KR20110109099A - Ad-hoc self organizing time division multiple access medium access control protocol for ship ad-hoc network - Google Patents

Ad-hoc self organizing time division multiple access medium access control protocol for ship ad-hoc network Download PDF

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KR20110109099A
KR20110109099A KR1020100028662A KR20100028662A KR20110109099A KR 20110109099 A KR20110109099 A KR 20110109099A KR 1020100028662 A KR1020100028662 A KR 1020100028662A KR 20100028662 A KR20100028662 A KR 20100028662A KR 20110109099 A KR20110109099 A KR 20110109099A
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최영철
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한국해양연구원
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Abstract

본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 노드 및 이를 위한 통신 방법은, 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정하고, 그 노드 주변에 (이웃)노드가 존재하는지의 여부 및 그 결정된 서브 프레임을 포함한 그 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하고, (이웃) 노드가 존재한다고 판단되고 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 그 사용가능 서브 프레임들 각각마다 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송함으로써, 멀티미디어 서비스를 원활하게 제공할 수 있음은 물론 수신 충돌의 가능성을 줄이면서 안정된 데이터 전송을 보장할 수 있다.A node and a communication method therefor according to at least one embodiment of the present invention determine a hop and subframe of the node, including whether there is a (neighbor) node around the node and the determined subframe. It is determined whether there is an idle time slot in the available subframes of the node, and if it is determined that the (neighbor) node exists and there is an idle time slot, the available subframe determined that there is an idle time slot. By selecting each time slot and transmitting data through the selected time slot, it is possible to smoothly provide a multimedia service and to ensure stable data transmission while reducing the possibility of reception collision.

Description

해상 이동체 애드혹 네트워크를 위한 노드 및 통신 방법 {Ad-hoc Self Organizing Time Division Multiple Access Medium Access Control protocol for Ship Ad-hoc NETwork}Node and communication method for marine mobile ad hoc network {Ad-hoc Self Organizing Time Division Multiple Access Medium Access Control protocol for Ship Ad-hoc NETwork}

본 발명은 선박과 같은 해상 이동체에 관한 것으로 보다 상세하게는 해상 이동체들간의 네트워크를 위한 노드 및 통신방법에 관한 것이다.The present invention relates to a maritime vehicle, such as a ship, and more particularly to a node and a communication method for a network between maritime vehicles.

VANET(Vehicular Ad-hoc NETwork)는 노드(예컨대 자동차)들이 규칙적인 방향으로 위치해 있고 부분적으로 노드들이 교통정체 등에 의해 집중되는 토폴로지 하에서 수 미터의 통신 거리를 가지며 IEEE 802.11 MAC(Media Access Control)을 사용하는 데 반해, SANET(Ship Ad-hoc NETwork)는 노드(예컨대 선박)이 랜덤하게 산재되어 있는 토폴로지 하에서 수 십 킬로미터의 통신 거리를 가지며 MAC으로서 SO-TDMA(Self-Organizing Time Division Multiple Access)를 사용한다.VANET (Vehicular Ad-hoc NETwork) uses IEEE 802.11 Media Access Control (MAC) and has a communication distance of several meters under a topology where nodes (e.g. automobiles) are located in a regular direction and partially concentrated by traffic congestion. On the other hand, SANET (Ship Ad-hoc NETwork) has a communication distance of several tens of kilometers in a randomly scattered topology of nodes (eg ships) and uses SO-TDMA (Self-Organizing Time Division Multiple Access) as MAC. do.

이러한 SO-TDMA 는 선박의 위치와 식별 정보를 서비스할 뿐이며 멀티미디어 서비스를 제공하는데 많은 한계를 갖고 있고, 수신 충돌 발생에 취약하며 안정된 데이터 전송을 보장받기 어렵다는 문제점도 갖고 있다.Such SO-TDMA only provides the ship's location and identification information and has many limitations in providing multimedia services. It is also vulnerable to reception collisions and difficult to guarantee stable data transmission.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 멀티미디어 서비스를 원활하게 제공할 수 있음은 물론 수신 충돌의 가능성을 줄이면서 안정된 데이터 전송을 보장하는 노드를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by at least one embodiment of the present invention is to provide a node capable of smoothly providing a multimedia service as well as ensuring a stable data transmission while reducing the possibility of reception collisions.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 멀티미디어 서비스를 원활하게 제공할 수 있음은 물론 수신 충돌의 가능성을 줄이면서 안정된 데이터 전송을 보장하는 통신방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by at least one embodiment of the present invention is to provide a communication method capable of smoothly providing a multimedia service as well as ensuring stable data transmission while reducing the possibility of reception collision.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 멀티미디어 서비스를 원활하게 제공할 수 있음은 물론 수신 충돌의 가능성을 줄이면서 안정된 데이터 전송을 보장하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by at least one embodiment of the present invention is to provide a multimedia service as well as a computer-readable recording storing a computer program for ensuring stable data transmission while reducing the possibility of reception conflicts To provide the medium.

상기 과제를 이루기 위해, 애드혹 통신 가능한 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 노드는, 상기 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정하는 결정부; 상기 노드 주변에 상기 노드가 존재하는지의 여부 및 상기 결정된 서브 프레임을 포함한 상기 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 노드가 존재한다고 판단되고 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 상기 사용가능 서브 프레임들 각각마다 상기 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the node according to at least one embodiment of the present invention capable of ad hoc communication, Decision unit for determining the hop (hop) and sub-frame of the node; A control unit for determining whether the node exists around the node and whether there is an idle time slot in available subframes of the node including the determined subframe; And if it is determined that the node exists and the idle time slot exists, selecting the time slot for each of the available subframes determined that the idle time slot exists and transmitting data through the selected time slot. It may include a data transmission unit.

여기서, 상기 사용가능 서브 프레임들은 상기 결정된 서브 프레임과, 프레임 내에서 상기 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들일 수 있다. 이 때, 상기 제외한 서브 프레임들은 상기 프레임에서 상기 결정된 서브 프레임의 직전 두 개의 서브 프레임과 직후 두 개의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들일 수 있다.Here, the usable subframes may be subframes other than the determined subframe and a predetermined number of subframes before and after the determined subframe in the frame. In this case, the excluded subframes may be subframes except the two immediately preceding subframes and the immediately following two subframes in the frame.

여기서 상기 제어부는 상기 노드가 부존재한다고 판단되거나 상기 유휴 시간 슬롯이 존재하지 않는다고 판단되면, 한 프레임동안 재차 동작한다.In this case, if it is determined that the node does not exist or the idle time slot does not exist, the controller operates again for one frame.

여기서, 상기 데이터 전송부가 동작하는 동안 상기 결정부 및 상기 제어부는 재차 동작할 수 있다.Here, the determination unit and the control unit may operate again while the data transmission unit operates.

여기서, 상기 데이터 전송부의 동작이 개시된 후, 상기 제어부는 상기 데이터 전송의 중단 여부를 판단하고 상기 데이터 전송이 중단되었다고 판단되면 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈 할 수 있다.Here, after the operation of the data transmitter is started, the controller may determine whether to stop the data transmission and release the selected time slot when it is determined that the data transmission is stopped.

여기서, 상기 데이터 전송부의 동작이 개시된 후, 상기 제어부는 상기 홉의 변경여부 및 상기 시간슬롯결정 갱신프레임의 경과 여부를 판단하고, 상기 홉이 변경되었거나 상기 시간슬롯결정 갱신프레임이 경과되었다고 판단되면 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈 할 수 있다.Herein, after the operation of the data transmission unit is started, the controller determines whether the hop is changed and whether the time slot determination update frame has elapsed, and when the hop is changed or when the time slot determination update frame has elapsed, You can release the selected time slot.

여기서, 상기 데이터 전송부는 상기 데이터를 전송한 후 일정 개수의 프레임동안 상기 데이터의 원 홉 ACK 패킷이나 원 홉 NACK(Non-ACK) 패킷을 전송받지 못한 경우, 상기 데이터를 재송할 수 있다.The data transmitter may retransmit the data when the one-hop ACK packet or the one-hop NACK packet of the data is not received for a predetermined number of frames after the data is transmitted.

여기서, 상기 노드는 해상 이동체에 구현된 것일 수 있다.Here, the node may be implemented in a marine mobile.

상기 다른 과제를 이루기 위해 애드혹 통신 가능한 노드에서 수행되는 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 애드혹 통신방법은, (a) 상기 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정하는 단계; (b) 상기 노드 주변에 상기 노드가 존재하는지의 여부 및 상기 결정된 서브 프레임을 포함한 상기 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계; 및 (c) 상기 노드가 존재한다고 판단되고 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 상기 사용가능 서브 프레임들 각각마다 상기 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.Ad hoc communication method according to at least one embodiment of the present invention carried out in a node capable of ad hoc communication to achieve the other object, (a) determining the hop (hop) and sub-frame of the node; (b) determining whether the node exists around the node and whether there is an idle time slot in the available subframes of the node including the determined subframe; And (c) if it is determined that the node exists and it is determined that the idle time slot exists, the time slot is selected for each of the available subframes determined that the idle time slot exists, and data is selected through the selected time slot. It may include the step of transmitting.

여기서, 상기 사용가능 서브 프레임들은 상기 결정된 서브 프레임과, 프레임 내에서 상기 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들일 수 있다. 이 때, 상기 제외한 서브 프레임들은 상기 프레임에서 상기 결정된 서브 프레임의 직전 두 개의 서브 프레임과 직후 두 개의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들인 것일 수 있다.Here, the usable subframes may be subframes other than the determined subframe and a predetermined number of subframes before and after the determined subframe in the frame. In this case, the excluded subframes may be subframes excluding the two immediately preceding subframes and the immediately following two subframes in the frame.

여기서, 상기 (b) 단계는 상기 노드가 부존재한다고 판단되거나 상기 유휴 시간 슬롯이 존재하지 않는다고 판단되면, 한 프레임동안 재차 수행되는 것일 수 있다.Here, step (b) may be performed again for one frame when it is determined that the node does not exist or when the idle time slot does not exist.

여기서, 상기 (c) 단계가 수행되는 동안, 상기 (a) 및 (b) 단계가 재차 수행되는 것일 수 있다.Here, while step (c) is performed, step (a) and (b) may be performed again.

여기서, 상기 (c) 단계가 개시된 후, 상기 데이터 전송의 중단 여부를 판단하는 단계; 및 상기 데이터 전송이 중단되었다고 판단되면 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, after the step (c) is initiated, determining whether to stop the data transmission; And releasing the selected time slot if it is determined that the data transmission is stopped.

여기서, 상기 (c) 단계가 개시된 후, 상기 홉의 변경 여부 및 상기 시간슬롯결정 갱신프레임의 경과 여부를 판단하는 단계; 및 상기 홉이 변경되었거나 상기 시간슬롯결정 갱신프레임이 경과되었다고 판단되면, 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈하는 단계를 더 포함할 수 있다.Determining whether the hop is changed and whether the time slot determination update frame has elapsed after the step (c) is started; And if it is determined that the hop has changed or the time slot determination update frame has elapsed, the method may further include releasing the selected time slot.

여기서, 상기 (c)단계는 상기 데이터를 전송한 후 일정 개수의 프레임동안 상기 데이터의 원 홉 ACK 패킷이나 원 홉 NACK(Non-ACK) 패킷을 전송받지 못한 경우, 상기 데이터를 재송할 수 있다.Here, in step (c), if the one-hop ACK packet or the one-hop NACK packet of the data is not received for a predetermined number of frames after the data is transmitted, the data may be retransmitted.

상기 또 다른 과제를 이루기 위해 애드혹 통신 가능한 노드를 위한 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상기 노드의 홉 및 서브 프레임을 결정하는 단계; 상기 노드 주변에 상기 노드가 존재하는지의 여부 및 상기 결정된 서브 프레임을 포함한 상기 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계; 및 상기 노드가 존재한다고 판단되고 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 상기 사용가능 서브 프레임들 각각마다 상기 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키는 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있다.The computer-readable recording medium according to at least one embodiment of the present invention for an ad hoc communicable node to attain another object comprises determining a hop and subframe of the node; Determining whether the node exists around the node and whether there is an idle time slot in the available subframes of the node including the determined subframe; And if it is determined that the node exists and the idle time slot exists, selecting the time slot for each of the available subframes determined that the idle time slot exists and transmitting data through the selected time slot. You can store a computer program that runs the steps on your computer.

본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 노드 및 이를 위한 통신 방법은, 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정하고, 그 노드 주변에 (이웃)노드가 존재하는지의 여부 및 그 결정된 서브 프레임을 포함한 그 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하고, (이웃) 노드가 존재한다고 판단되고 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 그 사용가능 서브 프레임들 각각마다 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송함으로써, 멀티미디어 서비스를 원활하게 제공할 수 있음은 물론 수신 충돌의 가능성을 줄이면서 안정된 데이터 전송을 보장할 수 있다.A node and a communication method therefor according to at least one embodiment of the present invention determine a hop and subframe of the node, including whether there is a (neighbor) node around the node and the determined subframe. It is determined whether there is an idle time slot in the available subframes of the node, and if it is determined that the (neighbor) node exists and there is an idle time slot, the available subframe determined that there is an idle time slot. By selecting each time slot and transmitting data through the selected time slot, it is possible to smoothly provide a multimedia service and to ensure stable data transmission while reducing the possibility of reception collision.

도 1은 SANET을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 노드를 나타내는 블록도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 통신방법을 설명하기 위한 플로우챠트들이다.
1 is a reference diagram for explaining a SANET.
2 is a reference diagram for explaining a frame structure according to at least one embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a node according to at least one embodiment of the invention.
4 and 5 are flowcharts for explaining a communication method according to at least one embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 그 첨부 도면을 설명하는 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 해상 이동체 애드혹 네트워크를 위한 노드 및 통신방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, a node and a communication method for a marine mobile ad hoc network according to at least one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 SANET을 설명하기 위한 참고도이다. 1 is a reference diagram for explaining a SANET.

앞서 언급한 바와 같이, SANET(Ship Ad-hoc NETwork)는 노드(예컨대, 운항 중인 선박)이 랜덤(random)하게 산재되어 있는 토폴로지 하에서 수 십 킬로미터의 통신 거리를 가지며 MAC으로서 SO-TDMA(Self-Organizing Time Division Multiple Access)를 사용하는 네트워크를 의미한다.As mentioned above, the SANET (Ship Ad-hoc NETwork) has a communication distance of several tens of kilometers under a randomly scattered topology of nodes (e.g., ships in flight) and SO-TDMA (Self- Refers to a network using Organizing Time Division Multiple Access.

도 1에 도시된 바와 같이, SANET는 다수의 육상 기지국(BS: Base Station)과 해상 선박들로 이루어질 수 있다. 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 노드는 이러한 해상 선박들 각각과 같은 해상 이동체에 구현될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 해상 이동체는 해상 선박이라 가정한다.As shown in FIG. 1, the SANET may be composed of a plurality of base stations (BSs) and marine vessels. The node according to at least one embodiment of the present invention may be implemented in a maritime vehicle, such as each of these maritime vessels. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the marine moving body is a marine vessel.

육상 기지국(BS)은 지상의 IP(Internet Protocol) 백본(back-bone) 네트워크와 연결되어 해상 선박들에게 다양한 멀티미디어 서비스를 제공한다.The Land Base Station (BS) is connected to the grounded Internet Protocol (IP) backbone network to provide a variety of multimedia services to marine vessels.

해상 선박은 전체 해양에 걸쳐 랜덤하게 산재되어 있을 수 있으며 다만 일반적으로 원해보다는 해안이나 연안에 더 많이 분포되어 있다. 이러한 해상 선박들 각각에 구현된 ‘노드’는 주변의 해상 선박(엄밀하게는, 그 주변의 해상 선박에 구현된 노드) 또는 육상 기지국과 통신할 수 있다. 이를 위해, 각 해상 선박에는 VHF(Very High Frequency) 송수신기가 탑재되어 있다. 한편 각 해상 선박에는 VHF 대역 통신 두절을 대비하여 HF(High Frequency) 또는 위성 주파수 대역의 통신 시스템을 탑재하고 있다.Maritime vessels may be randomly scattered throughout the entire ocean, but generally are more distributed along the coast or coast than they do. A 'node' implemented on each of these maritime vessels can communicate with a nearby maritime vessel (strictly, a node implemented on its surrounding maritime vessel) or a land base station. To this end, each maritime vessel is equipped with a VHF (Very High Frequency) transceiver. On the other hand, each maritime vessel is equipped with a communication system of the HF (High Frequency) or satellite frequency band in preparation for the VHF band communication interruption.

어떠한 노드가 주변의 노드와 통신한다는 것은, 그 어떠한 노드의 통신 거리 내(VHF의 경우 대략 30km 내)에 그 주변 노드가 위치하고 있음을 전제함은 물론이다. 여기서 통신 거리라 함은 노드에서 또 다른 노드와 정보를 주고 받을 수 있는 거리를 의미한다.The fact that a node communicates with a neighboring node assumes that the neighboring node is located within a communication distance of the node (about 30 km in the case of VHF). Here, the communication distance means a distance at which a node can exchange information with another node.

한편 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 노드들은 서로 애드혹(ad-hoc) 통신하며 이들 각각은 자신의 데이터나 주변 노드로부터 받은 데이터를 주어진 라우팅 프로토콜(routing protocol)에 의해 정해진 통신 경로를 통해 전송한다.Meanwhile, nodes according to at least one embodiment of the present invention ad-hoc communicate with each other, and each of them transmits its own data or data received from neighboring nodes through a communication path determined by a given routing protocol. .

도 2는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 참고도이다. 2 is a reference diagram for explaining a frame structure according to at least one embodiment of the present invention.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 하나의 프레임(frame)은 복수의 서브 프레임(sub-frame)들로 이루어져 있으며, 서브 프레임들 각각은 하나 이상의 시간 슬롯(time slot)들로 이루어져 있다. 즉, 서브 프레임은 시간 슬롯의 상위 개념이고, 프레임은 서브 프레임의 상위 개념이다.One frame according to at least one embodiment of the present invention consists of a plurality of sub-frames, each of which consists of one or more time slots. That is, a subframe is a higher concept of a time slot, and a frame is a higher concept of a subframe.

본 명세서에서 어떠한 노드의 ‘홉(hop)’이란 그 노드와 가장 가까운 육상 기지국과의 직선 거리(D)에 따라 결정된다. 예컨대 홉 번호 i는 ceil 함수에 따라 결정된다. 구체적으로 홉 번호 i는 ceil(D/30km)로 결정되며, 이에 따라 D가 30km 미만의 어떤 값일 때는 i=1이라 결정되며, D가 30km 이상 60km 미만의 어떤 값일 때는 i=2라 결정되며, D가 60km 이상 90km 미만의 어떤 값일 때는 i=3 이라 결정된다.In this specification, the 'hop' of a node is determined according to the straight line distance (D) from the land base station closest to the node. For example, the hop number i is determined by the ceil function. Specifically, the hop number i is determined by ceil (D / 30km), so that when D is any value less than 30 km, i = 1 is determined, and when D is any value greater than 30 km or less than 60 km, i = 2 is determined. If D is any value greater than 60 km but less than 90 km, i = 3 is determined.

노드마다 서브 프레임이 결정되며, 그 결정된 각 노드의 서브 프레임 번호는 각 노드의 홉 번호와 일치한다. 즉, 서브 프레임 번호(i)와 홉 번호(i)는 같다(단, i, m은 1≤i≤m인 정수, m은 총 홉의 개수임).Subframes are determined for each node, and the determined subframe number of each node matches the hop number of each node. That is, the subframe number i and the hop number i are the same (where i and m are integers of 1 ≦ i ≦ m and m is the total number of hops).

도 2에 도시된 바에서, Nf는 한 프레임에 할당된 시간 슬롯의 수이고, 는 i번째 서브 프레임에 속한 시간 슬롯의 수를 의미한다. 해안과 연안에 많은 선박들이 분포하기 마련이므로, 일반적으로, 서브프레임 당 시간 슬롯의 개수를 결정할 때는 Nm < Nm-1 < ... < N2 < N1 도록 설정된다.In FIG. 2, Nf is the number of time slots allocated to one frame, and is the number of time slots belonging to the i-th subframe. Since many ships are distributed on the coast and coast, in general, when determining the number of time slots per subframe, Nm <Nm-1 <... <N2 <N1.

도 3은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 노드를 나타내는 블록도로서, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 노드는 결정부(310), 제어부(320), 및 데이터 전송부(330)를 포함한다.3 is a block diagram illustrating a node according to at least one embodiment of the present invention, wherein the node according to at least one embodiment of the present invention includes a determination unit 310, a control unit 320, and a data transmission unit 330. do.

결정부(310)는 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정한다.The determination unit 310 determines the hop and subframe of the node.

제어부(320)는 ‘노드의 주변에 또 다른 노드가 존재하는지의 여부(즉, 제어부(320)가 속한 노드의 통신 거리내에 주변 노드가 존재하는지의 여부)’ 및 ‘그 결정된 서브 프레임을 포함한 노드의 사용가능 서브 프레임들 내에 유휴 시간 슬롯(idle time slot)이 존재하는지의 여부’를 판단한다. 본 명세서에서, 사용가능 서브 프레임들은 ‘그 결정된 서브 프레임(i번째 서브 프레임)’과 ‘프레임 내에서 그 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들’을 의미한다. 여기서, ‘프레임 내에서 그 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들’이란 하나의 프레임에서 그 결정된 서브 프레임(i번째 서브 프레임)의 직전 두 개의 서브 프레임(i-1, i-2번째 서브 프레임)과 직후 두 개의 서브 프레임(i+1, i+2번째 서브 프레임)을 제외한 서브 프레임들이다.The controller 320 determines whether another node is present in the vicinity of the node (ie, whether the neighboring node exists within the communication distance of the node to which the controller 320 belongs) and the node including the determined subframe. It is determined whether or not there is an idle time slot in available subframes. In the present specification, usable subframes mean 'the determined subframe (i-th subframe)' and 'subframes except for a predetermined number of subframes before and after the determined subframe within the frame'. Here, 'subframes excluding a predetermined number of subframes before and after the determined subframe in the frame' means two subframes (i-1, i) immediately before the determined subframe (i-th subframe) in one frame. Subframes other than the -2nd subframe) and immediately following two subframes (i + 1 and i + 2th subframes).

만일 제어부(320)에 의해 ‘주변 노드가 존재하지 않는다’고 판단되거나 ‘유휴 시간 슬롯이 존재하지 않는다’고 판단되면, 한 프레임동안 재차 동작한다.If it is determined by the controller 320 that there is no neighbor node or if there is no idle time slot, the controller 320 operates again for one frame.

반면, 제어부(320)에 의해 ‘주변 노드가 존재하며, 유휴 시간 슬롯이 존재한다’고 판단되면, 데이터 전송부(330)는 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 사용가능 서브 프레임들 각각마다 하나의 시간 슬롯을 랜덤하게 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송한다.On the other hand, if it is determined by the controller 320 that there is a neighboring node and there is an idle time slot, the data transmitter 330 determines one available subframe for each available subframe determined to have an idle time slot. Randomly selects a time slot and transmits data through the selected time slot.

이와 같이 데이터 전송부(330)가 데이터를 전송하는 도중에도 결정부(310) 및 제어부(320)는 재차 동작한다. 노드가 이동 가능하므로 시간이 지남에 따라 노드의 홉 및 서브 프레임이 달라질 수 있기 때문이다. 결정부(310)에 의해 현재 결정된 홉 및 서브 프레임이 이전에 결정된 홉 및 서브 프레임과 다르다면, 데이터 전송부(330)는 그 달라진 서브 프레임에 따른 새로운 시간 슬롯에 데이터를 전송하게 됨은 물론이다.In this way, the determination unit 310 and the control unit 320 operate again while the data transmission unit 330 transmits data. This is because the node's hops and subframes may change over time as the node is mobile. If the hops and subframes currently determined by the determiner 310 are different from the previously determined hops and subframes, the data transmitter 330 transmits data in a new time slot according to the changed subframes.

한편, 데이터 전송부(330)의 데이터 전송 동작이 개시된 이후 제어부(320)는 데이터 전송의 중단이 발생되는지 판단하고, 만일 데이터 전송의 중단이 발생되었다고 판단되면, 그 선택된 시간 슬롯을 릴리즈(release)한다.On the other hand, after the data transmission operation of the data transmission unit 330 is started, the controller 320 determines whether an interruption of data transmission occurs, and if it is determined that an interruption of data transmission occurs, the controller 320 releases the selected time slot. do.

또한, 데이터 전송부(330)의 데이터 전송 동작이 개시된 이후 제어부(320)는 노드의 홉이 변경되었는지의 여부 및 시간슬롯결정 갱신프레임의 경과 여부를 판단하고, 만일 홉이 변경되었다고 판단되거나 시간슬롯결정 갱신프레임이 경과되었다고 판단되어도, 그 선택된 시간 슬롯을 릴리즈한다. 노드의 홉(hop)의 변경은 그 노드 자신이 스스로 이동함에 따라 발생될 수 있다. 본 명세서에서, ‘시간슬롯결정 갱신프레임’이란 데이터 전송부(330)에 의해 데이터 전송이 개시된 이후에 아직 홉이 변경된 바도 없고 현재 사용 중인 시간 슬롯에 수신 충돌이 발생된 바도 없다 하더라도 SO-TDMA에서와 같은 수신 충돌을 줄이기 위해 본 발명은 일정 시간(일정 프레임(예컨대 n개의 프레임(단, n은 자연수))마다 홉 및 서브 프레임을 다시 결정하며 시간 슬롯을 다시 선택하는데 이 때의 일정 프레임(즉, n)을 의미한다.In addition, after the data transmission operation of the data transmission unit 330 is started, the controller 320 determines whether the hop of the node has changed and whether the time slot determination update frame has elapsed, and if it is determined that the hop has changed, the time slot Even if it is determined that the decision update frame has elapsed, the selected time slot is released. Changes in the hop of a node can occur as the node itself moves. In this specification, the term 'time slot determination update frame' means that in the SO-TDMA even if the hop has not been changed since the data transmission is initiated by the data transmission unit 330 and a reception collision has not occurred in the currently used time slot. In order to reduce reception collisions such as the present invention, the present invention re-determines hops and subframes every predetermined time (e.g., n frames (where n is a natural number)) and selects a time slot again. , n).

앞서 두 단락에서, 시간 슬롯을 릴리즈한 경우를 설명하였는데, 이처럼 시간 슬롯이 릴리즈된 경우에는, 데이터 전송부(330)는 수행 중이던 데이터 전송 작업을 일시 중단하고 추후 시간 슬롯이 다시 결정된 이후에 데이터 전송을 다시 재개한다.In the previous two paragraphs, the case of releasing time slots has been described. In this case, when the time slots are released, the data transmission unit 330 suspends the data transmission work being performed and transmits the data after the time slot is determined later. To resume.

한편, 데이터 전송부(330)는 데이터를 전송함에 있어 확실한 전송을 보장하고자, 데이터를 전송한 후 일정 개수의 프레임(예컨대, 2개의 프레임)동안 그 데이터의 원 홉(one hop) ACK(Acknowledgement) 패킷이나 원 홉 NACK(Non-ACK) 패킷을 전송받지 못한 경우, 그 데이터를 재송(retransmit)한다. 어떠한 노드가 데이터를 다른 주변 노드에 전송하였을 경우, 그 주변 노드가 그 데이터를 에러없이 제대로 전송받았다면 그 주변 노드는 그 어떠한 노드에게 이를 알리기 위한 데이터를 전송하며 이를 그 데이터의 원 홉(one-hop) ACK 패킷이라 명명하며, 이와 달리 그 주변 노드가 그 데이터를 전송받기는 하였으나 전송받은 데이터에 에러가 존재한다면 이 경우 그 주변 노드가 이를 알리기 위해 그 어떠한 노드에 전송하는 패킷을 그 데이터의 원 홉 NACK 패킷이라 명명한다.On the other hand, the data transmission unit 330 in order to ensure a reliable transmission in data transmission, one hop (ACK) acknowledgment (ACK) of the data for a certain number of frames (for example, two frames) after transmitting the data If a packet or one-hop NACK packet is not received, the data is retransmitted. When a node transmits data to another neighbor node, if the neighbor node has received the data correctly without error, the neighbor node transmits data to inform the other node of that data, which is one-hop of the data. hop) It is called an ACK packet. In contrast, if the neighbor node receives the data but there is an error in the received data, in this case, the neighbor node transmits a packet to the other node to inform it. Named hop NACK packet.

직전 단락은 주변 노드에 ‘데이터’를 전송하는 노드의 관점에서 기재되었으나 만일 그 반대로, 주변 노드로부터 ‘데이터’를 전송받았으나 그 데이터에 에러가 존재하여 그 주변 노드에 그 ‘데이터’ 에 대한 NACK 패킷을 전송하는 노드의 관점에서 직전 단락을 다시 설명하면, 만일 노드가 주변 노드에 NACK 패킷을 전송하였고 이 후 일정 개수의 프레임(예컨대, 2개의 프레임)동안 그 ‘데이터’를 전송받지 못한 경우 그 노드는 그 주변 노드에 NACK 패킷을 재송(retransmit)한다.The previous paragraph is described in terms of a node transmitting 'data' to a neighbor node, but vice versa, if a 'data' is received from a neighbor node but there is an error in the data, the NACK packet for that 'data' is sent to the neighbor node. In view of the node transmitting the previous paragraph again, if the node transmits a NACK packet to the neighboring node and has not received the 'data' for a certain number of frames (for example, two frames) since then, the node Retransmits the NACK packet to its neighboring nodes.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 통신방법(이하, ‘ASO-TDMA MAC(Ad hoc SO-TDMA Media Access Control) 프로토콜’이라 명명가능함)은 크게 3 단계로 이루어진다. 초기화 페이즈(Initialization Phase: IP) 단계, 네트워크 진입 페이즈(Network Entry Phase: NEP) 단계, 및 데이터 전송 페이즈(Data Transmission Phase: DTP) 단계가 바로 그 3 단계이다.The communication method according to at least one embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as 'Ad hoc SO-TDMA Media Access Control (ASO-TDMA MAC) protocol') is largely composed of three steps. The initialization phase (IP) phase, the network entry phase (NEP) phase, and the data transmission phase (DTP) phase are the three phases.

우선, 초기화 페이즈 단계에 대해 설명하면, 초기화 페이즈 단계는 각 노드가 자신의 위치에 따른 홉과 서브 프레임을 결정하고 주변 노드(들)를 검색하고 자신이 사용 가능한 모든 서브 프레임들에서 유휴 시간 슬롯을 스캔하고 유휴 시간 슬롯들 중 시간 슬롯을 결정(선택)한다. 이 과정에서 본 발명이 제안하는 ‘시간 슬롯 결정 룰(rule)’이 적용된다.First, the initialization phase phase is described, in which each node determines the hops and subframes according to its position, searches for neighboring node (s), and stores idle time slots in all subframes available to it. Scan and determine (select) a time slot among idle time slots. In this process, the 'time slot decision rule' proposed by the present invention is applied.

즉, 초기화 페이즈 단계에서, 각 노드는 기본적으로 자신과 통신 가능한 주변 노드를 스캐닝하며 주변 노드의 리스트를 갱신하고, 앞서 언급한 바와 같이 각 노드가 사용 가능한 서브 프레임들은 자신이 속한 서브 프레임(=자신이 결정한 서브 프레임)에 한정되지 않고 그 밖의 할당 가능한 다른 서브 프레임들까지 포함하며, 이 때 그 다른 서브 프레임들은 시간 슬롯 결정 룰에 따라 결정된 것이다.In other words, in the initialization phase, each node basically scans the neighboring nodes that can communicate with it and updates the list of neighboring nodes. As mentioned above, the subframes available to each node are the subframes to which they belong. This subframe) is not limited to other subframes that can be allocated, and other subframes are determined according to a time slot determination rule.

시간 슬롯 결정 룰이란 노드의 ‘그 결정된 서브 프레임’과 ‘프레임 내에서 그 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들’을 그 노드의 ‘사용가능 서브 프레임들’로서 결정하고, 이들 사용가능 서브 프레임들 각각마다 유휴 시간 슬롯을 스캔하여 찾고 그 사용가능 서브 프레임들 각각마다 그 찾아진 유휴 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯을 선택하는 것을 의미한다. 앞서 언급한 바와 같이, 만약 한 노드가 홉 번호 i에 할당되어 서브 프레임 i를 사용할 수 있으면, 그 노드가 수신 출동 없이 사용 가능한 서브 프레임들은 프레임 내의 모든 서브 프레임들 중 i-1, i-2, i+1, i+2 번째 서브 프레임들을 제외한 나머지 서프 프레임들이다. 예컨대, m=5일 때, 홉 번호 1에 속하는 노드는 1번째 서브 프레임과 더불어 4, 5번째 서브 프레임들을 사용할 수 있는 것이다. 각 노드는 자신의 서브 프레임에서 유휴한 시간 슬롯들 중 랜덤하게 하나를 선택하고, 사용 가능한 다른 서브 프레임들에서도 같은 방법으로 시간 슬롯을 결정한다.The time slot determination rule determines a node's 'subframes' and 'subframes except a predetermined number of subframes before and after the determined subframes' in the frame as 'usable subframes' of the node, Means scanning the idle time slot for each of these usable subframes and selecting one time slot of the found idle time slots for each of the available subframes. As mentioned earlier, if a node is assigned a hop number i and can use subframe i, then the subframes that the node can use without receiving dispatch are i-1, i-2, among all subframes in the frame. The remaining surf frames except for the i + 1 and i + 2 th subframes. For example, when m = 5, a node belonging to hop number 1 may use fourth and fifth subframes together with the first subframe. Each node randomly selects one of the idle time slots in its subframe, and determines the time slot in the same manner in other available subframes.

한편, 노드가 하나의 서브 프레임에서 실제 사용할 수 있는 시간 슬롯은 하나의 시간 슬롯이다. 따라서, 노드가 사용 가능한 서브 프레임들이 x개라면 그 노드가 사용 가능한 시간 슬롯의 수도 x개인 것이다.Meanwhile, a time slot that a node can actually use in one subframe is one time slot. Thus, if there are x subframes available to the node, then the number of time slots available to that node is x.

다음으로, 두 번째 단계인 네트워크 진입 페이즈 단계에 대해 설명하면, 네트워크 진입 페이즈 단계는 초기화 페이즈 단계에서 결정된 시간 슬롯에 첫 데이터를 전송하는 단계이며, ‘초기화 페이즈 단계’ 이후의 첫 데이터를 전송하는 프레임이 경과된 이후에는 후술할 ‘데이터 전송 페이즈 단계’로 진입하여 데이터를 전송하게 된다. 노드가 자신의 주변에 통신 가능한 노드가 존재하고 자신의 사용 가능 서브 프레임들내에 유휴 시간 슬롯이 존재한다면 상기한 바와 같은 네트워크 진입 페이즈 단계 및 후술할 데이터 전송 페이즈 단계가 수행될 것이나, 만일, 자신의 주변에 전송 가능한 노드(예컨대, 이웃 선박)가 존재하지 않거나 자신의 사용 가능 서브 프레임들 내에 유휴 시간 슬롯이 없다면, 노드는 한 프레임 동안 유휴 시간 슬롯이 발생하는지 다시 스캐닝하고 시간 슬롯을 결정하여 데이터를 전송해야 한다.Next, referring to the second step, the network entry phase step, the network entry phase step is a step of transmitting the first data in the time slot determined in the initialization phase step, and a frame for transmitting the first data after the 'initialization phase step'. After this has elapsed, the data transfer phase step will be described later to transmit data. If there is a node with which the node can communicate around it and there are idle time slots within its available subframes, the network entry phase step as described above and the data transfer phase step described below will be performed. If there are no transmittable nodes (e.g., neighboring vessels) in the vicinity or there are no idle time slots in their available subframes, the node rescans if an idle time slot occurs during one frame and determines the time slots to retrieve the data. Should be sent.

마지막으로, 세 번째 단계인 데이터 전송 페이즈 단계에 대해 설명하면, 데이터 전송 페이즈 단계는 안정적인 데이터 전송을 보장하기 위해, 노드가 데이터를 전송한 후 일정 개수의 프레임(예컨대 2개의 프레임)동안 그 데이터의 원 홉 ACK 패킷이나 원 홉 NACK 패킷을 전송받지 못한 경우 그 데이터를 재송하는 식으로 데이터 전송을 수행한다. 이와 비슷하게, 데이터 전송 페이즈 단계에서, 주변 노드로부터 데이터를 전송받았으나 그 데이터에 에러가 존재하여 그 주변 노드에 그 데이터에 대한 NACK 패킷을 전송하는 노드는 NACK 패킷을 전송한 후 일정 개수의 프레임(예컨대, 2개의 프레임)동안 그 데이터를 전송받지 못한 경우 그 주변 노드에 NACK 패킷을 재송하며 이로써 그 주변 노드가 데이터 전송을 안정적으로 수행할 수 있도록 보장한다.Finally, a third step, the data transfer phase step, is used in order to ensure stable data transmission, after a node transmits data for a certain number of frames (for example, two frames). If one-hop ACK packet or one-hop NACK packet is not received, the data is transmitted by retransmitting the data. Similarly, in the data transmission phase, a node receiving data from a neighbor node but having an error in the data and transmitting a NACK packet for the data to the neighbor node transmits a NACK packet and then sends a certain number of frames (eg, If the data is not received during the two frames, the NACK packet is retransmitted to the neighbor node, thereby ensuring that the neighbor node can perform the data transmission stably.

이와 같은 데이터 전송 페이즈 단계가 수행되는 동안, 초기화 페이즈와 네트워크 진입 페이즈 단계 역시 계속 수행된다.While this data transfer phase phase is performed, the initialization phase and the network entry phase phase also continue.

한편, 노드는 데이터 전송을 원활하게 수행되는 도중에도, 수신 충돌을 배제하기 위해 점유하고 있는 시간 슬롯들을 주기적으로 변경한다. 즉, SO-TDMA에서와 같은 수신 충돌을 줄이기 위해, 각 노드는 데이터 전송을 수행하는 도중에도 데이터 전송이 개시된 시점부터 n 프레임 (여기서, n은 랜덤 수이며 MAC 설계 시 네트워크 환경을 반영하여 결정할 수 있음)이 경과된 이후에 자신이 사용하고 있는 시간 슬롯들을 릴리즈하고 시간 슬롯 결정 룰에 따라 시간 슬롯을 다시 결정한다.On the other hand, the node periodically changes the occupied time slots to exclude reception collisions while the data transmission is smoothly performed. That is, in order to reduce reception collisions as in SO-TDMA, each node may determine n frames (where n is a random number and reflect the network environment in the MAC design) even when data transmission is started, even while performing data transmission. After the time elapses, the time slots used by the user are released and the time slot is determined again according to the time slot determination rule.

또한, 노드는 이동할 수 있는 바 노드의 홉이 바뀌면, 서브 프레임을 다시 결정하고 시간 슬롯 결정 룰에 따라 시간 슬롯을 변경함은 물론이다.In addition, when the hop of the node that the node can move is changed, the node re-determines the subframe and changes the time slot according to the time slot determination rule.

본 단락의 직전 두 단락에서 설명된 경우들 모두, 릴리즈 후 시간 슬롯을 결정하기 전까지 데이터 전송을 중단하고, 시간 슬롯을 다시 결정한 이후에야 비로소 데이터 전송을 재개한다.In both cases immediately preceding this paragraph, data transmission is suspended until the time slot is determined after release, and data transmission is resumed only after the time slot is determined again.

데이터 전송 페이즈 단계에서, 노드는 라우팅 테이블을 통하여 결정된 주변 노드(예컨대 이웃 선박)에게 자신이 할당한 시간 슬롯에 데이터를 전송하는데, 이러한 단계에서 각 노드는 애드혹 네트워크의 특성상 소스(source) 노드로 동작할 수도 있고, 릴레이(relay) 노드로서 동작할 수도 있고, 목적(destination) 노드로 동작할 수도 있는데, 만약 릴레이 노드의 역할을 할 때는 자신에게 할당된 시간 슬롯에 전달할 데이터를 라우팅 테이블에 따른 다음 노드로 전송한다.In the phase of data transmission, the node transmits data to its neighboring nodes (e.g., neighboring vessels) determined through the routing table in the time slots that it assigns, in which each node acts as a source node due to the nature of the ad hoc network. It can either act as a relay node, or as a destination node. When acting as a relay node, the next node in the routing table can pass data to be delivered to its assigned time slot. To send.

도 4 및 도 5는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 통신방법을 설명하기 위한 플로우챠트들이다. 구체적으로, 도 4는 초기화 페이즈 단계, 네트워크 진입 페이즈 단계를 설명하는 플로우챠트이고, 도 5는 데이터 전송 페이즈 단계를 설명하는 플로우챠트이다.4 and 5 are flowcharts for explaining a communication method according to at least one embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4 is a flowchart for explaining an initialization phase step and a network entry phase step, and FIG. 5 is a flowchart for explaining a data transmission phase step.

우선 도 4를 설명한다.First, Fig. 4 will be described.

노드는 자신의 홉(hop)과 서브 프레임을 결정한다(제410 단계).The node determines its hop and subframe (step 410).

제410 단계 후에, 노드는 자신과 통신을 할 수 있는 거리내에 위치한 노드가 존재하는지 판단한다(제412 단계). 도 4에서 NS란 이웃한 선박(Neighboring Ship) 결국, 주변 노드를 의미한다.After operation 410, the node determines whether there is a node located within a distance capable of communicating with itself (operation 412). In FIG. 4, NS refers to a neighboring ship and eventually a neighboring node.

제412 단계에서 존재한다고 판단되면, 노드는 자신의 사용 가능 서브 프레임들 내의 유휴 시간 슬롯들을 체크한다(제414 단계). 여기서, ‘노드의 사용 가능 서브 프레임들’은 시간 슬롯 결정 룰에 따라 결정된 서브 프레임들, 즉 ‘노드가 결정한 서브 프레임(i번째 서브 프레임)’과, ‘프레임 내에서 i-2, i-1, i+1, i+2번째 서프 프레임을 제외한 나머지 서브 프레임들’임은 이미 앞서 언급한 바이다.If it is determined in step 412 that the node exists, the node checks idle time slots in its available subframes (step 414). Here, the 'usable subframes of the node' are subframes determined according to the time slot determination rule, that is, 'subframe determined by the node (i-th subframe)', and 'i-2, i-1' within the frame. The subframes other than the i + 1 and i + 2 th surf frames are already mentioned above.

제414 단계 후에, 노드는 자신의 사용가능 서브 프레임들 내에 유휴 시간 슬롯들이 존재하는지 판단한다(제416 단계).After step 414, the node determines whether there are idle time slots in its available subframes (step 416).

제416 단계에서 존재하지 않는다고 판단되거나 제412 단계에서 존재하지 않는다고 판단되면, 노드는 한 프레임을 대기(제418 단계)한 뒤 제412 단계로 진행한다.If it is determined in step 416 that it does not exist or it is determined in step 412 that it does not exist, the node waits for one frame (step 418) and then proceeds to step 412.

반면 제416 단계에서 존재한다고 판단되면, 노드는 자신의 사용가능 서브 프레임들 각각마다, 하나 이상의 유휴 시간 슬롯이 존재한다면 이 중 하나의 시간 슬롯을 랜덤하게 선택한다(제420 단계).On the contrary, if it is determined in step 416, the node randomly selects one of the available time slots if there is at least one idle time slot for each of its available subframes (step 420).

제420 단계 후에 노드는 제420 단계에서 결정된 시간 슬롯으로 데이터를 전송한다(제422 단계).After step 420, the node transmits data in the time slot determined in step 420 (step 422).

제422 단계에서 첫 데이터를 전송함으로써 네트워크 진입 페이즈 단계가 종료되며, 이 후에는 데이터 전송 페이즈 단계가 개시되고 이하에서 도 5를 통해 설명한다.The network entry phase step is terminated by transmitting the first data in step 422, after which the data transmission phase step is started and described below with reference to FIG. 5.

노드는 데이터, (원 홉) ACK 패킷, (원 홉) NACK 패킷 중 하나를 전송한다(제510 단계).The node transmits one of data, (one hop) ACK packet, and (one hop) NACK packet (step 510).

제510 단계 후에, 노드는 데이터 전송 페이즈 단계가 중단되었는지 판단한다(제512 단계).After operation 510, the node determines whether the data transmission phase step is stopped (operation 512).

제512 단계에서 ‘중단되었다’고 판단되면, 노드는 사용 중인 시간 슬롯을 릴리즈한다(제514 단계).If it is determined in step 512 that it has been "suspended," the node releases a time slot in use (step 514).

반면, 제512 단계에서 ‘중단되지 않았다’고 판단되면, 노드는 다음 프레임을 대기하며 그 다음 프레임을 스캔한다(제516 단계).On the other hand, if it is determined in step 512 that it has not been interrupted, the node waits for the next frame and scans the next frame (step 516).

제516 단계 후에, 노드는 자신과 통신을 할 수 있는 거리내에 위치한 노드가 존재하는지 판단한다(제518 단계). 도 5에 기재된 NS는 도 4에 기재된 NS의 의미와 같다.After step 516, the node determines whether there is a node located within a distance capable of communicating with itself (step 518). NS described in FIG. 5 has the same meaning as NS described in FIG. 4.

제518 단계에서 ‘존재하지 않는다’고 판단되면, 제516 단계로 진행한다.If it is determined in step 518 that it does not exist, the flow proceeds to step 516.

반면, 제518 단계에서 ‘존재한다’고 판단되면, 노드는 홉이 변경되었거나 n이 경과되었는지 판단한다(제520 단계).On the other hand, if it is determined that the 'exists' in step 518, the node determines whether the hop has changed or n has passed (step 520).

제520 단계에서 ‘홉이 변경되지도 않았고 n이 경과되지도 않았다’고 판단되면, 제510 단계로 진행한다.If it is determined in step 520 that the hop has not been changed and n has not elapsed, the process proceeds to step 510.

반면 제520 단계에서 ‘홉이 변경되었다’고 판단되거나 ‘n이 경과되었다’고 판단되면, 노드는 주변 노드(NS)에게 시간 슬롯의 릴리즈를 알린다(제522 단계).On the other hand, if it is determined in step 520 that the hop has been changed or n has elapsed, the node notifies the neighboring node NS of the release of the time slot (step 522).

제522 단계 후에, 노드는 자신의 사용가능 서브 프레임들 내에 유휴 시간 슬롯들이 존재하는지 판단한다(제524 단계).After operation 522, the node determines whether there are idle time slots in its available subframes (operation 524).

제524 단계에서 ‘존재하지 않는다’고 판단되면, 제516 단계로 진행한다.If it is determined in step 524 that there is no existence, the flow proceeds to step 516.

반면, 제524 단계에서 ‘존재한다’고 판단되면, 노드는 자신의 사용가능 서브 프레임들 각각마다, 하나 이상의 유휴 시간 슬롯이 존재한다면 이 중 하나의 시간 슬롯을 랜덤하게 선택하고(제526 단계), 제510 단계로 진행한다.On the other hand, if it is determined in step 524 that the node exists, the node randomly selects one time slot among one or more idle time slots for each of its available subframes (step 526). The flow proceeds to step 510.

이상에서 언급된 본 발명에 의한 통신방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. The program for executing the communication method according to the present invention mentioned above on a computer may be stored in a computer-readable recording medium.

여기서, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc))와 같은 저장매체를 포함한다.Here, the computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), and an optical reading medium (for example, a CD-ROM, a DVD). : Digital Versatile Disc).

이제까지 본 발명을 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 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. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (15)

애드혹 통신 가능한 노드에 있어서,
상기 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정하는 결정부;
상기 노드 주변에 상기 노드가 존재하는지의 여부 및 상기 결정된 서브 프레임을 포함한 상기 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하는 제어부; 및
상기 노드가 존재한다고 판단되고 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 상기 사용가능 서브 프레임들 각각마다 상기 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함하는 노드.
In a node capable of ad hoc communication,
A decision unit to determine hops and subframes of the node;
A control unit for determining whether the node exists around the node and whether there is an idle time slot in available subframes of the node including the determined subframe; And
If it is determined that the node exists and the idle time slot exists, data for selecting the time slot for each of the available subframes determined that the idle time slot exists and transmitting data through the selected time slot Node containing a transmission unit.
제1 항에 있어서, 상기 사용가능 서브 프레임들은
상기 결정된 서브 프레임과, 프레임 내에서 상기 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들인 것을 특징으로 하는 노드.
The method of claim 1, wherein the usable subframes are
And subframes excluding the determined subframe and a predetermined number of subframes before and after the determined subframe within the frame.
제2 항에 있어서 상기 제외한 서브 프레임들은 상기 프레임에서 상기 결정된 서브 프레임의 직전 두 개의 서브 프레임과 직후 두 개의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들인 것을 특징으로 하는 노드.The node of claim 2, wherein the excluded subframes are subframes except for two immediately preceding subframes and two immediately preceding subframes in the frame. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 노드가 부존재한다고 판단되거나 상기 유휴 시간 슬롯이 존재하지 않는다고 판단되면, 한 프레임동안 재차 동작하는 것을 특징으로 하는 노드.
The method of claim 1, wherein the control unit
And if it is determined that the node does not exist or the idle time slot does not exist, the node operates again for one frame.
제1 항에 있어서, 상기 데이터 전송부가 동작하는 동안 상기 결정부 및 상기 제어부는 재차 동작하는 것을 특징으로 하는 노드.The node of claim 1, wherein the determination unit and the control unit operate again while the data transmission unit is in operation. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 전송부의 동작이 개시된 후, 상기 제어부는 상기 데이터 전송의 중단 여부를 판단하고 상기 데이터 전송이 중단되었다고 판단되면 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈하는 것을 특징으로 하는 노드.The node of claim 1, wherein after the operation of the data transmitter is started, the controller determines whether to stop the data transmission and releases the selected time slot when it is determined that the data transmission is stopped. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 전송부의 동작이 개시된 후,
상기 제어부는 상기 홉의 변경여부 및 상기 시간슬롯결정 갱신프레임의 경과 여부를 판단하고, 상기 홉이 변경되었거나 상기 시간슬롯결정 갱신프레임이 경과되었다고 판단되면 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈하는 것을 특징으로 하는 노드.
The method of claim 1, wherein after the operation of the data transmission unit is started,
The controller determines whether the hop has been changed and whether the time slot determination update frame has elapsed, and releases the selected time slot when it is determined that the hop has changed or the time slot determination update frame has elapsed. .
애드혹 통신 가능한 노드에서 수행되는 애드혹 통신방법에 있어서,
(a) 상기 노드의 홉(hop) 및 서브 프레임을 결정하는 단계;
(b) 상기 노드 주변에 상기 노드가 존재하는지의 여부 및 상기 결정된 서브 프레임을 포함한 상기 노드의 사용가능 서브 프레임들내 유휴 시간 슬롯의 존재 여부를 판단하는 단계; 및
(c) 상기 노드가 존재한다고 판단되고 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단되면, 상기 유휴 시간 슬롯이 존재한다고 판단된 상기 사용가능 서브 프레임들 각각마다 상기 시간 슬롯을 선택하고 선택된 시간 슬롯을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 통신방법.
In an ad hoc communication method performed in an ad hoc communication capable node,
(a) determining hops and subframes of the node;
(b) determining whether the node exists around the node and whether there is an idle time slot in the available subframes of the node including the determined subframe; And
(c) if it is determined that the node exists and the idle time slot is present, the time slot is selected for each of the available subframes determined that the idle time slot exists, and data is selected through the selected time slot. Communication method comprising the step of transmitting.
제8 항에 있어서, 상기 사용가능 서브 프레임들은
상기 결정된 서브 프레임과, 프레임 내에서 상기 결정된 서브 프레임의 전후 일정 개수의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들인 것을 특징으로 하는 통신방법.
The method of claim 8, wherein the usable subframes are
And the determined subframes and subframes excluding a predetermined number of subframes before and after the determined subframes in the frame.
제9 항에 있어서 상기 제외한 서브 프레임들은 상기 프레임에서 상기 결정된 서브 프레임의 직전 두 개의 서브 프레임과 직후 두 개의 서브 프레임을 제외한 서브 프레임들인 것을 특징으로 하는 통신방법.The communication method according to claim 9, wherein the excluded subframes are subframes except for two immediately preceding subframes and two immediately preceding subframes in the frame. 제8 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
상기 노드가 부존재한다고 판단되거나 상기 유휴 시간 슬롯이 존재하지 않는다고 판단되면, 한 프레임동안 재차 수행되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
The method of claim 8, wherein step (b)
And if it is determined that the node does not exist or the idle time slot does not exist, the communication method is performed again for one frame.
제8 항에 있어서,
상기 (c) 단계가 수행되는 동안, 상기 (a) 및 (b) 단계가 재차 수행되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
The method of claim 8,
While step (c) is performed, step (a) and (b) are performed again.
제8 항에 있어서,
상기 (c) 단계가 개시된 후, 상기 데이터 전송의 중단 여부를 판단하는 단계; 및
상기 데이터 전송이 중단되었다고 판단되면 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
The method of claim 8,
Determining whether to stop the data transmission after the step (c) is started; And
Releasing the selected time slot if it is determined that the data transmission has been interrupted.
제8 항에 있어서,
상기 (c) 단계가 개시된 후, 상기 홉의 변경 여부 및 상기 시간슬롯결정 갱신프레임의 경과 여부를 판단하는 단계; 및
상기 홉이 변경되었거나 상기 시간슬롯결정 갱신프레임이 경과되었다고 판단되면, 상기 선택된 시간 슬롯을 릴리즈하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
The method of claim 8,
Determining whether the hop has been changed and whether the time slot determination update frame has elapsed since the step (c) is started; And
Releasing the selected time slot if it is determined that the hop has changed or the time slot determination update frame has elapsed.
제8 항 내지 제14 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a computer program for executing the method of any one of claims 8 to 14.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101352443B1 (en) * 2013-11-28 2014-01-20 한국해양과학기술원 Time division multiple access type medium access control protocol for ship station
KR101371129B1 (en) * 2012-03-20 2014-03-07 한국해양과학기술원 Communication protocol for ship ad-hoc network
KR101394217B1 (en) * 2013-12-24 2014-05-27 한국해양과학기술원 Medium access control method of enhanced ad-hoc self-organizing time division multiple access type for base station
KR101631800B1 (en) * 2015-06-25 2016-06-17 인하대학교 산학협력단 Method and Apparatus for Multi-hop Clock Synchronization Based on Robust Reference Node Selection for SANET

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