KR20160030684A - A collision avoidance method for ultra wide band based network coexistence on vessel environment - Google Patents

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Abstract

The present invention includes a collision avoidance method for the coexistence between ultra-wideband based networks in a vessel environment. The collision avoidance method for the coexistence between ultra-wideband base networks in a vessel environment comprises the following steps of: scanning available radio channels to be used by a device during an inactive period due to a data collision; receiving collision information about the data collision from the device which has recognized the data collision; and selecting one of the available radio channels when receiving the collision information, and notifying the selected radio channel to other devices different from the device which has recognized the data collision.

Description

선박 환경에서 UWB 기반 네트워크간의 공존을 위한 충돌 회피 방법 {A COLLISION AVOIDANCE METHOD FOR ULTRA WIDE BAND BASED NETWORK COEXISTENCE ON VESSEL ENVIRONMENT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a collision avoidance method for coexistence between UWB-based networks in a ship environment,

본 발명은 인접한 네트워크들 사이에서 발생하는 데이터 충돌 문제를 해결하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 다수의 네트워크들이 공존하는 선박 환경에서 인접한 네트워크들 사이의 데이터 충돌 문제를 해결하기 위한 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for solving a data collision problem occurring between adjacent networks, and more particularly, to a method for solving a data collision problem between adjacent networks in a ship environment in which a plurality of networks coexist .

초광대역(UWB, Ultra Wide Band) 기반의 와이미디어(Wimedia) 디바이스들과 무선 USB(WUSB, Wireless USB) 네트워크는 어플리케이션에 따라 같은 무선 환경에서 공존이 가능하며 이들 네트워크 간의 통신이 필요한 경우도 존재한다.WIFI devices based on UWB (Ultra Wide Band) and wireless USB (WUSB, Wireless USB) networks can coexist in the same wireless environment depending on applications, and there is a case where communication between these networks is necessary .

이를 위하여 와이미디어 연합은 와이미디어 라디오 플랫폼(WiMedia radio platform)상으로 네트워크 계층의 패킷을 전송하기 위한 프레임 포맷 및 요구사항이 포함된 WLP(WiMedia logical link control protocol) 규격을 정의하였다.For this purpose, the WiMAX Alliance has defined a WiMedia logical link control protocol (WLP) specification including a frame format and requirements for transmitting a network layer packet over a WiMedia radio platform.

이 규격은 디바이스들간의 보안설정 방안, WLP 프로토콜과 이더넷(Ethernet) 프로토콜 간 또는 WLP 프로토콜과 다른 유사한 네트워크 프로토콜 간의 프레임들을 중개하기 위한 지원방안을 정의한다.This specification defines support measures for security setup between devices, between WLP protocol and Ethernet protocol, or between WLP protocol and other similar network protocols.

구체적으로 WLP 규격에 정의된 WLP 디바이스들은 한 개 이상의 WSS(WLP Service Set)에 속하며, WSS에 기등록된 다른 디바이스와 통신하기 위하여 WSS를 활성화 시키고, 브릿지(Bridge)를 이용하여 같은 WSS의 모든 디바이스들과 데이터 프레임을 교환한다.Specifically, the WLP devices defined in the WLP specification belong to one or more WSS (WLP Service Set), activate the WSS to communicate with other devices already registered in the WSS, and use all the devices of the same WSS And exchange data frames with each other.

그러나 종래에는 독립적인 네트워크들이 같은 무선 환경 내에 다수 존재하는 경우(예컨대, 선박 내 네트워크 환경), 여러 형태의 충돌이 발생할 수 있는 문제점이 존재하나, 이를 해결하기 위한 기술은 개발되지 않았다.
However, in the past, when a plurality of independent networks exist in the same wireless environment (for example, a network environment in a ship), various types of collisions may occur, but a technique for solving the problems has not been developed.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 중앙의 관리 디바이스(브릿지 디바이스)가 비활성 구간 동안 데이터 충돌을 회피할 수 있는 무선 채널을 검색하고, 검색된 무선 채널에서 데이터 충돌을 인지한 디바이스와 자신의 네트워크에 속하는 다른 디바이스들 사이의 네트워크를 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] In order to solve the above-described problems, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a device, And a method for forming a network between other devices belonging to the same.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 선박 환경에서 UWB 기반 네트워크간의 공존을 위한 충돌 회피 방법은 데이터 충돌로 인한 비활성 구간 동안 디바이스가 이용할 수 있는 무선 채널을 스캔하는 단계, 상기 데이터 충돌을 인지한 상기 디바이스로부터 상기 데이터 충돌에 관한 충돌정보를 수신하는 단계 및 상기 충돌정보를 수신하면 상기 이용 가능한 무선 채널 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 무선 채널을 상기 데이터 충돌을 인지한 디바이스와는 다른 디바이스들에게 알리는 단계를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a collision avoidance method for coexistence between UWB-based networks in a ship environment, comprising: scanning a wireless channel available for a device during an inactive period due to a data collision; Receiving collision information on the data collision from the recognized device; and selecting one of the available radio channels upon receipt of the collision information, and transmitting the selected radio channel to a device And the like.

본 발명에 따르면, 다양한 격실 구조를 갖는 환경(예컨대, 선박 환경)에서 공존하는 여러 가지 WSS(WLP Service Set) 네트워크들 사이에서 발생하는 데이터 충돌을 효과적으로 해결할 수 있는 이점을 제공한다. 구체적으로는 유휴 구간 동안 유휴 채널 스캔을 수행하여 실제 무선 환경에 대한 정보를 제안하는 다중 채널 스케쥴링 기법에 빠르게 적용할 수 있어 가용 무선 채널의 이용성을 극대화할 수 있다. 또한, 데이터 충돌이 발생한 이후 빠르게 채널 이동이 가능하여 데이터 충돌로 인한 네트워크의 단절을 최소화할 수 있다.
The present invention provides an advantage of effectively solving data conflicts occurring among various WSS (WLP Service Set) networks coexisting in environments with various compartmental structures (e.g., marine environments). In particular, it is possible to rapidly apply the present invention to a multi-channel scheduling scheme that performs idle channel scanning during idle periods and propose information on an actual radio environment, thereby maximizing availability of available radio channels. In addition, it is possible to move the channel quickly after data collision occurs, so that disconnection of the network due to data collision can be minimized.

도 1은 선박 환경에서 여러 인접한 네트워크들이 공존하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 비활성 구간에서 유휴 채널을 검색하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 WSS(WLP Service Set) Collision IE의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 Channel Change IE의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박 환경에서 UWB 기반 네트워크간의 공존을 위한 충돌 회피 방법을 적용한 자원 관리 기법의 예시를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example in which several adjacent networks coexist in a marine environment.
2 is a diagram illustrating an example of searching an idle channel in an inactive period according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a structure of a WSS (WLP Service Set) collision IE according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a structure of a Channel Change IE according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of a resource management technique using a collision avoidance method for coexistence between UWB-based networks in a ship environment according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정하여진다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. The scope of the present invention is defined by the description of the claims.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 본 발명의 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. &Quot; comprises " and / or "comprising" when used in this specification is taken to specify the presence or absence of one or more other components, steps, operations and / Or add-ons. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 선박 환경에서 여러 인접한 네트워크들이 공존하는 예시를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example in which several adjacent networks coexist in a marine environment.

도 1에 도시된 바와 같이, 선박의 실내 환경과 같이 다수의 네트워크들이 공존하며, 이들이 동시에 동작할 때 모든 네트워크들은 UWB(Ultra Wide Band) 물리적 계층(PHY, Physical Layer)를 이용한다. 또한 네트워크들은 각각의 어플리케이션을 위해 독립적으로 동작한다. 그리고, 각각의 네트워크에는 외부의 네트워크와 통신하기 위한 브릿지(Bridge) 디바이스가 존재하고, 브릿지 디바이스는 외부와 이더넷을 이용하여 통신한다.As shown in FIG. 1, a plurality of networks coexist, such as an indoor environment of a ship. When they operate simultaneously, all networks use a UWB (Ultra Wide Band) physical layer (PHY). Networks also operate independently for each application. In each network, there is a bridge device for communicating with an external network, and the bridge device communicates with the outside using Ethernet.

이때 이들 네트워크들을 WSS(WLP Service Set)라 부르며, WiMedia 프로토콜을 사용하는 WSS에서는 외부와 이더넷으로 연결된 디바이스가 브릿지 디바이스의 역할을 수행하며, 브릿지 디바이스들이 WSS 들을 초기화하거나 구성한다. 한편, 무선 USB 프로토콜을 사용하는 WSS에서는 무선 USB가 브릿지 디바이스의 역할을 수행할 수 있다.At this time, these networks are called a WSS (WLP Service Set). In a WSS using a WiMedia protocol, a device connected to the outside and the Ethernet performs a role of a bridge device, and the bridge devices initialize or configure the WSS. Meanwhile, in the WSS using the wireless USB protocol, the wireless USB can serve as a bridge device.

본 발명은 브릿지 디바이스가 비활성 구간 동안 다른 이용 가능한 무선 채널(이하 '유휴 채널'로 통칭한다.)을 스캔하고, 디바이스가 비컨(Beacon) 프레임 충돌을 인지하면 브릿지 디바이스는 스캔한 유휴 채널에서 자신의 WSS에 속하는 디바이스와 프레임 충돌을 인지한 디바이스간의 네트워크를 다시 형성하는 방법을 제공한다.The present invention allows a bridging device to scan for other available radio channels (hereinafter referred to as " idle channels ") during an inactive period, and when the device recognizes a beacon frame collision, A method of re-forming a network between a device belonging to the WSS and a device recognizing a frame collision is provided.

이를 위해 브릿지 디바이스는 스캔 구간 동안 수신된 데이터 프레임을 분석하여 다른 WSS들의 존재를 간접적으로 인식하고, 다른 디바이스들이 나머지 무선 채널을 사용하고 있는지 여부를 체크한다.To this end, the bridge device analyzes the received data frame during the scan interval to indirectly recognize the presence of other WSSs and checks whether other devices are using the remaining wireless channels.

이하, Wimedia 및 무선 USB에서 유휴 채널을 스캔하는 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of scanning an idle channel in Wimedia and Wireless USB will be described in detail.

Wimedia 네트워크의 데이터 전송 구간은 크게 PCA(Prioritized Contention Access) 구간 및 DRP(Distributed Reservation Protocol) 구간으로 분류된다. 이때 PCA 구간은 경쟁 구간이기 때문에 언제 데이터가 수신될 지 알 수 없다. 따라서 PCA 구간에서는 브릿지 디바이스가 유휴 채널을 검색하기 위해 다른 무선 채널로 이동할 수 없다.The data transmission interval of the Wimedia network is largely classified into a PCA (Prioritized Contention Access) interval and a DRP (Distributed Reservation Protocol) interval. At this time, since the PCA section is in a contention period, it is impossible to know when data will be received. Therefore, in the PCA interval, the bridge device can not move to another wireless channel to search for an idle channel.

반면에 DRP 구간의 경우, 경쟁 없이 데이터를 교환하기 위해 특정 디바이스들이 예약하는 구간이기 때문에 예약한 구간이 아니라면 데이터가 브릿지 디바이스에게 수신되지 않는다. 따라서 다른 디바이스들에 의해 예약된 DRP 구간을 비활성(Inactive) 구간으로 정의하고 해당 구간에서 유휴 채널 스캔을 수행할 수 있다.On the other hand, in the case of the DRP interval, data is not received by the bridge device unless it is a reserved interval because specific devices reserve the interval to exchange data without competition. Therefore, the DRP interval reserved by the other devices is defined as an inactive interval, and idle channel scanning can be performed in the corresponding interval.

한편 무선 USB 네트워크의 경우, Wimedia MAC의 슈퍼프레임 내에서 특정 데이터 전송 구간만을 사용하기 때문에 무선 USB 호스트는 자신의 무선 USB 클러스터가 사용하는 구간을 제외한 나머지 구간을 비활성 구간으로 정의하고 해당 구간에서 유휴 채널 스캔을 수행할 수 있다.On the other hand, in the wireless USB network, since only a specific data transmission period is used in the super frame of the Wimedia MAC, the wireless USB host defines the remaining period except the period used by the wireless USB cluster as the inactive period, Scan can be performed.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 비활성 구간에서 유휴 채널을 검색하는 예시를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of searching an idle channel in an inactive period according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 충돌을 감지한 디바이스는 자신이 속한 WSS의 브릿지 디바이스에게 충돌이 발생하는 상황을 알릴 수 있다. 이때 디바이스는 데이터 충돌과 관련된 충돌정보를 WSS(WLP Service Set) Collision IE에 포함시켜 브릿지 디바이스에게 전송함으로써 충돌 상황을 알린다. 이하, 도 3을 참조하여 WSS Collision IE에 대해 구체적으로 설명한다.As shown in FIG. 2, a device that detects a data collision can notify a bridge device of its own WSS that a collision occurs. At this time, the device transmits the collision information related to the data collision to the bridge device by including the collision information in the WSS (WLP Service Set) Collision IE to notify the collision situation. Hereinafter, the WSS Collision IE will be described in detail with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 WSS Collision IE의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a WSS Collision IE according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 충돌을 감지한 디바이스는 충돌이 발생한 구간에 대한 정보를 Collision Period Bitmap에 표시하고, 이를 비컨 프레임(WSS Collision IE)에 포함시켜 브릿지 디바이스에게 전송한다.As shown in FIG. 3, a device that detects a data collision displays information on a collision period in a Collision Period Bitmap, and transmits the collision period bitmap to a bridge device by including it in a beacon frame (WSS Collision IE).

그리고 WSS Collision IE를 수신한 브릿지 디바이스는 유휴 채널 중 자신이 속한 WSS 내의 디바이스들이 이동할 채널을 선택하고, 선택된 채널을 디바이스들에게 알린다.The bridge device receiving the WSS Collision IE selects a channel to which the devices in the WSS belonging to the idle channel belong, and notifies the devices of the selected channel.

이때, 브릿지 디바이스가 WSS 멤버들(WSS 내의 디바이스들)에게 채널 이동에 대한 정보를 제공하기 위해, Channel Change IE를 자신의 비컨에 포함시켜 브로드캐스팅(Broadcasting)한다. 이하, 도 4를 참조하여 Channel Change IE에 대해 구체적으로 설명한다.At this time, the bridge device includes a Channel Change IE in its own beacon and broadcasts (Broadcasting) to the WSS members (devices in the WSS) to provide information on the channel movement. Hereinafter, the Channel Change IE will be described in detail with reference to FIG.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 Channel Change IE의 구조를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a structure of a Channel Change IE according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 브릿지 디바이스는 이동할 채널의 정보를 New Channel Number 필드에 저장하고, 이동할 슈퍼프레임(Superframe)의 Channel Change Countdown 필드에 저장하여 WSS 멤버들에게 알린다.As shown in FIG. 4, the bridge device stores the information of the channel to be moved in the New Channel Number field, stores it in the Channel Change Countdown field of the superframe to be moved, and informs the WSS members.

그리고 Channel Change IE를 수신한 WSS 멤버들은 지정된 슈퍼프레임 구간에서 지정된 채널로 이동하고, 기존의 통신을 계속해서 수행한다.Then, the WSS members receiving the Channel Change IE move to the designated channel in the designated superframe period, and continue to perform the existing communication.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박 환경에서 UWB 기반 네트워크간의 공존을 위한 충돌 회피 방법을 적용한 자원 관리 기법의 예시를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of a resource management technique using a collision avoidance method for coexistence between UWB-based networks in a ship environment according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스 1이 브릿지 디바이스 1과 WSS 네트워크를 형성하고 있을 때, 브릿지 디바이스 1은 활성 구간 동안 무선 채널 X를 통해 비컨 프레임을 전송한다. 그리고 비활성 구간 동안의 무선 채널 스캔을 통해, 무선 채널 Y가 새롭게 사용 가능하다는 것을 판단한다.As shown in FIG. 5, when the device 1 forms a WSS network with the bridge device 1, the bridge device 1 transmits a beacon frame over the wireless channel X during the active period. And determines through wireless channel scanning during the inactive period that the wireless channel Y is newly available.

디바이스 1은 WSS의 데이터 전송 범위가 겹쳐 전송한 데이터 프레임에 대한 Ack를 연속적으로 일정 횟수 이상 수신하지 못하면 데이터 프레임 충돌이 일어난 것으로 판단하고, WSS Collision IE를 자신의 비컨에 포함하여 브릿지 디바이스 1에게 전송한다.If the device 1 does not receive the Ack for the data frame transmitted over the WSS data transmission range consecutively more than a predetermined number of times, the device 1 judges that a data frame collision occurs and transmits the WSS Collision IE to the bridge device 1 do.

WSS Collision IE를 수신한 브릿지 디바이스 1은 유휴 채널을 스캔하고, 스캔된 유휴 채널 중 하나를 선택하여 선택된 유휴 채널에 대한 정보를 Channel Change IE에 포함시켜 자신의 WSS에 속하는 디바이스들에게 브로드캐스팅한다.The bridge device 1 receiving the WSS Collision IE scans the idle channel and selects one of the scanned idle channels to include information on the selected idle channel in the Channel Change IE to broadcast to the devices belonging to the WSS.

Channel Change IE를 수신한 디바이스들은 지정된 슈퍼프레임 구간에서 채널을 이동한 후, 기존의 통신을 계속 수행한다.The devices receiving the Channel Change IE continue to perform the existing communication after moving the channel in the designated superframe period.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments. It is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents, which fall within the scope of the present invention as claimed.

Claims (2)

데이터 충돌로 인한 비활성 구간 동안 디바이스가 이용할 수 있는 무선 채널을 스캔하는 단계;
상기 데이터 충돌을 인지한 상기 디바이스로부터 상기 데이터 충돌에 관한 충돌정보를 수신하는 단계; 및
상기 충돌정보를 수신하면 상기 이용 가능한 무선 채널 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 무선 채널을 상기 데이터 충돌을 인지한 디바이스와는 다른 디바이스들에게 알리는 단계
를 포함하는 네트워크간의 공존을 위한 충돌 회피 방법.
Scanning a wireless channel available for the device during an inactive period due to data collision;
Receiving collision information on the data collision from the device that is aware of the data collision; And
Selecting one of the available radio channels upon receiving the collision information, and notifying the selected radio channel to devices other than the device that recognized the data collision
Wherein the collision avoidance method is for coexistence between networks.
제1항에 있어서, 상기 선택된 무선 채널을 다른 디바이스들에게 알리는 단계는
상기 선택된 무선 채널의 정보를 비컨(Beacon)에 포함시켜 동일한 WSS(WLP Service Set)에 속하는 상기 다른 디바이스들에게 광고하는 단계; 및
상기 다른 디바이스들이 상기 선택된 무선 채널로 이동하면 상기 다른 디바이스들 및 상기 데이터 충돌을 인지한 디바이스와 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 것
인 네트워크간의 공존을 위한 충돌 회피 방법.The method of claim 1, wherein the step of notifying the selected wireless channel to other devices comprises:
Including information on the selected wireless channel in a beacon and advertising the wireless channels to the other devices belonging to the same WSS (WLP Service Set); And
And forming a network with the other devices and a device that is aware of the data collision if the other devices move to the selected wireless channel
A collision avoidance method for coexistence between networks.
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