KR20120006791A - 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법 - Google Patents

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Abstract

송신 노드가 수신 노드에 동일 데이터를 연속적으로 송신함으로써 기존 X-MAC의 에너지 효율을 최대한 유지하면서 링크 당 전송 지연시간을 크게 개선할 수 있고, 듀티 사이클 내의 웨이크 업 시간을 네트워크 혼잡도에 따라 가변함으로써 불필요한 재전송 횟수를 감소시켜 전송 지연시간과 에너지 소비를 줄일 수 있는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법을 개시한다.

Description

무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법{Method for minimizing data transmission delay in wireless sensor network}
본 발명은 센서 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비동기식 MAC 기반의 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks: WSN)는 센서 노드들이 센서를 통해 주변 환경을 감시하고 데이터를 수집하는 용도로 의료 서비스, 재난 관리, 목표 추적 등의 다양한 응용 분야에서 널리 사용되고 있다.
무선 센서 네트워크의 센서 노드의 수명은 일반적으로 전지 수명과 동일하다. 따라서 센서 노드의 수명을 최대한 늘리기 위해서는 감지 및 송신 기능을 수행함에 있어서 최소한의 에너지를 소모하는 것이 바람직하다. 이러한 과점에서 많은 연구가 진행되고 있다.
무선 센서 네트워크 환경에서 이벤트 감지나 침입탐지 등의 응용 분야에 사용되는 비동기식 매체 접근 제어(Medium Access Control ; MAC)는 제어 프레임을 주기적으로 발생하지 않기 때문에 에너지 효율이 높지만, 동기화 수행의 부재로 인한 전송 지연시간 문제가 발생하며, 전송 데이터량이 증가할 경우 에너지 효율도 감소할 수 있다.
비동기식 MAC은 동기식 MAC에 비하여 주기적 전송을 수행하지 않기 때문에 전력소모 측면에서는 유리하다.
또한, 비동기식 MAC에서 모든 노드는 자신만의 듀티 사이클(Duty Cycle)을 가지며 이를 토대로 주기적으로 슬립(sleep) / 웨이크 업(wakeup)을 반복하여 에너지 소모를 줄이고, 시각 동기 등의 동기식 메커니즘을 사용하지 않음으로써 불필요한 제어 프레임 전송횟수를 줄였다. 하지만, 노드 간 웨이크 업 시간을 서로 알지 못하기 때문에 링크 당 최대 듀티 사이클 주기만큼의 전송 지연시간이 발생한다.
본 발명의 일 측면은 전송 지연을 줄이면서 에너지 효율성을 높일 수 있는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법은 전송할 데이터를 가진 제1 노드가 상기 데이터를 연속해서 송신하고, 상기 데이터를 수신한 제2 노드가 ACK를 송신하고, 상기 제1 노드가 상기 ACK를 수신하면 상기 데이터의 송신을 중지하는 것을 포함한다.
또한, 상기 데이터를 송신하는 단계에서 상기 제1 노드가 듀티 사이클의 웨이크 업 구간동안 동일한 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 연속해서 송신하는 것을 포함한다.
또한, 상기 데이터를 송신하는 단계는 상기 제1 노드가 네트워크 혼잡도에 따라 상기 웨이크 업 구간의 길이를 가변하는 것을 포함한다.
또한, 상기 데이터를 송신하는 단계에서 상기 제1 노드가 상기 네트워크 혼잡도가 높을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 연장하고, 상기 네트워크 혼잡도가 낮을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 단축하는 것을 포함한다.
또한, 상기 데이터를 송신하는 단계에서 상기 송신 노드가 상기 네트워크 혼잡도를 채널 상황을 파악하기 위한 클리어 채널 판단(Clear Channel Assesment ; CCA)값을 소정시간 누적한 값을 이용하여 판단하는 것을 포함한다.
또한, 상기 데이터의 송신을 중지하는 단계에서 상기 제1 노드가 상기 ACK가 수신될 때 상기 데이터의 송신을 중지하는 것을 포함한다.
또한, 상기 데이터의 송신을 중지하는 단계는, 상기 제1 노드가 상기 데이터의 송신을 중지하도록 제어모드를 슬립 모드로 전환하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법은 전송할 데이터를 가진 제1 노드가 듀티 사이클의 웨이크 업 구간동안 동일한 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 연속해서 송신하는 송신 동작을 수행하고, 상기 제1 노드가 상기 데이터를 수신한 제2 노드로부터 ACK를 수신할 때까지 상기 송신 동작을 유지하고, 상기 데이터를 수신한 상기 제2 노드가 상기 제1 노드에 ACK를 송신하고, 상기 제1 노드가 상기 ACK를 수신할 때 상기 송신 동작을 중지시키는 것을 포함한다.
또한, 상기 송신 동작 수행 단계에서 상기 제1 노드가 네트워크 혼잡도가 높을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 연장하고, 상기 네트워크 혼잡도가 낮을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 단축하는 것을 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 송신 노드가 수신 노드에 동일 데이터를 연속적으로 송신함으로써 기존 X-MAC의 에너지 효율을 최대한 유지하면서 링크당 전송 지연시간을 크게 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 듀티 사이클 내의 웨이크 업 시간을 네트워크 혼잡도에 따라 가변적으로 운영하도록 설계하여 불필요한 재전송 횟수를 크게 감소시킬 수 있어 전송 지연시간과 에너지 소비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 무선 센서 네트워크의 개념도이다.
도 2는 도 2에 도시된 센서 노드의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 전송 지연 감소를 위한 두 개의 센서 노드간의 데이터 송수신 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 센서 노드간의 전송 지연을 감소하는 방법에 대한 제어흐름도이다.
도 5는 도 3에 도시된 송신 노드의 웨이크 업 구간을 확장하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 송신 노드의 웨이크 업 구간을 단축하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 송신 노드의 웨이크 업 구간을 가변하는 방법에 대한 제어흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 무선 센서 네트워크의 개념을 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크는 센서 노드들이 센서를 통해 주변 환경을 감시하고 데이터를 수집하는 용도로 다양한 응용이 가능한 기술로써, 군사지역에서 침입을 감지하는 보안용도, 자연 환경에서 동물들을 감지하기 위한 용도, 특정 지역에서 습도나 온도 등의 환경 정보를 모니터링 하기 위한 용도 등으로 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서 노드(100)는 다수의 소스 노드(Source Node)(110)를 포함한다.
소스 노드들(110)은 감지 영역에서 센서를 통해 정보를 수집하고 수집된 정보를 일정시간마다 싱크 노드(Sink Node)(200)에게 전송한다. 싱크 노드(200)는 수신한 정보를 인터넷 등의 네트워크에 연결된 사용자의 컴퓨터(210)에 전달한다.
싱크 노드(200)로부터 일정 거리 이내에 위치한 센서 노드(100)는 전송할 데이터를 직접 싱크 노드(200)로 전달한다. 하지만, 싱크 노드(200)로부터 일정 거리 이내에 위치하고 있지 않는 센서 노드(100)는 수집된 데이터를 싱크 노드(100)에 인접한 센서 노드들로 전송한다. 싱크 노드(200)는 소스 노드들(110)로부터 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 사용자의 컴퓨터(210)에 전송한다.
도 2는 도 2에 도시된 센서 노드의 내부 구성을 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 센서 노드(100)는 센서 및 ADC(Analog to Digital Converter)를 가진 센싱 장치(101)와, 프로세서 및 저장장치를 가진 처리 장치(102)와, 데이터를 송수신하기 위한 송수신 장치(103)와, 그리고 전력 공급을 위한 전원 장치(104)를 포함한다.
또한, 센서 노드는 센서의 용도에 따라 위치 인식 장치(105)와, 이동 장치(106), 전원 발생 장치(107) 등을 더 포함할 수 있다.
이러한 센서 노드(100)는 배터리와 같은 제한된 에너지원을 사용하고 있다. 센서 노드들(100)은 기본적으로 수개월에서 수년 이상의 동작을 보장하여야 함으로 에너지를 효율적으로 관리하는 것이 중요하다. 저 전력 설계에 대한 요구가 증가되면서 여러 분야에서 연구가 진행되고 있다. 특히 MAC 프로토콜 분야에서 연구가 활발히 되고 있는데 MAC 프로토콜에서 저 전력을 설계하기 위하여 웨이크 업과 슬립 상태를 반복하는 듀티 사이클을 많이 이용하고 있다.
MAC 프로토콜은 크게 각 센서노드들(100)을 동기화시키는 동기식 MAC 프로토콜과 노드들의 동기화 없이 비동기식으로 동작되는 비동기식 MAC 프로토콜로 분류할 수 있다.
대표적인 비동기식 MAC 프로토콜로는 B-MAC, Wise-MAC, X-MAC 등이 있다. B-MAC은 기존 비동기식 MAC의 문제점을 보안하기 위하여, 실제 데이터를 전송하기 전에 프리앰블(preamble)을 우선 전송함으로써, 상대 노드의 웨이크 업 시간을 파악하기 때문에 실제 데이터의 재전송 횟수를 줄일 수 있다.
B-MAC에서 발생하는 프리앰블의 에너지 소모량을 감소시키기 위해 제안된 Wise-MAC은 이웃 노드의 웨이크 업 스케쥴을 학습하고, 이를 토대로 프리앰블 전송 시작 시간을 예측하기 때문에, 프리앰블 전송시 발생하는 에너지 소모량를 줄이고 주기오차를 확률적으로 낮출 수 있다.
X-MAC은 B-MAC과 Wise-MAC을 근간으로 하는 MAC으로서, 쇼트 프리앰블(Short-Preamble)과 주소 필터링(Address Filtering), 어얼리 액크(Early ACK)를 사용하여 에너지 효율을 향상시켰다.
쇼트 프리앰블 방식은 B-MAC의 프리앰블 전송 방식을 짧게 나누어 여러 번 전송하는 방법으로, 프리앰블간의 송신 간격만큼 에너지 효율을 증가시켰으며, 주소 필터링(Address Filtering)은 각 노드가 짧은 프리앰블(Short-Preamble)을 수신하기 위한 웨이크 업 시간을 줄이는 방법으로, 쇼트 프리앰블에 도착지 주소(Destination Address)를 포함시켜 수신중인 노드로 하여금 자신의 주소와 일치하지 않을 경우, 전체 프리앰블을 수신하지 않고 빠른 슬립 상태로 진입하게 하여 전력 소모량을 최소화한다.
마지막으로 어얼리 액크(Early ACK)는 송신 노드가 해당 수신 노드의 웨이크 업 상태를 미리 알고 프리앰블에 대한 ACK 전송 후 데이터 전송을 실시하는 방법으로써, 기존의 ACK 메커니즘과는 다른 방법을 사용하였다. 기존 Wise-MAC에서는 상대 노드의 웨이크 업 상태를 파악하지 못하기 때문에 불필요한 데이터 재전송이 발생하였으나, X-MAC에서는 프리앰블 전용의 Early ACK를 이용하여 데이터 프레임의 ACK 대기 시간을 줄여 전송효율을 높이고 에너지 소모량을 감소시킨다.
그러나 이러한 X-MAC에서도 비동기식 MAC의 고질적인 문제인 전송 지연시간 문제를 해결하지 못한다.
X-MAC을 포함한 대부분의 비동기식 MAC에서는 상대 수신 노드의 웨이크 업 상태를 알지 못하기 때문에 전송해야 할 데이터가 링크 당 최대 듀티 사이클 크기만큼 전송 지연시간이 발생하며, 이는 침입 탐지나 감시경계 등의 센서 네트워크 응용 서비스에서는 커다란 단점으로 남을 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 비동기식 X-MAC을 활용하여, 비동기식 MAC의 가장 큰 단점인 전송 지연시간 문제를 줄이기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 또한 제안하는 방식에서는, 듀티 사이클의 유동적 운영을 통해 에너지 효율을 향상시킨다.
본 발명의 실시예에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 비동기식 MAC의 전송 지연시간 감소를 위한 방안과 에너지 효율을 높일 수 있는 방안을 제시한다.
제안된 이벤트 기반의 듀티 사이클 MAC 방식은 모든 노드가 주기적으로 슬립/ 웨이크 업 모드를 반복하여 수행하며, 이벤트가 발생하지 않을 경우 각 노드들은 그림 1 제안하는 비동기식 MAC의 동작 동기를 위한 제어 프레임을 송신하지 않는다. 이는 모든 노드가 이웃 노드의 주기를 알지 못하는 비동기식 MAC을 의미하며, 위에서 설명한 바와 같이 감시경계 등의 이벤트 발생빈도가 매우 낮은 환경에서는 동기식 MAC에 비하여 현저한 에너지 절감효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 전송 지연 감소를 위한 두 개의 센서 노드간의 데이터 송수신 과정을 나타낸다. 도 3에서는 이벤트가 발생하여 전송할 데이터가 생긴 임의의 송신 노드가 데이터를 전송하는 흐름을 나타내고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송신 노드와 그 주변에 있는 수신 노드는 비동기식 MAC를 사용하므로 노드 각각의 웨이크 업 시각은 다르다.
먼저 송신 노드는 수신 노드의 웨이크 업 시간(Wake up time)을 알지 못하기 때문에 ACK를 수신할 때까지 동일한 데이터가 연속적으로 송신되도록 데이터를 재전송 간격 지연(Retransmission Interval Delay) 간격으로 지속적으로 송신한다. 이에 따라, 기존 X-MAC의 에너지 효율을 최대한 유지하면서 링크 당 전송 지연시간을 크게 개선할 수 있다.
이때 수신 노드는 모든 데이터를 전송할 때 CSMA/CA방식과 랜덤 백 오프 지연(Random Back-off Delay)을 사용한다. CSMA/CA 방식은 OSI 모델의 MAC 계층에서 작동하는 미디어 액세스 방식의 하나로써 현재 무선 네트워크에서 사용되고 있는 MAC 알고리즘이다. CSMA/CA의 각각 의미는 다음과 같다. CS(Carrier Sense)는 무선 채널이 현재 사용 중인지를 확인하는 것을 의미한다. MA(Multiple Access)는 현재 무선 채널이 비워있으면 어떤 노드들이든 사용 가능하다는 것을 의미한다. CA(Collision Avoidance)는 충돌이 발생하면 상위 계층으로 처리를 전달하는 것을 의미한다.
CSMA/CA는 데이터를 전송하기 전에 현재 채널에 다른 노드들이 데이터를 전송하고 있는지를 먼저 살펴본다. 만약 다른 노드들이 이미 채널을 선점하여 데이터를 전송 중에 있으면 백 오프 타이머에 의해 랜덤 시간 뒤에 다시 시도하게 된다.
수신 노드는 송신 노드와 독립적으로, 듀티 사이클 간격으로 슬립 / 웨이크 업 모드를 반복 수행한다. 수신 노드는 웨이크 업 모드에서 데이터를 수신하면 곧바로 ACK를 전송한다.
기존의 X-MAC에서는 대상 노드의 상태를 알아내기 위하여 프리앰블을 사용하였으나, 이러한 프리앰블을 통한 방식은 RF 수신기에서의 지원이 필요하기 때문에 하드웨어 변경이 불가피하다. 따라서 본 발명의 실시예에서 제안하는 비동기식 MAC 방식에서는 하드웨어 변경 없이 적용성을 확보하기 위하여 실제 이벤트 데이터를 그대로 이용한다. 이는 즉, 제1 계층(Layer1) 에서의 RF 칩의 변경이 불필요하기 때문에 현존하는 RF 수신기를 그대로 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.
일반적인 비동기식 MAC에서는, 모든 노드는 웨이크 업 모드와 슬립 모드를 반복하며 웨이크 업 모드에서 데이터를 수신할 경우에는, 수신이 완료 될 때까지 웨이크 업 모드를 유지한다.
하지만 전송 중인 데이터의 목적지 주소와 관계없는 노드들은 패킷 수신으로 인한 에너지 소모가 발생하기 때문에, 제안하는 MAC 방식에서는 X-MAC에서의 주소 필터링(Address Filtering)을 기반으로, 수신된 MAC 헤더 내부의 목적지 주소가 자신이 아닌 경우 전체 패킷을 수신하지 않고 어얼리 슬립(Early-Sleep)을 실시하여 전력소모를 줄인다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 센서 노드간의 전송 지연을 감소하는 방법에 대한 제어흐름을 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 송신 노드는 듀티 사이클을 확인하여 웨이크업 시점인지를 판단한다(300).
웨이크 업 시점인 경우, 송신 노드는 슬립 모드에서 웨이크 업 모드로 전환하기 위해 웨이크 업 모드를 실행한다(310).
웨이크 업 모드를 실행 후 송신 모드는 전송할 데이터가 있는지를 판단한다(420).
슬립 구간동안 이벤트가 발생하여 전송할 데이터가 있는 것으로 판단되면, 송신 모드는 수신 노드에 동일 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 연속적으로 전송한다(330) 이때, 송신 노드는 데이터를 수신한 수신 노드로부터 ACK를 수신할 때까지 웨이크 업 모드를 유지한다.
그런 후 송신 노드는 상기한 수신 노드로부터 ACK가 수신되면(340), 데이터 전송을 중지하도록 제어모드를 웨이크 업 모드에서 슬립 모드로 전환한다(350).
듀티 사이클 방식의 비동기식 MAC 프로토콜에서는 듀티 사이클과 웨이크 업 구간에 의하여 수율(throughput)과 에너지 소비량이 결정되며, 일반적으로 이 두 가지는 균형(Trade-off) 요소가 된다.
하지만 실제 사용 환경에 따라 위 두 가지 요소에 대한 중요도가 달라질 수 있고, 이러한 관점에서 볼 때 가변적인 웨이크 업 구간은 상당한 이득을 얻을 수 있다.
예를 들어, 온습도 등의 센싱 데이터를 주기적으로 관측하는 무선 센서 네트워크에서는 전송량이 정해져 있기 때문에 수율 보다는 에너지 효율이 중요하다. 하지만, 침입탐지 시스템과 같은 응용에서는 평상시 전송 데이터가 극도로 적고 특정 이벤트 발생시에만 전송량이 다발적으로 증가할 가능성이 크기 때문에 에너지 효율보다는 수율이 중요하다. 이와 같이, 상황에 따라 수율과 에너지 효율 성능이 각각 다르게 요구된다.
이러한 이유로 인하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 비동기식 MAC 프로토콜에서는 MAC 레벨의 주기적 파라미터 관측을 통해 네트워크 환경의 동적 상황을 고려한다.
송신 노드의 듀티 사이클 내의 웨이크 업 구간에서는 데이터를 전송하기 전에 캐리어 감지(Carrier Sensing)를 수행하기 위하여 랜덤 백 오프 지연(random back-off delay)을 기다린 후, 채널 상황을 파악하기 위하여 클리어 채널 판단(Clear Channel Assesment ; CCA)을 검사한다.
이때 CCA값이 채널이 사용 중인 상태인 "busy"일 경우 네트워크 혼잡도를 나타내기 위한 비지 상태 히트 카운트(busy-state Hit Count ; BHC)값을 증가시키고, 반대로 CCA 값이 채널이 사용 중이지 않은 상태인 "아이들(idle)"일 경우 BHC를 감소시킨다. 모든 노드는 이러한 BHC를 관리하며, 듀티 사이클 가변성을 위한 최대 임계값과 최소 임계값을 보유한다.
이때, BHC값이 최대 임계값에 가까울수록 네트워크 혼잡도가 높은 것으로 판단할 수 있고, BHC값이 최소 임계값에 가까울수록 네트워크 혼잡도가 낮은 것으로 판단할 수 있다.
송신 노드는 네트워크 혼잡도가 높을수록 웨이크 업 구간의 길이를 줄이고, 네트워크 혼잡도가 낮을수록 웨이크 업 구간의 길이를 늘린다.
예를 들면, BHC값이 최대 임계값을 초과할 경우 웨이크 업 구간을 예를 들면, 정상 웨이크 업 구간의 2배로 증가시키고 BHC값을 0으로 초기화시킨다.(도 5 참조).
한편, BHC값이 최소 임계값 미만인 경우는 웨이크 업 구간을 정상 웨이크 업 구간의 1/2배로 감소시키고 BHC값을 0으로 초기화시킨다.(도 6 참조).
웨이크 업 구간을 가변하는 것을 좀더 자세히 살펴보면, 먼저 I{A}를 식 [1]과 같이 정의한다.
Figure pat00001
식 [1]
웨이크 업 구간의 가변성을 위한 BHC의 최대 임계값을 Kmax, 그 반대를 Kmin으로 구분한다.
Figure pat00002
식 [2]
n번째 웨이크 업 구간에 대한 기간(Duration)을 Dn이라고 정의하면 듀티 사이클 내의 웨이크 업 구간은 예를 들면, 식 [3]과 같은 방식으로 변동시킨다.
Figure pat00003
식 [3]
또한 BHC값은 다음의 식 [4]와 같이 운영된다.
Figure pat00004
식 [4]
이 때,
Figure pat00005
Figure pat00006
는 상호 배타적이므로 동시에 만족할 수는 없으며, 전체 듀티 사이클에서의 최소 웨이크 업 구간이 보장되어야 하기 때문에 웨이크 업 구간은 특정 범위 내에서 한정된다.
예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 전체 듀티 사이클의 2% 일 수 있다. 가변 웨이크 업 구간은 기본적으로 해당 노드가 다른 노드로부터 데이터를 수신할 확률을 높여주는 수신 성능을 향상시키기 위한 구간이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 송신 노드의 웨이크 업 구간을 가변하는 방법에 대한 제어흐름도이다.
도 7을 살펴보면, 먼저, 송신 노드는 듀티 사이클을 확인하여 웨이크 업 시점인지를 판단한다(400).
웨이크 업 시점인 경우, 송신 노드는 슬립모드에서 웨이크 업 모드로 전환하도록 웨이크 업 모드를 실행한다(410).
웨이크 업 모드를 실행 후 송신 모드는 전송할 데이터가 있는지를 판단한다(420).
슬립 구간동안 이벤트가 발생하여 전송할 데이터가 있는 것으로 판단되면, 송신 모드는 CCA를 감지한다(430).
CCA를 감지 후 송신 노드는 CCA값이 "busy"인지를 판단한다(440).
만약, 작동모드 430의 판단결과 CCA값이 "busy"인 경우, 네트워크 혼잡도를 나타내는 BHC값을 "1" 만큼 증가시킨다(450).
한편, 작동모드 430의 판단결과 CCA값이 "busy"가 아닌 경우, "Idle"인 것으로 판단하여 현재의 BHC값을 "-1" 만큼 감소시킨다(460).
그런 후 송신 노드는 소정시간이 경과하였는지를 판단한다(470). 만약, 작동모드 470의 판단결과 소정시간이 경과하지 않았으면, 작동모드 430으로 이동하여 이하의 작동모드들을 수행한다.
한편, 작동모드 470의 판단결과 소정시간이 경과하였으면, BHC값이 미리 설정된 값인 최대 임계값(Kmax)을 초과하는지를 판단한다(480).
만약, 작동모드 480의 판단결과 BHC값이 최대 임계값(Kmax)을 초과하는지를 판단한다(480). BHC값이 최대 임계값(Kmax)을 초과하면, 송신 노드는 네트워크가 혼잡한 상태이므로 웨이크 업 구간을 정상 웨이크 업 구간보다 연장한다(490).
한편, 작동모드 480의 판단결과 BHC값이 최대 임계값(Kmax)을 초과하지 않으면, 송신 노드는 BHC값이 미리 설정된 값인 최소 임계값(Kmin) 미만인지를 판단한다(500).
만약, 작동모드 500의 판단결과 BHC값이 미리 설정된 값인 최소 임계값(Kmin) 미만이면, 송신 노드는 웨이크 업 구간을 정상 웨이크 업 구간보다 단축시킨다(510).
한편, 작동모드 500의 판단결과 BHC값이 미리 설정된 값인 최소 임계값(Kmin) 이상이면, 송신 노드는 현재의 웨이크 업 구간을 유지한다(520). 이때, 초기 상태의 웨이크 업 구간은 정상 웨이크 업 구간 길이를 가진 정상 웨이크 업 구간이다.
101 : 감지 장치 102 : 처리 장치
103 : 송수신 장치 104 : 전원 장치

Claims (9)

  1. 전송할 데이터를 가진 제1 노드가 상기 데이터를 연속해서 송신하고,
    상기 데이터를 수신한 제2 노드가 ACK를 송신하고,
    상기 제1 노드가 상기 ACK를 수신하면 상기 데이터의 송신을 중지하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터를 송신하는 단계에서 상기 제1 노드가 듀티 사이클의 웨이크 업 구간동안 동일한 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 연속해서 송신하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터를 송신하는 단계는 상기 제1 노드가 네트워크 혼잡도에 따라 상기 웨이크 업 구간의 길이를 가변하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터를 송신하는 단계에서 상기 제1 노드가 상기 네트워크 혼잡도가 높을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 연장하고, 상기 네트워크 혼잡도가 낮을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 단축하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 데이터를 송신하는 단계에서 상기 송신 노드가 상기 네트워크 혼잡도를 채널 상황을 파악하기 위한 클리어 채널 판단(Clear Channel Assesment ; CCA)값을 소정시간 누적한 값을 이용하여 판단하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터의 송신을 중지하는 단계에서 상기 제1 노드가 상기 ACK가 수신될 때 상기 데이터의 송신을 중지하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 데이터의 송신을 중지하는 단계는, 상기 제1 노드가 상기 데이터의 송신을 중지하도록 제어모드를 슬립 모드로 전환하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  8. 전송할 데이터를 가진 제1 노드가 듀티 사이클의 웨이크 업 구간동안 동일한 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 연속해서 송신하는 송신 동작을 수행하고,
    상기 제1 노드가 상기 데이터를 수신한 제2 노드로부터 ACK를 수신할 때까지 상기 송신 동작을 유지하고,
    상기 데이터를 수신한 상기 제2 노드가 상기 제1 노드에 ACK를 송신하고,
    상기 제1 노드가 상기 ACK를 수신할 때 상기 송신 동작을 중지시키는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 송신 동작 수행 단계에서 상기 제1 노드가 네트워크 혼잡도가 높을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 연장하고, 상기 네트워크 혼잡도가 낮을수록 상기 웨이크 업 구간의 길이를 단축하는 것을 포함하는 무선 센서 네트워크의 전송 지연 감소방법.

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