KR20130119667A - Method of operating terminals and access point to maximize energy efficiency of wireless local area network - Google Patents

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KR20130119667A
KR20130119667A KR1020120042643A KR20120042643A KR20130119667A KR 20130119667 A KR20130119667 A KR 20130119667A KR 1020120042643 A KR1020120042643 A KR 1020120042643A KR 20120042643 A KR20120042643 A KR 20120042643A KR 20130119667 A KR20130119667 A KR 20130119667A
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Abstract

A method for operating terminals and access points to maximize the energy efficiency of a wireless local area network is disclosed. The present invention provides a technology to maximize energy efficiency for the entire wireless local area network by determining transmission power and transmission mode in the light of the energy consumption of terminals which communicate with access points in the wireless local area network and remaining terminals. [Reference numerals] (AA) Start;(BB) End;(S200) Step for determining transmitting power and a transmitting mode;(S210) Step for determining the processing amount of WLAN;(S220) Step for calculating the amount of WLAN energy consumption per unit hour;(S230) Step for calculating WLAN energy efficiency;(S240) Step for determining transmitting power and a transmitting mode

Description

무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 극대화하는 단말 및 액세스 포인트의 동작 방법{METHOD OF OPERATING TERMINALS AND ACCESS POINT TO MAXIMIZE ENERGY EFFICIENCY OF WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}METHOD OF OPERATING TERMINALS AND ACCESS POINT TO MAXIMIZE ENERGY EFFICIENCY OF WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}

아래 실시예들은 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 극대화하는 단말 및 액세스 포인트의 동작 방법에 관련된다.
The embodiments below relate to a method of operation of a terminal and an access point that maximizes energy efficiency of a wireless local area network.

IEEE 802.11은 현재 주로 쓰이는 유선 LAN 형태인 이더넷(Ethernet)의 단점을 보완하기 위해 고안된 기술로, 이더넷 네트워크의 말단에 위치해 필요 없는 배선 작업과 유지 관리 비용을 최소화하기 위해 널리 쓰이고 있다. 액세스 포인트(Access Point, AP)는 이더넷 허브와 비슷한 역할을 하는 장비로, 하부구조(infrastructure) 네트워크 모델에서 액세스 포인트 주변에 위치한 무선 단말들을 하나의 네트워크로 묶어 서로 통신할 수 있게 하며, 액세스 포인트에 연결된 이더넷 회선을 통해 다른 액세스 포인트, 백 본(Backbone)이나 WAN 망으로 연결할 수 있도록 해준다.IEEE 802.11 is a technology designed to compensate for the shortcomings of Ethernet, which is the current form of wired LAN, and is widely used to minimize unnecessary wiring and maintenance costs at the end of Ethernet networks. An access point (AP) is a device similar to an Ethernet hub. In an infrastructure network model, an access point (AP) enables a group of wireless terminals located around an access point to communicate with each other by connecting them to a network. It allows you to connect to another access point, backbone or WAN network via a connected Ethernet line.

기본적인 802.11 표준의 MAC 레벨은 여러 단말들이 무선 매체를 공유하는데 분산 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라는 방법을 사용한다. DCF는 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 회피(CSMA/CA)를 기본으로 하고, 선택적으로 IEEE 802.11 RTS/CTS를 사용하여 단말간 매질을 공유한다. The MAC level of the basic 802.11 standard uses a method called a distributed coordination function (DCF) to share wireless media among multiple terminals. DCF is based on Carrier Sense Multiple Access and Collision Avoidance (CSMA / CA), and optionally uses IEEE 802.11 RTS / CTS to share media between terminals.

원래의 802.11 MAC은 고정 조정 기능(Point Coordination Function, PCF)이라고 불리는 또 다른 조정 기능을 가지고 있다. 이 방식은 인프라스트럭처 모드(하부구조)에서만 사용 가능하다. 인프라스트럭처 모드란 단말들이 액세스 포인트를 통해서 네트워크에 접속하는 방식을 말한다. 이러한 방식은 선택적인 것이고 실제로 이 기능이 적용된 액세스 포인트나 Wi-Fi 어댑터들은 얼마 되지 않는다.The original 802.11 MAC has another coordination function called Point Coordination Function (PCF). This approach is only available in infrastructure mode (infrastructure). Infrastructure mode refers to a manner in which terminals access a network through an access point. This is optional, and in fact few access points or Wi-Fi adapters have this feature.

액세스 포인트는 규칙적으로 비콘(beacon) 프레임을 보낸다(일반적으로 매 0.1초 마다 한 개의 비콘 프레임을 전송). 이 비콘 프레임 사이에 PCF는 두 가지 구간을 정한다. 하나는 비 경쟁 구간(Contention Free Period, CFP)이고 다른 하나는 경쟁 구간(Contention Period, CP)이다. 경쟁 구간에서는 DCF가 사용된다. 비 경쟁 구간에서 액세스 포인트는 CF-Poll(Contention-Free-Poll)을 각 단말에 차례로 전송한다. CF-Poll을 받은 단말은 데이터 프레임을 전송할 권한을 갖는다. 즉, 액세스 포인트가 경쟁에 관한 중재자가 된다.
The access point regularly sends beacon frames (typically one beacon frame every 0.1 seconds). The PCF defines two intervals between these beacon frames. One is a contention free period (CFP) and the other is a contention period (CP). DCF is used in competition. In the non-competition period, the access point transmits a Contention-Free-Poll (CF-Poll) to each terminal in turn. The terminal receiving the CF-Poll has a right to transmit a data frame. In other words, the access point becomes a mediator on competition.

본 발명의 실시예들은 단말과 액세스 포인트 사이에서 단일의 데이터 프레임 전송 시 나머지 단말들에 의해 소모되는 에너지 소모량을 고려함으로써, 무선 로컬 영역 네트워크 전체에서 소모되는 에너지 소모량을 감소시키는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide a technique for reducing the energy consumption of the entire wireless local area network by considering the energy consumption of the remaining terminals when transmitting a single data frame between the terminal and the access point. .

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 하나의 액세스 포인트에 의해 소모되는 에너지 소모량과 복수의 단말들에 의해 소모되는 에너지 소모량을 모두 고려함으로써, 무선 로컬 영역 네트워크의 DCF 모드에서 단일의 데이터 프레임 전송 시 소모되는 에너지 소모량을 정확하게 계산하는 기술을 제공할 수 있다.More specifically, embodiments of the present invention consider both energy consumption by one access point and energy consumption by a plurality of terminals, thereby transmitting a single data frame in DCF mode of a wireless local area network. It is possible to provide a technique for accurately calculating the amount of energy consumed.

즉, 본 발명의 실시예들은 단일 전송 링크에 관여하는 단말과 액세스 포인트뿐 아니라 인접한 나머지 단말들의 에너지 효율을 고려함으로써, 무선 로컬 영역 네트워크 전체의 에너지 효율을 극대화시키는 기술을 제공할 수 있다.
That is, embodiments of the present invention can provide a technique for maximizing the energy efficiency of the entire wireless local area network by considering the energy efficiency of not only the terminal and the access point that are involved in a single transmission link but also other adjacent terminals.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 액세스 포인트(AP)와 통신하는 복수의 단말들 중 어느 하나의 단말의 동작 방법은 적어도 상기 복수의 단말들 중 상기 단말을 제외한 나머지 단말들의 에너지 소모량을 기초로 전송 전력과 전송 모드를 결정하는 단계를 포함한다.A method of operating any one of a plurality of terminals communicating with an access point (AP) in a wireless local area network (WLAN) according to an embodiment of the present invention is at least the remaining terminals other than the terminal among the plurality of terminals Determining transmission power and transmission mode based on their energy consumption.

이 때, 상기 에너지 소모량은 상기 나머지 단말들 중 상기 단말에 의해 전송된 신호를 수신하는 적어도 하나의 단말에 의한 에너지 소모량을 고려하여 계산되는 것일 수 있다.In this case, the energy consumption may be calculated in consideration of the energy consumption by at least one terminal receiving the signal transmitted by the terminal among the remaining terminals.

또한, 상기 결정하는 단계는 상기 액세스 포인트에 의한 에너지 소모량 및 상기 단말에 의한 에너지 소모량을 더 기초로 하는 것일 수 있다.In addition, the determining may be based on the energy consumption by the access point and the energy consumption by the terminal.

또한, 상기 결정하는 단계는 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 처리량(throughput)을 계산하는 단계; 상기 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계; 상기 처리량 및 상기 단위 시간당 에너지를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 계산하는 단계; 및 상기 에너지 효율을 기초로 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 결정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include calculating a throughput of the wireless local area network based on a communication mode of the wireless local area network; Calculating an energy consumption per unit time of the wireless local area network based on the communication mode; Calculating an energy efficiency of the wireless local area network based on the throughput and the energy per unit time; And determining the transmission power and the transmission mode based on the energy efficiency.

또한, 상기 결정을 수행하는 단계는 상기 에너지 효율이 극대화 되게끔 하는 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 쌍(pair)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the performing of the determination may include determining a pair of the transmission power and the transmission mode to maximize the energy efficiency.

또한, 상기 쌍을 결정하는 단계는 상기 전송 전력과 관련된 제한 조건 및 상기 전송 모드와 관련된 제한 조건을 고려하는 것일 수 있다.In addition, the determining of the pair may be considering a constraint related to the transmission power and a constraint related to the transmission mode.

또한, 상기 통신 모드는 CSMA/CA 기법을 이용한 제1 모드; 및 CSMA/CA 기법과 RTS/CTS 기법을 이용한 제2 모드를 포함할 수 있다.The communication mode may also include a first mode using a CSMA / CA scheme; And a second mode using the CSMA / CA technique and the RTS / CTS technique.

또한, 상기 처리량을 계산하는 단계는 상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 단말에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 상기 액세스 포인트가 상기 단말에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 또는 페이로드(payload) 길이의 기대값(expected value) 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것일 수 있다.The calculating of the throughput may include the transmission power, the transmission mode, a probability that data to be transmitted by the terminal exists at a randomly selected slot time, and the access point may successfully receive data transmitted by the terminal. It may be based on at least one of the probability, or the expected value of the payload length.

또한, 상기 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계는 상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 단말에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 상기 액세스 포인트가 상기 단말에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 성공적인 데이터 전송 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 충돌(collision) 발생 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 또는 휴지(idle) 기간에서의 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것일 수 있다.In the calculating of the energy consumption per unit time, the transmission power, the transmission mode, the probability that there is data to be transmitted by the terminal at a randomly selected slot time, and the access point successfully transmits the data transmitted by the terminal. Probability of receiving a signal, energy consumption of the wireless local area network when successful data transmission, energy consumption of the wireless local area network when collision occurs, or energy consumption of the wireless local area network in an idle period. It may be based on at least one more.

또한, 상기 결정하는 단계는 미리 정해진 복수의 전송 모드들 내에서 상기 전송 모드를 선택하는 단계; 및 미리 정해진 전송 전력의 범위 내에서 상기 전송 전력을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may further include selecting the transmission mode within a plurality of predetermined transmission modes; And setting the transmission power within a range of a predetermined transmission power.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 로컬 영역 네트워크에서 복수의 단말들과 통신하는 액세스 포인트의 동작 방법은 적어도 상기 복수의 단말들 각각의 에너지 소모량을 기초로 전송 전력과 전송 모드를 결정하는 단계를 포함한다.An operation method of an access point communicating with a plurality of terminals in a wireless local area network according to an embodiment of the present invention includes determining a transmission power and a transmission mode based on at least energy consumption of each of the plurality of terminals. do.

이 때, 상기 결정하는 단계는 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 처리량(throughput)을 계산하는 단계; 상기 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계; 상기 처리량 및 상기 단위 시간당 에너지를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 계산하는 단계; 및 상기 에너지 효율을 기초로 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 결정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the determining may include calculating a throughput of the wireless local area network based on a communication mode of the wireless local area network; Calculating an energy consumption per unit time of the wireless local area network based on the communication mode; Calculating an energy efficiency of the wireless local area network based on the throughput and the energy per unit time; And determining the transmission power and the transmission mode based on the energy efficiency.

또한, 상기 결정을 수행하는 단계는 상기 에너지 효율이 극대화 되게끔 하는 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 쌍(pair)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the performing of the determination may include determining a pair of the transmission power and the transmission mode to maximize the energy efficiency.

또한, 상기 처리량을 계산하는 단계는 상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 액세스 포인트에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 목적(destination) 단말이 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 또는 페이로드 길이의 기대값 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것일 수 있다.The calculating of the throughput may include the transmission power, the transmission mode, a probability that data to be transmitted by the access point exists at a randomly selected slot time, and a destination terminal may determine data transmitted by the access point. It may be further based on at least one of a probability of receiving successfully, or an expected value of payload length.

또한, 상기 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계는 상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 액세스 포인트에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 목적 단말이 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 성공적인 데이터 전송 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 충돌 발생 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 또는 휴지 기간에서의 상기 무선 로컬 영역 네트의 에너지 소모량 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것일 수 있다.The calculating of energy consumption per unit time may include the transmission power, the transmission mode, the probability that data to be transmitted by the access point exists at a randomly selected slot time, and the target terminal may determine the data transmitted by the access point. Further based on at least one of the probability of successful reception, the energy consumption of the wireless local area network upon successful data transmission, the energy consumption of the wireless local area network in the event of a collision, or the energy consumption of the wireless local area net in a dormant period. It may be to.

또한, 상기 결정을 수행하는 단계는 상기 전송 전력과 관련된 제한 조건 및 상기 전송 모드와 관련된 제한 조건을 만족시키고, 상기 에너지 효율이 극대화 되게끔 하는 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 쌍(pair)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
In addition, performing the determination may determine a pair of the transmission power and the transmission mode that satisfies the constraint related to the transmission power and the constraint related to the transmission mode and maximizes the energy efficiency. It may include the step.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IEEE 802.11 표준에 따른 MAC 시스템 모델을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말과 액세스 포인트의 동작 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 전송 전력을 찾기 위한 시뮬레이션 결과 그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베이직 모드에서 전송 거리를 달리함에 따른 네트워크 전체의 에너지 효율 변화를 설명하기 위한 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 RTS-CTS 모드에서 전송 거리를 달리함에 따른 네트워크 전체의 에너지 효율 변화를 설명하기 위한 그래프.
1 is a view for explaining a MAC system model according to the IEEE 802.11 standard according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of operating a terminal and an access point according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of a simulation result for finding an optimal transmit power according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a change in energy efficiency of an entire network by varying a transmission distance in a basic mode according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating changes in energy efficiency of an entire network according to different transmission distances in an RTS-CTS mode according to an embodiment of the present invention.

1. 시스템 모델1. System Model

A. IEEE 802.11n 표준의 PHY 레벨 사양A. PHY level specification of IEEE 802.11n standard

직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 기법에 기반한 IEEE 802.11n 표준의 PHY 레벨은 다양한 전송 속도들을 제공한다(표 1 참고).
The PHY level of the IEEE 802.11n standard based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme provides various transmission rates (see Table 1).

Figure pat00001
Figure pat00001

이러한 전송 속도들은 변조 기법들(예를 들면, BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM), 콘볼루셔널(convolutional) 코딩 기법, 및 비터비(Viterbi) 디코딩 기법을 이용하여 얻을 수 있다.
Such transmission rates may be obtained using modulation techniques (eg, BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM), convolutional coding technique, and Viterbi decoding technique.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2는 전력 소모 특성들을 요약한 표이다. Ptx, Pckt, PPA는 각각 전송 전력, 회로에서 소모되는 전력, 전력 증폭기에서 소모되는 전력이다. 이하, 수신 전력 Prx와 휴지(idle) 모드에서의 전력 Pidle은 회로에서 소모되는 전력 Pckt과 동일하다고 가정한다. 또한, 노이즈 전력 레벨 Pnoise는 -199dBW로 설정한다.
Table 2 summarizes the power consumption characteristics. P tx , P ckt , and P PA are the transmit power, the power consumed by the circuit, and the power consumed by the power amplifier, respectively. Hereinafter, it is assumed that the received power P rx and the power P idle in the idle mode are the same as the power P ckt consumed in the circuit. In addition, the noise power level P noise is set to -199 dBW.

B. IEEE 802.11 표준의 MAC 레벨 사양B. MAC Level Specification of the IEEE 802.11 Standard

IEEE 802.11 표준의 MAC 레벨은 폴링(polling) 기반 PCF(Point Coordination Function)와 BEB(Binary Exponential Backoff) 메커니즘을 이용한 컨텐션(contention) 기반 DCF(Distributed Coordination Function)를 지원한다.The MAC level of the IEEE 802.11 standard supports a contention-based distributed coordination function (DCF) using a polling-based point coordination function (PCF) and a binary exponential backoff (BEB) mechanism.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IEEE 802.11 표준에 따른 MAC 시스템 모델을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a MAC system model according to the IEEE 802.11 standard according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 로컬 영역 네트워크(100)는 N개의 단말들(120, 130, 140)과 하나의 액세스 포인트(AP, 110)를 포함한다. 이 때, 액세스 포인트와 N개의 단말들 각각의 전송 거리는 di(i=1,2,...,N)이다. N개의 단말들은 액세스 포인트의 통신 반경 r 이내에 위치한다. N개의 단말들은 DCF 모드에서 데이터 프레임을 전송하기 위하여 서로 경합한다.Referring to FIG. 1, the wireless local area network 100 according to an embodiment of the present invention includes N terminals 120, 130, and 140 and one access point (AP) 110. At this time, the transmission distance of each of the access point and the N terminals is d i (i = 1, 2, ..., N). N terminals are located within a communication radius r of the access point. N terminals contend with each other to transmit a data frame in DCF mode.

N개의 단말들 각각은 베이직(Basic) 모드 또는 RTS-CTS 교환 모드로 동작할 수 있다. 이 때, N개의 단말들 각각의 최대 전송 전력 Ptx , max는 Pckt와 PPA , max의 합으로 제한될 수 있다.Each of the N terminals may operate in a basic mode or an RTS-CTS exchange mode. At this time, the maximum transmit power P tx , max of each of the N terminals may be limited to the sum of P ckt , P PA , and max .

표 3은 IEEE 802.11 표준의 MAC 레벨과 IEEE 802.11n 표준의 레거시(legacy) 모드에 기반한 파라미터들이다.
Table 3 shows parameters based on the MAC level of the IEEE 802.11 standard and the legacy mode of the IEEE 802.11n standard.

Figure pat00003
Figure pat00003

2. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량 분석2. Energy Consumption Analysis of a Wireless Local Area Network According to an Embodiment of the Present Invention

무선 로컬 영역 네트워크(100)는 DCF 모드에서 캐리어 센싱(carrier sensing)을 기반으로 한다. 따라서, 임의의 타임 슬롯에서 실제 통신을 수행하는 단말과 액세스 포인트 외 나머지 단말들도 수신되는 데이터 패킷을 디코딩 하여야 한다. The wireless local area network 100 is based on carrier sensing in DCF mode. Therefore, the terminal that performs actual communication in any time slot and the rest of the terminals other than the access point must decode the received data packet.

예를 들면, 제1 단말(120)이 액세스 포인트(110)로 데이터를 송신하는 경우를 가정하자. 이 경우, 기본적으로 제1 단말(120)이 데이터를 송신하기 위한 에너지와 액세스 포인트(110)가 데이터를 수신하기 위한 에너지가 소모된다. 전술한 바와 같이, DCF 모드에서 제1 단말(120)을 제외한 나머지 단말들(130, 140)은 제1 단말(120)에 의해 송신된 데이터를 수신하고, 이 데이터의 목적지가 자신인지 여부를 판단하기 위하여 수신된 데이터를 디코딩 한다. 즉, 나머지 단말들(130, 140) 또한 수신된 데이터를 디코딩 하기 위하여 에너지를 소모한다.For example, assume that the first terminal 120 transmits data to the access point 110. In this case, basically, energy for transmitting data by the first terminal 120 and energy for receiving data by the access point 110 are consumed. As described above, in the DCF mode, the remaining terminals 130 and 140 except for the first terminal 120 receive data transmitted by the first terminal 120 and determine whether the destination of the data is itself. To decode the received data. That is, the remaining terminals 130 and 140 also consume energy to decode the received data.

본 발명의 일실시예에 따른 단말(120)과 액세스 포인트(110)는 이러한 나머지 단말들(130, 140)에 의해 소모되는 에너지 소모량을 고려함으로써, 무선 로컬 영역 네트워크(100) 전체에서 소모되는 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the terminal 120 and the access point 110 consider energy consumption consumed by the remaining terminals 130 and 140, thereby consuming energy in the entire wireless local area network 100. It can reduce the consumption.

이하, DCF 모드로 동작하는 N개의 단말들이 서로 간섭 영역(interference range)에 위치하고 있는 경우를 가정한다. 다만, 본 발명의 범위는 이러한 가정에 의하여 한정되지 아니하고 히든 노드 문제(hidden node problem)가 발생하는 경우에도 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 후술할 사항들로부터 본 발명을 적용할 수 있다.Hereinafter, it is assumed that N terminals operating in the DCF mode are located in an interference range. However, the scope of the present invention is not limited by these assumptions, and even if a hidden node problem occurs, those skilled in the art may apply the present invention from the following matters. Can be.

무선 로컬 영역 네트워크의 DCF 모드에서 N개의 단말들이 베이직 모드(BAS) 또는 RTS-CTS 모드(RTS)로 동작 시 처리량(throughput)은 다음 (수식 1)과 같이 계산될 수 있다.
In the DCF mode of the wireless local area network, when N terminals operate in a basic mode (BAS) or an RTS-CTS mode (RTS), throughput may be calculated as shown in Equation 1 below.

(수식 1)(Equation 1)

Figure pat00004

Figure pat00004

여기서, N개의 단말들은 i ∈{BAS, RTS} 모드를 사용한다. 이 때, Prtr = 1 - (1 - τ)N은 랜덤하게 선택된 슬롯 시간에서 적어도 하나의 전송이 있을 확률이고, Prs = Nτ(1 - τ)(N-1)/Prtr은 성공적인 전송 확률이다. 또한, Ts ,i는 i 모드에서 성공적인 전송 시 평균 시간 소요량이고, Tc ,i는 i 모드에서 충돌 발생 시 평균 시간 소요량이며, Tδ는 휴지(idle) 시간이다.Here, N terminals use i ∈ {BAS, RTS} mode. At this time, Pr tr = 1-(1-τ) N is the probability that there is at least one transmission in a randomly selected slot time, and Pr s = Nτ (1-τ) (N-1) / Pr tr is the probability of successful transmission. In addition, T s , i is the average time required for successful transmission in the i mode, T c , i is the average time required when a collision occurs in the i mode, T δ is the idle time.

또한, 무선 로컬 영역 네트워크의 DCF 모드에서 N개의 단말들이 베이직 모드(BAS) 또는 RTS-CTS 모드(RTS)로 동작 시 단위 시간당 에너지 소모량은 다음 (수식 2)와 같이 계산될 수 있다.
In addition, when N terminals operate in a basic mode (BAS) or an RTS-CTS mode (RTS) in a DCF mode of a wireless local area network, the energy consumption per unit time may be calculated as shown in Equation 2 below.

(수식 2)(Formula 2)

Figure pat00005

Figure pat00005

여기서, Es ,i는 i 모드에서 성공적인 전송 시 에너지 소모량이고,

Figure pat00006
는 i 모드에서 충돌 발생시 평균 에너지 소모량이다. 이 때,
Figure pat00007
는 전송 확률, 충돌 확률, 및 충돌된 전송기들의 숫자에 따른 에너지 소모량을 기초로 계산된다. Eδ는 휴지 시간 동안 소모되는 에너지 소모량이다. Where E s , i is the energy consumption during successful transmission in mode i,
Figure pat00006
Is the average energy consumption when a collision occurs in i mode. At this time,
Figure pat00007
Is calculated based on transmission probability, collision probability, and energy consumption according to the number of collided transmitters. E δ is the amount of energy consumed during the down time.

Es ,i는 데이터를 전송하는 하나의 단말에 의해 소모되는 에너지 소모량, 그 데이터를 수신하는 하나의 액세스 포인트에 의해 소모되는 에너지 소모량, 및 나머지 (N-1)개의 단말에 의해 소모되는 에너지 소모량을 포함하며, 다음과 같이 계산될 수 있다.
E s , i is energy consumption consumed by one terminal transmitting data, energy consumption consumed by one access point receiving the data, and energy consumption consumed by the remaining (N-1) terminals. It can be calculated as follows.

(수식 3)(Equation 3)

Figure pat00008

Figure pat00008

(수식 4)(Equation 4)

Figure pat00009

Figure pat00009

여기서, TRTS, TCTS, TACK, TSIFS, 및 TDIFS는 [표 3]에 설명되어 있다. T(L,m)은 프레임 사이즈가 L bits이고, 전송 모드 m을 사용하는 IEEE 802.11n 표준의 데이터 전송 시간으로 다음 (수식 5)와 같이 계산될 수 있다.
Here, T RTS , T CTS , T ACK , T SIFS , and T DIFS are described in [Table 3]. T (L, m) is a data size of the IEEE 802.11n standard using a transmission mode m of L bits and may be calculated as shown in Equation 5 below.

(수식 5)(Equation 5)

Figure pat00010

Figure pat00010

여기서, tPLCPPreamble, tPLCP_SIG, tSymbol은 [표 3]에 설명되어 있다. BpS(m)은 전송 모드 m에서의 심볼당 비트 수(bpS)이고, [표 1]에 설명되어 있다. Overheadbits는 MAC 헤더, MAC 테일, PHY 헤더, PHY 테일을 포함하는 오버헤드를 위한 비트 수이다.Here, tPLCPPreamble, tPLCP_SIG, tSymbol are described in [Table 3]. BpS (m) is the number of bits per symbol (bpS) in transmission mode m and is described in [Table 1]. Overhead bits is the number of bits for overhead including the MAC header, MAC tail, PHY header, and PHY tail.

한편, TNAV는 RTS 프레임 전송에 의해 설정되는 네트워크 할당 벡터로써, TSIFS + TCTS + TSIFS + T(L,m) + TSIFS + TACK의 값을 가진다. 데이터를 전송하는 단말을 제외한 나머지 단말들 및 액세스 포인트는 RTS 패킷을 수신하고, 추후 데이터 전송에 관여하지 않는 단말들은 그 데이터 전송의 종료 시간을 나타내는 네트워크 할당 벡터를 설정한다.Meanwhile, T NAV is a network allocation vector set by RTS frame transmission and has a value of T SIFS + T CTS + T SIFS + T (L, m) + T SIFS + T ACK . The remaining terminals and the access point except the terminal transmitting the data receive the RTS packet, and the terminals not involved in the data transmission later set a network allocation vector indicating the end time of the data transmission.

또한,

Figure pat00011
, Eδ는 데이터를 전송하는 하나의 단말에 의해 소모되는 에너지 소모량, 그 데이터를 수신하는 하나의 액세스 포인트에 의해 소모되는 에너지 소모량, 및 나머지 (N-1)개의 단말에 의해 소모되는 에너지 소모량을 포함하며, 다음과 같이 계산될 수 있다.
Also,
Figure pat00011
, E δ is the energy consumption consumed by one terminal transmitting data, energy consumption consumed by one access point receiving the data, and energy consumption consumed by the remaining (N-1) terminals. It can be calculated as follows.

(수식 6)(Equation 6)

Figure pat00012

Figure pat00012

(수식 7)(Formula 7)

Figure pat00013

Figure pat00013

(수식 8)(Equation 8)

Figure pat00014

Figure pat00014

이 때, Prc ,k는 k개의 단말들이 동시에 데이터를 전송할 확률이고, 다음 (수식 9)와 같이 계산될 수 있다.
In this case, Pr c , k is a probability that k terminals simultaneously transmit data, and may be calculated as follows.

(수식 9)(Formula 9)

Figure pat00015

Figure pat00015

여기서, NCk는 N개의 단말들 중 k개의 단말들을 선택하는 조합이고, τ는 랜덤하게 선택된 슬롯 시간에서 단말이 데이터 프레임을 전송할 확률이다. Ec ,k는 k개의 단말들이 동시에 데이터를 전송 시 소모되는 에너지 소모량이고, 다음 (수식 10)과 같이 계산될 수 있다.
Here, N C k is a combination of selecting k terminals among N terminals, and τ is a probability that the terminal transmits a data frame at a randomly selected slot time. E c , k is the energy consumption when k terminals simultaneously transmit data, and can be calculated as follows.

(수식 10)(Formula 10)

Figure pat00016

Figure pat00016

따라서, 본 발명의 실시예들은 하나의 액세스 포인트에 의해 소모되는 에너지 소모량과 N개의 단말들에 의해 소모되는 에너지 소모량을 모두 고려함으로써, 무선 로컬 영역 네트워크의 DCF 모드에서 단일의 데이터 프레임 전송 시 소모되는 에너지 소모량을 정확하게 계산할 수 있다.Accordingly, embodiments of the present invention consider both the energy consumption by one access point and the energy consumption by N terminals, thereby reducing the consumption of a single data frame in the DCF mode of the wireless local area network. The energy consumption can be calculated accurately.

즉, IEEE 802.11 표준의 무선 로컬 영역 네트워크에서 i ∈ {BAS, RTS} 모드를 사용 시 소모되는 에너지 소모량은 다음 (수식 11)과 같이 계산될 수 있다.
That is, the energy consumption when using i ∈ {BAS, RTS} mode in the wireless local area network of the IEEE 802.11 standard can be calculated as follows.

(수식 11)(Equation 11)

Figure pat00017

Figure pat00017

3. 본 발명의 일실시예에 따른 단말 및 액세스 포인트의 동작 방법3. Operation method of terminal and access point according to an embodiment of the present invention

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말과 액세스 포인트의 동작 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of operating a terminal and an access point according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 액세스 포인트(AP)와 통신하는 복수의 단말들 중 어느 하나의 단말의 동작 방법은 적어도 상기 복수의 단말들 중 상기 단말을 제외한 나머지 단말들의 에너지 소모량을 기초로 전송 전력과 전송 모드를 결정하는 단계(S200)를 포함한다.2, a method of operating any one of a plurality of terminals communicating with an access point (AP) in a wireless local area network (WLAN) according to an embodiment of the present invention is at least one of the plurality of terminals. And determining the transmission power and the transmission mode based on the energy consumption of the remaining terminals other than the terminal (S200).

이 때, 상기 결정하는 단계(S200)는 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 처리량(throughput)을 계산하는 단계(S210); 상기 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계(S220); 상기 처리량 및 상기 단위 시간당 에너지를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 계산하는 단계(S230); 및 상기 에너지 효율을 기초로 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 결정을 수행하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.In this case, the determining step (S200) may include calculating a throughput of the wireless local area network based on a communication mode of the wireless local area network (S210); Calculating energy consumption per unit time of the wireless local area network based on the communication mode (S220); Calculating an energy efficiency of the wireless local area network based on the throughput and the energy per unit time (S230); And determining the transmission power and the transmission mode based on the energy efficiency (S240).

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 로컬 영역 네트워크에서 복수의 단말들과 통신하는 액세스 포인트의 동작 방법은 적어도 상기 복수의 단말들 각각의 에너지 소모량을 기초로 전송 전력과 전송 모드를 결정하는 단계(S200)를 포함한다.In addition, in the wireless local area network according to another embodiment of the present invention, a method of operating an access point for communicating with a plurality of terminals includes determining a transmission power and a transmission mode based on at least energy consumption of each of the plurality of terminals. (S200).

이 때, 상기 결정하는 단계(S200)는 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 처리량(throughput)을 계산하는 단계(S210); 상기 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계(S220); 상기 처리량 및 상기 단위 시간당 에너지를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 계산하는 단계(S230); 및 상기 에너지 효율을 기초로 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 결정을 수행하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.In this case, the determining step (S200) may include calculating a throughput of the wireless local area network based on a communication mode of the wireless local area network (S210); Calculating energy consumption per unit time of the wireless local area network based on the communication mode (S220); Calculating an energy efficiency of the wireless local area network based on the throughput and the energy per unit time (S230); And determining the transmission power and the transmission mode based on the energy efficiency (S240).

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 및 액세스 포인트는 무선 로컬 영역 네트워크에 포함된 하나의 액세스 포인트와 N개의 단말 모두의 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 및 액세스 포인트는 전송 전력 Ptx *와 전송 모드 m*을 다음 (수식 12)와 같이 선택할 수 있다.
More specifically, the terminal and the access point according to an embodiment of the present invention can maximize energy efficiency of one access point and N terminals included in the wireless local area network. To this end, the terminal and the access point according to an embodiment of the present invention may select the transmission power P tx * and the transmission mode m * as shown in Equation 12 below.

(수식 12)(Formula 12)

Figure pat00018

Figure pat00018

Figure pat00019
는 비연속성(discontinuity)과 비단조성(non-monotonic nature)을 가지므로, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 및 액세스 포인트는 완전 검색(exhaustive search) 알고리즘을 이용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전송 모드의 수는 8개이고, 전송 전력의 범위는 대략 0~1W이므로, 완전 검색 알고리즘을 이용하더라도 계산을 위한 복잡도(complexity)는 높지 않다.
Figure pat00019
Since has discontinuity and non-monotonic nature, the terminal and the access point according to an embodiment of the present invention may use an exhaustive search algorithm. For example, according to one embodiment of the present invention, since the number of transmission modes is eight and the transmission power range is approximately 0 to 1W, the complexity for calculation is not high even when using a perfect search algorithm.

4. 본 발명의 실시예들에 따른 효과4. Effects according to embodiments of the present invention

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 MATLAB 시뮬레이션을 이용하여 3 가지 서로 다른 기법들을 비교함으로써 확인할 수 있다.Effects according to embodiments of the present invention can be confirmed by comparing three different techniques using MATLAB simulation.

첫 번째 기법은 통상적인 PHY 속도 선택 기법이다. 이 때, 전송 속도 Ptx는 Ptx,max로 고정된다. Ptx , max는 미리 정해진 PER(Packet Error Rate) 내에서 선택 가능한 최대의 전송 속도이다. 본 발명의 일실시예에 따르면, PER은 10-2일 수 있다.The first technique is a conventional PHY rate selection technique. At this time, the transmission rate P tx is fixed to P tx, max . P tx and max are the maximum transmission rates selectable within a predetermined packet error rate (PER). According to an embodiment of the present invention, the PER may be 10 −2 .

두 번째 기법은 단일 전송 링크의 에너지 효율을 극대화하는 적응적 전송 전력 조절 및 전송 속도 선택 기법이다. 이 기법은 단일 전송 링크에 포함되는 하나의 단말과 하나의 액세스 포인트의 에너지 효율만을 고려한다.The second technique is an adaptive transmission power regulation and transmission rate selection technique that maximizes the energy efficiency of a single transmission link. This technique only considers the energy efficiency of one terminal and one access point included in a single transmission link.

세 번째 기법은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 로컬 영역 네트워크 전체의 에너지 효율을 극대화하는 적응적 전송 전력 조절 및 전송 속도 선택 기법이다. 두 번째 기법 및 세 번째 기법 역시 PER 을 10-2로 설정할 수 있다.The third technique is an adaptive transmission power adjustment and transmission rate selection technique for maximizing energy efficiency of the entire wireless local area network according to embodiments of the present invention. The second and third techniques can also set the PER to 10 -2 .

본 발명의 실시예들에 따른 효과를 검증하기 위하여 전송 거리 d를 달리하는 시뮬레이션이 수행될 수 있다. 이 때, 채널은 데이터 프레임 전송 기간 동안 슬로우 페이딩(slow fading) 상태라 가정한다. 즉, 데이터 프레임 전송 기간 동안 주파수 도메인과 시간 도메인 모두에서 채널 게인(gain)이 일정하다고 가정한다.In order to verify the effect according to the embodiments of the present invention, a simulation of varying the transmission distance d may be performed. At this time, it is assumed that the channel is in a slow fading state during the data frame transmission period. That is, it is assumed that channel gain is constant in both the frequency domain and the time domain during the data frame transmission period.

또한, 시뮬레이션을 위하여 대역폭(bandwidth)은 20MHz로 설정되고, 단말들의 개수인 N은 20으로 설정된다. 이 때, 전송 거리 d에서의 경로 손실(path loss)은 다음 (수식 13)과 같이 계산될 수 있다.
In addition, the bandwidth (bandwidth) is set to 20MHz for the simulation, the number of terminals N is set to 20. At this time, a path loss at the transmission distance d may be calculated as follows.

(수식 13)(Equation 13)

Figure pat00020

Figure pat00020

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 전송 전력을 찾기 위한 시뮬레이션 결과 그래프이다.3 is a graph of simulation results for finding an optimal transmit power according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전송 전력과 전송 속도를 달리함에 따라 단말의 에너지 효율이 변한다. 이 때, 전송 거리 d는 25m로 고정되고, 페이로드 크기 L은 800bits(즉, 100bytes)이다. Referring to FIG. 3, the energy efficiency of the terminal changes as the transmission power and the transmission speed are different. At this time, the transmission distance d is fixed at 25 m, and the payload size L is 800 bits (ie, 100 bytes).

두 번째 기법(310)에 의하면 Ptx가 1.64W이고 전송 속도가 52Mbps일 때 단일 전송 링크의 에너지 효율이 극대화(311)된다. 반면, 본 발명의 일실시예에 따른 세 번째 기법(320)에 의하면 Ptx가 0.99W이고 전송 속도가 39Mbps일 때 무선 로컬 영역 네트워크 전체의 에너지 효율(321)이 극대화 된다.According to the second technique 310, when P tx is 1.64W and the transmission rate is 52Mbps, the energy efficiency of the single transmission link is maximized (311). On the other hand, according to the third technique 320 according to an embodiment of the present invention, when P tx is 0.99W and the transmission rate is 39Mbps, the energy efficiency 321 of the entire wireless local area network is maximized.

즉, 본 발명의 실시예들에 따라 단일 전송 링크 뿐 아니라 인접한 나머지 단말들의 에너지 효율을 고려하는 경우, 무선 로컬 영역 네트워크 전체의 에너지 효율이 극대화 될 수 있다.
That is, in consideration of energy efficiency of not only a single transmission link but also neighboring terminals according to embodiments of the present invention, energy efficiency of the entire wireless local area network may be maximized.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베이직 모드에서 전송 거리를 달리함에 따른 네트워크 전체의 에너지 효율 변화를 설명하기 위한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 RTS-CTS 모드에서 전송 거리를 달리함에 따른 네트워크 전체의 에너지 효율 변화를 설명하기 위한 그래프이다.4 is a graph illustrating a change in energy efficiency of the entire network according to different transmission distances in a basic mode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a transmission diagram in an RTS-CTS mode according to an embodiment of the present invention. This is a graph to explain the change in energy efficiency of the entire network according to the distance.

도 4와 도 5를 참조하면, 무선 로컬 영역 네트워크가 베이직 모드로 동작되는 경우와 RTS-CTS 모드로 동작되는 경우, 전송 거리 d를 달리함에 따라 무선 로컬 영역 네트워크 전체의 에너지 효율이 변한다. 이 때, 본 발명의 일실시예에 따르면 단말들의 수 N은 20이고, 페이로드 크기 L은 800bits(즉, 100bytes)이다.4 and 5, when the wireless local area network is operated in the basic mode and in the RTS-CTS mode, the energy efficiency of the entire wireless local area network changes as the transmission distance d varies. At this time, according to an embodiment of the present invention, the number N of terminals is 20, and the payload size L is 800 bits (ie, 100 bytes).

전송 거리 d를 달리하는 전 구간(예를 들면, 0m에서 90m)에 걸쳐 본 발명의 일실시예에 따른 세 번째 기법(420, 520)이 가장 좋은 결과를 보인다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 세 번째 기법(420, 520)은 첫 번째 기법(410, 510)에 비하여 평균 34%의 에너지 효율 상승 효과를 보인다.
The third technique 420, 520 according to an embodiment of the present invention shows the best results over the entire interval (e.g., 0m to 90m) with different transmission distances d. More specifically, the third technique 420, 520 according to an embodiment of the present invention shows an average 34% energy efficiency increase effect compared to the first technique 410, 510.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (16)

무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 액세스 포인트(AP)와 통신하는 복수의 단말들 중 어느 하나의 단말의 동작 방법에 있어서,
적어도 상기 복수의 단말들 중 상기 단말을 제외한 나머지 단말들의 에너지 소모량을 기초로 전송 전력과 전송 모드를 결정하는 단계
를 포함하는 단말의 동작 방법.
In the method of operating any one of a plurality of terminals communicating with the access point (AP) in a wireless local area network (WLAN),
Determining a transmission power and a transmission mode based on at least energy consumption of the other terminals except the terminal among the plurality of terminals;
Method of operation of the terminal comprising a.
제1항에 있어서,
상기 에너지 소모량은
상기 나머지 단말들 중 상기 단말에 의해 전송된 신호를 수신하는 적어도 하나의 단말에 의한 에너지 소모량을 고려하여 계산되는 것인 단말의 동작 방법.
The method of claim 1,
The energy consumption is
Method of operation of the terminal is calculated in consideration of the energy consumption by at least one terminal receiving the signal transmitted by the terminal among the remaining terminals.
제1항에 있어서,
상기 결정하는 단계는
상기 액세스 포인트에 의한 에너지 소모량 및 상기 단말에 의한 에너지 소모량을 더 기초로 하는 것인 단말의 동작 방법.
The method of claim 1,
The step of determining
And an energy consumption by the access point and an energy consumption by the terminal.
제1항에 있어서,
상기 결정하는 단계는
상기 무선 로컬 영역 네트워크의 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 처리량(throughput)을 계산하는 단계;
상기 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계;
상기 처리량 및 상기 단위 시간당 에너지를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 계산하는 단계; 및
상기 에너지 효율을 기초로 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 결정을 수행하는 단계
를 포함하는 단말의 동작 방법.
The method of claim 1,
The step of determining
Calculating a throughput of the wireless local area network based on a communication mode of the wireless local area network;
Calculating an energy consumption per unit time of the wireless local area network based on the communication mode;
Calculating an energy efficiency of the wireless local area network based on the throughput and the energy per unit time; And
Performing determination of the transmission power and the transmission mode based on the energy efficiency.
Method of operation of the terminal comprising a.
제4항에 있어서,
상기 결정을 수행하는 단계는
상기 에너지 효율이 극대화 되게끔 하는 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 쌍(pair)을 결정하는 단계
를 포함하는 단말의 동작 방법.
5. The method of claim 4,
Performing the determination is
Determining a pair of the transmission power and the transmission mode to maximize the energy efficiency
Method of operation of the terminal comprising a.
제5항에 있어서,
상기 쌍을 결정하는 단계는
상기 전송 전력과 관련된 제한 조건 및 상기 전송 모드와 관련된 제한 조건을 고려하는 것인 단말의 동작 방법.
The method of claim 5,
Determining the pair
Considering the constraints associated with the transmission power and the constraints associated with the transmission mode.
제4항에 있어서,
상기 통신 모드는
CSMA/CA 기법을 이용한 제1 모드; 및
CSMA/CA 기법과 RTS/CTS 기법을 이용한 제2 모드
를 포함하는 단말의 동작 방법.
5. The method of claim 4,
The communication mode is
First mode using CSMA / CA technique; And
Second Mode Using CSMA / CA and RTS / CTS Techniques
Method of operation of the terminal comprising a.
제4항에 있어서,
상기 처리량을 계산하는 단계는
상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 단말에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 상기 액세스 포인트가 상기 단말에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 또는 페이로드(payload) 길이의 기대값(expected value) 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것인 단말의 동작 방법.
5. The method of claim 4,
The step of calculating the throughput
The transmission power, the transmission mode, the probability that there is data to be transmitted by the terminal at a randomly selected slot time, the probability that the access point successfully receives the data transmitted by the terminal, or the payload length Method based on at least one of the expected value (expected value) of the operation of the terminal.
제4항에 있어서,
상기 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계는
상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 단말에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 상기 액세스 포인트가 상기 단말에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 성공적인 데이터 전송 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 충돌(collision) 발생 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 또는 휴지(idle) 기간에서의 상기 무선 로컬 영역 네트의 에너지 소모량 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것인 단말의 동작 방법.
5. The method of claim 4,
The step of calculating the energy consumption per unit time
The transmission power, the transmission mode, the probability that there is data to be transmitted by the terminal at a randomly selected slot time, the probability that the access point successfully receives the data transmitted by the terminal, the wireless local upon successful data transmission. And further based on at least one of energy consumption of the area network, energy consumption of the wireless local area network when collision occurs, or energy consumption of the wireless local area network in an idle period. Way.
제1항에 있어서,
상기 결정하는 단계는
미리 정해진 복수의 전송 모드들 내에서 상기 전송 모드를 선택하는 단계; 및
미리 정해진 전송 전력의 범위 내에서 상기 전송 전력을 설정하는 단계
를 포함하는 단말의 동작 방법.
The method of claim 1,
The step of determining
Selecting the transmission mode within a predetermined plurality of transmission modes; And
Setting the transmit power within a predetermined range of transmit power
Method of operation of the terminal comprising a.
무선 로컬 영역 네트워크에서 복수의 단말들과 통신하는 액세스 포인트의 동작 방법에 있어서,
적어도 상기 복수의 단말들 각각의 에너지 소모량을 기초로 전송 전력과 전송 모드를 결정하는 단계
를 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
In the wireless local area network, a method of operating an access point communicating with a plurality of terminals,
Determining a transmission power and a transmission mode based on at least energy consumption of each of the plurality of terminals;
/ RTI >
제11항에 있어서,
상기 결정하는 단계는
상기 무선 로컬 영역 네트워크의 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 처리량(throughput)을 계산하는 단계;
상기 통신 모드를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계;
상기 처리량 및 상기 단위 시간당 에너지를 기초로 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 효율을 계산하는 단계; 및
상기 에너지 효율을 기초로 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 결정을 수행하는 단계
를 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
The step of determining
Calculating a throughput of the wireless local area network based on a communication mode of the wireless local area network;
Calculating an energy consumption per unit time of the wireless local area network based on the communication mode;
Calculating an energy efficiency of the wireless local area network based on the throughput and the energy per unit time; And
Performing determination of the transmission power and the transmission mode based on the energy efficiency.
/ RTI >
제12항에 있어서,
상기 결정을 수행하는 단계는
상기 에너지 효율이 극대화 되게끔 하는 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 쌍(pair)을 결정하는 단계
를 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
The method of claim 12,
Performing the determination is
Determining a pair of the transmission power and the transmission mode to maximize the energy efficiency
/ RTI >
제12항에 있어서,
상기 처리량을 계산하는 단계는
상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 액세스 포인트에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 목적(destination) 단말이 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 또는 페이로드 길이의 기대값 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것인 액세스 포인트의 동작 방법.
The method of claim 12,
The step of calculating the throughput
The transmission power, the transmission mode, the probability that there will be data to be transmitted by the access point at a randomly selected slot time, the probability that a destination terminal will successfully receive the data transmitted by the access point, or payload And based further on at least one of the expected values of length.
제12항에 있어서,
상기 단위 시간당 에너지 소모량을 계산하는 단계는
상기 전송 전력, 상기 전송 모드, 랜덤 하게 선택된 슬롯 시간에서 상기 액세스 포인트에 의해 전송될 데이터가 존재할 확률, 목적 단말이 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 데이터를 성공적으로 수신할 확률, 성공적인 데이터 전송 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 충돌 발생 시 상기 무선 로컬 영역 네트워크의 에너지 소모량, 또는 휴지 기간에서의 상기 무선 로컬 영역 네트의 에너지 소모량 중 적어도 하나를 더 기초로 하는 것인 액세스 포인트의 동작 방법.
The method of claim 12,
The step of calculating the energy consumption per unit time
The transmission power, the transmission mode, the probability that there is data to be transmitted by the access point at a randomly selected slot time, the probability that the target terminal successfully receives the data transmitted by the access point, and the wireless upon successful data transmission. And at least one of energy consumption of a local area network, energy consumption of the wireless local area network in the event of a collision, or energy consumption of the wireless local area network in a dormant period.
제12항에 있어서,
상기 결정을 수행하는 단계는
상기 전송 전력과 관련된 제한 조건 및 상기 전송 모드와 관련된 제한 조건을 만족시키고, 상기 에너지 효율이 극대화 되게끔 하는 상기 전송 전력과 상기 전송 모드의 쌍(pair)을 결정하는 단계
를 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
The method of claim 12,
Performing the determination is
Determining a pair of the transmission power and the transmission mode that satisfies the constraint related to the transmission power and the constraint related to the transmission mode and maximizes the energy efficiency.
/ RTI >
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KR102053265B1 (en) * 2018-10-23 2019-12-06 아주대학교산학협력단 Apparatus and method for transmitting and receiving data in harvesting node

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