KR20120109736A - 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법 - Google Patents

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원윤재
임승옥
김선희
황규성
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전자부품연구원
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본 발명은 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법에 관한 것으로, 특히 자기장 통신 네트워크 코디네이터(Magnetic Field Area Network Coodinator; MFAN-C)와 MFAN 노드(MFAN Node; MFAN- 간에 원활하게 무선 통신이 가능하도록 한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 코디네이터에 의해 수행되는 자기장 통신 방법은 네트워크 합류, 네트워크 분리, 네트워크 합류 상태 확인, 데이터 전송 및 그룹 주소 설정 중 어느 하나를 요청하는 요청 패킷을 전송하는 (a) 단계; 상기 요청 패킷을 수신한 노드들로부터 응답 패킷을 수신하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 하나 이상을 선택하는 (c) 단계; 상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷에 해당하는 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 (d) 단계; 상기 (d) 단계의 응답 수신 확인 패킷을 수신하지 못한 노드가 재전송하는 응답 패킷을 수신하는 (e) 단계; 상기 (e) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 하나 이상을 선택하는 (f) 단계; 및 상기 (f) 단계에서 선택한 응답 패킷에 해당하는 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 노드에 의해 수행되는 자기장 통신 방법은 자기장 통신 네트워크의 코디네이터로부터 요청 패킷을 수신하는 (a) 단계; 네트워크 합류, 네트워크 분리, 네트워크 합류 상태 확인, 데이터 전송 및 그룹 주소 설정 응답 패킷 중 상기 (a) 단계에서 수신한 요청 패킷에 해당하는 응답 패킷을 상기 코디네이터에 전송하는 (b) 단계; 및 상기 코디네이터로부터 수신 확인 패킷이 수신되지 않는 경우, 상기 응답 패킷을 재송신하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는, 상기 코디네이터가 요청 패킷을 전송하는 요청 구간, 상기 노드가 응답 패킷을 전송하는 응답 구간 및 미리 정해진 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 노드가 없으면 시작되는 비활성 구간에서, 상기 응답 구간일 때 수행된다.

Description

멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법{Magnetic Field Communication Method for recognizing multi-node}
본 발명은 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법에 관한 것으로, 특히 자기장 통신 네트워크 코디네이터(Magnetic Field Area Network Coodinator; MFAN-C)와 MFAN 노드(MFAN Node; MFAN- 간에 원활하게 무선 통신이 가능하도록 한 방법에 관한 것이다.
도 1은 전자파의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.
주지되어 있는 바와 같이, 안테나(예컨대, 다이폴 안테나)에 교류 전압을 인가하게 되면, 전기장이 발생되고 안테나에 교류전류가 흐르게 되어 자기장이 발생된다. 이때, 안테나로부터 거리 d(λ(파장)/2π)에서부터 전자기장이 안테나에서 분리되면서, 전자파가 되어 공간을 전파하게 된다.
여기서, 자기장 영역(magnetic field)이란, 안테나에서부터 λ/2π까지의 영역을 일컫는 것이고, 이 영역 내에서의 통신을 자기장 통신이라 한다.
이러한 자기장 통신 기술은 기존의 RFID 기술과 USN(ubiquitous sensor network) 기술과는 달리, 물, 흙, 금속 주변에서도 무선 통신이 가능한 기술로서, 기존 무선 통신 기술의 한계점을 극복할 수 있는 핵심 기술이다.
따라서, 본 출원인은 자기장 통신 기술에 대한 지적재산권과 연계된 국가 표준화 및 국제 표준화를 통한 국가 경쟁력 제고 및 세계 시장 선점을 위해, 자기장 통신에 관한 표준 기술을 연구하는 중에 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명은 MFAN-C와 MFAN-N 간에 원활하게 무선 통신이 가능하도록 한 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 코디네이터에 의해 수행되는 자기장 통신 방법은 네트워크 합류, 네트워크 분리, 네트워크 합류 상태 확인, 데이터 전송 및 그룹 주소 설정 중 어느 하나를 요청하는 요청 패킷을 전송하는 (a) 단계; 상기 요청 패킷을 수신한 노드들로부터 응답 패킷을 수신하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 하나 이상을 선택하는 (c) 단계; 상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷에 해당하는 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 (d) 단계; 상기 (d) 단계의 응답 수신 확인 패킷을 수신하지 못한 노드가 재전송하는 응답 패킷을 수신하는 (e) 단계; 상기 (e) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 하나 이상을 선택하는 (f) 단계; 및 상기 (f) 단계에서 선택한 응답 패킷에 해당하는 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 코디네이터에 의해 수행되는 자기장 통신 방법은 상기 요청 패킷의 전송 횟수를 카운트하는 단계; 상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷에 에러가 발생하거나 상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷의 목적지 주소와 상기 코디네이터의 노드 주소가 일치하지 않은 경우, 상기 카운트 수를 확인하는 단계; 및 상기 확인한 카운트 수가 미리 정해진 값 이하인 경우, 상기 요청 패킷을 재전송하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
*또한, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계는, 상기 (b) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 다수의 응답 패킷을 선택하여 다수의 자기장 통신 네트워크 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 것일 수 있다.
또한, 상기 자기장 통신 네트워크의 시각적인 요소는 상기 자기장 통신 네트워크 코디네이터가 요청 패킷을 전송하는 요청 구간, 상기 자기장 통신 네트워크 노드가 응답 패킷을 전송하는 응답 구간 및 미리 정해진 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 자기장 통신 네트워크 노드가 없으면 시작되는 비활성 구간으로 이루어진다.
본 발명의 노드에 의해 수행되는 자기장 통신 방법은 자기장 통신 네트워크의 코디네이터로부터 요청 패킷을 수신하는 (a) 단계; 네트워크 합류, 네트워크 분리, 네트워크 합류 상태 확인, 데이터 전송 및 그룹 주소 설정 응답 패킷 중 상기 (a) 단계에서 수신한 요청 패킷에 해당하는 응답 패킷을 상기 코디네이터에 전송하는 (b) 단계; 및 상기 코디네이터로부터 수신 확인 패킷이 수신되지 않는 경우, 상기 응답 패킷을 재송신하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는, 상기 코디네이터가 요청 패킷을 전송하는 요청 구간, 상기 노드가 응답 패킷을 전송하는 응답 구간 및 미리 정해진 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 노드가 없으면 시작되는 비활성 구간에서, 상기 응답 구간일 때 수행된다.
본 발명의 노드에 의해 수행되는 자기장 통신 방법은 상기 응답 패킷의 전송 횟수를 카운트하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그렇다면, 상기 (c) 단계는 상기 코디네이터로부터 수신 확인 패킷이 수신되지 않는 경우, 상기 카운트 수를 확인하는 단계; 및 상기 확인한 카운트 수가 미리 정해진 값 이하인 경우, 상기 응답 패킷을 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
또한, 상기 노드는 상기 코디네이터로부터 요청 패킷이 수신되지 않더라도 상기 비활성 구간일 때는 데이터 전송이 가능한 것일 수 있다.
본 발명의 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법에 따르면, 다수의 센서 노드가 동시에 코디네이터에 응답하여 신호들이 중첩되어도 코디네이터에서는 신호를 골라낼 수 있게 된다. 이에 따라, 자기장 통신 네트워크에 있어서 코디네이터와 다수의 센서 노드 간에는 신호 충돌의 염려 없이, 원활한 통신이 가능하다. 또한, 코디네이터는 선택적인 수신을 할 수 있게 됨에 따라, 다수의 센서 노드를 단시간에 인식할 수 있게 된다.
도 2는 시간적인 요소인 슈퍼프레임의 구조를 나타내고, 도 3은 물리적인 구성 요소인 네트워크의 구조를 나타낸다.
도 4는 MFAN-C의 상태 천이도이다.
도 5는 MFAN-N의 상태 천이도이다.
도 6은 합류 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 분리 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 합류 상태 확인 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 응답 구간에서의 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 비활성 구간에서의 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 그룹 주소 설정 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
1. 네트워크 구성 요소
MFAN은 저주파 대역(30KHz~300KHz)에서 자기장 신호를 이용하여 정보를 송수신하는 무선 네트워크이다. 무선 통신의 동작 중심 주파수는 128KHz이며, 변조 방식은 이진위상편이(Binary Phase Shift Keying; BPSK) 방식 또는 진폭 편이(Amplitude Shift Keying; ASK)을 이용한다. 데이터율을 다양화하기 위하여 맨체스터(Manchester) 코딩과 비제로 복귀 레벨(Non-Return-to-Zero Level; NRZ-L) 코딩을 사용함으로써 수 m의 거리에서 수 Kbps의 데이터율을 제공한다. MFAN에 참여한 기기들은 그 역할에 따라 MFAN-C(Coordinator)와 MFAN-N(Node)으로 나뉘어진다. 하나의 MFAN 안에는 오직 하나의 MFAN-C만 존재하며, MFAN-C를 중심으로 다수의 MFAN-N 장치가 네트워크를 형성한다. MFAN-C는 MFAN-N의 합류 및 분리, 해제를 관리한다. MFAN에서는 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access; TDMA) 방식을 사용한다. MFAN-C가 MFAN에서의 접속을 관리하며, MFAN-N의 접속 시, MFAN-C의 판단에 의해서 시간 자원이 분배된다. MFAN 기술은 센서 네트워크, 홈 네트워크 및 건설, 농업, 교통 등 응용 서비스 분야에 적용될 수 있다.
MFAN을 구성하는 중요한 구성요소는 시간적인 요소와 물리적인 요소로 나누어 볼 수 있다. 시간적인 요소는 요청 구간, 응답 구간, 비활성 구간으로 구성되는 슈퍼프레임을 말하고 물리적인 요소는 MFAN-C와 MFAN-N으로 구성되는 네트워크를 의미한다. 물리적인 요소의 가장 기본이 되는 요소는 노드이다. 노드의 종류에는 네트워크를 관리하는 MFAN-C와 네트워크의 구성 요소인 MFAN-N이 있다.
도 2는 시간적인 요소인 슈퍼프레임의 구조를 나타내고, 도 3은 물리적인 구성 요소인 네트워크의 구조를 나타낸다. MFAN에서 제일 먼저 결정되어야 하는 노드는 MFAN-C이며, MFAN-C가 요청 구간에서 요청 패킷을 전송함으로써 MFAN의 슈퍼프레임이 시작된다. MFAN-C는 통신 영역 안에 있는 MFAN-N들의 합류와 분리, 해제 및 송수신 구간을 관리하는 역할을 담당한다. MFAN은 통신 영역 내에서 하나의 채널을 사용할 수 있으므로 하나의 네트워크만 존재한다. MFAN 안에서 MFAN-C를 제외한 나머지 노드는 MFAN-N이 된다. MFAN-C와 각 MFAN-N 간에는 1:1로 연결되어 있으며, MFAN에 참여한 노드들은 그 역할에 따라 MFAN-C와 MFAN-N로 나누지만, 모든 노드는 MFAN-C 또는 MFAN-N의 역할을 할 수 있다.
MFAN에서 활용할 수 있는 시간적인 요소는 시간 분할 다중 접속 방식에서의 시간 슬롯(Time Slot)이다. MFAN-C은 응답 구간에서 데이터를 전송하는 MFAN-N의 그룹을 관리하고, 선택된 그룹의 MFAN 안에 있는 MFAN-N들에 의해 시간슬롯은 자율적으로 관리된다. MFAN 슈퍼프레인 구조는 도 2에 나타나 있으며, 요청 구간, 응답 구간, 비활성 구간으로 이루어지며 요청 구간과 응답 구간의 길이는 가변적이다. 슈퍼프레임은 MFAN-C가 요청 구간에서 응답 요청 패킷을 전송함으로써 시작된다. 응답 요청 패킷에는 응답 구간 동안 응답 패킷을 전송할 수 있는 MFAN-N들에 대한 정보를 가지고 있으며, MFAN-N들은 응답 요청 패킷에 있는 정보를 사용하여 응답 구간 동안 응답 패킷을 전송한다.
요청 구간은 MFAN-C가 응답 구간 동안 응답 프레임을 전송하기 위한 MFAN-N들에 대한 정보를 가지고 있는 응답 요청 프레임을 전송하는 구간이다.
응답 구간은 MFAN-C의 응답 요청에 따라 MFAN-N이 응답 프레임을 전송할 수 있는 구간이며, MFAN 안에 있는 MFAN-N의 개수에 따라 여러 개의 시간 슬롯으로 나뉘어 질 수 있다. 각 시간 슬롯의 길이는 응답 프레임의 길이와 수신확인 프레임의 길이에 따라 가변적이다. 슬롯 번호는 분할된 시간 슬롯의 순서에 따라 정해지며 각 시간 슬롯에서 전송할 MFAN-N은 MFAN-C에 의해 할당된다. MFAN-C는 응답 구간의 사용을 위해 특정 그룹에게 응답 구간을 할당하고 할당된 그룹의 노드들은 응답 구간을 통해 자율적으로 데이터 프레임을 전송한다.
비활성 구간은 일정 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 노드가 없으면 시작되며, MFAN-C의 요청 없이도 노드들이 데이터를 전송할 수 있는 구간이다. 이 구간은 MFAN-C가 요청 패킷을 송신하기 전까지 지속된다.
MFAN의 슈퍼프레임은 요청 구간, 응답 구간, 비활성 구간으로 나뉘어지며 MFAN의 구성요소인 MFAN-C와 MFAN-N은 각 구간에서 다음과 같이 동작한다.
요청 구간에서는 MFAN-C가 전체 노드에게 응답 요청 패킷을 브로드캐스팅한다. 응답 요청 패킷을 수신한 MFAN-N들은 이를 토대로 응답 구간에 응답 패킷을 전송할 지 여부를 결정한다. MFAN-C는 응답 구간에 전송할 MFAN-N의 그룹을 정할 수 있다.
응답 구간에서는 MFAN-C에 의해서 선택된 MFAN-N은 응답 패킷을 전송할 수 있다. MFAN-N이 응답 구간을 통해 응답 패킷을 전송하면 수신받은 MFAN-C는 응답 수신확인 패킷을 보낸다. 응답 수신확인 패킷을 받지 못한 MFAN-N은 MFAN-C로부터 응답 수신확인 패킷을 받을 때까지 응답 구간에서 각 시간 슬롯마다 계속해서 응답 패킷을 전송한다.
MFAN-N이 특정 시간 동안 아무도 응답 패킷을 전송하지 않으면 비활성 구간이 되고 MFAN-C가 요청 패킷을 전송하기 전까지 이 구간은 지속된다. 예외적으로 비활성 구간 동안 MFAN-N은 MFAN-C의 요청 없이 데이터를 전송할 수 있다.
MFAN을 구성하는 물리적인 요소는 MFAN-C를 중심으로 하는 스타 토폴로지 네트워크에서의 MFAN-C와 MFAN-N을 포함하는 노드이다. MFAN은 MFAN-C를 중심으로 각각의 MFAN-N들과 데이터를 전송할 수 있는 네트워크이고 MFAN의 기본 구성 요소는 노드이다. 노드는 그 역할에 따라 MFAN-C와 MFAN-N로 나누어진다. MFAN-C는 MFAN 전체를 관리하고 하나의 네트워크 안에서 오직 하나만 존재하여야 한다. MFAN-C는 응답 요청 패킷을 모든 MFAN-N에게 동시에 브로드캐스팅 함으로써 MFAN-N을 제어한다. MFAN-N은 MFAN-C의 통제에 따라 응답 패킷을 송수신하여야 한다. MFAN은 도 3과 같이 구성될 수 있다.
MFAN-C는 MFAN을 관리하는 노드로써, 한 네트워크 안에 오직 하나만 존재하며, 응답 요청 패킷을 이용하여 MFAN-N을 관리하고 제어한다.
MFAN-N은 MFAN-C를 제외한 MFAN을 구성하는 노드로써, 한 네트워크 안에 최대 65,519개만큼 존재하며, MFAN-C가 보내는 요청 패킷에 의해 응답 패킷을 전송한다.
MFAN에서는 각각의 MFAN-N을 구별하기 위해서 MFAN ID, UID, 그룹 주소, 노드 주소 등의 주소체계를 사용한다.
MFAN ID는 MFAN을 구별해주는 고유 ID이고 그 값은 다른 MFAN의 ID와 중복되지 않는 유일한 값이며, MFAN이 지속되는 동안 그 값이 유지된다.
UID는 64 비트로 구성된 고유 식별자로써 표 1과 같이 그룹 주소, IC 생산자 코드, IC 생산자 시리얼 번호로 구성된다. MFAN-N은 UID에 의해 구별된다.
단위: 바이트
1 1 6
그룹 주소 IC 생산자 코드 IC 생산자 시리얼 번호
그룹 주소는 분류된 MFAN-N 그룹의 식별자로써 패킷 전송 시 그룹 단위로 데이터 전송 요청을 할수 있어 충돌을 최소화하기 위한 방법에 활용되며 0x00~0x2F의 값을 갖는다. MFAN에서 예약된 그룹 주소는 표 2와 같다.
그룹 주소 내용 비고
0xFF 모든 그룹 모든 그룹 선택시
0xF0-0xFE 사용 예약
노드 주소는 UID 대신 각 노드를 구별하기 위해 사용하는 식별자로써 네트워크 합류 시, MFAN-C에 의해서 할당되는 16 비트 주소이다. MFAN에서 예약된 노드 주소는 표 3과 같다.
노드 주소 내용 비고
0xFFFF 모든 노드 브로드캐스팅 시, 모든 노드 송신시
0xFFFE 합류 안된 노드 노드의 최초 노드 주소
0xFFF0-0xFFFD 사용예약
2. 네트워크 상태 개요
MFAN에서 MFAN-N은 네트워크 형성, 네트워크 합류, 응답 전송, 데이터 전송, 네트워크 분리, 네트워크 해제의 동작 상태를 가진다.
MFAN-C가 요청 구간에서 요청 패킷을 MFAN-N으로 전송함으로써 네트워크를 형성한다. 요청 패킷에는 MFAN ID가 포함되어 있어, MFAN-N이 접속할 네트워크를 식별할 수 있다. 최소의 네트워크 구간은 MFAN-C만 존재할 때를 의미하고, 요청 구간과 비활성 구간으로만 구성된다.
MFAN-C가 요청 구간을 통해 합류 요청 패킷을 보내면, MFAN에합류하려는 MFAN-N은 수신한 패킷을 판단하여 원하는 MFAN의 합류 요청 패킷이면 해당 MFAN에 접속하기 위해서 응답 구간을 통해 합류 응답 패킷을 전송한다. 합류 응답 패킷을 받은 MFAN-C는 해당 MFAN-N에게 합류 응답 수신확인 패킷을 전송한다. MFAN-C로부터 합류 응답 수신확인 패킷을 받은 MFAN-N은 네트워크 합류가 완료된다.
MFAN에 합류한 MFAN-N은 MFAN-C의 요청이나 자발적으로 네트워크에서 분리될 수 있다. MFANC는 현재의 네트워크 상황이나 서비스 방식에 따라 MFAN-N에게 분리 요청을 보냄으로써 강제적으로 분리시킬 수 있다. 자발적으로 분리된 경우는 MFAN-C의 합류 상태 요청 응답의 결과로 MFANC는 MFAN-N의 분리 상황을 알 수 있다.
MFAN에서 MFAN-C가 요청 구간을 통해 데이터 응답 요청 패킷을 전송하면 MFAN-N들은 요청받은 데이터 종류에 따라 데이터 응답 패킷을 MFAN-C에게 전송할 수 있다. 데이터 응답 패킷을 전송받은 MFAN-C는 데이터 수신확인 패킷을 전송하고 데이터 수신확인 패킷을 받은 MFAN-N은 데이터 전송을 완료한다.
MFAN의 해제는 MFAN-N의 요청에 의한 정상적인 해제와 돌발적인 상황에 따라서 발생하는 비정상적인 해제 두 가지로 구분할 수 있다. 정상적인 해제는 MFAN-C가 해제 여부를 결정하여 이를 전체 MFAN-N에게 분리 요청함으로써 네트워크를 해제하는 것을 말한다. 비정상적인 네트워크 해제는 네트워크에 참여한 전체 MFAN-N의 전원이 한꺼번에 꺼지거나 동시에 MFAN-N이 MFAN의 통신 영역 밖으로 나감으로써 네트워크가 해제되는 경우를 의미한다.
MFAN 디바이스 상태는 MFAN-C와 MFAN-N의 상태가 있다. MFAN-C 상태는 대기 상태(standby state), 패킷 분석 상태(packet analysis state) 및 패킷 생성 상태(packet generation state)가 있다. MFAN-N 상태는 절전 상태(hibernation state), 활성화 상태(activation state), 대기 상태(standby state), 패킷 분석 상태(packet analysis state) 및 패킷 생성 상태(packet generation state)가 있다.
도 4는 MFAN-C의 상태 천이도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 MFAN-C가 대기(standby) 상태에서 캐리어를 검출하는 동안 MFAN-Ns로부터 패킷이 수신되면 패킷분석(packet analysis) 상태로 천이한다(S10). 이때 MFAN-C의 노드 ID와 수신된 데이터 패킷의 목적지 주소가 일치하면 MFAN-C는 패킷생성(packet generation) 상태(S11)로 천이하여 DA(Data receiving Acknowledgement; 데이터 수신 확인) 패킷을 생성한 후에 MFAN-N에게 보낸다. 이후 MFAN-C는 대기 상태(S12)로 복귀한다.
한편, 패킷분석 상태에서 MFAN-C의 노드 ID와 수신된 데이터 패킷의 목적지 주소가 일치하지 않거나 데이터 패킷에 에러가 발생했을 경우 MFAN-C는 바로 대기 상태(S13)로 복귀한다. 패킷분석 상태에서 수신된 응답 패킷에 에러가 발생했거나 MFAN-C의 노드 ID와 수신된 응답 패킷의 목적지 주소가 일치하지 않으면 MFAN-C는 패킷생성 상태에서 SQ(Response Request; 응답 요청) 패킷을 재생성하여 MFAN-N으로 재전송한다. 만약 이러한 에러가 연속해서 발생할 경우 패킷분석 상태의 절차가 요구되는 횟수(최대 N), 예를 들어 3회만큼 반복 실행(S14)된다. 이 상태에서 절차가 N+1 횟수에 도달할 때 MFN-C는 SQ 패킷의 재전송을 더 이상 반복 실행하는 것이 의미가 없다고 판단하고 전력 소비를 줄이기 위해 패킷분석 상태에서 대기 상태(S13)로 복귀한다.
한편, 상위 시스템 등으로부터 임의의 시스템 명령(system command)을 수신하는 경우에 MFAN-C는 대기 상태에서 패킷생성 상태(S15)로 천이하여 해당하는 요청 패킷을 전송한 후에 대기 상태(S16)로 복귀한다. 이 상태에서 시스템 명령에 에러가 발생했거나 MFAN-C의 노드 ID와 수신된 시스템 명령의 목적지 주소가 일치하지 않으면 SQ 패킷을 전송한 후에 대기 상태(S17)로 복귀한다.
도 5는 MFAN-C의 상태 천이도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 모든 MFAN-N은 지속적으로 캐리어를 체크한다. MFAN-N은 전원이 온되면 절전(hibernation) 상태(S20)로 진입한다. 이 상태에서 웨이크업 신호(비트열)가 검출되면 MFAN-N은 활성화(activation) 상태(S21)로 천이한다. 이 상태에서 SQ 패킷이 수신되면 MFAN-N은 패킷분석 상태로 들어가서 수신된 SQ 패킷을 분석한다.
이때 SQ 패킷의 목적지 주소, 그룹 ID 및 MFAN-N의 노드 ID가 일치하면 MFAN-N은 패킷생성 상태(S23)로 천이하여 MFAN-C에게 응답 패킷을 보낸 다음 대기 상태(S24)로 천이한다. 반면에 SQ 패킷의 목적지 주소, 그룹 ID 및 MFAN-N의 노드 ID가 일치하지 않으면 바로 절전 상태(S25)로 복귀한다. 대기 상태에서 캐리어 검출을 수행(S26)하는 동안 자기 노드에 대한 SA(response acknowledgement; 응답 확인) 패킷을 수신한 경우 MFAN-N은 절전 상태(S27)로 복귀하는 반면에, 다른 노드에 대한 SA 패킷이 수신된 경우에는 패킷생성 상태로 천이(S28)한다.
대기 상태에서 슬롯 넘버가 할당되지 않고 타임아웃 주기가 경과할 때 MFAN-N은 절전 상태(S29)로 바로 복귀하는 반면에, 슬롯 넘버가 할당되는 경우에는 타임아웃 주기의 경과 횟수가 연속해서 최대 N회가 될 때까지 패킷생성 상태(S30)로 천이하여 응답 패킷을 생성하며, 대기 상태에서 슬롯 넘버가 할당되고 타임아웃 주기의 경과 횟수가 N+1회가 될 때는 더 이상의 반복적인 응답 패킷 생성이 무의미하다고 판단하고 전력 소비를 줄이기 위해 절전 상태((S31)로 복귀한다. 만약 대기 상태에서 캐리어 검출을 수행하는 동안 SQ 패킷을 수신하면 MFAN-N은 패킷분석 상태(S32)로 천이한다.
한편, 시스템 인터럽트가 발생하면, MFAN-N은 절전 상태에서 활성화 상태(S33)로 천이한다. 이 경우에 MFAN-N이 시스템으로부터 데이터를 수신하면 패킷생성 상태(S34)로 이동하여 데이터 패킷을 생성한 후에 MFAN-C에 전송하고, 이후에 패킷생성 상태에서 대기 상태(S35)로 천이한다. 이 상태에서 만약 DA 패킷이 수신되면 MFAN-N은 절전 상태(S36)로 복귀한다.
만약 DA 패킷이 타임아웃 주기 동안 수신되지 않으면 MFAN-N은 MFAN-C에게 데이터 패킷을 재생성하여 재전송한 후에 패킷생성 상태에서 대기 상태(S37)로 들어가는데, 이렇게 DA 패킷이 타임아웃 주기가 경과할 때까지 수신되지 경우가 연속해서 발생할 경우 패킷생성 상태의 절차가 요구되는 횟수(최대 N), 예를 들어 3회만큼 반복 실행된다. 절차가 N+1 횟수에 도달할 때 MFAN-N은 대기 상태에서 절전 상태(S38)로 복귀한다.
3. 매체접근제어 프레임 형식
MFAN의 매체접근제어 프레임은 표 4에 도시한 바와 같이, 프레임 헤더와 프레임 바디로 구성된다. 프레임 헤더는 MFAN-N들간의 데이터 교환을 위한 정보이고 프레임 바디는 MFAN 디바이스 간의 실제로 주고 받는 데이터이다.
3.1 프레임 형식
프레임 헤더는 MFAN-N들 간에 데이터를 교환하기 위하여 필요한 MFAN ID, 프레임 제어정보, 송/수신 노드 주소, 프레임 일련번호 등의 제어 관련 정보들을 포함하고 있다. 이 부분에 위치한 정보들을 사용하여 프레임의 종류와 프레임을 주고 받는 노드를 구분한다. 또 이를 이용하여 교환된 프레임의 오류를 확인하여 프레임의 신뢰성을 높인다.
프레임 바디는 MFAN 디바이스 간의 실제로 주고 받는 데이터가 실린 페이로드와 페이로드 내의 오류를 확인하기 위한 프레임 검사 수열(Frame Check Sequence; FCS)로 구성된다.
단위: 바이트
1 2 2 2 1 가변적 2
MFAN
ID		 프레임 제어 송신 노드 주소(Source address) 수신 노드 주소(Destination address) 일련 번호(Sequence number) 페이로드 프레임 검사 수열
프레임 헤더 프레임 바디
프레임 헤더에는 프레임의 송수신 및 흐름제어를 위한 정보들이 들어있다.
MFAN ID 필드는 표 4와 같이, 1 바이트로 구성되며 네트워크를 구별하기 위해서 사용된다.
프레임 제어 요소들은 프레임 종류, 수신확인 방법, 첫조각, 끝조각, 프로토콜 버전 등의 세부필드로 구성되어 있으며, 그 형식은 표 5에 나타나 있다.
단위: 비트
0-2 3-4 5 6 7-8 9-15
프레임 종류 수신확인방법(Acknowledgement policy) 첫조각(first fragment) 끝조각(Last fragment) 프로토콜버전 사용예약(Reserved)
표 5의 각 필드는 다음과 같이 설명된다.
1) 프레임 종류 필드는 3 비트로 이루어진다(표 6 참조).
2) 수신확인방법 필드는 2 비트로 이루어지며, 수신확인 프레임의 수신확인방법 필드는 자신의 수신확인 프레임의 종류를 나타내며, 그 외의 프레임에서는 해당 프레임에 대한 수신 노드가 사용할 수신확인방법을 나타낸다.
다음은 수신확인방법을 나타낸다.
a) 수신확인 없음(No acknowledgement): 수신 노드는 전송된 패킷에 대한 수신확인을 하지 않으며, 송신 노드는 실제 결과에 관계없이 전송이 성공한 것으로 본다. 이러한 방법은 수신확인을 필요로 하지 않는 1:1, 1:N으로 전송되는 프레임에서 사용된다.
b) 싱글 응답 수신확인(Single acknowledgement): 해당 응답 패킷을 수신한 노드는 짧은 프레임 간격(Short Interframe Space; SIFS) 이후에 응답 수신확인 패킷을 전송함으로써 송신 노드에게 답하게 된다. 이러한 수신확인 방법은 1:1로 전송되는 프레임에서만 사용하여야 한다.
c) 멀티 응답 수신확인(Multiple acknowlegement): 해당 응답 패킷을 수신한 노드는 SIFS 이후에 다수의 송신 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송함으로써 다수의 송신 노드에게 답하게 된다. 이러한 수신 확인 방법은 1:N으로 전송되는 프레임에서 사용될 수 있다.
d) 데이터 수신확인(Data acknowlegement): 해당 데이터 프레임을 수신한 노드는 짧은 프레임 간격 이후에 데이터 수신확인 패킷을 전송함으로써 송신 노드에게 답하게 된다. 이러한 수신확인 방법은 1:1로 전송되는 프레임에서만 사용하여야 한다.
3) 첫조각 필드는 1 비트이며, '1'은 해당 프레임이 상위 계층에서 내려온 데이터의 시작임을 의미하며, '0'은 시작이 아님을 의미한다.
4) 끝조각 필드는 1 비트이며, '1'은 해당 프레임이 상위 계층에서 내려온 데이터의 끝임을 의미하며, '0'은 끝이 아님을 의미한다
5) 프로토콜 버전 필드는 2 비트로 이루어지며, 크기와 위치는 시스템의 규격 버전에 관계없이 일정하다. 지금의 값은 0이며, 새로운 버전이 나올 때마다 1씩 증가한다. 특정 노드에서 자기의 버전보다 높은 패킷을 받았을 때는 보낸 노드에게 알리지 않고 버린다.
6) 사용예약: 나중을 위해 예약된 필드이다.
일련번호 필드는 8 비트의 길이를 가지며, 해당 프레임의 일련번호를 나타낸다. 프레임에는 각 패킷 당 할당된 카운터에 의해 0부터 255까지의 일련번호가 차례로 매겨지게 되고, 255를 넘어섰을 시에는 0부터 다시 매겨진다.
프레임 바디는 가변적인 길이를 가지며 페이로드와 프레임 검사 수열로 구성된다. 페이로드는 프레임 제어 필드 내 프레임 종류 세부 필드의 내용에 따라 서로 다른 형식을 가지게 되며, 프레임 검사 수열은 프레임 내의 오류를 확인하기 위하여 사용된다.
페이로드는 MFAN-C와 MFAN-N들 간에 실제로 교환되는 데이터이며 길이는 0에서 247까지의 가변적인 값을 갖는다.
프레임 검사 수열은 16 비트이며, 프레임 바디가 오류 없이 수신되었는가를 확인하는데 사용된다. 다음의 16차 표준 발생 다항식(Standard Generator Polynomial)을 사용하여 생성한다.
Figure pat00001

3.2 프레임 종류
프레임 종류는 표 6과 같이 요청 프레임, 응답 프레임, 데이터 프레임, 수신확인 프레임 총 4 가지 종류의 프레임으로 정의되어 있다.
프레임 종류 값 내용 구간
요청 프레임 0x0 MFAN-C의 합류 및 분리, 데이터 응답 등에 대한 요청 요청
응답 프레임 0x1 MFAN-C의 합류 및 분리, 데이터 등 요청에 대한 응답 응답
데이터 프레임 0x2 MFAN-N이 요청 없이 데이터 전송 시 사용 비활성
수신확인 프레임 0x3 MFAN-C의 응답 및 데이터 유효 패킷 수신에 대한 알림 응답, 비활성
요청 프레임은 MFAN-C가 요청 구간에서 MFAN 안에 있는 특정 MFAN-N에게 요청 패킷을 전송하거나 모든 MFAN-N들에게 정보를 브로드캐스팅 할 때 사용한다. 요청 프레임 형식은 표 7과 같다. 요청 프레임을 브로드캐스팅 할 때의 수신확인방법은 수신확인없음이다.
단위: 바이트
8 1 1 1 L1 L2 ... Ln 2
프레임 헤더 그룹주소 요청코드 길이
(=∑Ln)		 요청블록-1 요청블록-2 ... 요청블록-n 프레임 검사 수열
요청 프레임 페이로드
프레임 바디
응답 프레임은 MFAN-C의 요청에 대한 MFAN-N의 응답 패킷을 응답 구간에서 전송할 때 사용한다. 해당 MFAN-N은 특정 횟수 이내에서 수신확인 패킷을 받을 때까지 응답 구간 동안 응답 패킷을 전송하며, 응답 프레임 형식은 표 8와 같다.
단위: 바이트
8 1 1 1 L1 L2 ... Ln 2
프레임 헤더 그룹주소 응답코드 길이
(=∑Ln)		 응답블록-1 응답블록-2 ... 응답블록-n 프레임 검사 수열
응답 프레임 페이로드
프레임 바디
데이터 프레임은 표 9과 같이 비활성 구간에서 MFAN-C의 요청 없이 MFAN-N이 MFAN-C로 데이터를 전송할 때 사용한다.
단위: 바이트
8 8 L 2
프레임 헤더 UID 데이터 프레임 검사 수열
데이터 프레임 페이로드
프레임 바디
수신확인 프레임의 종류는 응답 수신확인 프레임과 데이터 수신확인 프레임이 있다.
응답 수신확인 프레임은 MFAN-C가 요청 프레임을 전송한 경우, 요청 패킷을 수신한 MFAN-N은 응답 패킷을 전송하고 응답 패킷을 수신한 MFAN-C는 응답 수신확인 패킷을 보낸다. 응답 수신확인 프레임은 표 10과 같다. 수신확인 프레임의 페이로드에는 수신한 응답 패킷에 대한 응답 수신확인 데이터가 기록된다. 해당 응답 프레임을 수신한 MFAN-C는 응답 구간에서 짧은 프레임 간격 이후에 응답 수신확인 프레임을 전송함으로써 송신 MFAN-N에게 답하게 된다.
단위: 바이트
8 1 1 1 L1 L2 ... Ln 2
프레임 헤더 그룹주소 응답 수신 확인 코드 길이
(=∑Ln)		 응답수신확인블록-1 응답수신확인블록-2 ... 응답수신확인블록-n 프레임 검사 수열
응답수신확인 프레임 페이로드
프레임 바디
데이터 수신확인 프레임은 수신받은 데이터 패킷에 대한 수신확인 프레임이다. MFAN-C는 비활성 구간에서 짧은 프레임 간격 이후에 데이터 수신확인 프레임을 전송함으로써 데이터 패킷을 송신한 MFAN-N에게 답하게 된다. 데이터 수신확인 프레임은 표 11과 같이 페이로드 없이 프레임 헤더와 프레임 검사 수열로만 구성된다. 단, 수신 노드의 주소가 0xFFFE(합류 안된 노드)이면, UID 필드가 데이터 수신확인 프레임에 포함된다.
단위: 바이트
1 2 2 2 1 8(option) 2
MFAN ID 프레임 제어 송신 노드 주소 수신노드 주소 일련번호 UID 프레임 검사 수열
프레임 헤더 프레임 바디
3.3 페이로드 형식
페이로드 형식은 요청 프레임, 응답 프레임, 데이터 프레임, 응답 수신확인 프레임 등 프레임 종류에 따라 다르게 구성된다.
3.3.1 요청 프레임
요청 프레임의 페이로드 형식은 표 12와 같이 그룹 주소, 요청 코드, 길이, 하나 이상의 요청 블록으로 구성된다. 그룹 주소가 0xFF이면 모든 그룹의 MFAN-N에게 응답을 요청한다.
단위: 바이트
1 1 1 L1 L2 ... Ln
그룹 주소 요청 코드 길이 요청 블록-1 요청 블록-2 ... 요청 블록-n
그룹 주소 필드는 1 바이트로 구성되며 특정 그룹에게 응답 요청을 할 때 사용한다.
요청 프레임의 페이로드 내 요청 코드는 표 13과 같다.
구분 요청 코드 내용 비고
네트워크 0x01 합류 요청 합류 안된 노드에게 합류 응답 요청
0x02 분리 요청 합류된 노드에게 분리 응답 요청
0x03 합류 상태 요청 합류된 노드에게 합류 상태 응답 요청
0x04-0x0F 사용예약
데이터 0x11 데이터 요청 합류된 노드에게 데이터 전송 요청
0x12-0x1F 사용 예약
설정 0x21 그룹 주소 설정 합류되지 않은 MFAN-N의 그룹 주소 변경
0x22-0x2F 사용예약
사용예약 0x31-0xFF 사용예약
길이 필드는 1 바이트로 구성되고 요청 블록 길이의 합을 나타내며 길이 필드의 값은 요청 블록의 길이와 개수에 따라 가변적이다.
요청 블록의 데이터 형식은 요청하고자 하는 명령에 따라 다르게 구성되고, 하나 이상의 요청 블록이 요청 프레임의 페이로드에 포함될 수 있다.
각 요청 블록의 데이터 형식에 대한 설명은 다음과 같다.
1) 합류 요청
합류 요청 데이터 형식은 8 바이트의 UID 마스크로 구성된다(표 14). 이 UID 마스크는 이진 검색 알고리즘 구현에 활용될 수 있다.
8
UID 마스크
2) 분리 요청
분리 요청 데이터 형식은 2 바이트의 노드 주소와 1 바이트의 슬롯 번호로 구성된다(표 15). 처음 2 바이트는 분리 요청을 하려는 MFAN-N의 노드 주소이고 그 다음 1 바이트는 응답 구간의 슬롯 번호이다. 이때 노드 주소가 0xFFFF이면 그 그룹 주소에 해당하는 모든 MFAN-N에게 분리 응답을 요청한다.
2 1
노드 주소 슬롯 번호
3) 합류 상태 요청
합류 상태 요청 데이터 형식은 표 16에 나타나 있다. 처음 2 바이트는 합류 상태 요청을 하려는 MFAN-N의 노드 주소이다. 이때 노드 주소가 0xFFFF이면 그 그룹 주소에 해당하는 모든 MFAN-N에게 합류 상태 응답을 요청한다.
2 1
노드 주소 슬롯 번호
4) 데이터 요청
데이터 요청 데이터 형식은 표 17에 나타나 있다. 처음 2 바이트는 노드 주소, 다음 1 바이트는 슬롯 번호, 그 다음 1 바이트는 수신 받을 데이터 종류이다. 슬롯 번호는 분할된 응답 구간에서의 시간 순서를 나타내며 데이터 종류는 응용 제품에 따라 사용자가 정의하여 사용한다.
2 1 1
노드 주소 슬롯 번호 데이터 종류
5) 그룹 주소 설정 요청
그룹 주소 설정 요청 데이터 형식은 표 18에 나타나 있다. 처음 2 바이트는 노드 주소, 다음 1 바이트는 슬롯 번호, 그 다음 1 바이트는 설정할 그룹 주소이다.
단위: 바이트
2 1 1
노드 주소 슬롯 번호 그룹 주소
3.3.2 응답 프레임
응답 프레임의 페이로드는 요청에 대한 응답 데이터를 가지고 있다. 응답 프레임 페이로드는 표 19에 나타나 있다. 처음 1 바이트는 그룹 주소, 다음 1바이트는 응답 코드, 다음 1 바이트는 응답 데이터 길이(L), 그 다음 L바이트가 응답 데이터이다.
단위: 바이트
1 1 1 L1 L2 ... Ln
그룹 주소 응답 코드 길이 응답 블록-1 응답 블록-2 ... 응답 블록-n
그룹 주소 필드는 1 바이트로 구성되며 특정 그룹에게 응답 요청을 할 때 사용한다.
응답 코드의 종류는 표 20과 같다.
구분 요청 코드 내용 비고
네트워크 0x01 합류 응답 MFAN-N의 UID 전송
0x02 분리 응답 MFAN-N의 UID 전송
0x03 합류 상태 응답 MFAN-N의 노드 주소 전송
0x04-0x0F 사용예약
데이터 0x11 데이터 응답 요청 받은 데이터 전송
0x12-0x1F 사용 예약
설정 0x21 그룹 주소 설정 그룹 주소 변경 후 UID 및 그룹 주소 전송
0x22-0x2F 사용예약
사용예약 0x31-0xFF 사용예약
길이 필드는 1바이트로 구성되고 응답 데이터의 길이를 나타내며, 응답 데이터의 종류에 따라 응답 데이터의 길이는 가변적이다.
응답 데이터의 종류는 합류 응답, 분리 응답, 합류 상태 응답, 데이터 응답, 그룹 주소 설정 응답으로 나뉘며 다음과 같은 데이터 형식으로 구성된다.
1) 합류 응답
합류 응답 데이터 형식은 표 21에 나타나 있다. 합류 응답 데이터 형식은 8 바이트의 UID로 구성된다.
8
UID
2) 분리 응답
분리 응답 데이터 형식은 표 22에 나타나 있다. 분리 응답 데이터 형식은 8 바이트의 UID로 구성된다.
8
UID
3) 합류 상태 응답
합류 상태 응답 데이터 형식은 표 23에 나타나 있다. 합류 상태 응답 데이터 형식은 8 바이트의 UID와 1 바이트의 상태 확인 값(Status Value)으로 구성된다.
8 1
UID 상태 확인 값
상태 확인값은 다음 표 24과 같다.
값 내용
0x00 분리 상태 확인(Disassociation status)
0x01 합류 상태 확인(Association status)
0x02-0xFF 사용예약
4) 데이터 응답
데이터 응답 데이터 형식은 표 25에 나타나 있다. 데이터 응답 데이터 형식은 L 바이트의 요청 받은 데이터로 구성된다.
L
요청 받은 데이터
5) 그룹 주소 설정 응답
그룹 주소 설정 응답 데이터 형식은 표 26에 나타나 있다. 그룹 주소 설정 응답 데이터 형식은 변경 된 그룹 주소가 적용된 8 바이트의 UID와 1 바이트의 설정된 그룹 주소로 구성된다.
8 1
UID 설정된 그룹 주소
3.3.3 데이터 프레임
데이터 프레임 페이로드는 전송할 데이터를 포함한다. 데이터 프레임 페이로드는 8 바이트의 UID와 L 바이트의 데이터로 구성된다(표 27).
8 L
UID 데이터
3.3.4 응답 수신확인 프레임
응답 수신확인 프레임 페이로드는 수신한 응답 패킷에 대한 데이터를 가지고 있다. 응답 수신확인 블록 형식은 표 28에 나타나 있다. 처음 1 바이트는 그룹 주소이고, 다음 1 바이트는 응답 수신확인 코드, 다음 1 바이트는 길이(L), 그 다음 L 바이트가 응답 수신확인 데이터이다.
1 1 1 L1 L2 ... Ln
그룹 주소 응답 수신확인 코드 길이 응답 수신 확인 블록-1 응답 수신확인 블록-2 ... 응답 수신 확인 블록-n
응답 수신확인 프레임 페이로드의 그룹 주소 필드는 1 바이트로 구성되며 특정 그룹에게 응답 요청을 할 때 사용한다.
응답 수신확인 프레임 페이로드의 응답 수신 확인 코드는 표 29과 같다.
구분 요청 코드 내용 비고
네트워크 0x01 합류 응답 확인 MFAN-N의 UID 및 할당된 노드 주소 전송
0x02 분리 응답 확인 MFAN-N의 UID 및 할당된 노드 주소 전송
0x03 합류 상태 응답 확인 MFAN-N의 UID 및 할당된 노드 주소 전송
0x04-0x0F 사용예약
데이터 0x11 데이터 응답 확인 합류된 노드에게 데이터 전송 확인
0x12-0x1F 사용 예약
설정 0x21 그룹 주소 설정 응답 확인 그룹 주소 변경 후 UID 및 그룹 주소 전송
0x22-0x2F 사용예약
사용예약 0x31-0xFF 사용예약
응답 수신확인 프레임 페이로드의 길이 필드는 1 바이트로 구성되고 응답 수신확인 데이터의 길이를 나타내며 응답 수신확인 데이터의 종류에 따라 가변적이다.
응답 수신확인 프레임 페이로드의 응답 수신 확인 데이터의 종류는 합류 응답 수신확인, 분리 응답 수신확인, 합류 상태 응답 수신확인, 데이터 응답 수신확인, 설정 응답 수신확인으로 나누어진다. 응답 수신확인 데이터의 형식는 다음과 같다.
1) 합류 응답 수신확인
합류 응답 수신확인 데이터 형식은 표 30에 나타나 있다. 처음 8바이트는 UID이고, 그 다음 2바이트는 할당 노드 주소이다. 할당된 노드 주소가 합류하지 않은 노드의 주소인 0xFFFE이면 합류 거부된 것이다.
8 2
UID 할당된 노드 주소
2) 분리 응답 수신확인
분리 응답 수신확인 데이터 형식은 표 31에 나타나 있다. 처음 8 바이트는 UID이고, 그 다음 2 바이트는 노드 주소이다. 분리를 허용하지 않을 경우에는 노드 주소는 원래의 노드 주소를 기록하고 분리를 허용하는 경우에는 초기 노드 주소인 0xFFFE를 기록한다.
8 2
UID 노드 주소
3) 합류 상태 응답 수신확인
합류 상태 응답 수신확인 데이터는 8 바이트의 UID로 구성된다(표 32).
8
UID
4) 데이터 응답 수신확인
데이터 응답 수신확인 데이터 형식은 표 33에 나타나 있다. 데이터 응답 수신확인 형식은 2 바이트의 노드 주소와 1바이트의 사용 예약으로 되어있다.
2 1
노드 주소 사용 예약
5) 그룹 주소 설정 응답 수신확인
그룹 주소 설정 응답 수신확인 데이터 형식은 표 34에 나타나 있다. 그룹 주소 설정 응답 수신확인 형식은 8바이트의 UID와 1바이트의 그룹 주소 상태 확인값으로 구성된다.
8 1
UID 상태 확인 값
그룹 주소 상태 확인 값은 표 35와 같다.
값 내용
0x00 변경 완료
0x01 변경 실패
0x02-0xFF 사용예약
4. 매체접근제어 기능
MFAN의 매체접근제어 계층에서는 네트워크를 관리하기 위한 합류 및 분리, 합류상태확인 절차 등이 사용된다. 데이터 전송의 종류에는 응답 구간에서의 전송과 비활성 구간에서의 전송이 있다. 그리고 MFAN-N의 그룹별 관리를 위해서 그룹 주소 설정 기능을 제공한다.
MFAN-N이 MFAN-C와 통신을 하기 위해서는 우선 MFAN에 합류하여야 한다. 기본적으로 각 MFAN-N들은 이미 형성된 MFAN이 있는지를 찾아본 후, 기존에 형성된 MFAN이 있는 경우에는 이에 합류하고, 없는 경우에는 자신이 MFAN-C가 되어 새로운 MFAN을 형성한다. 여기서, 새로운 MFAN을 형성함은 주기적으로 요청 패킷을 전송함을 의미한다. 하지만, 노드 자체의 성능에 따라 MFAN을 형성하지 않고 계속적으로 MFAN-N으로 남아 있거나, 기존 MFAN의 형성 여부와 관계없이 자신이 MFAN-C가 되어 새로운 MFAN을 형성할 수 있다. 이 경우, 기존에 MFAN이 형성되어 있다면, 주파수 채널이 하나 밖에 없으므로 네트워크 형성을 포기하게 된다.
도 6은 합류 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
요청 구간에 MFAN-C가 MFAN에 아직 합류하지 않은 MFAN-N에게 합류 요청 패킷을 보내면 이에 따라 MFAN-N은 합류 응답 패킷을 응답 구간을 통해 MFAN-C에게 전송한다. MFAN-C는 해당 MFAN-N의 MFAN에 대한 합류 여부를 결정하여 합류 응답 수신확인 패킷을 통해 그 결과를 알려준다. 합류를 허용했을 경우에 합류 응답 수신확인 패킷에 할당된 노드 주소가 포함되어 있으며, 거절할 경우에는 초기 노드 주소인 0xFFFE가 기록되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, MFAN-C가 합류 응답 패킷을 수신하지 못했거나 수신했으나 합류 응답 수신확인 패킷의 데이터 에러로 합류하려는 MFANN이 합류 응답 수신확인 패킷을 받지 못하면 합류 응답 수신확인 패킷을 받을 때까지 계속해서 매시간 슈퍼 프레임마다 합류 응답 패킷을 전송한다. MFAN-N이 MFAN-C로부터 합류 응답 수신확인 패킷을 받으면 합류가 완료된다.
도 7은 분리 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
요청 구간에 MFAN-C가 MFAN에 합류된 MFAN-N에게 분리 응답 요청 패킷을 보내면 이에 따라 MFAN-N은 분리 응답 패킷을 응답 구간을 통해 MFAN-C에게 전송한다. MFAN-C는 해당 MFAN-N의 MFAN에 대한 분리 여부를 결정하여 분리 응답 수신확인 패킷을 통해 그 결과를 알려준다. 분리를 허용했을 경우에는 분리 응답 수신확인 패킷에는 노드 주소를 초기 노드 주소인 0xFFFE가 기록되어 있으며, 분리를 거절할 경우에는 원래 노드 주소가 기록되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, MFAN-C가 분리 응답 패킷을 수신하지 못했거나 수신했으나 분리 응답 수신확인 패킷의 데이터 에러로 분리하려는 MFAN-N이 분리 응답 수신확인 패킷을 받지 못하면 분리 응답 수신확인 패킷을 받을 때까지 계속해서 매시간 슈퍼 프레임마다 분리 응답 패킷을 전송한다. MFAN-N이 MFAN-C로부터 분리 응답 수신 확인 패킷을 받으면 분리가 완료된다.
도 8은 합류 상태 확인 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
요청 구간에 MFAN-C가 MFAN에 합류되어 있는 MFAN-N에게 합류 상태 응답 요청 패킷을 보내면 이에 따라 MFAN-N은 합류 상태 응답 패킷을 응답 구간을 통해 MFAN-C에게 전송한다. MFAN-C는 해당 MFAN-N의 MFAN에 대한 합류 상태를 확인하여 합류 상태 응답 수신확인 패킷을 전송한다. 도 8에 도시한 바와 같이, MFAN-C가 합류 상태 응답 패킷을 수신하지 못했거나 수신했으나 합류 상태 응답 수신확인 패킷의 데이터 에러로 합류 상태 응답 패킷을 보내려는 MFAN-N이 합류 상태 응답 수신확인 패킷을 받지 못하면 합류 상태 응답 수신확인 패킷을 받을 때까지 계속해서 매시간 슬롯마다 합류 상태 응답 패킷을 전송한다. MFAN-N이 MFAN-C로부터 합류 상태 응답 수신확인 패킷을 받으면 합류 상태 응답이 완료된다.
MFAN에서 데이터를 전송할 수 있는 구간은 응답 구간과 비활성 구간이다. 응답 구간에서는 MFAN-C의 요청에 의해서 데이터를 전송할 수 있고 비활성 구간에서는 MFAN-C의 요청 없이 데이터를 전송할 수 있다.
도 9는 응답 구간에서의 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
요청 구간에 MFAN-C가 MFAN에 합류되어 있는 MFAN-N에게 데이터 응답 요청 패킷을 보내면 이에 따라 MFAN-N은 데이터 응답 패킷을 응답 구간을 통해 전송한다. MFAN-C는 해당 MFAN-N의 데이터를 수신한 후 데이터 수신확인 패킷을 전송한다. 도 9에 도시한 바와 같이, MFAN-C가 데이터 응답 패킷을 수신하지 못했거나 수신했으나 데이터 수신확인 패킷의 데이터 에러로 데이터 응답 패킷을 보내려는 MFAN-N이 데이터 수신확인 패킷을 받지 못하면 데이터 수신확인 패킷을 받을 때까지 계속해서 매시간 슬롯마다 데이터 응답 패킷을 전송한다. MFAN-N이 MFAN-C로부터 데이터 수신확인 패킷을 받으면 데이터 전송이 완료된다.
도 10은 비활성 구간에서의 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
MFAN-N이 특정 시간 동안 응답 패킷을 전송하지 않으면 비활성 구간이 되고 MFAN-C가 요청 패킷을 전송하기 전까지 이 구간은 지속된다. 예외적으로 비활성 구간 동안 MFAN-N은 MFAN-C의 요청 없이 데이터를 전송할 수 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, MFAN-N은 시스템 인터럽트가 발생하게 되면 MFAN-C로부터의 요청 없이 데이터를 전송이 가능하다. MFAN-C가 MFAN-N의 데이터를 받지 못할 경우에는 데이터를 받을 때까지 데이터를 재전송한다. MFAN-N의 데이터 수신이 완료되면 MFAN-C는 MFAN-N에게 데이터 수신확인 패킷을 보내고 MFAN-N이 데이터 수신 확인 패킷을 받게 되면 데이터 전송이 완료된다.
도 11은 그룹 주소 설정 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
요청 구간에 MFAN-C가 MFAN에 합류되어 있는 MFAN-N에게 그룹 주소 설정 응답 요청 패킷을 보내면 이에 따라 MFAN-N은 그룹 주소 설정 응답 패킷을 응답 구간을 통해 전송한다. MFAN-C는 해당 MFAN-N의 그룹 주소 설정 상태를 확인한 후 그룹 주소 설정 응답 수신확인 패킷을 전송한다. 도 11에 도시한 바와 같이, MFAN-C가 그룹 주소 설정 응답 패킷을 수신하지 못했거나 수신했으나 그룹 주소 설정 응답 수신확인 패킷의 데이터 에러로 그룹 주소 설정 응답 패킷을 보내려는 MFAN-N이 그룹 주소 설정 응답 수신확인 패킷을 받지 못하면 그룹 주소 설정 응답 수신확인 패킷을 받을 때까지 계속해서 매시간 슬롯마다 그룹 주소 설정 응답 패킷을 전송한다. MFAN-N이 MFAN-C로부터 그룹 주소 설정 응답 수신확인 패킷을 받으면 그룹 주소 설정이 완료된다.
이상으로, 도 6 내지 도 9 및 도 11을 참조로 하여 설명한 바에 따르면, MFAN-C는 MFAN-N1 및 MFAN-N2 중에서 MFAN-N2를 먼저 선택하고 MFAN-N1을 나중에 선택하는 것으로 되어 있으나, 이에 국한하지는 않는다. 예컨대, MFAN-C는 수신확인방법이 '멀티 응답 수신확인(Multiple acknowlegement)'인 경우에는, MFAN-N1 및 MFAN-N2를 동시에 선택하고 MFAN-N1 및 MFAN-N2에게 동시에 수신확인 패킷을 전송하게 된다.
한편, MFAN-C는 요청 패킷의 재전송 횟수에 제한을 둘 수 있다. 또한, MFAN-N은 응답 패킷의 재전송 횟수에 제한을 둘 수 있다.
본 발명의 멀티 노드 인식을 위한 자기장 통신 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

Claims (8)

  1. 자기장 통신 네트워크의 코디네이터에 의해 수행되며,
    네트워크 합류, 네트워크 분리, 네트워크 합류 상태 확인, 데이터 전송 및 그룹 주소 설정 중 어느 하나를 요청하는 요청 패킷을 전송하는 (a) 단계;
    상기 요청 패킷을 수신한 노드들로부터 응답 패킷을 수신하는 (b) 단계;
    상기 (b) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 하나 이상을 선택하는 (c) 단계;
    상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷에 해당하는 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 (d) 단계;
    상기 (d) 단계의 응답 수신 확인 패킷을 수신하지 못한 노드가 재전송하는 응답 패킷을 수신하는 (e) 단계;
    상기 (e) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 하나 이상을 선택하는 (f) 단계; 및
    상기 (f) 단계에서 선택한 응답 패킷에 해당하는 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진 자기장 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청 패킷의 전송 횟수를 카운트하는 단계;
    상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷에 에러가 발생하거나 상기 (c) 단계에서 선택한 응답 패킷의 목적지 주소와 상기 코디네이터의 노드 주소가 일치하지 않은 경우, 상기 카운트 수를 확인하는 단계; 및
    상기 확인한 카운트 수가 미리 정해진 값 이하인 경우, 상기 요청 패킷을 재전송하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자기장 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계는,
    상기 (b) 단계에서 수신한 응답 패킷들 중 다수의 응답 패킷을 선택하여 다수의 자기장 통신 네트워크 노드에게 응답 수신 확인 패킷을 전송하는 것임을 특징으로 하는 자기장 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 통신 네트워크의 시각적인 요소는,
    상기 자기장 통신 네트워크 코디네이터가 요청 패킷을 전송하는 요청 구간, 상기 자기장 통신 네트워크 노드가 응답 패킷을 전송하는 응답 구간 및 미리 정해진 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 자기장 통신 네트워크 노드가 없으면 시작되는 비활성 구간으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 자기장 통신 방법.
  5. 자기장 통신 네트워크의 노드에 의해 수행되며,
    자기장 통신 네트워크의 코디네이터로부터 요청 패킷을 수신하는 (a) 단계;
    네트워크 합류, 네트워크 분리, 네트워크 합류 상태 확인, 데이터 전송 및 그룹 주소 설정 응답 패킷 중 상기 (a) 단계에서 수신한 요청 패킷에 해당하는 응답 패킷을 상기 코디네이터에 전송하는 (b) 단계; 및
    상기 코디네이터로부터 수신 확인 패킷이 수신되지 않는 경우, 상기 응답 패킷을 재송신하는 (c) 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는, 상기 코디네이터가 요청 패킷을 전송하는 요청 구간, 상기 노드가 응답 패킷을 전송하는 응답 구간 및 미리 정해진 시간 동안 응답 패킷을 전송하는 노드가 없으면 시작되는 비활성 구간에서, 상기 응답 구간일 때 수행되는 것임을 특징으로 하는 자기장 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 응답 패킷의 전송 횟수를 카운트하는 단계를 더 포함하되,
    상기 (c) 단계는,
    상기 코디네이터로부터 수신 확인 패킷이 수신되지 않는 경우, 상기 카운트 수를 확인하는 단계; 및
    상기 확인한 카운트 수가 미리 정해진 값 이하인 경우, 상기 응답 패킷을 재전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 자기장 통신 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 노드는,
    상기 코디네이터로부터 요청 패킷이 수신되지 않더라도 상기 비활성 구간일 때는 데이터 전송이 가능한 것임을 특징으로 하는 자기장 통신 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 자기장 통신 방법을 실행하는 프로그램이 기록되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014081072A1 (ko) * 2012-11-26 2014-05-30 전자부품연구원 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템
WO2014209044A1 (ko) * 2013-06-26 2014-12-31 삼성전자 주식회사 데이터 전송 방법 및 장치

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