KR20140062980A - 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드 및 이의 데이터 전송 제어 방법 - Google Patents

경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드 및 이의 데이터 전송 제어 방법 Download PDF

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Abstract

경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드 및 이의 데이터 전송 제어 방법이 개시된다. 개시된 이동 노드는 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드로서, 다른 이동 노드와 무선신호 및 상기 무선신호에 대한 응답신호를 교환하는 통신부 - 상기 무선신호 및 상기 응답신호는 RTS(Request To Send) 메시지, CTS(Clear To Send) 메시지, 데이터 패킷 신호 및 상기 데이터 패킷 신호가 수신되었음을 확인하는 확인(ACK) 메시지 중 적어도 하나를 포함함 -; 및 상기 캐리어 센싱에 의해 측정된 채널의 RSSI 값에 대한 임계값(제1 RSSI 임계값)을 이용하여 상기 캐리어 센싱의 수행 후 다른 이동 노드로 상기 RTS 메시지를 전송할지 여부를 결정하고, 상기 제1 RSSI 임계값과는 다른 제2 RSSI 임계값을 이용하여 다른 이동 노드로부터 수신한 상기 무선신호에 대해 상기 응답신호를 전송할지 여부를 결정하는 결정부를 포함한다.

Description

경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드 및 이의 데이터 전송 제어 방법{MOBILE NODE FOR PERFORMING CONTENTION BASED DATA COMMUNICATION CAPABLE AND METHOD FOR CONTROLLING DATA TRANSMISSION OF THE MOBILE NODE}
본 발명의 실시예들은 경쟁 기반의 데이터 통신의 수행 시 수행되는 불필요한 데이터 패킷 신호의 재전송을 최소화할 수 있는 이동 노드 및 이의 데이터 전송 제어 방법에 관한 것이다.
경쟁기반의 통신 장치에서 충돌을 줄이기 위하여 CSMA(Carrier Sensing Media Access) 방식이 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 CSMA를 사용하더라고 서로 다른 둘 이상의 통신 장치가 동시에 전송을 시도할 경우 충돌이 발생하게 된다. 이 충돌에 대응하는 대표적인 방식으로 CD(Collision Detection)와 CA(Collision Avoidance)이 있다.
CSMA/CD 방식에서는 충돌이 발생하면 충돌 발생을 감지하여 데이터 전송을 중지하고 랜덤 백오프(Random Back-off)를 사용하여 다음 시도에서는 충돌 확률을 낮춘다. 그리고, CSMA/CA 방식에서는 데이터 전송하기 전에 선제적으로 랜덤 백오프(Random Back-off)를 하여 충돌확률을 낮춘다.
한편, M2M(Machine to Machine) 통신 즉, 사물간 통신에 대한 관심이 증대됨에 따라 이동성을 가지는 많은 전자기기들에 M2M 통신을 위한 통신 모듈을 장착되고 있으며, 이러한 통신 모듈은 대부분 공용 주파수를 사용하게 된다. 공용 주파수는 인접한 전자기기들이 공유하여 사용하는 것이므로, 데이터 전송의 충돌을 방지하기 위해 신호의 전송세기가 제한될 수 있으며, 이로 인해 신호의 전송거리 역시 짧아질 수 있다.
이에 따라, 다수의 이동성을 가지는 전자기기(이동 노드)로 구성되는 무선 멀티홉 네트워크 환경에서는 멀티 홉 전송 방식에 따라 짧은 거리로 신호를 송수신하는 기술의 필요성이 대두될 것이며, 이러한 상황에 최적화된 이동성을 고려한 경쟁 기반 MAC(Contention-based MAC) 프로토콜의 필요성이 증대될 것이다.
본 발명에서는 수행되는 불필요한 데이터 패킷 신호의 재전송을 최소화할 수 있는 이동 노드 및 이의 데이터 전송 제어 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드에 있어서, 다른 이동 노드와 무선신호 및 상기 무선신호에 대한 응답신호를 교환하는 통신부 - 상기 무선신호 및 상기 응답신호는 RTS(Request To Send) 메시지, CTS(Clear To Send) 메시지, 데이터 패킷 신호 및 상기 데이터 패킷 신호가 수신되었음을 확인하는 확인(ACK) 메시지 중 적어도 하나를 포함함 -; 상기 캐리어 센싱에 의해 측정된 채널의 RSSI 값에 대한 임계값(제1 RSSI 임계값)을 이용하여 상기 캐리어 센싱의 수행 후 다른 이동 노드로 상기 RTS 메시지를 전송할지 여부를 결정하고, 상기 제1 RSSI 임계값과는 다른 제2 RSSI 임계값을 이용하여 다른 이동 노드로부터 수신한 상기 무선신호에 대해 상기 응답신호를 전송할지 여부를 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 노드가 제공된다.
상기 제2 RSSI 임계값은 상기 제1 RSSI 임계값보다 크다.
상기 결정부는 상기 캐리어 센싱의 결과로 측정된 RSSI 값이 상기 제1 RSSI 임계값 이하인 경우에 한해 다른 이동 노드로 상기 RTS 메시지를 전송하도록 결정하고, 상기 수신된 무선신호에 대한 RSSI 값이 상기 제2 RSSI 임계값 이상인 경우에 한해 다른 이동 노드로 상기 수신된 무선신호에 대한 응답신호를 전송하도록 결정할 수 있다.
상기 무선신호가 상기 RTS 메시지인 경우 상기 응답신호는 상기 CTS 메시지이고, 상기 무선신호가 상기 데이터 패킷 신호인 경우 상기 응답신호는 상기 확인 메시지일 수 있다.
본 발명에 따른 이동 노드는 수행되는 불필요한 데이터 패킷 신호의 재전송을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 노드의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 경쟁 기반 데이터 통신에서 이용되는 RTS 메시지, CTS 메시지 및 확인 메시지의 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 경쟁 기반 데이터 통신의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이동 노드의 응답신호의 전송 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드의 데이터 전송 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 노드의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동 노드는 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드로서, 도 1을 참조하면 이동 노드(100)는 통신부(110), RSSI 측정부(120), 캐리어 센싱부(130) 및 결정부(140)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상세하게 설명한다.
통신부(110)는 경쟁 기반 데이터 통신의 수행에 이용되는 다양한 형태의 무선신호를 다른 이동 노드와 교환한다. 즉, 통신부(110)는 다른 이동 노드로 무선신호를 전송하고, 이에 대한 응답신호를 다른 이동 노드로부터 수신할 수도 있고, 다른 이동 노드로부터 무선신호를 수신한 후, 이에 대한 응답신호를 다른 이동 노드로 전송할 수도 있다.
일례로서, 경쟁 기반 데이터 통신의 수행 시 이용되는 무선신호 및 이에 대한 응답신호는 도 2에 도시된 바와 같이 데이터 패킷 신호, 경쟁 기반 환경에서 데이터 패킷 신호의 전송을 승인받기 위한 RTS(Request To Send) 메시지, RTS 메시지에 대응하여 데이터 신호 패킷 의 전송을 승인하기 위한 CTS(Clear To Send) 메시지 및 데이터 패킷 신호를 수신한 경우 전송되는 확인(ACK) 메시지 등이 있다(IEEE 802.11에 따른 채널 액세스 방법 참조).
그리고, RTS 메시지, CTS 메시지 및 확인 메시지의 프레임 구조는 도 3에 도시된 것과 같을 수 있다. 여기서, "Duration"은 데이터 패킷 신호의 전송 시 소요되는 시간, RA(Receiver Address)는 해당 무선신호의 수신단의 주소, TA(Transmitter Address)는 해당 무선신호의 전송단의 주소를 의미한다.
일례로서, 무선신호가 RTS 메시지인 경우 응답신호는 CTS 메시지이고, 무선신호가 데이터 패킷 신호인 경우 응답신호는 확인 메시지일 수 있다.
RSSI 측정부(120)는 통신부(110)를 통해 수신되는 무선신호의 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 산출한다. 일례로, RSSI 측정부(120)는 다른 이동 노드로부터 수신한 RTS 메시지, CTS 메시지, 데이터 패킷 신호 등의 RSSI 값을 측정할 수 있다.
캐리어 센싱부(130)는 경쟁 기반 통신을 위해 수행되는 채널에 대한 캐리어 센싱을 수행하며, 이를 통해 채널에 대한 RSSI 값을 측정한다.
결정부(140)는 상기한 무선신호 및 응답신호의 전송여부를 결정하며, 이를 위해 기 설정된 제1 RSSI 임계값 및 제2 RSSI 임계값을 활용한다. 여기서, 제1 RSSI 임계값과 제2 RSSI 임계값은 서로 다른 값으로서, 제2 RSSI 임계값은 제1 RSSI 임계값보다 큰 값이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 결정부(130)는 캐리어 센싱의 결과로 측정된 RSSI 값과 제1 RSSI 임계값을 비교하여 다른 이동 노드로 RTS 메시지를 전송할지 여부를 결정한다.
보다 상세하게, 상기 캐리어 센싱의 결과로 측정된 RSSI 값이 제1 RSSI 임계값 이상인 경우 해당 채널이 타 이동 노드에 의해 사용되고 있을 확률이 높으므로, 결정부(130)는 RTS 메시지를 전송하지 않는 것으로 결정한다. 반대로, 캐리어 센싱의 결과로 측정된 RSSI 값이 제1 RSSI 임계값 미만인 경우 해당 채널이 타 이동 노드에 의해 사용되지 않을 확률이 높으므로, 결정부(130)는 RTS 메시지를 전송하지 않는 것으로 결정한다. 이는 일반적인 경쟁 기반 데이터 통신에 속하는 내용으로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 결정부(130)는 다른 이동 노드로부터 수신한 무선신호의 RSSI 값과 제2 RSSI 임계값을 비교하여 상기 무선신호를 전송한 다른 이동 노드로 응답신호를 전송할지 여부를 결정한다. 이는 응답신호가 상기 다른 이동 노드로 성공적으로 전송될 확률을 높이기 위함이다.
보다 상세하게, 수신된 무선신호의 RSSI 값이 제2 RSSI 임계값 이상인 경우, 이동하고 있는 이동 노드(100)는 상기 다른 이동 노드와 상대적으로 가까운 위치에 존재할 확률이 높고, 이에 따라 응답신호의 전송 성공 확률은 상대적으로 높게 된다. 따라서, 이러한 경우 결정부(130)는 수신된 무선신호에 대한 응답신호를 전송하는 것으로 결정한다.
반대로, 수신된 무선신호의 RSSI 값이 제2 RSSI 임계값 미만인 경우, 이동하고 있는 이동 노드(100)는 상기 다른 이동 노드와 상대적으로 먼 위치에 존재할 확률이 높고, 이에 따라 응답신호의 전송 성공 확률은 상대적으로 낮게 된다. 따라서, 이러한 경우 결정부(130)는 수신된 무선신호에 대한 응답신호를 전송하지 않는 것으로 결정한다.
정리하면, 종래의 경쟁 기반 데이터 통신에 따른 이동 노드는 상기에서 설명한 제1 RSSI 임계값을 RTS 메시지의 전송 여부의 결정뿐만 아니라 응답신호의 전송 여부 결정에 모두 동일하게 사용하였다. 다시 말해, 종래의 이동 노드는, 캐리어 센싱 결과 측정된 RSSI 값이 제1 RSSI 임계값보다 작은 경우 RTS 메시지를 전송할 뿐만 아니라 수신된 무선신호의 RSSI 값이 제2 RSSI 임계값보다 작고 제1 RSSI 임계값보다 큰 경우에도 응답신호를 전송하였다.
따라서, 종래의 이동 노드에서의 응답신호의 전송기준인 RSSI 값은 비교적 크며, 이를 이용하는 경우 이동성이 있는 이동 노드에서는 무선신호 간의 충돌이 일어날 가능성이 높았다.
그러나, 본 발명에 따른 결정부(130)는 이동 노드(100)의 이동성을 고려하여 응답신호의 전송여부를 결정하기 위한 제2 RSSI 임계값을 제1 RSSI 임계값보다 크게 설정하고, 이에 따라 응답신호를 전송함으로써 타 이동 노드와의 관계에서 발생하는 무선신호의 충돌 가능성을 최소화한다.
도 4에서는 상기한 본 발명에 따른 이동 노드(100)의 응답신호의 전송 개념을 도시하고 있다. 도 4에서, 이동 노드(100)는 원의 중심에 위치하고, G는 제1 RSSI 임계값에 따른 거리이고, R은 제2 RSSI 임계값에 따른 거리이며, 이동 노드(100)는 G에 의한 원과 R에 의한 원 사이의 위치에 다른 이동 노드가 있는 경우에도, 이동 노드는 RTS 메시지를 전송하지 않는다. 다시 말해, 전송 노드로서 동작하는 이동 노드(100)는 다른 전송 노드와 G 이상 거리가 떨어져 있는 경우에만 RTS 메시지를 전송할 수 있고, 수신 노드로서 동작하는 이동 노드(100)는 전송 노드로 동작하는 다른 이동 노드와 R 이하의 거리에 있는 경우에만 응답 신호를 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드의 데이터 전송 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명한다.
먼저, 단계(S510)에서는 다른 이동 노드에서 전송된 무선신호의 RSSI 값을 측정한다.
다음으로, 단계(S520)에서는 측정된 무선신호의 RSSI 값이 제2 RSSI 임계값보다 큰지를 확인한다.
만약, 측정된 무선신호의 RSSI 값이 제2 RSSI 임계값보다 큰 경우, 단계(S530)에서는 응답신호를 다른 이동 노드로 전송한다. 반대로, 측정된 무선신호의 RSSI 값이 제2 RSSI 임계값보다 작은 경우, 단계(S540)에서는 응답신호를 다른 이동 노드로 전송하지 않는다.
지금까지 본 발명에 따른 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드의 데이터 전송 제어 방법의 실시예에 대하여 설명하였으며, 이에는 앞서 도 1에서 설명한 이동 노드(100)에 관한 구성이 그대로 적용될 수 있다. 따라서, 이동 노드의 데이터 전송 제어 방법에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 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. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 경쟁 기반의 데이터 통신을 수행하는 이동 노드에 있어서,
    다른 이동 노드와 무선신호 및 상기 무선신호에 대한 응답신호를 교환하는 통신부 - 상기 무선신호 및 상기 응답신호는 RTS(Request To Send) 메시지, CTS(Clear To Send) 메시지, 데이터 패킷 신호 및 상기 데이터 패킷 신호가 수신되었음을 확인하는 확인(ACK) 메시지 중 적어도 하나를 포함함 -; 및
    상기 캐리어 센싱에 의해 측정된 채널의 RSSI 값에 대한 임계값(제1 RSSI 임계값)을 이용하여 상기 캐리어 센싱의 수행 후 다른 이동 노드로 상기 RTS 메시지를 전송할지 여부를 결정하고, 상기 제1 RSSI 임계값과는 다른 제2 RSSI 임계값을 이용하여 다른 이동 노드로부터 수신한 상기 무선신호에 대해 상기 응답신호를 전송할지 여부를 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 노드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 RSSI 임계값은 상기 제1 RSSI 임계값보다 큰 것을 특징으로 하는 이동 노드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결정부는
    상기 캐리어 센싱의 결과로 측정된 RSSI 값이 상기 제1 RSSI 임계값 이하인 경우에 한해 다른 이동 노드로 상기 RTS 메시지를 전송하도록 결정하고,
    상기 수신된 무선신호에 대한 RSSI 값이 상기 제2 RSSI 임계값 이상인 경우에 한해 다른 이동 노드로 상기 수신된 무선신호에 대한 응답신호를 전송하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 이동 노드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무선신호가 상기 RTS 메시지인 경우 상기 응답신호는 상기 CTS 메시지이고,
    상기 무선신호가 상기 데이터 패킷 신호인 경우 상기 응답신호는 상기 확인 메시지인 것을 특징으로 하는 이동 노드.
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