속에 의해 다중화된 회선 간에 상호 간섭 없이 하나의 중계기를 다수의 무선국이 공용하는 방식에는 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 시간 분할 다중 접속(TDMA) 등이 있다. 위성 통신 TDMA 방식에서는 하나의 중계기로 다수의 지구국이 모두 동일한 주파수대를 사용해서 시간적으로 중복되지 않도록 분할, 할당된 타임 슬롯 내에 디지털 신호를 버스트 형태로 단속적으로 송출한다. 각국으로부터 송출된 신호는 중계기에서 시간 분할되어 전송되는데, 수신국에서는 이 신호를 복조해서 할당된 타임 슬롯으로부터 송신국을 식별하고 그 신호 내의 주소 번호로부터 자국 착신 신호를 검출하여 통신한다.

TDMA에서는 하나의 중계기가 일시에 증폭하는 반송파가 하나뿐이기 때문에 혼변조의 문제가 없어서 중계기의 송신전력을 100％ 사용할 수 있다. 다양한 속도의 디지털 신호 전송이 용이하고, 접속국 수가 증가해도 중계기의 입력 차단(input back-off)이 필요하지 않으며 전송 용량이 다소 떨어질 뿐이다. 이 밖에 주파수 이용효율을 높일 수 있고 운용상의 유연성이 있는 장점이 있다. 디지털 방식의 셀룰러 자동차·휴대 전화시스템인 유럽의 GSM, 미국의 TIA, 일본의 JDC 등에서도 무선 기지국과 이동국 간의 다중 접속 방식으로 TDMA 방식을 채택하고 있다.

수중 음향 네트워크를 위한 종래의 MAC 프로토콜 (도 4)

이하에서는, 수중 음향 네트워크를 위한 종래의 MAC 프로토콜들의 주요 요지를 설명한다. 이러한 MAC 프로토콜들은 크게 두 가지 형태 즉, 경쟁-기반(contention-based) 및 비경쟁(contention-free) MAC 프로토콜로 분류된다.

비경쟁 MAC 프로토콜은 CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance) 또는 MACA(multiple access with collision avoidance)의 RST-CTS 핸드쉐이크(handshake)와 같은 메시지 오버헤드를 회피할 수 있다는 점에서 경쟁-기반 MAC 프로토콜들에 비해 이로울 수 있다. 또한, 비경쟁 MAC 프로토콜들은 ALOHA 또는 슬롯 ALOHA와 같은 경쟁-기반 MAC 프로토콜들이 과중 트래픽 부하 환경에서 심각한 지연을 낳는 것에 반해 지연에 대한 내성이 있다. CSMA/CA 및 MACA 조차도 전체 망 트래픽 부하가 증가할 경우에는 심각한 랜덤 백오프 지연을 발생시킬 수 있다. 또한, 비록 수중 노드들이 서로 가깝게 위치한다 할지라도, 경쟁-기반 MAC 프로토콜들은 수중 음향 네트워크의 긴 전파 지연에 기인하는 다른 잠복된 단말 문제(hidden terminal problem)를 드러낼 수 있다.

TDMA, FDMA(Frequency Division Multiple Access), 및 CDMA(Code Division Multiple Access)는 비경쟁 MAC 프로토콜들이다. 이들 중 FDMA은 음향 채널의 한정 된 대역폭에 기인하는 주파수들의 부족으로 인해, 수중 음향 네트워크에는 부적당한 것으로 여겨지고 있다. CDMA는 성능 및 확장성이라는 점에서 이점이 있으나, 높은 하드웨어 복잡성이 있고 이로 인해 TDMA보다 큰 에너지를 소비한다. 또한 CDMA는 원근 문제에 취약하다.

단일 주파수에 의한 단순한 스케줄 기반 접근법의 TDMA는 아이들 리스닝(idle listening) 및 충돌로 인한 에너지 낭비 없이 단지 스케줄링 된 타임 슬롯들 동안에만 수중 노드들로 하여금 그들의 시스템들을 켜게 함으로써 에너지를 절약할 수 있다. TDMA는 최근에 많은 수중 음향 네트워크 응용들에 있어 상당한 관심을 끌고 있다.

따라서 본 출원인은 본 발명에서 수중 음향 네트워크를 위한 MAC 프로토콜로서 TDMA에 주된 초점을 맞추기로 한다. 상기 주목할만한 이점들에도 불구하고, TDMA는 수중 음향 네트워크 어플리케이션들의 중요 요건인 클러스터 수중 음향 네트워크에서의 수중 노드들의 이동성에 여전히 취약하다.

TDMA는 또한 클러스터 망 토폴로지에 적합하도록 하이브리드 MAC 프로토콜까지 확장된다. 제시된 하이브리드 MAC 프로토콜들은 공통적으로 인트라-클러스터(intra-cluster) MAC 프로토콜 및 인터-클러스터 MAC 프로토콜로 구성된다. 인트라-클러스터 MAC 프로토콜은 클러스터 내의 여러 수중 노드들의 다중 접속에 해당한다. 인터-클러스터 MAC 프로토콜은 여러 중간국들의 다중 접속을 제어한다.

종래의 연구들에서는 공통적으로 인트라-클러스터 MAC 프로토콜을 TDMA에 한정하고 있으나, 인터-클러스터 MAC 프로토콜은 다양하여 CDMA 및 심지어 경쟁-기반 MAC 프로토콜을 포함한다. 특정 코드를 갖는 각 클러스터는 TDMA를 이용하여 고정된 수의 타임 슬롯들을 지원한다. 이러한 종래의 연구들에서는 인터-클러스터 MAC 프로토콜에서 중복 없이 한정된 수의 코드들을 할당하는데 초점을 맞추고 있다.

그러나 이러한 MAC 프로토콜은 결과적으로 수중 노드들의 이동성을 고려하고 있지 않으며, 그 결과 수중 노드들이 클러스터에서 클러스터로 이동할 때에 아이들(idle) 타임 슬롯들이 발생할 수 있다.

이에 TDMA 및 DCF(Distributed Coordination Function)로 구성되는 MAC 프로토콜이 제안된 바 있다. 여기서는 망 토폴로지 및 수중 노드들의 이동성에 따라, TDMA에서 수중 노드들 및 중간국들에 고정된 수의 타임 슬롯들을 할당하고 있다. 하지만 이 경우에도 아이들 타임 슬롯들의 수를 최소화할 수는 있지만, 타임 슬롯의 사용이 허용되지 않은 몇몇 수중 노드들은 여전히 아이들 상태가 되어 전체적인 지연이 증가할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 수중 음향 네트워크에서 노드의 이동성과 네트워크의 확장성을 보장하는 한편 수중 채널의 긴 전파 지연의 문제를 해소한 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이동 노드들의 RTT 정보를 토대로 마스터 노드와의 위치를 파악하여 가까운 노드에게 먼저 슬롯을 할당하는 초기화 단계; 이동 노드들이 전송 스케줄에 맞게 데이터를 전송하기 위해서 노드의 전파 지연 시간을 토대로 자신의 지연 시간만큼 먼저 데이터를 전송함으로써 자신에게 할당된 슬롯 시간 내에 통신을 수행하는 데이터 전송 단계 및; 새로운 노드가 Hello 메시지를 인접 노드에 전송하여 노드 진입을 알리는 새로운 노드진입 단계를 포함하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법을 제시한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 발생한다.

첫째, 초기화 단계에서 수중 노들의 RTT 정보를 토대로 마스터 노드와의 위치를 파악하여 가까운 노드에게 먼저 슬롯을 할당하는 방식으로 타임 슬롯의 크기와 마스터 노드의 유휴(idle) 시간을 줄여 채널의 이용률(channel utilization)을 높이고, 클러스터 내의 전체적인 지연시간(delay time)을 크게 줄일 수 있다.

둘째, 매 주기마다 BEACON을 통해 슬롯의 크기(기존 TDMA는 슬롯의 크기가 고정된 반면, 본 발명에서는 매 주기마다 노드의 RTT에 따라 슬롯의 크기를 결정함)를 업데이트 하며, 노드의 이동과 클러스터 내 노드의 유출입으로 인해 변화된 전송 스케줄을 업데이트 하여 노드의 이동성과 네트워크의 안정성(scalability)을 보장한다.

셋째, 새로운 노드가 진입할 수 있도록 새로운 노드 슬롯(New Node Slot)을 두고 최소의 전송전력으로 Hello 메시지를 인접 노드에만 전송하여 노드 진입을 알리는 방식으로, 클러스터 진입을 위한 새로운 노드들 간 충돌을 줄이고 Hello 메시지를 전송하기 위한 전송전력을 최소화하고 인접노드에만 메시지를 전송함으로써 전송거리를 줄여 Hello 메시지 전송에 따른 전파 지연을 최소화 할 수 있다. 따라서 전파 지연이 큰 수중 채널에서 효율적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명은, 수중 음향 네트워크에서 노드의 이동성과 네트워크의 확장성을 보장하는 한편 수중 채널의 긴 전파 지연의 문제를 해소하기 위하여 제안된 "클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법(Mobile nodes based Adaptive TDMA for clustered underwater acoustic network)(이하, 'MA-TDMA'라고 함)"에 관한 것으로, 크게 초기화 단계, 데이터 전송 단계, 새로운 노드진입 단계로 이루어진다.

초기화 단계는 이동 노드들의 RTT 정보를 토대로 마스터 노드와의 위치를 파악하여 가까운 노드에게 먼저 슬롯을 할당하는 단계이다. 그리고 데이터 전송 단계는 이동 노드들이 전송 스케줄에 맞게 데이터를 전송하기 위해서 노드의 전파 지연 시간을 토대로 자신의 지연 시간만큼 먼저 데이터를 전송함으로써 자신에게 할당된 슬롯 시간 내에 통신을 수행하는 단계이다. 마지막으로 새로운 노드진입 단계는 새로운 노드가 Hello 메시지를 인접 노드에 전송하여 노드 진입을 알리는 단계이다.

도 1은 본 발명에 따른 MA-TDMA의 초기화 단계 및 데이터 전송 단계를 보여주고 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 MA-TDMA를 각 단계 별로 나누어 설명한다.

1. 초기화 단계 (Initialization)

본 발명의 초기화 단계는 다음과 같은 과정에 따라 진행된다.

1-1) 마스터 노드인 buoy가 RTTmax 시간(마스터 노드의 최대 통신 거리 동안 왕복한 시간) 동안 각 이동 노드들의 RTT(Round Trip Time)을 계산한다.

1-2) 마스터 노드가 각 이동 노드의 RTT에 따라 마스터 노드와 가장 가까운 이동 노드부터 슬롯을 할당한다.

1-3) 마스터 노드가 타임 슬롯의 크기와 RTTmax/K 값을 계산한다.

타임 슬롯의 크기

마스터 노드는 다음과 같은 과정을 통하여 타임 슬롯의 크기를 결정한다.

여기서, j는 1부터 N까지 할당받은 슬롯의 인덱스이며, N은 이동 노드의 수이다.

수식 (1), (2)처럼 각 노드의 RTT/2 값의 차이 중 가장 작은 차이를 보이는 값을 선택하여, 아래 수식 (3)과 같이 데이터 전송 지연 시간 Tx_D와 비교하여 보다 큰 값(τ)을 정한다. 이때, RTT/2 값의 차이 중 가장 작은 차이 값으로 선택하는 것은 노드 간의 정밀한 동기화가 이루어졌다는 전제 하에서 가능하다.

타임 슬롯의 크기는 (3)에서 결정한 값(τ)에 가드타임 GP(Guard Period)를 더한 값으로 수식 (4)와 같다.

여기서 가드타임(GP)은 노드의 이동 속도를 고려한 것으로 가령, 이동 노드의 속도가 3m/s이면(실제로 AUV는 이동 속도는 3∼4m/s임) 가드타임은

로 계산될 수 있다.

도 2의 예에 따르면, 각 노드의 RTT/2 값의 차이 중 가장 작은 차이를 보이 는 값

이 선택되어, 수식 (3), (4) 과정을 통해 타임 슬롯의 크기가 결정된다.

RTTmax/K 값

RTTmax/K값은 마스터 노드가 BEACON을 브로드캐스팅 한 후 데이터를 수신하기 위해 기다리는 최소의 시간을 도출한 값이다.

기존 TDMA 방식에서는 마스터 노드가 슬롯을 할당하기 위해 BEACON 신호를 브로드캐스팅 할 때 마스터 노드의 통신범위까지 BEACON 신호가 도달하는 시간인 RTTmax 시간까지 기다려야 한다.

본 발명에서는, 도 3과 같이 RTTmax/K와 노드의 할당된 타임 슬롯 크기의 합은 각 노드의 실제 RTT_i와 데이터 전송 지연 시간 Tx_D의 합보다 커야 각 노드들이 할당된 시간 내에 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 RTTmax/K는 항상 아래의 수식 (5)를 만족해야 한다.

이에 따라 수식 (5)를 만족하는 최대 K값을 도출하여 마스터 노드의 기다리는 시간을 기존의 TDMA보다 줄일 수 있다.

즉, 본 발명의 초기화 단계에서는 각 노드들의 RTT값을 획득하고, 이를 토대로 가까운 노드에 먼저 슬롯을 할당하는 방식으로 전송 스케줄을 결정하고, K값과 슬롯의 크기를 계산하게 된다. 이때 노드는 계속 이동하게 되므로 매 주기마다 K값과 슬롯의 크기도 다르게 도출된다.

이처럼 본 발명은 초기화 단계에서 수중 노드의 RTT 정보를 토대로 마스터 노드와의 위치를 파악하여 가까운 노드에게 먼저 슬롯을 할당하는 방식을 취함으로써, 타임 슬롯의 크기와 마스터 노드의 기다리는 시간(유휴 시간, idle time)을 줄여 채널의 이용률(channel utilization)을 높이고, 클러스터 내의 전체적인 지연 시간(delay time)을 크게 줄일 수 있는 것이다.

2. 데이터 전송 단계 (Data Transmission)

본 발명의 데이터 전송 단계는 다음과 같은 과정에 따라 진행된다.

2-1) 도 1에서 볼 수 있듯이 이동 노드들은 수신된 BEACON을 통해 자신의 할당된 타임 슬롯을 알게 된다.

2-2) 이동 노드들은 BEACON이 마스터 노드에서 전송된 시간과 이동 노드가 BEACON을 수신한 시각 T_bi을 비교하여 마스터 노드까지의 전파 지연(propagation delay) 시간을 계산한다.

2-3) 이동 노드들은 자신의 할당된 타임 슬롯에 데이터를 전송하기 위해 전파 지연 시간만큼 미리 데이터를 전송하여 할당된 타임 슬롯에 데이터가 전송될 수 있도록 하여 이동 노드들의 유휴 시간(idle time)을 줄인다.

예를 들어, 마스터 노드가 BEACON을 전송한 시각이 1초이고, 이동 노드 i가 BEACON을 수신한 시각 T_bi가 2.5초이고, 노드 i의 할당된 타임 슬롯의 시각이 5초이면, 이동 노드는 5초에 전송을 하는 것이 아니라 1.5초 먼저인 3.5초에 데이터를 전송하게 되는 것이다. 이 과정을 수식으로 좀 더 상세히 기술하면 다음과 같다.

여기서, T _i 는 노드 i의 전송 시각, T _Bi 는 노드 i의 BEACON 수신 시각, ▽W _i 는 노드 i가 기다리는 시간이다. ▽W _i 은 수식 (7)과 같은 범위 내에 있어야 하며 범위는 아래식과 같다.

여기서, 도 1과 같이 노드 i의 할당된 슬롯이 시작되는 시간은

로, 노드 i가 데이터를 할당된 시간 내에 전송하기 위해서 기다리는 최소 시간

은 BEACON을 수신하고 마스터 노드까지 왕복하는 데 소요되는 시간인 RTT _i +τ _B 을 뺀 식 (8)이 된다.

마찬가지로 식 (9)에서 노드 i가 기다리는 최대 시간

는 노드 i의 할당된 슬롯이 끝나는 시간

에 RTT _i +τ _B 와 데이터 전송지연 시간 Tx _D 을 뺀 시간이 되는 것이다.

이처럼 본 발명은 매 주기마다 BEACON을 통해 슬롯의 크기를 업데이트 하고, 노드의 이동과 클러스터 내 노드의 유출입으로 인해 변화된 전송 스케줄을 업데이 트 함으로써 노드의 이동성과 네트워크의 안정성(scalability)을 보장할 수 있는 것이다.

3. 새로운 노드진입 단계 (New Node Entering)

본 발명의 새로운 노드진입 단계는 다음과 같은 과정에 따라 진행된다.

3-1) 데이터 전송이 완료되면, BEACON을 받았던 새로운 노드는 인접 노드에게 Hello 메시지를 브로드캐스팅 하여 자신이 존재함을 알린다. 이때, Hello 메시지 브로드캐스팅 시 전송파워를 최소로 하여 인접 노드에게만 전송할 수 있도록 한다.

3-2) 새로운 노드의 Hello 메시지를 들은 인접 노드들은 자신이 할당된 타임 슬롯에 데이터와 함께 새로운 노드의 MAC address를 알려서 새로운 노드가 진입했음을 알린다.

3-3) 마스터 노드는 새로운 노드의 인접 노드들이 전송한 정보를 토대로 전송 스케줄을 업데이트 한다. 가령, 3번째 슬롯과 4번째 슬롯을 할당받은 노드들이 동일한 MAC address를 지닌 노드 n1의 진입을 알린다면, 마스터 노드는 n1의 슬롯을 4번째로 할당해 준다.

3-4) 마스터 노드는 업데이트 된 전송 스케줄 정보와 새로운 노드에게 슬롯을 할당한 정보를 BEACON에 실어 브로드캐스팅 한다.

3-5) BEACON을 받은 새로운 노드는 자신의 슬롯 할당 여부와 전송 스케줄을 확인하여, 자신이 할당된 타임 슬롯에 데이터를 전송한다. 만약, 새로운 노드가 슬롯을 할당받지 못하면 다시 3-1) 과정을 반복한다.

이처럼 본 발명은 새로운 노드가 진입할 수 있도록 새로운 노드 슬롯(New Node Slot)을 두고 최소의 전송전력으로 Hello 메시지를 인접 노드에만 전송하여 노드 진입을 알리는 방식을 취함으로써, 클러스터 진입을 위한 새로운 노드들 간 충돌을 줄이고 Hello 메시지를 전송하기 위한 전송전력을 최소화하고 인접 노드에만 메시지를 전송함으로써 전송거리를 줄여 Hello 메시지 전송에 따른 전파 지연을 최소화 할 수 있다. 따라서 본 발명은 전파 지연이 큰 수중 채널에서 특히 효율적으로 사용될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 MA-TDMA의 초기화 단계 및 데이터 전송 단계를 보여주고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 MA-TDMA의 슬롯 크기 결정 과정의 예를 보여주고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 MA-TDMA의 RTTmax/K 값 도출 과정을 보여주고 있다.

도 4는 수중 음향 네트워크를 위한 MAC 프로토콜 개념도이다.

Claims (8)

1. 이동 노드들의 RTT 정보를 토대로 마스터 노드와의 위치를 파악하여 가까운 노드에게 먼저 슬롯을 할당하는 초기화 단계;

   이동 노드들이 전송 스케줄에 맞게 데이터를 전송하기 위해서 노드의 전파 지연 시간을 토대로 자신의 지연 시간만큼 먼저 데이터를 전송함으로써 자신에게 할당된 슬롯 시간 내에 통신을 수행하는 데이터 전송 단계 및;

   새로운 노드가 Hello 메시지를 인접 노드에 전송하여 노드 진입을 알리는 새로운 노드진입 단계

   를 포함하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 초기화 단계는,

   마스터 노드가 RTTmax 시간 동안 각 이동 노드들의 RTT을 계산하는 단계;

   마스터 노드가 각 이동 노드의 RTT에 따라 마스터 노드와 가장 가까운 이동 노드부터 슬롯을 할당하는 단계 및;

   마스터 노드가 타임 슬롯의 크기와 RTTmax/K 값을 계산하는 단계

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   타임 슬롯의 크기는,

   각 노드의 RTT/2 값의 차이 중 가장 작은 차이를 보이는 값을 선택하고, 이를 데이터 전송 지연 시간과 비교하여 보다 큰 값을 정하고, 여기에 가드타임을 더한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   RTTmax/K 값은,

   수식

   

   의 관계를 만족하는 최대 K값을 도출함에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터 전송 단계는,

   이동 노드들이 수신된 BEACON을 통해 자신의 할당된 타임 슬롯을 알게 되는 단계;

   이동 노드들이 BEACON이 마스터 노드에서 전송된 시간과 이동 노드가 BEACON 을 수신한 시각을 비교하여 마스터 노드까지의 전파 지연 시간을 계산하는 단계 및;

   이동 노드들이 자신의 할당된 타임 슬롯에 데이터를 전송하기 위해 전파 지연 시간만큼 미리 데이터를 전송하는 단계

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 새로운 노드진입 단계는,

   데이터 전송이 완료되면, BEACON을 받았던 새로운 노드가 인접 노드에게 Hello 메시지를 브로드캐스팅 하여 자신이 존재함을 알리는 단계;

   새로운 노드의 Hello 메시지를 들은 인접 노드들이 자신이 할당된 타임 슬롯에 데이터와 함께 새로운 노드의 MAC address를 알려서 새로운 노드가 진입했음을 알리는 단계;

   마스터 노드가 새로운 노드의 인접 노드들이 전송한 정보를 토대로 전송 스케줄을 업데이트 하는 단계;

   마스터 노드가 업데이트 된 전송 스케줄 정보와 새로운 노드에게 슬롯을 할당한 정보를 BEACON에 실어 브로드캐스팅 하는 단계 및;

   BEACON을 받은 새로운 노드가 자신의 슬롯 할당 여부와 전송 스케줄을 확인하여, 자신이 할당된 타임 슬롯에 데이터를 전송하는 단계

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   새로운 노드는 전송파워를 최소로 하여 인접 노드에게만 Hello 메시지를 브로드캐스팅 하는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   새로운 노드는 슬롯을 할당받지 못하는 경우에 다시 인접 노드에게 Hello 메시지를 브로드캐스팅 하여 자신이 존재함을 알리는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 클러스터 수중 음향 네트워크를 위한 이동 노드 기반의 시간 분할 다중 접속 매체 접속 제어 방법.

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