KR20190096692A - System and Method for Cross-technology Communication via Idle Channel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유휴 채널을 통한 이종 통신 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a heterogeneous communication method and apparatus over an idle channel.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
Internet of Things(IoT) 기술이 산업 전반에 활용되기 시작하면서 무선 통신 기기를 인터넷과 연결하여 실시간으로 정보를 수집하고, 기기를 제어하는 등의 다양한 응용 분야들이 연구되었다. IoT는 인터넷을 통해 모든 통신 기기들이 연결되므로 이종 통신 기술을 사용하는 기기 간에도 정보를 수집 및 통합하여 활용하는 것이 가능하다. 그러나 PHY/MAC 계층이 달라 이종 통신 기술 간 직접적인 호환이 불가능하기 때문에 multi-radio gateway를 이용하고 있다. 그러나 gateway를 통한 IoT 구현은 추가적인 비용, 제어를 위한 트래픽 발생, 배치 복잡성 등의 단점을 가진다.As Internet of Things (IoT) technology began to be utilized throughout the industry, various applications were studied, such as connecting wireless communication devices to the Internet to collect information in real time, and to control the devices. IoT connects all communication devices through the Internet, so it is possible to collect and integrate information between devices using heterogeneous communication technologies. However, since the PHY / MAC layer is different, direct compatibility between heterogeneous communication technologies is not possible, so the multi-radio gateway is used. However, IoT implementation through gateway has disadvantages such as additional cost, traffic generation for control, and deployment complexity.
무선 통신 표준이 활용되는 주파수 대역은 Industrial Scientific and Medical(ISM) 밴드로 2.4GHz, 5GHz 대역을 지칭한다. 무선 통신 수요가 증가함에 따라 ISM 밴드를 이용하는 통신 기기들의 수가 많아지면서 다른 통신 표준 간 같은 주파수 대역에서 간섭을 고려해야 하는 통신 포화구간에 이르렀다. ISM 밴드의 포화로 인해 발생하는 이종 통신 기술 간 간섭을 줄이기 위한 연구는 최근에 주목 받기 시작하였으며, 채널 포화의 한계점을 극복하고 이종 통신 기술 간 공존을 위한 기술의 필요성이 대두되었다.The frequency band in which the wireless communication standard is utilized is the Industrial Scientific and Medical (ISM) band and refers to the 2.4 GHz and 5 GHz bands. As the demand for wireless communication increases, the number of communication devices using the ISM band has increased, leading to communication saturation intervals where interference must be considered in the same frequency band between different communication standards. Research to reduce the interference between heterogeneous communication technologies caused by the saturation of the ISM band has recently been attracting attention, and the need for a technique for coexistence between heterogeneous communication technologies has emerged.
이종 통신 기술 간 정보 공유를 통해 새로운 응용 기술을 창출하기 위한 목적으로 Cross-technology Communication(CTC)에 대한 연구가 시작되었다. CTC란 multi-radio gateway을 거치지 않고, 이종 통신 기술과 직접 정보를 교환하는 기술이다. 이러한 CTC 기술의 활용을 통해 스마트 IoT 서비스를 지원하는 것이 가능하며 기존의 gateway 설치 시 발생하는 단점을 해결한다. 또한, 이종 통신 기술 간 정보 공유를 통해 같은 주파수 대역을 사용하는 이종 통신 기술 간 간섭을 줄이는 방법 등 다양한 분야에서 응용이 가능하다. 그러나 기존 CTC 기술은 RSSI 검출 시 기존 패킷과 CTC 패킷의 구분이 어려워 신뢰성이 저하되는 단점과 IEEE 802.15.4 기기의 duty cycle을 고려하지 않아 에너지 소모가 크다는 단점 그리고 낮은 처리량 때문에 장시간 데이터를 전송해야 한다는 단점이 존재한다. 또한, 실제 기술 적용 시 전송 환경에 대한 사전 조사가 필요한 경우 등의 어려움이 존재한다.Research on Cross-technology Communication (CTC) has begun to create new application technologies through information sharing between heterogeneous communication technologies. CTC is a technology that directly exchanges information with heterogeneous communication technologies without going through a multi-radio gateway. It is possible to support smart IoT service through the use of such CTC technology and to solve the disadvantages of existing gateway installation. In addition, it is possible to apply in various fields, such as a method for reducing interference between heterogeneous communication technologies using the same frequency band by sharing information between heterogeneous communication technologies. However, the existing CTC technology is difficult to distinguish the existing packet from the CTC packet when RSSI is detected, the reliability is deteriorated, the energy consumption is not considered because the duty cycle of the IEEE 802.15.4 device is not considered, and the low throughput requires long data transmission. There are disadvantages. In addition, when the actual technology is applied, there is a difficulty in that a preliminary investigation of the transmission environment is required.
본 실시예는, 실질적으로 동일한 주파수 대역을 사용하는 이종 네트워크 간에 데이터 통신을 수행하는 데 있어 전력 소모를 줄이고 효과적으로 데이터 패킷을 송수신할 수 있는 방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.The present embodiment has a main purpose to provide a method for reducing power consumption and effectively transmitting and receiving data packets in performing data communication between heterogeneous networks using substantially the same frequency band.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 동일 주파수를 공유하는 이종 네트워크 간 통신 방법에 있어서, 제1 통신 방식에 따른 제1 디바이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 디바이스가 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여, 이종 네트워크 간 통신을 위한 CTC 구간을 형성하는 과정, 상기 CTC 구간 동안 상기 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스에 CTC 데이터를 송신하는 과정 및 상기 CTC 구간에서 상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여 상기 CTC 데이터를 복조하는 과정을 포함하는 통신 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, in a communication method between heterogeneous networks sharing the same frequency, the first device according to the first communication method and the second device according to the second communication method may use the signal strength of the beacon signal. Forming a CTC interval for communication between heterogeneous networks, transmitting the CTC data to the second device by the first device during the CTC interval, and performing RSSI sampling by the second device in the CTC interval; A communication method including demodulating CTC data is provided.
상기 통신 방법의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the communication method may further include one or more of the following features.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 CTC 구간을 형성하는 과정에서, 상기 제2 디바이스가 상기 제1 디바이스의 비콘 전송 주기마다 상기 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하여, 상기 신호 세기가 갖는 패턴이 상기 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식한다.According to another embodiment of the present invention, in the process of forming the CTC interval, the second device samples the signal strength of the beacon signal at every beacon transmission period of the first device, so that the pattern of the signal strength is the Recognize that the pattern for forming the CTC interval.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제2 디바이스는, 상기 비콘 전송 주기마다 깨어나 상기 신호 세기를 샘플링하고, 상기 신호 세기가 갖는 패턴이 상기 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하는 경우 상기 CTC 구간 동안 깨어난 상태를 유지한다.According to another embodiment of the present invention, when the second device wakes up every beacon transmission period and samples the signal strength, and recognizes that the pattern having the signal strength is a pattern for forming the CTC interval, the CTC interval Stay awake while you are.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 CTC 데이터를 송신하는 과정에서, 상기 제1 디바이스에서 CTS 패킷을 이용하여 상기 CTC 데이터를 송신한다.According to another embodiment of the present invention, in the process of transmitting the CTC data, the first device transmits the CTC data using a CTS packet.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 CTC 데이터를 복조하는 과정에서, 상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여, RSSI가 임계값 이상인 시간 구간을 검출하여 상기 CTC 데이터를 복조한다.According to another embodiment of the present invention, in the process of demodulating the CTC data, the second device performs RSSI sampling to detect a time interval in which the RSSI is equal to or greater than a threshold to demodulate the CTC data.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 동일 주파수를 공유하는 이종 네트워크 간 통신 시스템에 있어서, 제1 통신 방식에 따른 제1 디바이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 디바이스를 포함하고, 상기 제1 디바이스 및 상기 제2 디바이스가 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여, 이종 네트워크 간 통신을 위한 CTC 구간을 형성하고, 상기 CTC 구간 동안 상기 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스에 CTC 데이터를 송신하고, 상기 CTC 구간에서 상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여 상기 CTC 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템을 제공한다. According to an embodiment of the present invention, in a heterogeneous network communication system sharing the same frequency, the system comprises a first device according to a first communication method and a second device according to a second communication method, wherein the first device and The second device uses the signal strength of the beacon signal to form a CTC interval for communication between heterogeneous networks, the first device transmits the CTC data to the second device during the CTC interval, in the CTC interval And the second device demodulates the CTC data by performing RSSI sampling.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 비콘의 전송 신호 세기 변화를 이용해 패턴을 만들어 전송함으로써 CTC 구간을 형성하고, 저전력 동작을 지원하는 디바이스는 데이터를 수신하기 위해서 CTC 구간 동안만 RSSI 샘플링을 진행하므로 에너지 소모를 줄이고 낮은 듀티 사이클을 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, the CTC interval is formed by forming and transmitting a pattern by using the beacon transmission signal strength change, and a device supporting low-power operation performs RSSI sampling only during the CTC interval to receive data. This reduces the energy consumption and maintains a low duty cycle.
또한, 본 실시예에 의하면, 정보 비트를 CTC 블록을 기준으로 만들어진 CTC 데이터 맵에 대응시켜 생성한 CTS 패킷을 전송매개로 사용함으로써, 주변 노드의 전송을 막아 간섭을 최소화하고 전송 범위에 새롭게 포함되는 노드들의 전송을 지속적으로 막아 안정적으로 채널을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present embodiment, by using the CTS packet generated by using the information bits corresponding to the CTC data map made on the basis of the CTC block as a transmission medium, the transmission of neighboring nodes is prevented to minimize interference and newly included in the transmission range. There is an effect that the channel can be secured stably by preventing the transmission of nodes continuously.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 채널을 통한 이종 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 채널을 통한 이종 통신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTC 구간의 형성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CTC 데이터의 구성을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신한 CTC 데이터 패킷의 RSSI 샘플링 및 데이터 복조를 예시한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a heterogeneous communication system through an idle channel according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a heterogeneous communication method through an idle channel according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the formation of a CTC interval according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of CTC data according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating RSSI sampling and data demodulation of a received CTC data packet according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part is said to include, 'include' a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. . In addition, the terms '~', 'module', etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 채널을 통한 이종 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a heterogeneous communication system through an idle channel according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 동일 주파수를 공유하는 이종 네트워크 간 통신 시스템은, 제1 통신 방식에 따른 제1 디바이스(100) 및 제2 통신 방식에 따른 제2 디바이스(200)를 포함한다. 이하에서는, 제1 통신 방식은 IEEE 802.11이고, 제2 통신 방식은 IEEE 802.15.4인 것을 예를 들어 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 실질적으로 동일한 주파수 대역을 사용하는 이종 네트워크간에 응용될 수 있다.Referring to FIG. 1, a communication system between heterogeneous networks sharing the same frequency includes a
제1 디바이스(100) 및 제2 디바이스(200)가 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여, 이종 네트워크 간 통신을 위한 CTC 구간을 형성한다. 여기서, CTC 구간이란 제1 디바이스(100)에서 제2 디바이스(200)로 CTC 데이터를 송신하는 구간을 말하며, CTC 데이터란 서로 다른 통신 방식을 이용하는 복수의 디바이스 간에 전송하고자 하는 데이터를 말한다. 제1 디바이스(100)에서는 제2 디바이스(200)에 전송하고자 하는 정보 비트를 인코딩하여 송신하고, 제2 디바이스(200)는 RSSI 샘플링을 통해 수신된 신호를 디코딩하여 정보 비트를 수신한다.The
제1 디바이스(100)는 비콘 전송 주기마다 비콘 신호를 송신하고, 제2 디바이스(200)는 제1 디바이스(100)의 비콘 전송 주기마다 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하여 신호 세기가 갖는 패턴이 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식한다. 여기서, 제2 디바이스(200)는 저전력 동작을 지원하는 기기로, 비콘 신호 전송이 없는 구간에서는 꺼져있으며 비콘 전송 주기마다 깨어나 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하고 신호 세기가 갖는 패턴이 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하면 CTC 구간 동안 깨어난 상태를 유지한다.The
본 실시예에서는 제1 디바이스(100)의 비콘 신호 전송 과정에서 일정한 신호 세기의 패턴을 이용하여 CTC 데이터 전송을 위한 CTC 구간을 형성한다. 종래 제안된 CTC 기술에서 저전력 동작하는 기기가 지속적으로 깨어있어야 하는 것과 달리, 본 발명의 실시예에서는 CTC 구간 동안만 깨어나 RSSI 샘플링을 수행하여 이종 통신 기술 간 정보를 전송 받으므로, 에너지 소모를 줄이고 낮은 듀티 사이클(duty cycle)을 유지할 수 있다.In the present embodiment, a CTC section for CTC data transmission is formed by using a pattern of a constant signal strength in the beacon signal transmission process of the
이와 같이, 제1 디바이스(100) 및 제2 디바이스(200)가 일정한 패턴을 통해 CTC 데이터 전송이 이루어지는 CTC 구간을 형성함으로써, 제2 디바이스(200)는 필요한 경우에만 깨어 RSSI 샘플링을 수행하면 되기 때문에 불필요한 에너지 소모를 줄이고, 낮은 듀티 사이클을 유지할 수 있다.As such, since the
CTC 구간 동안 제1 디바이스(100)가 제2 디바이스(200)에 CTC 데이터를 송신한다. 이 때, 제1 디바이스(100)에서 CTS 패킷을 이용하여 CTC 데이터를 송신한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예에서 제1 디바이스(100)는 제2 디바이스(200)에 데이터를 전송하기 위해, 정보 전달의 매개로 일정 크기의 CTS 패킷을 이용한다. CTS 패킷은 헤더의 duration 필드 값 동안 전송 범위에서 제1 통신 방식에 따른 다른 노드들의 전송을 지연시킨다. 그러므로 제2 디바이스(200)에 데이터 전송을 위해 CTS 패킷을 이용할 경우 다른 노드의 간섭을 막아 전송 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 전송 범위에 새롭게 포함되는 노드들의 전송을 지속적으로 막아 안정적 채널의 확보가 가능하다. The
제2 디바이스(200)는, CTC 구간에서 RSSI 샘플링을 통해 데이터를 수신한다. 제2 디바이스(200)가 제1 디바이스(100)의 비콘 전송 주기마다 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하여, 신호 세기가 갖는 패턴이 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식한다. 제2 디바이스(200)는 비콘 전송 주기마다 깨어나 신호 세기를 샘플링하고, 신호 세기가 갖는 패턴이 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하는 경우 CTC 구간 동안 깨어난 상태를 유지한다. 구체적으로, 제2 디바이스(200)는 RSSI 샘플링을 수행하여, RSSI가 임계값 이상인 시간 구간을 검출하여 CTC 데이터를 복조한다. 제2 디바이스는 에너지 검출 함수를 정의하고 있다. 예컨대, CC2650의 IEEE 802.15.4 RSSI 샘플링 측정 간격은 약 31
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 채널을 통한 이종 통신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a heterogeneous communication method through an idle channel according to an embodiment of the present invention.
제1 통신 방식에 따른 제1 디바이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 디바이스가 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여, 이종 네트워크 간 통신을 위한 CTC 구간을 형성한다(S210). 여기서, CTC 구간이란 제1 디바이스에서 제2 디바이스로 CTC 데이터를 송신하는 구간을 말하며, CTC 데이터란 서로 다른 통신 방식을 이용하는 복수의 디바이스 간에 전송하고자 하는 데이터를 말한다. The first device according to the first communication method and the second device according to the second communication method form a CTC interval for communication between heterogeneous networks using the signal strength of the beacon signal (S210). Here, the CTC section refers to a section in which the CTC data is transmitted from the first device to the second device, and the CTC data refers to data to be transmitted between a plurality of devices using different communication schemes.
과정 S210에서, 제1 디바이스는 비콘 전송 주기마다 비콘 신호를 송신하고, 제2 디바이스는 제1 디바이스의 비콘 전송 주기마다 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하여 신호 세기가 갖는 패턴이 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식한다. 여기서, 제2 디바이스는 저전력 동작을 지원하는 기기로, 비콘 신호 전송이 없는 구간에서는 꺼져있으며 비콘 전송 주기마다 깨어나 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하고 신호 세기가 갖는 패턴이 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하면 CTC 구간 동안 깨어난 상태를 유지한다.In step S210, the first device transmits a beacon signal at every beacon transmission period, and the second device samples the signal strength of the beacon signal at every beacon transmission period of the first device to form a pattern having a CTC period. Recognize that it is a pattern. Here, the second device is a device that supports low-power operation, and is turned off in the period without the beacon signal transmission, wakes up every beacon transmission period, samples the signal strength of the beacon signal, and the pattern having the signal strength is a pattern for forming the CTC period. When aware, it stays awake during the CTC interval.
본 실시예에서는 제1 디바이스의 비콘 신호 전송 과정에서 일정한 신호 세기의 패턴을 이용하여 CTC 데이터 전송을 위한 CTC 구간을 형성한다. 종래 제안된 CTC 기술에서 저전력 동작하는 기기가 지속적으로 깨어있어야 하는 것과 달리, 본 발명의 실시예에서는 CTC 구간 동안만 깨어나 RSSI 샘플링을 수행하여 이종 통신 기술 간 정보를 전송 받으므로, 에너지 소모를 줄이고 낮은 듀티 사이클(duty cycle)을 유지할 수 있다.In the present embodiment, a CTC interval for CTC data transmission is formed by using a pattern of constant signal strength in a beacon signal transmission process of the first device. Unlike the conventional CTC technology, low power devices must be constantly awake, the embodiment of the present invention wakes up only during the CTC interval and performs RSSI sampling to receive information between heterogeneous communication technologies. The duty cycle can be maintained.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTC 구간의 형성을 예시한 도면이다. 도 3에서는 제1 디바이스의 통신 방식이 IEEE 802.11이고, 제2 디바이스의 통신 방식이 IEEE 802.15.4인 경우를 도시하였다. 도 3을 참조하면, CTC 구간의 형성을 위해 제1 디바이스의 비콘 신호 전송을 이용한다. 제1 디바이스에서 비콘의 전송 신호 세기를 조절하여 전송할 경우 제2 디바이스에서 검출되는 RSSI 값의 차이가 발생하며 이러한 RSSI 신호 차이를 통해 일정한 패턴을 송신할 수 있다.3 is a diagram illustrating the formation of a CTC interval according to an embodiment of the present invention. 3 illustrates a case in which the communication method of the first device is IEEE 802.11 and the communication method of the second device is IEEE 802.15.4. Referring to FIG. 3, beacon signal transmission of the first device is used to form a CTC interval. When the first device adjusts and transmits the transmission signal strength of the beacon, a difference in the RSSI value detected by the second device may occur, and a predetermined pattern may be transmitted through the RSSI signal difference.
예컨대, 도면에서, 제1 디바이스는 평상시 20dBm의 전송 신호 세기로 비콘을 일정 주기로 전송한다. 이 때, 제2 디바이스는 비콘의 전송 주기를 알고 있으며 비콘의 전송 시간 마다 깨어나서 RSSI 샘플링을 수행한다. CTC 구간임을 제2 디바이스에게 알리기 위해 제1 디바이스는 6dBm의 전송 신호 세기로 변경한 비콘을 두 번 전송한다. 주기적으로 깨어나 RSSI 샘플링을 진행하고 있던 제2 디바이스는 변경된 비콘의 에너지 신호를 통해 CTC 구간을 알리기 위한 패턴임을 인식한다. 제2 디바이스는 두 번의 6dBm 비콘 에너지 신호를 검출한 후 다시 20dBm의 신호 세기로 전송된 비콘 에너지 신호를 검출할 경우 CTC 전송을 위한 구간임을 인식한다. 비콘을 전송 받은 후에도 깨어있는 상태를 유지하며 깨어있는 CTC 구간 동안 CTS 패킷의 에너지 신호를 지속적으로 검출하여 CTC 데이터를 수신한다. 도 3에 도시된 CTC 구간 인식 패턴은 예시적인 것으로, 실시예에 따라 다양하게 변경 가능하다. For example, in the figure, the first device normally transmits a beacon at a constant period with a transmission signal strength of 20 dBm. At this time, the second device knows the transmission period of the beacon and wakes up at each transmission time of the beacon to perform RSSI sampling. In order to notify the second device that the CTC interval, the first device transmits the beacon twice changed to the transmission signal strength of 6dBm. The second device, which wakes up periodically and performs RSSI sampling, recognizes that the second device is a pattern for notifying the CTC section through the changed beacon energy signal. When the second device detects two 6dBm beacon energy signals and then detects a beacon energy signal transmitted at a signal strength of 20 dBm, the second device recognizes that the interval is for CTC transmission. It stays awake even after receiving the beacon, and receives CTC data by continuously detecting the energy signal of the CTS packet during the waking CTC period. The CTC section recognition pattern shown in FIG. 3 is exemplary and may be variously changed according to an embodiment.
이와 같이, 제1 디바이스 및 제2 디바이스가 일정한 패턴을 통해 CTC 데이터 전송이 이루어지는 CTC 구간을 형성함으로써, 제2 디바이스는 필요한 경우에만 깨어 RSSI 샘플링을 수행하면 되기 때문에 불필요한 에너지 소모를 줄이고, 낮은 듀티 사이클을 유지할 수 있다.As such, since the first device and the second device form a CTC interval in which CTC data transmission is performed through a predetermined pattern, the second device needs to wake up only when necessary to perform RSSI sampling, thereby reducing unnecessary energy consumption and a low duty cycle. Can be maintained.
형성된 CTC 구간에서, 제1 디바이스는 제2 디바이스에 CTS 패킷 기반의 CTC 데이터를 송신한다(S220). 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예에서 제1 디바이스는 제2 디바이스에 데이터를 전송하기 위해, 정보 전달의 매개로 일정 크기의 CTS 패킷을 이용한다. CTS 패킷은 헤더의 duration 필드 값 동안 전송 범위에서 제1 통신 방식에 따른 노드들의 전송을 지연시킨다. 그러므로 CTS 패킷을 이용할 경우 다른 노드의 간섭을 막아 전송 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 전송 범위에 새롭게 포함되는 노드들의 전송을 지속적으로 막아 안정적 채널의 확보가 가능하다. 과정 S220에서 제1 디바이스는 정보 표현 비트 수 및 CTC 블록 크기에 따라 CTC 데이터를 구성하고, CTS 패킷을 통해 송신한다. In the formed CTC period, the first device transmits the CTC data based on the CTS packet to the second device (S220). Specifically, in the embodiment according to the present invention, the first device uses a CTS packet of a predetermined size as a medium for transmitting information to transmit data to the second device. The CTS packet delays the transmission of nodes according to the first communication scheme in the transmission range during the duration field value of the header. Therefore, when the CTS packet is used, transmission reliability can be secured by preventing interference from other nodes. In addition, it is possible to secure a stable channel by continuously preventing the transmission of nodes newly included in the transmission range. In step S220, the first device configures CTC data according to the number of information representation bits and the CTC block size, and transmits the CTC data through the CTS packet.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CTC 데이터의 구성을 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of CTC data according to an embodiment of the present invention.
예를 들어, 도 4와 같이 제1 디바이스에서 2bit 표현 방식을 갖고 CTC 블록 크기가 25byte인 CTC 데이터를 가정할 경우, 정보 비트 '10101100'의 CTS 패킷 생성 및 전송은 다음과 같다. CTC 데이터에 대응시켜 생성된 CTS 패킷은 각각 75 Byte(10), 75 Byte(10), 100 Byte(11), 25 Byte(00)이며 제1 디바이스는 생성된 CTS 패킷을 CTC 구간 동안 순차적으로 전송한다. 제1 디바이스는 패킷이 겹쳐져 샘플링 되는 경우를 방지하고 신뢰성을 높이기 위해, CTS 패킷을 전송 시 1ms 간격을 두고 전송할 수 있다. 또한, 전송되는 CTS 패킷의 Data rate는 1Mbps일 수 있으며, CTC를 위한 CTS 패킷의 duration 값은 전송 시작 지점에서 최댓값 32767이 입력된 패킷을 전송하여 장시간 안정적으로 채널을 확보할 수 있다. 그러나 전송이 마무리 된 후의 채널 점유시간을 최소화하기 위하여 마지막 CTS 패킷의 duration 값은 0으로 입력하여 전송할 수 있다.For example, assuming CTC data having a 2-bit representation scheme and a CTC block size of 25 bytes in the first device as shown in FIG. 4, generation and transmission of a CTS packet of information bits '10101100' are as follows. The CTS packets generated in correspondence with the CTC data are 75 Byte (10), 75 Byte (10), 100 Byte (11), 25 Byte (00), respectively, and the first device transmits the generated CTS packets sequentially during the CTC period. do. The first device may transmit the CTS packet at intervals of 1 ms during transmission in order to prevent overlapping and sampling of the packet and to increase reliability. In addition, the data rate of the transmitted CTS packet may be 1Mbps, and the duration value of the CTS packet for the CTC may be stably secured for a long time by transmitting a packet in which a maximum value of 32767 is input at the transmission start point. However, in order to minimize the channel occupancy time after the transmission is completed, the duration value of the last CTS packet may be input as 0 and transmitted.
제2 디바이스는, CTC 구간에서 RSSI 샘플링을 통해 데이터를 수신한다(S230). 구체적으로, 제2 디바이스는 RSSI 샘플링을 수행하여, RSSI가 임계값 이상인 시간 구간을 검출하여 CTC 데이터를 복조한다.The second device receives data through RSSI sampling in the CTC interval (S230). Specifically, the second device demodulates the CTC data by performing RSSI sampling to detect a time interval in which the RSSI is equal to or greater than a threshold.
제2 디바이스는 에너지 검출 함수를 정의하고 있다. 예컨대, CC2650의 IEEE 802.15.4 RSSI 샘플링 측정 간격은 약 31
예를 들어, 특정 임계값 이상의 RSSI 값 검출 시 제2 디바이스는 에너지 버스트 타임의 구간임을 인식하는데 RSSI 샘플링 측정 간격 안에서 전송이 시작될 경우 에너지 버스트 타임 측정 오차가 발생한다. 도 5의(a), (b), (c)는 각각 실제 CTS 패킷을 25, 50, 75Byte 크기로 전송하였을 때 1m 거리에서 RSSI가 임계값 이상일 경우의 에너지 버스트 타임 검출과정을 나타낸 그래프이다. RSSI 임계값을 유효 데이터 기준선으로 표시하였으며, byte 크기에 따라 검출되는 시간의 길이가 달라지는 것을 확인할 수 있다. For example, when the RSSI value is detected above a certain threshold, the second device recognizes that it is a period of energy burst time. When the transmission starts within the RSSI sampling measurement interval, an energy burst time measurement error occurs. 5A, 5B, and 5C are graphs illustrating an energy burst time detection process when RSSI is greater than or equal to a threshold at a distance of 1 m when actual CTS packets are transmitted in sizes of 25, 50, and 75 bytes, respectively. The RSSI threshold is indicated as a valid data baseline, and it can be seen that the length of time detected depends on the byte size.
상기 도 4에서 설명한 것과 같은 예시 전송 데이터를 복조하게 될 경우 75, 75, 100, 25 Byte는 각각 600, 600, 800, 200
본 발명의 실시예에서, 기존 IEEE 802.11 채널이 대부분 유휴시간인 점을 활용하여 비콘 전송 주기 동안 CTS 패킷의 전송을 통해 이종 통신 기술 간 정보를 교환하는 방법을 제안하였다. 구체적으로, IEEE 802.11 기기는 CTC 구간임을 나타내는 비콘 패턴을 전송하고, 데이터를 포함하는 CTS 패킷을 전송한다. 이 때, IEEE 802.15.4 기기는 비콘 패턴을 통해 CTC를 위한 구간임을 인식하면, CTS 패킷의 전송 시간 동안 일정 간격으로 RSSI 값을 샘플링 하여 전송된 패킷의 에너지 버스트 타임(burst time)을 판단한다. 이러한 에너지 버스트 타임(burst time)을 바탕으로 각각의 정보 비트 값을 복조하는 방법을 통해 데이터를 수신하게 된다.In an embodiment of the present invention, a method of exchanging information between heterogeneous communication technologies through transmission of a CTS packet during a beacon transmission period is proposed by taking advantage of the fact that an existing IEEE 802.11 channel is mostly idle. Specifically, the IEEE 802.11 device transmits a beacon pattern indicating that the CTC interval, and transmits a CTS packet including data. At this time, if the IEEE 802.15.4 device recognizes that the interval for the CTC through the beacon pattern, the RSSI value is sampled at a predetermined interval during the transmission time of the CTS packet to determine the energy burst time (transmission time) of the transmitted packet. Data is received through a method of demodulating each information bit value based on the energy burst time.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which the present embodiment belongs may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
전술한 바와 같이, 도 2에 기재된 유휴 채널을 통한 이종 통신 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유휴 채널을 통한 이종 네트워크 간 통신 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.As described above, the heterogeneous communication method through the idle channel described in FIG. 2 may be implemented in a program and recorded in a computer-readable recording medium. According to an embodiment of the present invention, a program for realizing a method for communicating between heterogeneous networks through an idle channel and a computer-readable recording medium may be any type of recording device that stores data that can be read by a computer system. Include. Examples of such computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Also, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which the present embodiment belongs.
100: 제1 디바이스
200: 제2 디바이스100: first device
200: second device
Claims (10)
제1 통신 방식에 따른 제1 디바이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 디바이스가 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여, 이종 네트워크 간 통신을 위한 CTC 구간을 형성하는 과정;
상기 CTC 구간 동안 상기 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스에 CTC 데이터를 송신하는 과정; 및
상기 CTC 구간에서 상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여 상기 CTC 데이터를 복조하는 과정
을 포함하는 통신 방법.In a communication method between heterogeneous networks sharing the same frequency,
Forming, by the first device according to the first communication method and the second device according to the second communication method, using the signal strength of the beacon signal, forming a CTC interval for communication between heterogeneous networks;
Transmitting, by the first device, the CTC data to the second device during the CTC period; And
Demodulating the CTC data by the second device performing RSSI sampling in the CTC section;
Communication method comprising a.
상기 CTC 구간을 형성하는 과정은,
상기 제2 디바이스가 상기 제1 디바이스의 비콘 전송 주기마다 상기 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하여, 상기 신호 세기가 갖는 패턴이 상기 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.The method of claim 1,
Forming the CTC section,
And the second device samples the signal strength of the beacon signal at every beacon transmission period of the first device, and recognizes that the pattern having the signal strength is a pattern for forming the CTC section.
상기 제2 디바이스는,
상기 비콘 전송 주기마다 깨어나 상기 신호 세기를 샘플링하고, 상기 신호 세기가 갖는 패턴이 상기 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하는 경우 상기 CTC 구간 동안 깨어난 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.The method of claim 2,
The second device,
And waking at every beacon transmission period, sampling the signal strength, and recognizing that the pattern having the signal strength is a pattern for forming the CTC interval.
상기 CTC 데이터를 송신하는 과정은,
상기 제1 디바이스에서 CTS 패킷을 이용하여 상기 CTC 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.The method of claim 1,
The process of transmitting the CTC data,
And transmitting the CTC data using the CTS packet at the first device.
상기 CTC 데이터를 복조하는 과정은,
상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여, RSSI가 임계값 이상인 시간 구간을 검출하여 상기 CTC 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.The method of claim 1,
Demodulating the CTC data,
And the second device performs RSSI sampling to detect a time interval in which RSSI is equal to or greater than a threshold to demodulate the CTC data.
제1 통신 방식에 따른 제1 디바이스; 및
제2 통신 방식에 따른 제2 디바이스
를 포함하고,
상기 제1 디바이스 및 상기 제2 디바이스가 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여, 이종 네트워크 간 통신을 위한 CTC 구간을 형성하고, 상기 CTC 구간 동안 상기 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스에 CTC 데이터를 송신하고, 상기 CTC 구간에서 상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여 상기 CTC 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.In a communication system between heterogeneous networks sharing the same frequency,
A first device according to a first communication scheme; And
Second device according to the second communication scheme
Including,
The first device and the second device using the signal strength of the beacon signal, to form a CTC interval for communication between heterogeneous networks, the first device transmits the CTC data to the second device during the CTC interval And demodulating the CTC data by the second device performing RSSI sampling in the CTC interval.
상기 제2 디바이스가 상기 제1 디바이스의 비콘 전송 주기마다 상기 비콘 신호의 신호 세기를 샘플링하여, 상기 신호 세기가 갖는 패턴이 상기 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템,The method of claim 6,
The second device samples the signal strength of the beacon signal at every beacon transmission period of the first device, and recognizes that the pattern having the signal strength is a pattern for forming the CTC section;
상기 제2 디바이스는,
상기 비콘 전송 주기마다 깨어나 상기 신호 세기를 샘플링하고, 상기 신호 세기가 갖는 패턴이 상기 CTC 구간을 형성하기 위한 패턴임을 인식하는 경우 상기 CTC 구간 동안 깨어난 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.The method of claim 7, wherein
The second device,
And wakes up every beacon transmission period, samples the signal strength, and maintains the waking state during the CTC interval when recognizing that the pattern of the signal strength is a pattern for forming the CTC interval.
상기 제1 디바이스에서 CTS 패킷을 이용하여 상기 CTC 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.The method of claim 6,
And transmit the CTC data using a CTS packet at the first device.
상기 제2 디바이스가 RSSI 샘플링을 수행하여, RSSI가 임계값 이상인 시간 구간을 검출하여 상기 CTC 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.The method of claim 6,
And the second device demodulates the CTC data by detecting a time interval in which the RSSI is greater than or equal to a threshold by performing RSSI sampling.
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-
2018
- 2018-02-09 KR KR1020180016426A patent/KR20190096692A/en not_active Application Discontinuation
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