KR20130104426A - A method for resource management in multi-user hybrid medium access control (hmac)-based wireless networks - Google Patents

A method for resource management in multi-user hybrid medium access control (hmac)-based wireless networks Download PDF

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KR20130104426A
KR20130104426A KR1020120025904A KR20120025904A KR20130104426A KR 20130104426 A KR20130104426 A KR 20130104426A KR 1020120025904 A KR1020120025904 A KR 1020120025904A KR 20120025904 A KR20120025904 A KR 20120025904A KR 20130104426 A KR20130104426 A KR 20130104426A
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Abstract

PURPOSE: A wireless resource management method based on multi user HMAC is provided to manage and allocate resources efficiently, thereby improving the performance of data transmission. CONSTITUTION: A terminal device transmits a request for Guaranteed Time Slot (GTS) allocation including a given size of a GTS and a maximum signal generation of the terminal device compared to the average to a coordinator (203). If a Contention Access Period (CAP) is appointed to a signal transmission section, the terminal device transmits a signal in the CAP section. If a Contention Free access Period (CFP) is appointed to a signal transmission section, the terminal device transmits a signal in a GTS section which is allocated by the coordinator. If a GTS resource is not allocated, the terminal device transmits a signal in the CAP section. [Reference numerals] (201) Transmit a sync signal including CFP assignment plan; (202) Receive the sync signal and check the CFP assignment plan; (203) Contention Access/Free Period action 1. select a data transmission period 2. transmit a data and GTS assignment request signal; (204) Contention Access/Free Period action (receive a data and GTS assignment request signal); (205) Inactive Period action 1. select a CFP for the next super frame 2. sleep; (206) Inactive Period action (sleep); (AA) Main transceiver; (BB) Device; (CC) Sync signal; (DD) Data and GTS assignment request signal

Description

다중 사용자 혼성 매체 접근 제어 기반의 무선 자원 관리 방법{A method for resource management in multi-user hybrid medium access control (HMAC)-based wireless networks}A method for resource management in multi-user hybrid medium access control (HMAC) -based wireless networks

본 발명은 혼성 매체 접근 제어 기반의 다중 사용자 무선 통신 시스템에서 자원을 관리하고 할당하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for managing and allocating resources in a multi-user wireless communication system based on hybrid media access control.

무선 센서 네트워크(wireless sensor network: 이하 WSN)와 같이 저전력/저복잡도 구조의 단말기기들로 구성된 무선 통신 시스템은 구현 복잡도를 낮추면서 가용한 자원을 효율적으로 사용하기 위하여 단말기기들이 경쟁에 기반하여 데이터를 전송하는 경쟁 전송 구간(CAP)과 각 단말기기에 독립된 자원을 할당하여 전송 신뢰도를 보장하는 무경쟁 전송 구간(CFP)을 제공하는 HMAC 기반의 전송 기법을 사용한다. 일례로 WSN MAC의 일종인 IEEE 802.15.4의 경우 CAP에서 경쟁 기반의 MAC 기술인 저전력 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(carrier sensing multiple access with collision avoidance: 이하 CSMA/CA) 방식을 사용하고, CFP에서 시 분할 다중 접속(time division multiple access: 이하 TDMA) 방식을 사용하여 데이터를 전송한다.A wireless communication system composed of terminal devices with low power and low complexity structure, such as a wireless sensor network (WSN), can be used by terminal devices in order to efficiently use available resources while reducing implementation complexity. The HMAC-based transmission scheme provides a contention transmission interval (CAP) to transmit and a contention-free transmission interval (CFP) to guarantee transmission reliability by allocating independent resources to each terminal. For example, IEEE 802.15.4, a type of WSN MAC, uses a low power carrier sensing multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) scheme, which is a competition-based MAC technology, in a CAP. Data is transmitted using a time division multiple access (TDMA) scheme.

IEEE 802.15.4에서 단말기기는 CAP에서는 저전력 CSMA/CA를 사용하여 데이터를 전송하는 한편, CFP 자원이 필요한 경우에는 먼저 CAP방식으로 자신에게 필요한 GTS 단위 슬롯 수 정보를 포함한 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에 전송한다. 상기 코디네이터는 상기 GTS 할당 요청 메시지를 수신한 뒤 선착순으로 GTS를 할당한다. IEEE 802.15.4는 상기 코디네이터가 GTS를 할당한 뒤 각 단말기기에 전송하는 GTS 할당 메시지를 간소화하기 위해 GTS 단위 슬롯 크기(즉, 전체 전송 구간의 1/16) 및 최대 GTS 사용 단말기기 수(즉, 7개)를 고정한다.In IEEE 802.15.4, the terminal device transmits data using low power CSMA / CA in the CAP, and when the CFP resource is needed, the GTS allocation request message including the GTS unit slot information required by the CAP method is first transmitted to the coordinator. do. The coordinator allocates the GTS on a first-come, first-served basis after receiving the GTS assignment request message. In order to simplify the GTS allocation message transmitted by the coordinator to each terminal after allocating the GTS, IEEE 802.15.4 has a GTS unit slot size (i.e., 1/16 of the total transmission interval) and the maximum number of GTS terminals (i.e., 7).

상기 IEEE 802.15.4는 단말기기가 데이터 전송 구간(즉, CAP/CFP)을 결정하는 방법을 제공하지 않으며, 상기 선착순 GTS 할당 방식은 데이터의 최대(peak) 발생량 및 전송 지연 제한 유무 같은 데이터의 전송 특성을 고려하지 못하므로 성능 열화가 발생할 수 있다. 또한 GTS 크기가 고정되어 있으므로 GTS를 할당 받은 단말기기가 GTS 크기에 비해 훨씬 적은 양의 데이터를 전송할 경우 심각한 자원 낭비를 야기한다.The IEEE 802.15.4 does not provide a method for the terminal device to determine a data transmission interval (that is, CAP / CFP), and the first-come-first-served GTS allocation method uses data transmission characteristics such as peak generation amount of data and presence or absence of transmission delay limitation. As this is not considered, performance degradation may occur. In addition, since the GTS size is fixed, a terminal allocated to the GTS transmits a much smaller amount of data than the GTS size, causing serious resource waste.

상기 IEEE 802.15.4는 단말기기의 CAP/CFP 선택 기법을 제공하지 않으므로, 이를 보완하기 위해 단말기기가 실시간(real time: 이하 RT) 데이터를 전송할 경우에만 CFP를 전송 구간으로 선택하는 기법, 주기성을 가진 데이터가 발생할 경우에만 CFP를 전송 구간으로 선택하는 기법, 자신의 데이터 버퍼(buffer)에 일정량 이상의 데이터가 저장되어 있을 경우에만 CFP를 전송 구간으로 선택하는 기법 등이 제안되었다. 그러나 상기 RT 데이터를 전송할 경우에만 CFP를 전송 구간으로 선택하는 기법은 모든 RT 데이터를 전송할 때마다 GTS 할당 요청 메시지를 CAP에서 전송해야 하므로 CAP에서 과도한 경쟁을 유발하여 코디네이터에 전달되기 어렵다는 문제점이 있다. 상기 주기성을 가진 데이터가 발생할 경우에만 CFP를 전송 구간으로 선택하는 기법은 RT 데이터를 따로 취급하지 않으므로 RT 데이터의 전송 성능을 열화 시킬 수 있다. 한편, IEEE 802.15.4의 선착순 기반 GTS 할당 기법의 문제를 해결하기 위하여 다수의 중앙 집중형 GTS 할당 기법들이 제안되었다. 상기 중앙 집중형 GTS 할당 기법들은 먼저 단말기기가 자신에게 필요한 GTS 단위 슬롯 개수뿐만 아니라 데이터의 전송 지연 요구 조건 정보도 포함한 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에 전송하고, 상기 코디네이터가 상기 GTS 할당 요청 메시지에 기록된 필요 GTS 단위 슬롯 개수와 데이터 전송 지연 요구 조건을 토대로 시스템의 전송 성능을 최대화할 수 있도록 단말기기에 GTS를 할당한다. 그러나 상기 중앙 집중 형 GTS 할당 기법들은 각 단말기기가 GTS 할당 요청 메시지에 많은 정보량이 요구되는 데이터 전송 요구 조건과 GTS 개수를 모두 포함해야 하므로 메시지 전송 부담(signaling overhead) 이 크며, 코디네이터가 GTS 할당을 최적화하는데 연산 복잡도 및 전력 소모가 클 뿐만 아니라 IEEE 802.15.4에서 사용하는 GTS 크기를 그대로 사용하므로 기존의 자원 낭비 문제를 해결하지 못한다.Since the IEEE 802.15.4 does not provide a CAP / CFP selection scheme of the terminal equipment, to compensate for this, the CFP is selected as a transmission interval only when the terminal transmits real time (RT) data. A technique of selecting a CFP as a transmission section only when data occurs, or a method of selecting a CFP as a transmission section only when a certain amount of data is stored in its data buffer is proposed. However, the technique of selecting the CFP as the transmission interval only when transmitting the RT data has a problem that it is difficult to transmit the GTS allocation request message in the CAP every time all the RT data is transmitted, so that it is difficult to be transmitted to the coordinator in the CAP. The technique of selecting the CFP as the transmission interval only when the data having the periodicity occurs does not treat the RT data separately and may degrade the transmission performance of the RT data. In order to solve the problem of the IEEE 802.15.4 first-come-first-served GTS allocation scheme, a number of centralized GTS allocation schemes have been proposed. The centralized GTS allocation schemes first transmit a GTS allocation request message to the coordinator including not only the number of GTS unit slots required by the terminal device but also information on transmission delay requirement of the data, and the coordinator recorded in the GTS allocation request message. The GTS is allocated to the terminal to maximize the transmission performance of the system based on the required number of GTS unit slots and data transmission delay requirements. However, since the centralized GTS allocation schemes require each terminal to include both the data transmission requirement and the number of GTSs, which require a large amount of information in the GTS allocation request message, the signaling overhead is large and the coordinator optimizes the GTS allocation. In addition, the computational complexity and power consumption are high, and the GTS size used in IEEE 802.15.4 is used as it is, so that it does not solve the existing resource waste problem.

본 발명은 이러한 기존 기법들의 문제점을 해결하여 HMAC 기반의 무선 통신 시스템에서 자원을 효율적으로 관리/할당하여 데이터 전송 성능을 향상시키기 위한 것이며, 기본 개념은 다음과 같다. 본 발명은 먼저 전송 지연 제한, 데이터 발생 주기 및 최대 데이터 발생량 등과 같은 데이터 특성 및 CAP 전송 실패율과 같은 단말기기 특성에 따라 단말기기가 CAP에서 데이터를 전송하는데 필요한 최대 전송 지연 시간을 계산하고, 상기 계산한 최대 전송 지연 시간이 신호의 최대 허용 전송 지연 제한 시간보다 길 경우 CFP를 데이터 전송 구간으로 선택한다. 본 발명에서 CFP를 데이터 전송 구간으로 선택한 단말기기는 전송 요구 사항을 만족할 수 있는 필요 GTS 단위 슬롯 수를 결정하고 상기 필요 GTS 단위 슬롯 수 정보 및 평균 대비 최대 데이터 발생률이 포함된 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에 전송한다. 본 발명에서 CAP를 전송 구간으로 결정한 단말기기는 CAP에서 데이터를 전송하고, CFP를 전송 구간으로 결정한 단말기기는 상기 코디네이터로부터 할당 받은 GTS구간에서 데이터를 전송한다. 상기 코디네이터는 상기 GTS 할당 요청 메시지를 수신하여 GTS 자원 할당을 요청한 단말기기의 전송 특성에 따라 GTS 자원을 적응적으로 관리한다. 본 발명은 상기 데이터 전송 구간 결정 및 GTS 자원 할당을 통해 낮은 복잡도로도 CFP 전송 성능을 효율적으로 향상 시킬 수 있다. 또한 본 발명은 코디네이터가 CFP의 자원활용률에 따라 적응적으로 GTS 단위 슬롯 크기를 조절함으로써 CFP 자원 낭비를 현저히 감소시키는 한편, CAP 자원을 증가시켜 전송 성능을 향상 시킬 수 있다. 이를 통해 본 발명은 낮은 복잡도로 자원을 적응적으로 관리/할당함으로써 데이터 전송 성능을 향상시키면서도 전력 소모를 줄일 수 있다.The present invention is to solve the problems of the existing techniques to improve the data transmission performance by efficiently managing / allocating resources in the HMAC-based wireless communication system, the basic concept is as follows. The present invention first calculates the maximum transmission delay time required for the terminal device to transmit data in the CAP according to data characteristics such as transmission delay limit, data generation period and maximum data generation amount, and terminal equipment characteristics such as CAP transmission failure rate. If the maximum transmission delay time is longer than the maximum allowable transmission delay time limit of the signal, the CFP is selected as the data transmission interval. In the present invention, the terminal device that selects the CFP as the data transmission interval determines the required GTS unit slots that can satisfy the transmission requirements, and sends the GTS allocation request message including the necessary GTS unit slot information and the maximum data generation rate to the average to the coordinator. send. In the present invention, the terminal device that determines the CAP as the transmission interval transmits data in the CAP, and the terminal device that determines the CFP as the transmission interval transmits the data in the GTS section allocated from the coordinator. The coordinator adaptively manages the GTS resources according to the transmission characteristics of the terminal device which has requested the GTS resource allocation by receiving the GTS allocation request message. The present invention can efficiently improve CFP transmission performance even at low complexity by determining the data transmission interval and allocating GTS resources. In addition, according to the present invention, the coordinator can adaptively adjust the GTS unit slot size according to the resource utilization rate of the CFP to significantly reduce the waste of the CFP resources and increase the CAP resources to improve the transmission performance. Through this, the present invention can reduce power consumption while improving data transmission performance by adaptively managing / allocating resources with low complexity.

본 발명은 코디네이터와 데이터 전송을 시도하는 다수의 단말기기로 구성되고, 경쟁 기반의 접속 구간인 사용하는 CAP과 시 분할 기반의 접속 구간인 CFP을 동시에 사용하는 HMAC 기반의 통신 시스템에서 단말기기의 전송 방식(즉, CAP 또는 CFP) 결정 기법, GTS 할당 우선 순위 기반의 자원 할당 기법 및 적응적 GTS 단위 슬롯 크기 변경 기법으로 이루어져 있다. 본 발명은 각 단말기기가 전송할 데이터의 특성에 따라 전송 구간을 스스로 결정하고, 상기 결정된 전송 구간에 따라 CAP 및 CFP에서 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에 선택적으로 전송하고 데이터를 코디네이터에 전송한다. 코디네이터는 요청한 GTS 단위 슬롯 수가 크고 평균 대비 최대 데이터 발생량이 작은 단말기기에 우선적으로 GTS를 할당함과 동시에 네트워크의 상황에 따라 적응적으로 GTS 단위 슬롯 크기를 변경한다. 이를 통하여 본 발명은 낮은 복잡도로도 네트워크의 자원을 효율적으로 관리/할당 할 수 있으며, 데이터 전송 성능을 향상 시키면서도 전력 소모를 줄일 수 있다.The present invention comprises a coordinator and a plurality of terminal devices attempting to transmit data, and a transmission method of a terminal device in an HMAC-based communication system simultaneously using a CAP, which is a contention-based access section, and a CFP, which is a time division-based access section, simultaneously. It consists of a decision technique (ie, CAP or CFP), a GTS allocation priority-based resource allocation technique, and an adaptive GTS unit slot size change technique. According to the present invention, each terminal determines a transmission interval by itself according to characteristics of data to be transmitted, selectively transmits a GTS allocation request message to a coordinator in a CAP and a CFP according to the determined transmission interval, and transmits data to a coordinator. The coordinator allocates the GTS preferentially to the terminal device which has the requested number of GTS unit slots and the maximum amount of data generation is smaller than the average, and simultaneously changes the GTS unit slot size according to the network situation. Through this, the present invention can efficiently manage / allocate resources of the network even with low complexity, and can reduce power consumption while improving data transmission performance.

도 1은 코디네이터와 다수의 단말기기로 이루어진 시스템 모델의 예시도
도 2는 본 발명의 전체적인 구성도
도 3은 할당 받은 GTS가 없는 단말기기의 GTS 할당 요청 메시지 및 데이터 전송 과정
도 4는 할당 받은 GTS가 있는 단말기기의 GTS 할당 요청 메시지 및 데이터 전송 과정
도 5는 GTS 할당 우선 순위 기반의 GTS 요청 단말기기 순열을 구성하는 방법
도 6은 GTS 단위 슬롯 크기 결정 방법
도 7은 GTS 사용 우선 순위 기반의 자원 할당 방법1 is an exemplary diagram of a system model consisting of a coordinator and a plurality of terminal devices
2 is an overall configuration diagram of the present invention
3 is a GTS allocation request message and data transmission process of a terminal device having no allocated GTS;
4 is a GTS assignment request message and data transmission process of a terminal device having an assigned GTS;
5 is a method for configuring a permutation of a GTS request terminal device based on a GTS allocation priority;
6 is a method of determining a slot size of a GTS unit
7 is a resource allocation method based on GTS usage priority.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 발명의 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 하기 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The operation principle of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the invention, when it is determined that description of related known functions or configurations may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And the definitions of the following terms should be made based on the contents throughout the specification.

기술의 편의를 위해 도 1과 같이 시스템을 관리하는 코디네이터(101)와

Figure pat00001
개의 단말기기(102)로 구성된 성형 토폴로지(star topology) 구조의 무선 통신 시스템을 고려한다. 상기 시스템 내 단말기기들은 코디네이터와 통신을 수행할 수 있는 전송 가능 구간(active period)과 통신을 수행하지 않는 전송 휴지 구간(inactive period)으로 이루어진 주기적 슈퍼프레임(super-frame) 구조를 사용하여 송수신한다고 가정한다. 여기서 슈퍼프레임의 전체 길이
Figure pat00002
와 전송 가능 구간 길이 는 각각 <수학식 1> 및 <수학식 2>와 같이 정의한다.For the convenience of the technology and the coordinator 101 for managing the system as shown in FIG.
Figure pat00001
Consider a wireless communication system having a star topology structure composed of two terminal devices 102. The terminal devices in the system transmit and receive using a periodic super-frame structure consisting of an active period in which communication with the coordinator and an inactive period in which no communication is performed. Assume Where the total length of the superframe
Figure pat00002
And transmittable leg length Are defined as <Equation 1> and <Equation 2>, respectively.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서

Figure pat00006
와
Figure pat00007
는 각각 슈퍼프레임을 구성하는 심볼 수와 전송 가능 구간을 구성하는 심볼 수를 나타내며,
Figure pat00008
은 심볼 시간을 의미한다. 또한, 전송 가능 구간은 경쟁 기반의 전송 구간인 CAP와 TDMA 기반의 전송 구간인 CFP로 이루어져 있다고 가정한다. 네트워크 시작 후
Figure pat00009
번째 슈퍼프레임의 CFP에서 쓰이는 GTS 단위 슬롯이
Figure pat00010
개의 심볼로 이루어져 있을 때 GTS 단위 슬롯 시간
Figure pat00011
은 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있고, CFP 간격
Figure pat00012
및 CAP 간격
Figure pat00013
는 각각 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.here
Figure pat00006
Wow
Figure pat00007
Represents the number of symbols constituting the superframe and the number of symbols constituting the transmittable interval, respectively,
Figure pat00008
Means symbol time. In addition, it is assumed that the transmittable interval includes a CAP, which is a contention-based transmission section, and a CFP, which is a TDMA-based transmission section. After network startup
Figure pat00009
GTS unit slot used in CFP of the first superframe
Figure pat00010
GTS unit slot time when consisting of four symbols
Figure pat00011
Can be expressed as Equation 3, and the CFP interval
Figure pat00012
And CAP interval
Figure pat00013
May be represented as in Equation 4 and Equation 5, respectively.

Figure pat00014
Figure pat00014

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서

Figure pat00017
는 네트워크 시작 후
Figure pat00018
번째 슈퍼프레임의 CFP 구간의 GTS 단위 슬롯 개수를 의미하며 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.here
Figure pat00017
After the network starts
Figure pat00018
The number of slots of the GTS unit in the CFP section of the first superframe may be expressed as shown in Equation 6.

Figure pat00019
Figure pat00019

여기서

Figure pat00020
는 단말기기
Figure pat00021
가
Figure pat00022
번째 슈퍼프레임에서 코디네이터로부터 할당 받은 GTS 단위 슬롯 개수를 나타낸다.here
Figure pat00020
Terminal device
Figure pat00021
end
Figure pat00022
The number of GTS unit slots allocated from the coordinator in the first superframe.

상기 통신시스템은 GTS 할당 메시지 정보량을 간소화하기 위해

Figure pat00023
를
Figure pat00024
이하로 제한하고,
Figure pat00025
번째 슈퍼프레임에서 GTS를 할당 받은 단말기기 수
Figure pat00026
를
Figure pat00027
이하로 제한한다 (일례로, IEEE 802.15.4에서
Figure pat00028
이고
Figure pat00029
). 또한 GTS단위 슬롯 크기
Figure pat00030
표현에 필요한 비트 수를 줄이기 하기 위하여
Figure pat00031
를
Figure pat00032
단계로 제한하고, 사용 가능한
Figure pat00033
의 집합
Figure pat00034
을 <수학식 7>과 같이 정의한다.The communication system to simplify the amount of GTS allocation message information
Figure pat00023
To
Figure pat00024
Limited to
Figure pat00025
Of devices allocated with GTS in the first superframe
Figure pat00026
To
Figure pat00027
Limited to (for example, in IEEE 802.15.4
Figure pat00028
ego
Figure pat00029
). Also, slot size in GTS
Figure pat00030
To reduce the number of bits needed for a representation
Figure pat00031
To
Figure pat00032
Limited to levels, and available
Figure pat00033
Set of
Figure pat00034
Is defined as in Equation 7.

Figure pat00035
Figure pat00035

여기서

Figure pat00036
는
Figure pat00037
의 최소값을 의미한다. 코디네이터는 매 슈퍼프레임이 시작할 때 동기 신호(일례로, 지그비는 비컨(beacon))를 전송하여 네트워크 내 단말기기들과 동기를 유지한다. 상기 동기 신호를 수신한 단말기기는 동기 신호에 기록되어 있는 정보를 통하여 CAP의 길이와 CFP의 자원 할당 정보를 코디네이터와 공유한다.here
Figure pat00036
The
Figure pat00037
. &Lt; / RTI &gt; The coordinator transmits a synchronization signal (eg, a Zigbee beacon) at every start of the superframe to keep in sync with the terminal devices in the network. The terminal device receiving the synchronization signal shares the length of the CAP and the resource allocation information of the CFP with the coordinator through the information recorded in the synchronization signal.

상기 통신 시스템 내의 단말기기

Figure pat00038
는
Figure pat00039
번째 슈퍼프레임에서
Figure pat00040
번째 슈퍼프레임까지(여기서,
Figure pat00041
) CAP에서 전송한 데이터의 전송 성공률
Figure pat00042
를 <수학식 8>과 같이 계산할 수 있다.Terminal equipment in the communication system
Figure pat00038
The
Figure pat00039
On the first superframe
Figure pat00040
Up to the first superframe (where
Figure pat00041
) Success rate of data transmission from CAP
Figure pat00042
Can be calculated as shown in Equation 8.

Figure pat00043
Figure pat00043

여기서

Figure pat00044
과
Figure pat00045
는 각각 단말기기
Figure pat00046
가
Figure pat00047
번째 슈퍼프레임의 CAP에서 전송 성공한 데이터 수 및 데이터를 전송 시도한 횟수를 의미한다. 상기 코디네이터는
Figure pat00048
번째 슈퍼프레임에서 GTS를 할당 받은 단말기기
Figure pat00049
(즉,
Figure pat00050
)의
Figure pat00051
번째 슈퍼프레임에서
Figure pat00052
번째 슈퍼프레임까지(여기서,
Figure pat00053
) 최대(peak) GTS 사용량
Figure pat00054
를 <수학식 9>와 같이 계산할 수 있다.here
Figure pat00044
and
Figure pat00045
Each terminal device
Figure pat00046
end
Figure pat00047
The number of successful data transmission and the number of data transmission attempts in the CAP of the first superframe. The coordinator is
Figure pat00048
Terminal device assigned GTS in the first superframe
Figure pat00049
(In other words,
Figure pat00050
)of
Figure pat00051
On the first superframe
Figure pat00052
Up to the first superframe (where
Figure pat00053
) Peak GTS Usage
Figure pat00054
Can be calculated as shown in Equation 9.

Figure pat00055
Figure pat00055

여기서

Figure pat00056
은
Figure pat00057
번째 슈퍼프레임에서 단말기기
Figure pat00058
가 GTS에서 보낸 데이터 심볼 수이다.here
Figure pat00056
silver
Figure pat00057
Device in the first superframe
Figure pat00058
Is the number of data symbols sent by the GTS.

본 발명에 대한 전체적인 구성은 도 2와 같다. 먼저 코디네이터는 상기 도 2의 201단계에서 CFP 자원 할당 정보가 포함된 동기 신호를 전송하고, 각 단말기기는 상기 도 2의 202단계에서 상기 동기 신호를 수신하고 자신에게 할당된 GTS를 확인한다. 상기 단말기기는 상기 도 2의 203단계에서 먼저 발생된 데이터에 대하여 전송 지연 제한시간, 데이터의 최대 발생량 및 단말기기의 전송 성공률과 같은 데이터 전송 요구 특성에 따라 전송구간(즉, CAP 또는 CFP)를 선택하고, CAP 및 CFP 구간에서 데이터 및 GTS 할당 요청 메시지를 전송한다. 상기 단말기기는 상기 203단계를 수행할 때 상기 202단계에서 수신한 GTS 할당 정보를 바탕으로, 할당 받은 GTS가 없으면 CAP에서 데이터를 전송하고 반대로 할당 받은 GTS가 있는 경우 CFP 구간에서 데이터를 전송한다. 상기 코디네이터는 상기 도 2의 204단계에서 CAP 및 CFP 구간에서 상기 데이터 및 GTS 할당 요청 메시지를 수신한다. 상기 코디네이터는 상기 도 2의 205단계에서 전송 가능 구간이 끝나면(즉, 전송 휴지 구간이 시작되면) 먼저 다음 슈퍼프레임에서의 GTS 단위 슬롯 크기 및 GTS 할당 정보와 같은 CFP 관리 정보를 결정한 뒤 전송 휴지 상태로 들어가고, 전송 휴지 구간이 끝나면 상기 201단계로 돌아가서 다음 슈퍼프레임 동작을 시작한다. 한편 상기 단말기기는 상기 도 2의 206단계에서 전송 휴지 구간이 시작되면 전송 휴지 상태로 들어가고 전송 휴지 구간이 끝나면 상기 202단계로 돌아가서 다음 슈퍼프레임 동작을 시작한다.The overall configuration of the present invention is shown in FIG. First, the coordinator transmits a synchronization signal including CFP resource allocation information in step 201 of FIG. 2, and each terminal device receives the synchronization signal in step 202 of FIG. 2 and checks the GTS assigned to the terminal. The terminal device selects a transmission section (ie, CAP or CFP) according to data transmission request characteristics such as transmission delay timeout, maximum generation amount of data, and transmission success rate of the terminal for the data generated first in step 203 of FIG. And transmits data and GTS allocation request message in the CAP and CFP intervals. When the terminal performs the step 203, the terminal transmits data in the CAP based on the GTS allocation information received in the step 202, and if there is no allocated GTS, the data is transmitted in the CFP section when there is an allocated GTS. In step 204 of FIG. 2, the coordinator receives the data and the GTS allocation request message in the CAP and CFP intervals. The coordinator determines the CFP management information such as GTS unit slot size and GTS allocation information in the next superframe after the transmission possible section ends (ie, when the transmission idle section starts) in step 205 of FIG. When the transmission pause period ends, the process returns to step 201 to start the next superframe operation. On the other hand, the terminal enters the transmission idle state when the transmission idle period starts in step 206 of FIG. 2, and returns to step 202 to start the next superframe operation.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 203단계에서 단말기기

Figure pat00059
가 최대 전송 지연 제한 시간, 최대 데이터 발생량 및 단말기기의 CAP 전송 성공률과 같은 데이터 전송 요구 특성을 바탕으로 전송 구간을 결정하는 과정은 다음과 같다. 상기 단말기기
Figure pat00060
가
Figure pat00061
번째 슈퍼프레임에서 본 전송 구간 결정 과정을 진행한다고 가정할 때,
Figure pat00062
를 단말기기
Figure pat00063
의 최대 데이터 발생량 심볼 수,
Figure pat00064
를 단말기기
Figure pat00065
가
Figure pat00066
를 유의미하게 처리하기 위해(즉, 타깃 응용 분야를 지원할 수 있게) 허용되는 최대 전송 지연,
Figure pat00067
를 단말기기
Figure pat00068
의 최근
Figure pat00069
슈퍼프레임 동안 CAP 전송 성공률이라 하자.
Figure pat00070
를
Figure pat00071
보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 정수라 할 때, 단말기기
Figure pat00072
가
Figure pat00073
동안 전송을 시도할 수 있는 총 CAP 길이
Figure pat00074
은 <수학식 10>과 같이 나타낼 수 있다.Terminal device in step 203 according to an embodiment of the present invention
Figure pat00059
The process of determining the transmission interval based on the data transmission request characteristics such as the maximum transmission delay time limit, the maximum data generation amount, and the terminal's CAP transmission success rate is as follows. The terminal device
Figure pat00060
end
Figure pat00061
Assuming that the transmission interval determination process is performed in the first superframe,
Figure pat00062
Terminal equipment
Figure pat00063
Maximum number of data occurrence symbols in,
Figure pat00064
Terminal equipment
Figure pat00065
end
Figure pat00066
Maximum transmission delay allowed to handle significantly (i.e., to support the target application),
Figure pat00067
Terminal equipment
Figure pat00068
Recent on
Figure pat00069
Let CAP transmission succeed rate during superframe.
Figure pat00070
To
Figure pat00071
When the largest integer is less than or equal to, the terminal device
Figure pat00072
end
Figure pat00073
Total CAP length that can be attempted to transfer during
Figure pat00074
Can be expressed as shown in Equation 10.

Figure pat00075
Figure pat00075

단말기기

Figure pat00076
는 CAP에서 데이터를 전송할 경우 발생하는 최대(worst-case) 전송 지연
Figure pat00077
를 <수학식 11>과 같이 계산하고,
Figure pat00078
이면(즉, CAP에서 전송 요구 사항을 만족하면서 데이터 전송이 가능하면) CAP로, 그렇지 않으면 CFP로 전송 구간을 결정한다.Terminal
Figure pat00076
Is the worst-case transmission delay that occurs when data is sent in the CAP.
Figure pat00077
Is calculated as in Equation 11,
Figure pat00078
On the other hand (i.e., if the data can be transmitted while satisfying the transmission requirements in the CAP), the transmission interval is determined by the CAP, otherwise by the CFP.

Figure pat00079
Figure pat00079

여기서

Figure pat00080
는
Figure pat00081
보다 크거나 같은 정수 중 가장 작은 정수,
Figure pat00082
는 CSMA/CA의 한 슬롯을 구성하는 심볼 수,
Figure pat00083
는 한 패킷의 심볼 수 (즉,
Figure pat00084
를 전송하기 위해
Figure pat00085
개의 패킷이 필요),
Figure pat00086
(
Figure pat00087
)는 패킷 하나를 전송하는데 예상되는 재전송 횟수,
Figure pat00088
는 최대 재전송 횟수,
Figure pat00089
는 CSMA/CA의 최대 백오프(back-off) 횟수,
Figure pat00090
는 최소 백오프 지수를 의미한다. 또한
Figure pat00091
는 단말기기
Figure pat00092
의 GTS 할당 요청 메시지 전송 빈도를 조절하기 위한 임계 값(threshold)이다 (즉,
Figure pat00093
가 클수록 GTS 할당 요청 메시지 발생 빈도가 감소함). 상기 단말기기는 초기에
Figure pat00094
를 1로 결정하며, CFP로 전송 구간을 결정하여 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에 전송하였으나 GTS를 할당 받지 못한 경우
Figure pat00095
를 증가시켜 반복적인 GTS 할당 요청 메시지 전송에 의한 메시지 부담 및 스케쥴링 부담을 줄인다. 상기 단말기기는 전송하려는 데이터의 특성(즉, 최대 전송 지연 제한 시간, 최대 데이터 발생량 및 평균 대비 최대 데이터 발생량)이 바뀌거나 네트워크의 GTS를 할당 받은 단말기기 수 또는 CFP의 길이가 감소한 경우
Figure pat00096
를 다시 1로 초기화하여 GTS 할당 요청 메시지 전송 빈도를 높인다. 단말기기
Figure pat00097
는 상기 전송 구간 선택 과정에서 전송 구간을 CFP로 결정한 경우
Figure pat00098
이내에
Figure pat00099
를 안정적으로 전송하기 위하여 CFP를 할당 받는데 필요한 1 슈퍼프레임 지연과 CFP에서의 재전송을 고려하여 필요한 GTS 단위 슬롯 수를 <수학식 12>와 같이 결정한다.here
Figure pat00080
The
Figure pat00081
The smallest integer greater than or equal to,
Figure pat00082
Is the number of symbols that make up one slot of CSMA / CA,
Figure pat00083
Is the number of symbols in a packet (i.e.
Figure pat00084
To transfer
Figure pat00085
Packets required)
Figure pat00086
(
Figure pat00087
) Is the number of retransmissions expected to send one packet,
Figure pat00088
Is the maximum number of retransmissions,
Figure pat00089
Is the maximum number of back-offs for CSMA / CA,
Figure pat00090
Means the minimum backoff index. Also
Figure pat00091
Terminal device
Figure pat00092
Is a threshold for adjusting the frequency of GTS allocation request message transmission (i.e.,
Figure pat00093
Is larger, the frequency of GTS allocation request messages is reduced). The terminal device initially
Figure pat00094
Is set to 1, and the GTS allocation request message is sent to the coordinator by determining the transmission interval to the CFP, but the GTS is not allocated.
Figure pat00095
In order to reduce the message burden and scheduling burden due to repetitive GTS allocation request message transmission. When the terminal device changes the characteristics of the data to be transmitted (ie, maximum transmission delay time limit, maximum data generation amount and maximum data generation amount relative to the average) or decreases the number of terminal devices allocated to the GTS of the network or the length of the CFP.
Figure pat00096
Is reset to 1 to increase the frequency of GTS allocation request messages. Terminal
Figure pat00097
In the case where the transmission interval is determined as the CFP during the transmission interval selection process
Figure pat00098
within
Figure pat00099
In order to stably transmit, the number of GTS unit slots is determined as shown in Equation 12 in consideration of one superframe delay required for CFP allocation and retransmission in CFP.

Figure pat00100
Figure pat00100

본 발명은 상기 단말기기의 전송 구간 결정 과정을 통해 단말기기가 데이터의 최대 전송 지연 제한 시간, 최대 발생량 및 단말기기의 전송 실패율 등을 종합적으로 고려하면서도 간단한 방법으로 데이터 전송 구간을 스스로 선택할 수 있으며 상기 단말기기가 필요한 GTS 단위 슬롯 수 역시 스스로 계산하므로 코디네이터의 연산 부담을 현저히 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the terminal can select the data transmission section by a simple method while comprehensively considering the maximum transmission delay time limit, the maximum amount of occurrence and the transmission failure rate of the terminal, and the like through the determination of the transmission interval of the terminal device. The number of GTS unit slots required for self-calculation is also calculated by itself, which greatly reduces the computational burden on the coordinator.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 203단계의

Figure pat00101
번째 슈퍼프레임에서 할당된 GTS가 없는 단말기기
Figure pat00102
가 CAP 구간에서 데이터 및 GTS 할당 요청 메시지를 전송하는 과정은 도 3과 같다. 상기 단말기기는 데이터 전송 구간으로 CAP을 선택한 경우 상기 도 3의 304단계에서 CAP에서 경쟁 기반의 데이터 전송을 시작한다. 반면 상기 단말기기는 데이터 전송 구간으로 CFP를 선택한 경우 상기 도 3의 302 단계에서 최근
Figure pat00103
시간 이내에 GTS 할당 요청 메시지를 전송했는지 확인하고, 전송했으면 반복적인 GTS 할당 요청 메시지 전송에 의한 전송 성능 열화 방지를 위해 상기 304 단계에서 경쟁 기반의 데이터 전송을 시작하며, 반대로 GTS 할당 요청 메시지를 전송하지 않았으면 상기 도 3의 303단계로 넘어간다. 상기 303단계에서 상기 단말기기는 자신의 평균 대비 최대 데이터 발생량
Figure pat00104
와 상기 <수학식 12>에서 계산한 필요 GTS 단위 슬롯 수
Figure pat00105
을 포함한 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에 CAP구간에서 경쟁을 통하여 전송한 후, 상기 도 3의 304 단계에서 경쟁 기반의 데이터 전송을 시작한다. 본 발명은 데이터 특성 중 대부분을 단말기기가 전송 구간 선택 및 GTS 슬롯 수 계산하는 과정에서 미리 고려하므로, 상기 CAP에서 데이터 및 GTS 할당 요청 메시지 전송 과정에서는 GTS 할당 요청 메시지에는 오직
Figure pat00106
와
Figure pat00107
만 포함시켜 전송함으로써 낮은 메시지 부담으로도 코디네이터에 상기 단말기기의 데이터의 특성을 알릴 수 있다.According to an embodiment of the present invention
Figure pat00101
Device without GTS allocated in the first superframe
Figure pat00102
The process of transmitting the data and the GTS allocation request message in the CAP period is shown in FIG. 3. When the terminal selects the CAP as the data transmission interval, in step 304 of FIG. 3, the terminal starts contention-based data transmission in the CAP. On the other hand, when the terminal selects the CFP as the data transmission interval in step 302 of FIG.
Figure pat00103
Check whether the GTS allocation request message has been transmitted within the time period, and if so, start contention-based data transmission in step 304 to prevent degradation of transmission performance by repeatedly transmitting the GTS allocation request message, and conversely, do not transmit the GTS allocation request message. If no, go to step 303 of FIG. In step 303, the terminal device generates a maximum amount of data compared to its average.
Figure pat00104
And the number of required GTS unit slots calculated in Equation 12 above
Figure pat00105
After transmitting the GTS allocation request message including a coordinator to the coordinator through contention in the CAP section, the contention-based data transmission is started in step 304 of FIG. 3. Since the terminal considers most of the data characteristics in advance in the process of selecting a transmission interval and calculating the number of GTS slots in the terminal, only the GTS allocation request message is included in the data transmission process in the CAP.
Figure pat00106
Wow
Figure pat00107
By including only the transmission, it is possible to inform the coordinator of the characteristics of the data of the terminal device even with a low message burden.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 203 단계의

Figure pat00108
번째 슈퍼프레임에서 할당된 GTS가 있는 단말기기
Figure pat00109
이 데이터 및 GTS 할당 요청 메시지를 전송하는 과정은 도 4와 같다. 먼저 상기 도 4의 401단계에서 상기 단말기기가 CAP를 데이터 전송 구간으로 선택한 경우
Figure pat00110
하고 상기 도 4의 404 단계로 넘어간다. 상기 단말기기가 상기 401단계에서 CFP를 데이터 전송 구간으로 선택한 경우 상기 도 4의 402단계에서 자신이 할당 받은 GTS 단위 슬롯 수와 필요한 GTS 단위 슬롯 수를 비교하여, 자신이 할당 받은 GTS 단위 슬롯 수가 부족한 경우 (즉,
Figure pat00111
이면) 상기 404단계로 넘어가고, 반대로
Figure pat00112
이면 상기 도 4의 403단계에서 할당 받은 GTS를 통해 데이터를 전송한다. 상기 404단계를 수행하는 단말기기는 할당 받은 GTS가 GTS 할당 요청 메시지와 데이터를 모두 전송하기에 부족할 수 있으므로, 할당 받은 GTS를 최대한 활용하면서도 데이터를 이번 슈퍼프레임 내에 모두 전송하기 위하여 할당 받은 GTS가 GTS 할당 요청 메시지와 데이터를 모두 전송하기에 부족한 경우 부족한 만큼의 데이터를 CAP에서 경쟁을 통해 전송하고, 상기 도 4의 405 단계에서 GTS를 통해
Figure pat00113
와
Figure pat00114
을 포함한 GTS 할당 요청 메시지를 전송한 후 남은 데이터를 전송한다. 본 발명은 상기 단말기기의 CFP 구간에서의 데이터 및 GTS 할당 요청 메시지 전송 과정을 통해 상기 단말기기가 필요한 GTS 단위 슬롯 수와 할당 받은 GTS 단위 슬롯 수를 비교하여 빠르게 GTS 할당 및 회수를 코디네이터에게 요구함으로써 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention of step 203
Figure pat00108
Device with GTS allocated in the first superframe
Figure pat00109
The process of transmitting this data and the GTS assignment request message is shown in FIG. First, when the terminal selects the CAP as the data transmission interval in step 401 of FIG.
Figure pat00110
The process proceeds to step 404 of FIG. When the terminal selects the CFP as the data transmission interval in step 401, when the number of GTS unit slots allocated by the user is insufficient by comparing the number of GTS unit slots allocated with the number of GTS unit slots allocated in step 402 of FIG. (In other words,
Figure pat00111
Back) to step 404, and vice versa.
Figure pat00112
In this case, data is transmitted through the GTS allocated in step 403 of FIG. 4. Since the terminal device performing the step 404 may be insufficient to transmit both the GTS allocation request message and data, the allocated GTS allocates the GTS to transmit all the data in this superframe while maximizing the allocated GTS. If it is insufficient to transmit both the request message and data, the insufficient data is transmitted through the competition in the CAP, and in step 405 of FIG.
Figure pat00113
Wow
Figure pat00114
After transmitting the GTS allocation request message including the data remaining. The present invention compares the number of GTS unit slots and the number of GTS unit slots required by the terminal through a process of transmitting data and a GTS allocation request message in the CFP section of the terminal device, thereby quickly requesting the coordinator for GTS allocation and retrieval. Can be used efficiently.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 코디네이터가 상기 205단계에서

Figure pat00115
번째 슈퍼프레임의 전송 가능 구간 종료 후 다음
Figure pat00116
번째 슈퍼프레임에서의 CFP 구간을 결정하는 과정(즉, GTS 회수, GTS 단위 슬롯 크기 조절 및 GTS 할당 과정)을 설명한다. 먼저 상기 코디네이터는 상기 205단계의 GTS를 회수하는 과정에서, 현재 GTS를 할당 받은 단말기기 중에서 GTS 할당 요청 메시지를 전송한 단말기기(즉, 전송구간을 CAP로 선택한 단말기기 및 현재 할당 받은 GTS가 부족한 단말기기)에 할당한 GTS를 회수한다.Hereinafter, the coordinator according to an embodiment of the present invention in step 205
Figure pat00115
Next after the transmission period of the first superframe
Figure pat00116
A process of determining the CFP interval in the first superframe (that is, the number of GTS counts, GTS unit slot size adjustment, and GTS allocation process) will be described. First, in the process of recovering the GTS of the step 205, the coordinator is a terminal device that has transmitted a GTS allocation request message among the terminal devices currently allocated the GTS (that is, the terminal device which has selected the transmission interval as CAP and the currently allocated GTS is insufficient). Recover the GTS allocated to the terminal device).

코디네이터가 상기 205단계에서 GTS 단위 슬롯 크기를 조절하고 GTS를 할당하는 과정은 다음과 같다. 기술의 편의를 위해

Figure pat00117
을
Figure pat00118
번째 슈퍼프레임에서 GTS를 할당 받은 단말기기들 중 GTS 할당 요청 메시지를 전송하지 않은 단말기기들과
Figure pat00119
번째 슈퍼프레임의 전송 가능 구간에서 필요 GTS 단위 슬롯 수가 0이 아닌 GTS 할당 요청 메시지를 보낸 단말기기들의 집합이라 정의하고,
Figure pat00120
개의 단말기기가 상기
Figure pat00121
에 속한다고 가정한다. 상기 코디네이터는 상기 집합
Figure pat00122
을 GTS 할당 우선 순위가 높은 순서로 재정렬하여 도 5와 같이 GTS 요청 단말기기 순열
Figure pat00123
를 결정한다. 먼저 상기 코디네이터는 상기 도 5의 501단계에서
Figure pat00124
에 속하는 단말기기
Figure pat00125
에 할당해야 할
Figure pat00126
번째 슈퍼프레임에서의 필요 GTS 단위 슬롯 수
Figure pat00127
를 <수학식 13>과 같이 결정한다.In step 205, the coordinator adjusts the GTS unit slot size and allocates the GTS. For the convenience of technology
Figure pat00117
of
Figure pat00118
Among the terminal devices that have been allocated the GTS in the first superframe, the terminal devices that have not transmitted the GTS allocation request message are compared with the terminal devices.
Figure pat00119
In the transmittable interval of the first superframe, it is defined as a set of terminal devices that have transmitted a GTS allocation request message in which the number of required GTS unit slots is not 0.
Figure pat00120
Terminal devices
Figure pat00121
Assume that it belongs to. The coordinator is the set
Figure pat00122
Rearranges the GTSs in order of high priority and permutates the GTS request terminal as shown in FIG.
Figure pat00123
. First, the coordinator in step 501 of FIG.
Figure pat00124
Terminal equipment belonging to
Figure pat00125
To be assigned to
Figure pat00126
Of GTS unit slots required in the first superframe
Figure pat00127
Determine as shown in Equation 13.

Figure pat00128
Figure pat00128

Figure pat00129
이 크면서도
Figure pat00130
이 작은 단말기기(즉, 많은 양의 데이터를 전송하면서도 GTS를 효율적으로 사용할 수 있는 단말기기)에 우선적으로 자원을 할당하기 위하여 상기 코디네이터가 단말기기
Figure pat00131
의 GTS 할당 우선 순위
Figure pat00132
를 <수학식 14>와 같이 결정한다.
Figure pat00129
This big
Figure pat00130
The coordinator is a terminal device for allocating resources to this small terminal device (ie, a terminal device capable of efficiently using GTS while transmitting a large amount of data).
Figure pat00131
GTS Assignment Priority
Figure pat00132
Determine as shown in Equation 14.

Figure pat00133
Figure pat00133

상기 코디네이터는 상기 도 5의 502단계에서

Figure pat00134
,
Figure pat00135
으로 초기 값을 설정하고, 상기 도 5의 503단계에서 <수학식 15>와 같이 상기 순열
Figure pat00136
를 갱신한다.The coordinator in step 502 of FIG.
Figure pat00134
,
Figure pat00135
The initial value is set to 0, and the permutation as shown in Equation 15 in step 503 of FIG.
Figure pat00136
Update the.

Figure pat00137
Figure pat00137

Figure pat00138
를 순열
Figure pat00139
의 원소 개수로 정의하면, 상기 도 5의 504단계에서
Figure pat00140
이면
Figure pat00141
하고 상기 503단계로 돌아가 동일한 과정을 수행하며, 반대로
Figure pat00142
이면 과정을 중단하고 상기 도 5의 505단계에서 <수학식 16>과 같이 GTS 요청 단말기기 순열
Figure pat00143
를 확정한다.
Figure pat00138
Permutation
Figure pat00139
If it is defined as the number of elements in step 504 of FIG.
Figure pat00140
If
Figure pat00141
Return to step 503 to perform the same process, and vice versa.
Figure pat00142
If the process stops and permutation of the GTS request terminal device as shown in Equation 16 in step 505 of FIG.
Figure pat00143
Confirm.

Figure pat00144
Figure pat00144

코디네이터가 상기 205단계에서 GTS 단위 슬롯 크기 조절 과정을 수행하는 과정은 도 6과 같다. 단말기기

Figure pat00145
중에서
Figure pat00146
번째 슈퍼프레임의 GTS가 할당된(즉,
Figure pat00147
) 단말기기가 상기 GTS를
Figure pat00148
번째 슈퍼프레임에서 처음 할당 받았다고 가정하면, 상기 코디네이터는 상기 도 6의 601단계에서
Figure pat00149
인 단말기기
Figure pat00150
중
Figure pat00151
인 단말기기가 하나라도 존재하면 (즉, 데이터의 표본이 부족하여 단말기기
Figure pat00152
의 최대 GTS 사용량
Figure pat00153
정보의 통계적 가치가 없는 경우), 상기 도 6의 604단계에서 GTS 단위 슬롯 크기의 변경 없이 상기 GTS 단위 슬롯 크기 변경 과정을 종료한다. 반면, 상기 601단계에서 단말기기
Figure pat00154
중
Figure pat00155
인 모든 단말기기에 대하여
Figure pat00156
이면, 상기 도 6의 602단계에서 각 단말기기들의 최대 GTS 사용량 및 할당 요청한 GTS 단위 슬롯 수를 이용하여 GTS를 할당할 수 있는 단말기기 수를 최대화하면서도 시간 자원 낭비를 최소화하도록
Figure pat00157
번째 슈퍼프레임에서의 GTS 단위 슬롯 크기
Figure pat00158
을 <수학식 17>과 같이 최적화하고 상기 도 6의 603단계로 넘어간다.6, the coordinator performs the GTS unit slot size adjustment process in step 205. Terminal
Figure pat00145
Between
Figure pat00146
The GTS of the first superframe is allocated (i.e.
Figure pat00147
) GTS the terminal
Figure pat00148
Assuming the first allocation in the first superframe, the coordinator in step 601 of FIG.
Figure pat00149
Terminal device
Figure pat00150
medium
Figure pat00151
If at least one terminal device exists (i.e., there is a lack of data,
Figure pat00152
Max GTS Usage in
Figure pat00153
If there is no statistical value of the information), in step 604 of FIG. 6, the process of changing the GTS unit slot size is terminated without changing the GTS unit slot size. On the other hand, the terminal device in step 601
Figure pat00154
medium
Figure pat00155
For all terminal devices
Figure pat00156
Next, in step 602 of FIG. 6, the maximum GTS usage of each terminal device and the number of GTS unit slots requested for allocation are maximized while minimizing waste of time resources.
Figure pat00157
GTS unit slot size at first superframe
Figure pat00158
Is optimized as shown in Equation 17, and the process proceeds to step 603 of FIG.

Figure pat00159
Figure pat00159

여기서

Figure pat00160
은 최대한 많은 단말기기에 GTS를 할당 할 수 있도록 하는 최소의 GTS 단위 슬롯 크기이며, <수학식 18>과 같이 계산할 수 있다.here
Figure pat00160
Is the minimum GTS unit slot size that allows the allocation of GTS to as many terminals as possible, and can be calculated as shown in Equation 18.

Figure pat00161
Figure pat00161

여기서

Figure pat00162
은
Figure pat00163
번째 슈퍼프레임에서 단말기기
Figure pat00164
에 할당해야 할 CFP의 심볼 수이고, <수학식 19>와 같이 계산할 수 있다.here
Figure pat00162
silver
Figure pat00163
Device in the first superframe
Figure pat00164
It is the number of symbols of the CFP to be assigned to, and can be calculated as shown in Equation 19.

Figure pat00165
Figure pat00165

상기 코디네이터는 상기 603단계에서

Figure pat00166
번째 슈퍼프레임에서 각 단말기기
Figure pat00167
에 할당해야 할 GTS 단위 슬롯 수
Figure pat00168
을 <수학식 20>과 같이 계산하고 상기 604단계에서 상기 GTS 단위 슬롯 크기 조절 과정을 종료한다.The coordinator in step 603
Figure pat00166
Terminal devices in the first superframe
Figure pat00167
GTS unit slots to allocate to
Figure pat00168
Is calculated as shown in Equation 20, and the process of adjusting the size of the GTS unit slot is terminated in step 604.

Figure pat00169
Figure pat00169

본 발명은 상기 GTS 단위 슬롯 크기 조절 과정을 통해 최다의 단말기기들에게 GTS를 할당할 수 있으면서도 가장 작은 GTS 단위 슬롯 크기를 도출하여 CFP에서의 자원 낭비를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 CFP의 길이가 줄어든 결과 CAP 자원 역시 다량 확보함으로써 CAP에서의 전송 성능도 향상시킬 수 있다.The present invention can reduce resource waste in the CFP by deriving the smallest GTS unit slot size while allocating the GTS to the largest number of terminal devices through the GTS unit slot size adjustment process. In addition, the present invention can improve the transmission performance in the CAP by securing a large amount of CAP resources as a result of the reduced length of the CFP.

코디네이터가 상기 205단계에서 단말기기들에 GTS를 할당하는 과정은 도 7과 같다.

Figure pat00170
번째 슈퍼프레임에서 GTS를 할당할 단말기기들의 순열을
Figure pat00171
이라 정의한다. 먼저 상기 코디네이터는 상기 도 7의 701단계에서
Figure pat00172
,
Figure pat00173
및
Figure pat00174
으로 초기 값을 설정하고, 상기 도 7의 702단계에서
Figure pat00175
이고
Figure pat00176
이면(즉, 단말기기
Figure pat00177
에 GTS를 할당할 수 있으면), 상기 도 7의 703단계에서
Figure pat00178
및
Figure pat00179
함으로써 단말기기
Figure pat00180
에게
Figure pat00181
개의 GTS 단위 슬롯을 할당하고 상기 도 7의 704단계에서
Figure pat00182
한 뒤 상기 702단계로 돌아간다. 반면, 상기 702단계
Figure pat00183
이거나
Figure pat00184
이면 (즉, 단말기기
Figure pat00185
에 더 이상 GTS를 할당할 수 없으면), 상기 코디네이터는 GTS 사용 우선 순위 기반의 GTS 할당 과정을 종료한다. 본 발명은 상기 과정을 통해 GTS에서 많은 자원을 보내는 동시에 GTS를 효율적으로 사용할 단말기기들에 우선적으로 자원을 할당함으로써 자원 할당의 복잡도를 낮게 유지하면서도 GTS의 자원 낭비를 줄이는 동시에 CAP에서의 경쟁을 줄여 데이터 전송 성능을 향상시킬 수 있다.The coordinator allocates the GTS to the terminal devices in step 205 as shown in FIG. 7.
Figure pat00170
Permutation of terminal devices to allocate GTS in the first superframe
Figure pat00171
This is defined as. First, the coordinator in step 701 of FIG.
Figure pat00172
,
Figure pat00173
And
Figure pat00174
Set an initial value to, and in step 702 of FIG.
Figure pat00175
ego
Figure pat00176
Back side (ie
Figure pat00177
If the GTS can be assigned to)), in step 703 of FIG.
Figure pat00178
And
Figure pat00179
Terminal equipment
Figure pat00180
to
Figure pat00181
GTS unit slots are allocated, and in step 704 of FIG.
Figure pat00182
After that, the process returns to step 702. On the other hand, step 702
Figure pat00183
Or
Figure pat00184
(I.e. terminal device
Figure pat00185
If no more GTS can be allocated to the GTS), the coordinator terminates the GTS allocation process based on the GTS usage priority. According to the present invention, while transmitting a lot of resources in the GTS and allocating the resources to terminal devices that will efficiently use the GTS, the present invention reduces the resource allocation complexity while reducing the resource waste of the GTS while reducing competition in the CAP. It can improve the transmission performance.

Claims (2)

다수의 단말기기가 하나의 주 통신 기기(coordinator: 이하 코디네이터)와 성형 토폴로지(star topology) 구조로 연결되어 각 단말기기가 CSMA/CA같은 경쟁 기반으로 신호를 전송하는 경쟁 전송 구간(contention access period: 이하 CAP)과 독립적으로 할당된 전용 구간(guaranteed time slot: 이하 GTS)을 이용하여 신호를 전송할 수 있는 무경쟁 전송 구간(contention free access period: 이하 CFP)으로 혼합 구성되는 신호 전송 프레임을 주기적으로 사용하여 신호를 전송하는 다중 사용자 무선 통신 시스템에 있어서,
(A) 상기 단말기기가 전송할 신호의 발생 주기 및 최대 발생량과 전송 성공률을 고려하여 CAP에서 신호를 전송하는데 필요한 최대 전송 지연 시간을 계산하고, 상기 계산한 최대 전송 지연 시간이 신호의 최대 허용 전송 지연 제한 시간보다 큰 경우 CFP를, 그렇지 않을 경우 CAP를 신호 전송 구간으로써 선택하는 과정,
(B) 상기 단말기기가 CFP를 신호 전송 구간으로 결정한 경우, 자신의 신호 전송 특성을 고려하여 전송 요구 사항을 만족할 수 있는 최소 GTS 크기를 결정하고, 상기 결정된 GTS 크기와 자신의 평균 대비 최대 신호 발생량을 포함하는 GTS 할당 요청 메시지를 코디네이터에게 전송하는 과정,
(C) 상기 단말기기가 CAP를 신호 전송 구간으로 결정한 경우에는 CAP 구간에서 신호를 전송하고, CFP를 신호 전송 구간으로 결정한 경우 상기 코디네이터로부터 할당 받은 GTS 구간에서 신호를 전송하고, 만약 할당된 GTS 자원이 없는 경우 CAP 구간에서 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 관리 및 할당 방법.A plurality of terminal devices are connected to one main communication device (coordinator) and a star topology structure so that each terminal device transmits signals on a contention basis such as CSMA / CA. Signal by using a signal transmission frame periodically composed of a contention free access period (CFP) capable of transmitting a signal using a allocated guaranteed time slot (GTS) independently of In the multi-user wireless communication system for transmitting a,
(A) calculating the maximum transmission delay time required for transmitting a signal in the CAP in consideration of the generation period and the maximum generation amount of the signal to be transmitted and the transmission success rate, and the calculated maximum transmission delay time limits the maximum allowable transmission delay of the signal. Selecting CFP if greater than time, otherwise CAP as signal transmission interval,
(B) When the terminal determines the CFP as the signal transmission interval, the terminal determines the minimum GTS size that can satisfy the transmission requirements in consideration of its signal transmission characteristics, and determines the maximum GTS size and the maximum signal generation amount compared to its average. Transmitting, to the coordinator, a GTS allocation request message including
(C) When the terminal determines the CAP as a signal transmission interval, the terminal transmits a signal in the CAP interval, and when the CFP is determined as the signal transmission interval, transmits a signal in the GTS interval allocated from the coordinator. If there is no radio resource management and allocation method comprising the step of transmitting a signal in the CAP interval. 다수의 단말기기가 코디네이터와 성형 토폴로지 구조로 연결되어 각 단말기기가 CSMA/CA같은 경쟁 기반으로 신호를 전송하는 CAP와 독립적으로 할당된 GTS를 이용하여 신호를 전송할 수 있는 CFP로 혼합 구성되는 신호 전송 프레임을 주기적으로 사용하여 신호를 전송하는 다중 사용자 무선 통신 시스템에 있어서,
(A) 상기 코디네이터가 GTS 자원 할당을 요청한 단말기기의 전송 특성에 따라 다음 전송 프레임에서 사용할 GTS 단위 슬롯의 크기와 상기 단말기기에게 할당할 GTS 크기를 결정하는 과정,
(B) 상기 코디네이터가 GTS 자원 할당을 요청한 단말기기들 중 상기 결정된 GTS 크기가 크고 상기 단말기기들의 평균 대비 최대 신호 발생량이 작은 단말기기 순서로 사용 가능한 GTS 자원 크기 내에서 단말기기들을 선택하고, 상기 선택된 단말기기들에게 상기 결정된 GTS 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 관리 및 할당 방법.Multiple terminal devices are connected to the coordinator with a molded topology structure, and each terminal device uses a CAP that transmits signals on a competitive basis such as CSMA / CA. In the multi-user wireless communication system for transmitting signals periodically
(A) determining, by the coordinator, a size of a GTS unit slot to be used in a next transmission frame and a size of a GTS to be allocated to the terminal device according to the transmission characteristics of the terminal device requesting GTS resource allocation;
(B) among the terminal devices that the coordinator requests GTS resource allocation, selects terminal devices within the available GTS resource sizes in order of the terminal devices having the determined GTS size larger and the maximum signal generation amount smaller than the average of the terminal devices; And allocating the determined GTS resource to selected terminal devices.
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