KR20160111249A - Apparatus and Method for Relaying-based Packet Retransmission Through Inactive Periods for Wireless Sensor Communications - Google Patents

Apparatus and Method for Relaying-based Packet Retransmission Through Inactive Periods for Wireless Sensor Communications Download PDF

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KR20160111249A
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error
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여건민
김영일
원 류
이용태
박대근
임선화
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한국전자통신연구원
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Abstract

The present invention relates to a relay-based packet retransmission method using an inactive section in a personal area network (PAN) of a wireless sensor network, which includes the steps of: receiving a packet that a sensor device transmits in an active section to check if there exists an error; and re-receiving the packet, which the sensor device has transmitted in the active section, from a relay device in the inactive section to recheck if there exist an error; and allowing response information, in which results of checking if there exists an error in the two steps are integrated to be included in a beacon of a next frame and to transmit the same.

Description

무선 센서 네트워크에서 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법{Apparatus and Method for Relaying-based Packet Retransmission Through Inactive Periods for Wireless Sensor Communications}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a wireless sensor network,

본 발명은 센서 통신 서비스 기술에 관한 것으로, 특히 센서 통신을 위한 패킷 재전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a sensor communication service technology, and more particularly, to a packet retransmission device and method for sensor communication.

센서 네트워크는 센서에서 발생한 센싱 정보를 무선 통신을 통해서 최종 목적지로 전송하기 위한 무선 네트워크의 일종이다. 이는 기간 이동 통신에 비해 낮은 데이터 전송률을 기반으로 하는 반면, 유선으로 전력 공급이 어려운 환경에서 사용하므로 주로 배터리로 구동되는 경우가 대부분이다. A sensor network is a kind of wireless network for transmitting sensing information generated by a sensor to a final destination through wireless communication. This is based on a low data transmission rate compared to the periodic mobile communication, but it is mostly used as a battery because it is used in a power supply environment where it is difficult to supply power by wire.

센서 무선 통신 및 네트워크 구성을 위한 국제 표준 규격은 IEEE802.15.4가 대표적이며, IEEE802.15.4의 2.4GHz 대역에서의 채널 구성은 5MHz 단위의 채널로 총 16개의 채널들로 운용된다. 각 채널에서 하나의 PAN(Personal Area Network)이 구성될 수 있으며, 하나의 PAN은 센서 네트워크를 구성하는 기본 단위가 된다. 하나의 PAN은 PAN 코디네이터(coordinator)에 의해 관리되며, 여기에 다수 개의 센서 디바이스 또는 코디네이터들이 연결될 수 있다. 코디네이터는 다수 개의 센서 디바이스 또는 다른 코디네이터들과 연결될 수 있다. The IEEE 802.15.4 standard is the international standard for sensor wireless communication and network configuration, and the channel configuration in the 2.4 GHz band of IEEE802.15.4 operates on a total of 16 channels with a 5-MHz unit channel. One PAN (Personal Area Network) can be configured in each channel, and one PAN is a basic unit constituting the sensor network. One PAN is managed by a PAN coordinator, and a plurality of sensor devices or coordinators can be connected to the PAN. The coordinator may be coupled to a plurality of sensor devices or other coordinators.

PAN 코디네이터는 비콘(beacon)을 일정 시간 간격으로 전송하여, 비콘 간의 시간 간격으로 하나의 무선 프레임(frame)을 구성한다. 하나의 무선 프레임은 데이터 송수신이 가능한 활성구간(active portion) 및 데이터 송수신이 허용되지 않는 비활성구간(inactive portion)으로 구성된다.
The PAN coordinator transmits a beacon at predetermined time intervals to form one radio frame at time intervals between beacons. One radio frame is composed of an active portion capable of data transmission and reception and an inactive portion in which data transmission and reception is not allowed.

본 발명은 비활성 구간을 비교적 원거리 또는 통신 품질이 좋지 않은 센서 디바이스들에 대한 패킷 재전송 구간으로 활용할 수 있는 무선 센서 네트워크에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a relay-based packet retransmission apparatus and method using an inactive period in a wireless sensor network that can utilize an inactive period as a packet retransmission period for sensor devices having a relatively long distance or poor communication quality.

이는 전술한 IEEE802.15.4의 비활성 구간은 통신이 이루어지지 않는 구간이며, PAN 코디네이터에 연관된 모든 센서 디바이스들이 이 비활성 구간 동안 패킷 송수신을 수행하지 않아, 시간이라는 무선 자원의 활용 측면에서 비효율적이라는 문제를 해결하기 위한 것이다. 또한, 제한된 전력 상황에서 운용되어야 하므로, 송신 전파 세기도 제한적이며, 이로 인해 짧은 전파도달 커버리지(coverage)를 형성하여, 최종 목적지까지 데이터를 전송하기 위해서는 이동 통신의 중계기의 역할에 상응하는 기능이 요구된다.
This solves the problem that the inactive period of IEEE802.15.4 mentioned above is an interval in which communication is not performed and all the sensor devices associated with the PAN coordinator do not transmit and receive packets during the inactive period and are inefficient in terms of utilization of radio resources in time . In addition, since it is required to operate in a limited power situation, the transmission radio wave intensity is also limited. Therefore, in order to transmit data to the final destination by forming short radio coverage, a function corresponding to the role of the repeater of the mobile communication is required do.

본 발명은 무선 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법으로, 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하여 오류 여부를 확인하는 단계와, 상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 비활성 구간 동안 릴레이 장치로부터 재수신하여 오류 여부를 다시 확인하는 단계와, 상기 두 단계의 오류 여부를 확인한 결과들을 통합한 응답 정보를 다음 프레임의 비컨에 포함시켜 전송하는 단계를 포함한다.A relay-based packet retransmission method using an inactive period in a PAN (Personal Area Network) coordinator of a wireless sensor network, comprising the steps of: receiving a packet transmitted by a sensor device during an active period and checking whether the packet is in error; Receiving the packet transmitted by the sensor device from the relay device during the inactive period again to check whether the packet is erroneous, and transmitting the response information including the results of checking the error of the two steps in the beacon of the next frame .

본 발명은 무선 센서 네트워크의 릴레이 장치에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법으로, PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하여 저장하는 단계와, 상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 저장한 패킷을 상기 PAN 코디네이터에 전송하는 단계를 포함한다.A relay-based packet retransmission method using an inactive period in a relay apparatus of a wireless sensor network, comprising: receiving a beacon from a personal area network (PAN) coordinator; receiving a packet transmitted by a sensor device during an active period of a PAN coordinator; And transmitting the stored packet to the PAN coordinator during an inactive period of the PAN coordinator.

본 발명은 무선 센서 네트워크의 센서 디바이스에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법으로, PAN 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, 상기 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 확인하는 단계와, 상기 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부에 따라, 선택적으로 이전 프레임에서 전송한 패킷을 재전송하거나, 신규 패킷 전송하는 단계를 포함한다. A relay-based packet retransmission method using an inactive period in a sensor device of a wireless sensor network, the method comprising the steps of: receiving a beacon from a PAN coordinator; determining whether an error has occurred in a packet transmitted in a previous frame based on response information included in the beacon; And selectively retransmitting the packet transmitted in the previous frame or transmitting a new packet according to whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous or not.

본 발명은 PAN 코디네이터로, 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷 및 비활성 구간 동안 릴레이 장치가 전송된 패킷을 수신하는 패킷 수신부와, 상기 수신된 패킷들의 오류 여부를 각각 확인하는 오류 확인부와, 상기 수신된 패킷들 각각의 대한 오류 여부를 확인한 결과들을 통합한 응답 정보를 다음 프레임의 비컨에 포함시켜 전송하는 비컨 전송부를 포함한다. The present invention provides a PAN coordinator comprising: a packet receiver for receiving a packet transmitted by a sensor device during an active period and a packet transmitted by a relay apparatus during an inactive period; an error checker for checking whether the received packets are erroneous; And a beacon transmission unit for transmitting the combined response information including the results of checking the error of each of the received packets, in a beacon of the next frame.

본 발명은 릴레이 장치로, PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 비컨을 수신하는 비컨 수신부와, 상기 비컨을 수신함에 따라, PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하는 패킷 수신부와, 상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 저장한 패킷을 상기 PAN 코디네이터에 전송하는 패킷 전송부를 포함한다.The present invention provides a relay apparatus comprising: a beacon receiving unit for receiving a beacon from a PAN (Personal Area Network) coordinator; a packet receiving unit for receiving a packet transmitted by the sensor device during an active period of the PAN coordinator upon receiving the beacon; And a packet transmitter for transmitting the stored packet to the PAN coordinator during an inactive period of the PAN coordinator.

본 발명은 센서 디바이스로, PAN 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, 상기 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 확인하는 비컨 수신부와, 상기 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부에 따라, 선택적으로 이전 프레임에서 전송한 패킷을 재전송하거나, 신규 패킷 전송하는 패킷 전송부를 포함한다.
A beacon receiver for receiving a beacon from a PAN coordinator and checking whether a packet transmitted in a previous frame is erroneous through response information included in the beacon, And a packet transmission unit for selectively retransmitting the packet transmitted in the previous frame or transmitting a new packet according to whether the packet is transmitted or not.

본 발명에 따라 센서 네트워크에서의 무선 자원 할당 유연성을 증가시키고 저전력 기반 운용 및 전송 거리의 제한으로 인해 발생되는 짧은 전파도달 커버리지를 극복할 수 있다. 즉, 최종 목적지까지 센서 데이터를 전송하기 위한 신뢰도 높은 센서 네트워크 구성이 가능해진다. 이로써, 기존 IEEE802.15.4에 비해 계층 센서 네트워크에서의 전송 오류를 감소시킬 수 있다.
In accordance with the present invention, it is possible to increase the flexibility of radio resource allocation in the sensor network and to overcome the short radio coverage achieved due to low power operation and transmission distance limitation. That is, a highly reliable sensor network configuration for transmitting the sensor data to the final destination becomes possible. This makes it possible to reduce transmission errors in the hierarchical sensor network compared to the existing IEEE 802.15.4.

도 1은 IEEE802.15.4 채널 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2는 계층적 센서 네트워크의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 3은 IEEE802.15.4 채널별 무선 자원 할당 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 코디네이터가 릴레이 장치의 역할을 하는 전송 프로토콜을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 하나의 PAN 내에서의 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 프레임 구조도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크의 릴레이 장치에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크의 센서 디바이스에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 구성 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 장치의 구성 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 디바이스에서의 구성 블록도이다.1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an IEEE802.15.4 channel.
2 is a diagram showing a configuration example of a hierarchical sensor network.
3 is a diagram illustrating an example of radio resource allocation by IEEE802.15.4 channel.
4 and 5 are diagrams showing a transmission protocol in which a coordinator serves as a relay apparatus according to the present invention.
6 is a diagram for explaining a relay-based packet retransmission method in one PAN according to the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of a frame structure according to the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a PAN (Personal Area Network) coordinator of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a relay apparatus of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a sensor device of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram of a PAN coordinator according to an embodiment of the present invention.
12 is a configuration block diagram of a relay apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 is a configuration block diagram of a sensor device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
The terms used throughout the specification are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention and can be sufficiently modified according to the intentions and customs of the user or the operator. It should be based on the contents of.

센서 무선 통신 네트워크 구성을 위한 국제 표준 규격은 IEEE802.15.4가 대표적이며, 이는 센서 간 저전력 통신을 위한 PHY/MAC 계층 및 응용 서비스를 위한 상위 계층과의 인터페이스('프리미티브(primitive)'로 칭함)를 정의한다. 기본적인 성능 수준은 OQPSK 변조 방식을 적용할 경우 최대 250kbps의 데이터 전송률을 보장하며, 저전력 소비를 위해 기본적인 채널 코딩 매커니즘을 포함하지 않고 있다. The IEEE 802.15.4 standard is the international standard for the configuration of the sensor wireless communication network, and it is composed of a PHY / MAC layer for low power communication between sensors and an interface (called 'primitive') to an upper layer for application service define. The basic performance level ensures a data rate of up to 250kbps when applying the OQPSK modulation scheme and does not include the basic channel coding mechanism for low power consumption.

도 1은 IEEE802.15.4 채널 구성 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an IEEE802.15.4 channel.

도 1을 참조하면, IEEE802.15.4에서는 2.4GHz 대역에서의 5MHz 단위의 채널로, 총 16개의 채널들이 운용된다. 각 채널별로 하나의 PAN(Personal Area Network)이 구성될 수 있으며, 하나의 PAN은 센서 네트워크를 구성하는 기본 단위가 된다. 즉, PAN(Personal Area Network) 구성 시, 코디네이터(coordinator)가 한 개의 채널을 선택한 후, 그 채널을 통해 비콘(Beacon)을 주기적으로 송출하면, 이 송출된 비콘(Beacon)을 감지한 전파영역(coverage area)내에 존재하는 센서 디바이스들이 가입(join)하여 PAN을 구성한다. Referring to FIG. 1, in IEEE 802.15.4, a channel of 5 MHz in the 2.4 GHz band, and a total of 16 channels are operated. One PAN (Personal Area Network) can be configured for each channel, and one PAN is a basic unit constituting the sensor network. That is, when configuring a PAN (Personal Area Network), when a coordinator selects one channel and periodically transmits a beacon through the channel, a beacon is detected, the sensor devices existing in the coverage area join the PAN to configure the PAN.

도 2는 계층적 센서 네트워크의 구성 예를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a configuration example of a hierarchical sensor network.

도 2를 참조하면, 무선 센서 네트워크의 센서 디바이스들은 게이트웨이(GW)(40)를 통해 유선 인터넷 백본망에 연결되어 있는 서버(50)와 연결된다. PAN(1, 2)은 P2P(Peer to Peer) 클러스터 트리 구조로 확장될 수 있다. 즉, 겹쳐지는 전파 영역 내에 각각 상이한 채널을 잡은 PAN(1, 2)이 여러 개 있을 수 있다. Referring to FIG. 2, the sensor devices of the wireless sensor network are connected to the server 50 connected to the wired Internet backbone network through a gateway (GW) 40. The PANs 1 and 2 can be extended to a P2P (Peer to Peer) cluster tree structure. In other words, there may be several PANs (1, 2) holding different channels in overlapping propagation regions.

각각의 PAN(1, 2)은 게이트웨이(40)와 연결되는 최상위 노드인 PAN 코디네이터(coordinator)(10-1, 10-2)에 의해 관리되며, PAN 코디네이터(coordinator)(10-1, 10-2) 각각에 다수 개의 센서 디바이스(30-1, 30-2, 31-1, 31-2) 또는 중계 코디네이터들(20-1, 20-2)이 연결될 수 있다. 중계 코디네이터(201-1, 202)는 다수 개의 센서 디바이스(32-1, 32-2, 33-2) 또는 다른 중계 코디네이터(21-1)이 연결될 수 있다. 즉, 하나의 채널 상에서 하나의 PAN이 형성되고, 하나의 채널은 동일 PAN 내의 모든 센서 디바이스 및 코디네이터, 그리고 PAN 코디네이터가 동시에 공유하는 무선 자원이 된다. Each of the PANs 1 and 2 is managed by PAN coordinators 10-1 and 10-2 which are the highest nodes connected to the gateway 40 and PAN coordinators 10-1 and 10- A plurality of sensor devices 30-1, 30-2, 31-1, and 31-2, or relay coordinators 20-1 and 20-2 may be connected to the plurality of sensor devices. The relay coordinators 201-1 and 202 may be connected to a plurality of sensor devices 32-1, 32-2 and 33-2 or another relay coordinator 21-1. That is, one PAN is formed on one channel, and one channel is a radio resource shared by all the sensor devices, the coordinator, and the PAN coordinator in the same PAN simultaneously.

도 3은 IEEE802.15.4 채널별 무선 자원 할당 예시도이다.3 is a diagram illustrating an example of radio resource allocation by IEEE802.15.4 channel.

도 3을 참조하면, 16개의 채널별로 전송되는 프레임이 도시되어 있다. 각 채널별 프레임은 비콘(Beacon) 구간(310)과 노드들이 송수신 행위를 할 수 있는 활성화 구간(Active Period)(320) 및 전력소모를 최소로 한 상태에서 슬립(Sleep) 또는 준비(Standby)하는 비활성화 구간(Inactive Period)(330)을 포함한다.Referring to FIG. 3, frames transmitted by 16 channels are shown. The frame for each channel includes a beacon period 310 and an active period 320 in which nodes can transmit and receive a signal and a sleep or standby state in which power consumption is minimized And an inactive period 330.

비콘(310)은 일정 시간 간격으로 전송되어, 비콘 간의 시간 간격은 하나의 무선 프레임(frame)을 구성한다. The beacons 310 are transmitted at predetermined time intervals, and the time interval between the beacons constitutes one radio frame.

활성화 구간(320)은 경쟁 구간(Contention Access Period : CAP)(321)과 비경쟁 구간(Contention Free Period : CFP)(322)으로 나누어서 운용된다. CAP(321)는 코디네이터에 연결된 모든 센서 디바이스가 언제든지 데이터를 송수신할 수 있는 구간으로, 동일한 시간에 다수의 센서 디바이스들에 의한 전송이 이루어질 경우 충돌이 발생할 수 있다. 반면, CFP(322)는 각 센서 디바이스들이 각자 자신의 고유한 송수신 시간이 할당되는 구간으로, 이 구간에서는 센서 디바이스들 간의 전송으로 인한 충돌을 피할 수 있다. IEEE802.15.4에서는 활성구간을 비콘 구간(즉, 무선 프레임)의 (1/2)n으로 제한하고 있다(n=0,1,2,...). 즉, 모든 무선 프레임을 활성구간으로 사용하거나, 2의 역 배수로 사용 가능하다. The activation period 320 is divided into a contention access period (CAP) 321 and a contention free period (CFP) 322. The CAP 321 is an interval in which all the sensor devices connected to the coordinator can transmit and receive data at any time. When a plurality of sensor devices transmit data at the same time, a collision may occur. On the other hand, the CFP 322 is a period in which each sensor device is allocated its own transmission / reception time, and can avoid a collision due to transmission between the sensor devices in this interval. In IEEE 802.15.4, the active interval is limited to (1/2) n of the beacon interval (ie, the radio frame) (n = 0, 1, 2, ...). That is, all the radio frames can be used as the active period or the inverse multiple of 2 can be used.

비활성구간(330)은 송수신이 허용되지 않는 구간으로, 각 장치들은 RF(radio frequency) 기능을 오프시키고, 전력 절감 모드로 운용될 수 있다.The inactive period 330 is an interval in which transmission and reception are not allowed, and each device turns off the radio frequency (RF) function and can operate in a power saving mode.

본 발명은 이러한 비활성 구간을 사용하여 비교적 원거리 또는 통신 품질이 좋지 않은 센서 디바이스들에 대한 패킷 재전송 구간으로 활용하는 기술을 제공하고자 한다. 즉, 본 발명에 따라 코디네이터는 센서 디바이스와 PAN 코디네이터 간의 전송 거리를 극복할 수 있는 둘 간의 릴레이 장치의 역할을 할 수 있다. 즉, 센서 디바이스에서 발생한 센서 데이터를 코디네이터가 받아서 PAN 코디네이터로 전달하는 기능을 수행한다. 하나의 PAN 코디네이터에 연결된 다수의 코디네이터들 각각은 PAN 코디네이터와 독립적으로 비콘을 전송하여, 각 코디네이터 고유의 무선 프레임을 형성할 수 있다. 그런데, PAN 코디네이터에 의해 형성된 비활성 구간 동안 PAN 코디네이터에 연결된 각 코디네이터의 활성 구간이 위치해야, 데이터 전송의 충돌을 야기되지 않는다. The present invention intends to provide a technique for using the inactive period as a packet retransmission interval for sensor devices having a relatively long distance or poor communication quality. That is, according to the present invention, the coordinator can serve as a relay device for overcoming the transmission distance between the sensor device and the PAN coordinator. That is, the sensor data generated by the sensor device is received by the coordinator and transmitted to the PAN coordinator. Each of the plurality of coordinators connected to one PAN coordinator can transmit a beacon independently of the PAN coordinator to form a radio frame unique to each coordinator. However, an active period of each coordinator connected to the PAN coordinator must be located during an inactive period formed by the PAN coordinator, so that collision of data transmission is not caused.

도 4는 본 발명에 따라 코디네이터가 릴레이 장치의 역할을 하는 전송 프로토콜을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a transmission protocol in which a coordinator serves as a relay apparatus according to the present invention.

도 4를 참조하면, 코디네이터(410)는 센서 디바이스(420)로부터 수신한 데이터를 응용 계층까지 처리를 한 후, 센서 디바이스에서 발생한 동일한 데이터를 다시 역 프로토콜의 과정, 즉 응용 계층, 네트워크 계층, MAC 계층 및 물리 계층에서 순차적으로 처리한 후, 최종적으로 PAN 코디네이터(430)에 전송한다.4, the coordinator 410 processes the data received from the sensor device 420 to the application layer, and then processes the same data generated in the sensor device again in the reverse protocol, that is, the application layer, the network layer, the MAC Layer, and physical layer, and finally transmits the processed data to the PAN coordinator 430. [

도 5를 참조하면, 도 4와는 달리 센서 디바이스(420)로부터 수신한 데이터를 코디네이터(410)의 MAC 계층에서 전환하여 PAN 코디네이터(430)에 전송한다.Referring to FIG. 5, unlike FIG. 4, data received from the sensor device 420 is converted by the MAC layer of the coordinator 410 and is transmitted to the PAN coordinator 430.

도 6은 본 발명에 따라 하나의 PAN 내에서의 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining a relay-based packet retransmission method in one PAN according to the present invention.

도 6을 참조하면, 센서 디바이스 1 ~ 4(603~605)는 PAN 코디네이터(601)에 연관되어 있고, 센서 디바이스 1 ~ 2(603, 604)와 PAN 코디네이터(601)간의 통신링크(610, 614) 성능은 센서 디바이스 3 ~ 4(605, 606)의 PAN 코디네이터(601)간의 통신링크(611, 613) 성능보다 양호한 상황을 가정한다. 이때, 센서 디바이스 3 ~ 4(605, 606)는 센서 디바이스 1 ~ 2(603, 604) 보다 지속적으로 높은 패킷 오류률을 가지며 통신 품질상의 공정성(Fairness) 문제를 야기시킨다. 6, the sensor devices 1 to 4 (603 to 605) are associated with the PAN coordinator 601 and include communication links 610 and 614 between the sensor devices 1 to 2 (603 and 604) and the PAN coordinator 601 ) Performance is better than the performance of the communication links 611 and 613 between the PAN coordinators 601 of the sensor devices 3-4 (605 and 606). At this time, the sensor devices 3 to 4 (605, 606) have a higher packet error rate than the sensor devices 1 to 2 (603, 604) and cause a fairness problem on the communication quality.

본 발명에서는 릴레이 장치(602)라는 중간 노드를 통해서 이 문제를 해결하고자 한다. 여기서, 릴레이 장치(602)는 PAN 코디네이터(601)에 연관됨과 아울러, 센서 디바이스 3 ~ 4(605, 606)도 연관되어 있을 수 있다. 즉, 센서 디바이스 3 ~ 4(605, 606)는 PAN 코디네이터(601) 및 릴레이 장치(602)에 동시에 연관되어 있을 수 있다. In the present invention, this problem is solved through an intermediate node called a relay device 602. Here, the relay device 602 may be associated with the PAN coordinator 601, and may also be associated with the sensor devices 3-4 (605, 606). That is, the sensor devices 3-4 (605, 606) may be simultaneously associated with the PAN coordinator 601 and the relay device 602.

센서 디바이스 3(605)에서 송신된 패킷은 동일 시간에 PAN 코디네이터(601) 및 릴레이 장치(602)에 수신되며(611, 615), 센서 디바이스 4(606)에서 송신된 패킷도 동일 시간에 PAN 코디네이터(601) 및 릴레이 장치(602)에 수신된다(613, 616). 이때, PAN 코디네이터(601)는 센서 디바이스 3 ~ 4(605, 606)에서 송신된 패킷의 성공적인 수신 여부(ACK/NACK)를 릴레이 장치(602)에 알려준다(617). The packet transmitted from the sensor device 3 605 is received (611, 615) by the PAN coordinator 601 and the relay device 602 at the same time and the packet transmitted from the sensor device 4 606 is also received by the PAN coordinator 601 (613, 616) to the relay device (601) and the relay device (602). At this time, the PAN coordinator 601 notifies the relay device 602 of the successful reception (ACK / NACK) of the packet transmitted from the sensor devices 3-4 (605, 606) (617).

릴레이 장치(602)는 PAN 코디네이터(601)에서 수신 실패한 센서 디바이스 3 ~ 4(605, 606)의 패킷들을 자신이 성공적으로 수신한 경우, 해당 패킷들을 PAN 코디네이터(601)에 재전송(612)한다. 이러한 릴레이 기능을 도입한 매커니즘을 통해 비교적 원거리 또는 통신 품질이 좋지 못한 상황의 센서 디바이스들에 대한 패킷 오류율을 감소시킬 수 있다.The relay device 602 retransmits (612) the packets to the PAN coordinator 601 when the relay device 602 has successfully received the packets of the sensor devices 3-4 (605, 606) that failed to be received by the PAN coordinator 601. The mechanism that introduces this relay function can reduce the packet error rate for sensor devices in a relatively remote or poor communication quality.

도 7은 본 발명에 따른 프레임 구조도의 일 예를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of a frame structure according to the present invention.

도 7을 참조하면, PAN 코디네이터는 비콘(701) 기반으로 동작되며, 비콘(Beacon)(701)은 일정한 주기(704)를 가지고 전송된다. 활성 구간은 CAP(705) 및 GTS(706, 707, 708) 구간을 가진다. 여기서, PAN 코디네이터에 연관된 센서 디바이스는 3개(720, 721, 722)인 것으로 가정하며, 센서 디바이스들(720, 721, 722) 각각은 GTS(Guaranteed Time Slot)(706, 707, 708)를 할당받는다. PAN 코디네이터는 GTS(706, 707, 708)를 통해서 성공적으로 전송된 패킷에 대한 ACK 패킷을 해당 GTS 구간 내에 전송할 수 있다. Referring to FIG. 7, the PAN coordinator is operated based on a beacon 701, and the beacon 701 is transmitted with a predetermined period 704. FIG. The active period has a period of CAP (705) and GTS (706, 707, 708). Here, it is assumed that there are three sensor devices 720, 721, and 722 associated with the PAN coordinator, and each of the sensor devices 720, 721, and 722 allocates GTS (Guaranteed Time Slots) 706, 707, and 708 Receive. The PAN coordinator can transmit an ACK packet for the successfully transmitted packet through the GTSs 706, 707 and 708 within the corresponding GTS interval.

릴레이 장치는 슈퍼 프레임 구간(Superframe Duration : SD) 구간이 끝나는 바로 다음 슬롯부터 PAN 코디네이터로부터 수신된 비콘을 재전송한다(702). 릴레이장치는 PAN 코디네이터와의 협상을 통해, 센서 디바이스들(720, 721, 722)로부터 수신된 패킷들을 재전송하기 위한 릴레이 슬롯(Relay Slot : RS)(710)을 할당받는다. 릴레이 시작 시점 T1(724)은 릴레이 장치가 비콘을 전송하는 구간(702)이 끝나는 다음 기본 슬롯부터 가능하다. 릴레이 장치는 센서 디바이스들의 GTS(706, 707, 708)로부터 성공적으로 수신한 패킷들을 릴레이 슬롯(710) 구간에 재전송한다. The relay apparatus retransmits the beacon received from the PAN coordinator (702) from the slot immediately following the end of the superframe duration (SD) period. The relay device is allocated a Relay Slot (RS) 710 for retransmitting the packets received from the sensor devices 720, 721, and 722 through negotiation with the PAN coordinator. The relay start time T1 724 is available from the next basic slot where the relay device 702 ends the beacon transmission period. The relay device retransmits the packets successfully received from the GTSs 706, 707, 708 of the sensor devices to the relay slot 710 period.

PAN 코디네이터는 센서 디바이스들의 GTS(706, 707, 708)에서 수신된 ACK/NACK 상황(730) 및 릴레이 슬롯에서 수신된 ACK/NACK 상황(731)을 조합하여 다음 프레임의 비콘에 해당 정보를 송신(731)한다.The PAN coordinator combines the ACK / NACK status 730 received at the GTSs 706, 707, 708 of the sensor devices and the ACK / NACK status 731 received at the relay slot to transmit the corresponding information to the beacon of the next frame 731).

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a PAN (Personal Area Network) coordinator of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, PAN 코디네이터는 비컨을 전송(S810)한 후, 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신(S820)하여 오류 여부를 확인한다(S830). 도면에는 도시되어 있지 않지만, PAN 코디네이터는 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 해당 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, PAN 코디네이터는 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 릴레이 장치에 전송할 수도 있다. Referring to FIG. 8, the PAN coordinator transmits a beacon (S810), receives a packet transmitted by the sensor device during an active period (S820), and checks whether it is an error (S830). Although not shown in the figure, the PAN coordinator may determine that a packet transmitted by the sensor device is erroneous during an active period is referred to as a guaranteed time slot (hereinafter referred to as 'GTS') allocated to the corresponding sensor device ) To the corresponding sensor device. Also, the PAN coordinator may transmit the result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous to the relay device during the active period.

그런 후, PAN 코디네이터는 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 비활성 구간 동안 릴레이 장치로부터 재수신(S840)하여 오류 여부를 다시 확인(S850)한다. Then, the PAN coordinator re-receives the packet transmitted by the sensor device during the active period from the relay device during the inactive period (S840) and confirms whether the packet is in error (S850).

PAN 코디네이터는 두 단계에 걸친 오류 여부 확인 결과를 통합(S860)한 응답 정보를 다음 프레임 구간의 비컨에 포함시켜 방송한다(S810).In step S810, the PAN coordinator broadcasts the response information included in the beacon in the next frame interval by integrating the results of the error check in two steps (S860).

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크의 릴레이 장치에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a relay apparatus of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 릴레이 장치는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 비컨을 수신(S910)함에 따라, PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신(S920)하여 저장(S930)한다. Referring to FIG. 9, the relay apparatus receives a beacon from a PAN (Personal Area Network) coordinator (S910), receives a packet transmitted by the sensor device during an active period of the PAN coordinator (S920) and stores it (S930).

릴레이 장치는 PAN 코디네이터의 활성 구간이 종료된 후, 비컨을 전송(S940)하는데, 본 발명의 일 실시 예에 따라, PAN 코디네이터로부터 수신된 비컨을 저장하고, 비활성 구간 동안 저장된 비컨을 센서 디바이스에 전송한다. After the active period of the PAN coordinator is completed, the relay apparatus transmits a beacon (S940). In accordance with an embodiment of the present invention, the beacon received from the PAN coordinator is stored, and the beacon stored during the inactive period is transmitted to the sensor device do.

그런 후, 릴레이 장치는 비활성 구간 동안 저장한 전송 패킷을 PAN 코디네이터에 전송(S950)한다. 이때, 본 발명에 따라 다양한 실시 예가 가능하다.Then, the relay apparatus transmits the transport packet stored during the inactive period to the PAN coordinator (S950). At this time, various embodiments are possible according to the present invention.

일 실시 예로, 릴레이 장치는 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷 중 수신된 모든 패킷을 PAN 코디네이터에게 전송할 수 있다.In one embodiment, the relay device may transmit to the PAN coordinator all packets received in the packet transmitted by the sensor device during the active period of the PAN coordinator.

다른 실시 예로, 릴레이 장치는 PAN 코디네이터가 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송하는 해당 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송할 수 있다.In another embodiment, the relay device transmits the packet transmitted by the corresponding sensor device to the corresponding sensor device during a guaranteed time slot (hereinafter referred to as 'GTS') of a contention free period allocated to the sensor device by the PAN coordinator It is possible to monitor the result of checking whether there is an error, and to select and send an errored packet according to the monitoring result.

또 다른 실시 예로, 릴레이 장치는 PAN 코디네이터로부터 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 수신하고, 수신된 오류 여부를 확인한 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송한다.In another embodiment, the relay apparatus receives the result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous from the PAN coordinator during the active period, and selects and transmits the errored packet according to the result of checking whether the received error is present or not.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크의 센서 디바이스에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a relay-based packet retransmission method using an inactive period in a sensor device of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 센서 디바이스는 비컨을 수신(S1010)함에 따라, 수신된 비컨이 PAN 코디네이터로부터 전송된 비컨인지를 판단한다(S1020).Referring to FIG. 10, the sensor device receives a beacon (S1010), and determines whether the received beacon is a beacon transmitted from the PAN coordinator (S1020).

S1020의 판단 결과 수신된 비컨이 PAN 코디네이터로부터 전송된 것으로 판단되면, 센서 디바이스는 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 확인(S1030)한다. S1030의 확인 결과 오류가 발생되지 않을 것으로 판단되면, 센서 디바이스는 신규 패킷을 전송한다(S1040). 반면, S1030의 확인 결과 오류가 발생된 것으로 판단되면, 센서 디바이스는 이전 프레임에서 전송한 패킷을 재전송한다.If it is determined in step S1020 that the received beacon is transmitted from the PAN coordinator, the sensor device checks whether the packet transmitted in the previous frame is an error through the response information included in the beacon (S1030). If it is determined in S1030 that no error will be generated, the sensor device transmits a new packet (S1040). On the other hand, if it is determined in S1030 that an error has occurred, the sensor device retransmits the packet transmitted in the previous frame.

그런 후, 센서 디바이스는 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 PAN 코디네이터로부터 수신(S1060)함에 따라, 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트한다(S1070).Then, the sensor device receives from the PAN coordinator the result of checking whether the transmitted packet is erroneous during a Guaranteed Time Slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the allocated contention-free period (S1060) Whether or not an error has occurred in one packet is updated (S1070).

한편, S1020의 판단 결과 수신된 비컨이 릴레이 장치로부터 전송된 것으로 판단되면, 센서 디바이스는 S1070 단계로 진행하여 오류 확인 정보를 업데이트한다. On the other hand, if it is determined in step S1020 that the received beacon is transmitted from the relay apparatus, the sensor device proceeds to step S1070 and updates the error confirmation information.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 구성 블록도이다.11 is a block diagram of a PAN coordinator according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, PAN 코디네이터는 비컨 전송부(110), 패킷 수신부(120) 및 오류 확인부(130)를 포함한다. 부가적으로, 오류 확인 정보 저장부(140) 및 오류 확인 정보 전송부(150)을 더 포함한다.Referring to FIG. 11, the PAN coordinator includes a beacon transmission unit 110, a packet reception unit 120, and an error check unit 130. In addition, it further includes an error check information storage unit 140 and an error check information transfer unit 150.

패킷 수신부(120)는 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷 및 비활성 구간 동안 릴레이 장치가 전송된 패킷을 수신한다. 따라서, 패킷 수신부(120)는 센서 디바이스가 전송한 동일한 패킷을 두 번 수신할 수 있다. 이로써, 패킷의 수신 오류율을 감소시킬 수 있다.The packet receiving unit 120 receives the packet transmitted by the sensor device during the active period and the packet transmitted by the relay apparatus during the inactive period. Accordingly, the packet receiving unit 120 can receive the same packet transmitted by the sensor device twice. This can reduce the error rate of reception of packets.

오류 확인부(130)는 수신된 패킷들의 오류 여부를 각각 확인한다. 각각의 오류 여부 확인 결과는 오류 확인 정보 저장부(140)에 저장될 수 있다. 오류 확인 정보 저장부(140)는 각 패킷의 식별 넘버 및 그에 매칭되는 오류 확인 결과가 저장될 수 있다.The error checking unit 130 checks whether the received packets are erroneous or not. The result of each error check can be stored in the error check information storage unit 140. The error check information storage unit 140 may store an identification number of each packet and an error check result matching therewith.

비컨 전송부(110)는 수신된 패킷들 각각의 대한 오류 여부를 확인한 결과들을 통합한 응답 정보를 다음 프레임의 비컨에 포함시켜 전송한다. 즉, 센서 디바이스 및 릴레이 장치로부터 수신한 동일한 패킷들 중 적어도 하나라도 오류없이 수신되었다면, 해당 패킷에 대한 응답 정보는 ACK이 될 수 있다. 반면, 센서 디바이스 및 릴레이 장치로부터 수신한 동일한 패킷들 모두 수신 오류가 발생되었다면, 해당 패킷에 대한 응답 정보는 NACK이 될 수 있다.The beacon transmission unit 110 transmits the combined response information including the results of checking the error of each of the received packets, in the beacon of the next frame. That is, if at least one of the same packets received from the sensor device and the relay device is received without error, the response information for the packet may be ACK. On the other hand, if a reception error occurs in all of the same packets received from the sensor device and the relay device, the response information for the corresponding packet may be a NACK.

오류 확인 정보 전송부(150)는 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 릴레이 장치에 전송한다. 즉, 이는 릴레이 장치가 어떤 패킷을 재전송할지를 선별할 수 있도록 한다. The error checking information transmitting unit 150 transmits a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous during the active period to the relay device. That is, it allows the relay apparatus to select which packet to retransmit.

또한, 오류 확인 정보 전송부(150)는 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 해당 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송한다. The error check information transmission unit 150 transmits a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous during the active period to a Guaranteed Time Slot (GTS) assigned to the sensor device ) To the corresponding sensor device.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 장치의 구성 블록도이다.12 is a configuration block diagram of a relay apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 릴레이 장치는 비컨 수신부(210), 패킷 수신부(220), 패킷 저장부(230) 및 패킷 전송부(240)을 포함한다. 부가적으로, 비컨 저장부(250), 비컨 전송부(260), 패킷 오류 확인부(270) 및 오륙 확인 정보 수신부(280)를 더 포함한다.Referring to FIG. 12, the relay apparatus includes a beacon receiving unit 210, a packet receiving unit 220, a packet storing unit 230, and a packet transmitting unit 240. In addition, the beacon storage unit 250, the beacon transmission unit 260, the packet error confirmation unit 270, and the downlink confirmation information reception unit 280 are further included.

비컨 수신부(210)는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 비컨을 수신한다. 패킷 수신부(220)는 비컨을 수신함에 따라, PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하여, 패킷 저장부(230)에 저장한다. The beacon receiving unit 210 receives a beacon from a PAN (Personal Area Network) coordinator. Upon receipt of the beacon, the packet receiving unit 220 receives the packet transmitted by the sensor device during the active period of the PAN coordinator and stores the received packet in the packet storing unit 230.

패킷 전송부(240)는 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 패킷 저장부(230)에저장된 패킷을 PAN 코디네이터에 전송한다. 이때, 본 발명에 따라 다양한 실시 예가 가능하다.The packet transmitting unit 240 transmits the packet stored in the packet storing unit 230 to the PAN coordinator during the inactive period of the PAN coordinator. At this time, various embodiments are possible according to the present invention.

일 실시 예로, 패킷 전송부(240)는 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷 중 수신된 모든 패킷을 PAN 코디네이터에게 전송할 수 있다.In an embodiment, the packet transmitter 240 may transmit all packets received from the sensor device to the PAN coordinator during the active period of the PAN coordinator.

다른 실시 예로, 릴레이 장치는 PAN 코디네이터가 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송하는 해당 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 모니터링하는 패킷 오류 확인부(270)를 더 포함하여, 패킷 전송부(240)가 모니터링 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송할 수 있다.In another embodiment, the relay device transmits the packet transmitted by the corresponding sensor device to the corresponding sensor device during a guaranteed time slot (hereinafter referred to as 'GTS') of a contention free period allocated to the sensor device by the PAN coordinator The packet transmission unit 240 may further include a packet error checking unit 270 for monitoring a result of checking whether an error has occurred, so that the packet transmitting unit 240 can select and send an errored packet according to a monitoring result.

또 다른 실시 예로, 릴레이 장치는 PAN 코디네이터로부터 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 수신하는 오류 확인 정보 수신부(280)를 더 포함하여, 패킷 전송부(240)가 수신된 오류 여부를 확인한 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송한다.In another embodiment, the relay apparatus further includes an error confirmation information receiving unit 280 that receives a result of checking whether the packet transmitted from the sensor device is erroneous from the PAN coordinator during the active period, And selects and transmits an error packet according to the result of checking whether there is an error.

비컨 저장부(250)는 비컨 수신부(210)에 의해 PAN 코디네이터로부터 수신된 비컨을 저장하고, 비컨 전송부(260)는 비활성 구간 동안 저장된 비컨을 센서 디바이스에 전송한다. 이로써, 센서 디바이스는 PAN 코디네이터에 의해 전송된 비컨에 수신 오류가 발생되더라도, 릴레이 장치로부터 다시 수신하게 되므로, 자신이 전송한 패킷의 오류 확인 결과를 알 수 있게 된다. The beacon storage unit 250 stores the beacon received from the PAN coordinator by the beacon receiving unit 210, and the beacon transmitting unit 260 transmits the stored beacon to the sensor device during the inactive period. Thus, even if a reception error occurs in the beacon transmitted by the PAN coordinator, the sensor device can receive the error check result of the packet transmitted from the relay device.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 디바이스의 구성 블록도이다.13 is a block diagram of a configuration of a sensor device according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 센서 디바이스는 비컨 수신부(310) 및 패킷 전송부(320)를 포함한다. 부가적으로, 패킷 저장부(330), 오류 확인 정보 저장부(340) 및 오류 확인 정보 수신부(330)를 포함한다. Referring to FIG. 13, the sensor device includes a beacon receiving unit 310 and a packet transmitting unit 320. In addition, a packet storage unit 330, an error check information storage unit 340, and an error check information receiving unit 330 are included.

비컨 수신부(310)는 PAN 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한다. 패킷 전송부(320)는 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부에 따라, 선택적으로 이전 프레임에서 전송한 패킷을 재전송하거나, 신규 패킷 전송한다. 즉, 이전 프레임에서 전송된 패킷에 오류가 발생했을 경우 이전 프레임을 재전송한다, 반면, 이전 프레임에서 전송된 패킷에 오류가 발생되지 않았을 경우, 신규 패킷을 전송한다.Upon receiving the beacon from the PAN coordinator, the beacon receiving unit 310 checks whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous through the response information included in the beacon. The packet transmitter 320 selectively retransmits the packet transmitted in the previous frame or transmits a new packet according to whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous. That is, if an error occurs in the packet transmitted in the previous frame, the previous frame is retransmitted. On the other hand, if no error occurs in the packet transmitted in the previous frame, a new packet is transmitted.

또한, 비컨 수신부(310)는 릴레이 장치로부터 PAN 코디네이터로부터 전송된 비컨을 수신함에 따라, 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트한다. 즉, 오류 확인 정보 저장부(350)가 업데이트된다.In addition, the beacon receiving unit 310 receives the beacon transmitted from the PAN coordinator from the relay apparatus, and updates whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous through the response information included in the beacon. That is, the error check information storage unit 350 is updated.

오류 확인 정보 수신부(340)는 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 PAN 코디네이터로부터 수신함에 따라, 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트한다. The error checking information receiving unit 340 receives from the PAN coordinator the result of checking whether the transmitted packet is erroneous during a Guaranteed Time Slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the allocated contention-free period, Update whether the packet is erroneous.

Claims (20)

무선 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법에 있어서,
활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하여 오류 여부를 확인하는 단계와,
상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 비활성 구간 동안 릴레이 장치로부터 재수신하여 오류 여부를 다시 확인하는 단계와,
상기 두 단계의 오류 여부를 확인한 결과들을 통합한 응답 정보를 다음 프레임의 비컨에 포함시켜 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
A relay-based packet retransmission method using an inactive period in a PAN (Personal Area Network) coordinator of a wireless sensor network,
Receiving a packet transmitted by the sensor device during an active period to check whether the packet is erroneous,
Re-receiving a packet transmitted by the sensor device during the active period from the relay device during an inactive period,
And transmitting the response information including the results of confirming the error of the two steps in the beacon of the next frame and transmitting the beacon in the next frame.
제 1항에 있어서,
상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 상기 릴레이 장치에 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising transmitting, to the relay device, a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous during the active period, to the relay device.
제 1항에 있어서,
상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 해당 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
The method according to claim 1,
And transmits a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous during the active period to the corresponding sensor device during a guarantee time slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the contention-free period allocated to the sensor device Further comprising the steps of: determining whether a retransmission request is received from the relay station based on the inactivity period;
무선 센서 네트워크의 릴레이 장치에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법에 있어서,
PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하여 저장하는 단계와,
상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 저장한 패킷을 상기 PAN 코디네이터에 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
A relay-based packet retransmission method using an inactive period in a relay apparatus of a wireless sensor network,
Receiving a beacon from a PAN (Personal Area Network) coordinator, receiving and storing a packet transmitted by the sensor device during an active period of the PAN coordinator,
And transmitting the stored packet to the PAN coordinator during an inactive period of the PAN coordinator.
제 4항에 있어서,
상기 PAN 코디네이터로부터 수신된 비컨을 저장하는 단계와,
상기 비활성 구간 동안 상기 저장된 비컨을 센서 디바이스에 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.5. The method of claim 4,
Storing beacons received from the PAN coordinator;
And transmitting the stored beacon to the sensor device during the inactivity period. ≪ Desc / Clms Page number 20 > 제 4항에 있어서,
상기 PAN 코디네이터가 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송하는 해당 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 모니터링하는 단계를 더 포함하고,
상기 전송하는 단계는
상기 모니터링 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
5. The method of claim 4,
The PAN coordinator checks whether the packet transmitted by the corresponding sensor device transmitted to the corresponding sensor device during the guaranteed time slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the non-contention slot allocated to the sensor device Further comprising the step of monitoring,
The transmitting step
Wherein the error-based packet is selected and transmitted according to the monitoring result.
제 4항에 있어서,
상기 PAN 코디네이터로부터 상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 전송하는 단계는
상기 수신된 오류 여부를 확인한 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
5. The method of claim 4,
Receiving from the PAN coordinator a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device during the active period is erroneous,
The transmitting step
And selecting and transmitting the errored packet according to a result of checking whether the error is received, wherein the relayed packet retransmission method uses the inactive interval.
무선 센서 네트워크의 센서 디바이스에서의 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법에 있어서,
PAN 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, 상기 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 확인하는 단계와,
상기 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부에 따라, 선택적으로 이전 프레임에서 전송한 패킷을 재전송하거나, 신규 패킷 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
A relay-based packet retransmission method using an inactive period in a sensor device of a wireless sensor network,
Receiving a beacon from a PAN coordinator, checking whether a packet transmitted in a previous frame is erroneous through response information included in the beacon,
And selectively transmitting a packet transmitted in a previous frame or transmitting a new packet according to whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous or not.
제 8항에 있어서,
릴레이 장치로부터 PAN 코디네이터로부터 전송된 비컨을 수신함에 따라, 상기 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
9. The method of claim 8,
Further comprising the step of updating whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous through the response information included in the beacon upon receiving the beacon transmitted from the PAN coordinator from the relay apparatus, Packet retransmission method.
제 8항에 있어서,
상기 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 상기 PAN 코디네이터로부터 수신함에 따라, 상기 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 비활성 구간을 이용한 릴레이 기반 패킷 재전송 방법.
9. The method of claim 8,
Upon receipt of the result of checking the error of the transmitted packet from the PAN coordinator during a Guaranteed Time Slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the allocated contention-free period, Further comprising the step of updating the relay period based on the inactivity period.
활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷 및 비활성 구간 동안 릴레이 장치가 전송된 패킷을 수신하는 패킷 수신부와,
상기 수신된 패킷들의 오류 여부를 각각 확인하는 오류 확인부와,
상기 수신된 패킷들 각각에 대한 오류 여부를 확인한 결과들을 통합한 응답 정보를 다음 프레임의 비컨에 포함시켜 전송하는 비컨 전송부를 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터.
A packet receiving unit for receiving a packet transmitted by the sensor device during an active period and a packet transmitted by a relay apparatus during an inactive period;
An error checking unit for checking whether the received packets are erroneous,
And a beacon transmission unit for transmitting the beacon transmitted from the beacon of the next frame to the beacon transmission unit.
제 11항에 있어서,
상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 상기 릴레이 장치에 전송하는 오류 확인 정보 전송부를 더 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터.
12. The method of claim 11,
Further comprising an error confirmation information transmitter for transmitting a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous to the relay device during the active period.
제 11항에 있어서,
상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 해당 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송하는 오류 확인 정보 전송부를 더 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터.12. The method of claim 11,
And transmits a result of checking whether the packet transmitted by the sensor device is erroneous during the active period to the corresponding sensor device during a guarantee time slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the contention-free period allocated to the sensor device And an error check information transmitting unit. PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 비컨을 수신하는 비컨 수신부와,
상기 비컨을 수신함에 따라, PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷을 수신하는 패킷 수신부와,
상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 저장한 패킷을 상기 PAN 코디네이터에 전송하는 패킷 전송부를 포함함을 특징으로 하는 릴레이 장치.
A beacon receiver for receiving a beacon from a PAN (Personal Area Network) coordinator,
A packet receiver for receiving a packet transmitted by the sensor device during an active period of the PAN coordinator upon receiving the beacon;
And a packet transmitter for transmitting the stored packet to the PAN coordinator during an inactive period of the PAN coordinator.
제 14항에 있어서,
상기 PAN 코디네이터로부터 수신된 비컨을 저장하는 비컨 저장부와,
상기 비활성 구간 동안 상기 저장된 비컨을 센서 디바이스에 전송하는 비컨 전송부를 더 포함함을 특징으로 하는 릴레이 장치.
15. The method of claim 14,
A beacon storage unit for storing beacons received from the PAN coordinator,
And a beacon transmitter for transmitting the stored beacon to the sensor device during the inactive period.
제 14항에 있어서,
상기 PAN 코디네이터가 센서 디바이스에 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 해당 센서 디바이스에 전송하는 해당 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 모니터링하는 패킷 오류 확인부를 더 포함하고,
상기 패킷 전송부는
상기 모니터링 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송함을 특징으로 하는 릴레이 장치.
15. The method of claim 14,
The PAN coordinator checks whether the packet transmitted by the corresponding sensor device transmitted to the corresponding sensor device during the guaranteed time slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the non-contention slot allocated to the sensor device Further comprising: a packet error checking section
The packet transfer unit
And selects and transmits an error packet according to the monitoring result.
제 14항에 있어서,
상기 PAN 코디네이터로부터 상기 활성 구간 동안 센서 디바이스가 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 수신하는 오류 정보 수신부를 더 포함하고,
상기 패킷 전송부는
상기 수신된 오류 여부를 확인한 결과에 따라 오류가 발생된 패킷을 선별하여 전송함을 특징으로 하는 릴레이 장치.
15. The method of claim 14,
Further comprising an error information receiver for receiving from the PAN coordinator a result of checking whether an error has occurred in a packet transmitted by the sensor device during the active period,
The packet transfer unit
And selects and transmits an errored packet according to a result of checking whether the error is received.
PAN 코디네이터로부터 비컨을 수신함에 따라, 상기 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 확인하는 비컨 수신부와,
상기 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부에 따라, 선택적으로 이전 프레임에서 전송한 패킷을 재전송하거나, 신규 패킷 전송하는 패킷 전송부를 포함함을 특징으로 하는 센서 디바이스.
A beacon receiver for checking whether a packet transmitted in a previous frame is erroneous through response information included in the beacon upon receipt of the beacon from the PAN coordinator,
And a packet transmitter for selectively retransmitting the packet transmitted in the previous frame or transmitting a new packet according to whether the packet transmitted in the previous frame is erroneous.
제 18항에 있어서,
릴레이 장치로부터 PAN 코디네이터로부터 전송된 비컨을 수신함에 따라, 상기 비컨에 포함된 응답 정보를 통해 이전 프레임에서 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트하는 오류 확인 정보 수신부를 더 포함함을 특징으로 하는 센서 디바이스. 19. The method of claim 18,
Further comprising an error check information receiving unit for receiving the beacon transmitted from the relay apparatus and updating the beacon transmitted from the PAN coordinator and updating the error information of the packet transmitted in the previous frame based on the response information included in the beacon. 제 18항에 있어서,
상기 전송한 패킷의 오류 여부를 확인한 결과를 할당된 비경쟁 구간의 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot : 이하 'GTS'로 기재함) 동안 상기 PAN 코디네이터로부터 수신함에 따라, 상기 전송한 패킷의 오류 여부를 업데이트하는 오류 확인 정보 수신부를 더 포함함을 특징으로 하는 센서 디바이스. 19. The method of claim 18,
Upon receipt of the result of checking the error of the transmitted packet from the PAN coordinator during a Guaranteed Time Slot (hereinafter referred to as 'GTS') of the allocated contention-free period, Further comprising an error checking information receiving unit that updates the error checking information.
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KR20200058074A (en) * 2018-11-19 2020-05-27 서울과학기술대학교 산학협력단 Method for transmitting data of beacon and bridge

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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