KR20200027217A - 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치 - Google Patents

무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치는 현재 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 제1 파이어링 페이즈(firing phase) 정보 및 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 제1 가중치 정보를 결정하는 결정부; 이웃 노드의 파이어링 메시지를 통해 상기 이웃 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 이웃 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 이웃 가중치 정보를 획득하는 획득부; 및 상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보에 기초하여, 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받는 자원 할당부를 포함한다.

Description

무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치{DEVICE AND METHOD FOR DISTRIBUTED RESOURCE ALLOCATION IN WIRELESS MULTI-HOP NETWORK}
본 발명의 실시예들은 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치에 관한 것이다.
생체모방기법이란, 생태계를 구성하고 있는 각 생물체들의 독자적이면서 매우 단순하고 적은 수의 행동 규칙 준수를 통하여 해당 생태계의 유지, 관리 및 동기화 등의 기능을 수행하는 모습을 관찰하여 모델링한 알고리즘이다.
생체모방기법 중 하나인 DESYNC(Desynchronization) 이론은 모든 반딧불이 주기적으로 동시에 반짝거리는 현상인 동기화 기법(Synchronization)의 반대(Inverse) 의미를 갖는 현상으로 모든 노드는 주기적으로 동일한 시간 간격으로 반짝거리는 현상을 뜻한다.
무선자원할당 기법에 DESYNC 이론을 적용 시 네트워크상의 모든 노드는 동일한 크기의 시간 슬롯을 겹치지 않게 점유하게 되어 노드 간 충돌 없이 통신이 가능하다. 무선 멀티 홉 환경에서 각 단말은 송신, 수신 노드의 역할뿐 아니라 라우팅 역할을 수행한다.
이에 병목(Bottleneck) 단말의 경우 송수신할 트래픽의 양이 이웃 노드에 비해 상대적으로 많아 더 많은 시간 슬롯을 할당받아야 하지만, 기존의 DESYNC 기법에서는 모든 노드가 동일한 시간 슬롯을 할당받기 때문에 이를 보완할 새로운 알고리즘 연구의 필요성이 대두되고 있다.
한국등록특허공보 10-0712344호 한국등록특허공보 10-0995531호 한국공개특허공보 10-2008-0101858호
본 발명의 일 실시예는 이웃 노드들의 파이어링 페이즈(firing phase) 정보와 가중치(weighted) 정보를 이용하여 각 노드의 파이어링 페이즈 업데이트 및 무선 자원 할당을 수행함으로써, 무선 멀티 홉 연결(multi-hop connected) 환경에서 충돌 없이 각 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받을 수 있도록 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치 및 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치에 있어서, 현재 노드(current node)의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 제1 파이어링 페이즈(firing phase) 정보 및 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 제1 가중치 정보를 결정하는 결정부와; 이웃 노드의 파이어링 메시지를 통해 상기 이웃 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 이웃 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 이웃 가중치 정보를 획득하는 획득부와; 상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보에 기초하여, 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받는 자원 할당부와; 여러 개의 영역으로 이루어져 있는 소정의 소프트웨어와 각 영역에 대한 식별키를 저장하는 메모리부와; 상기 식별키를 이용하여 소정의 영역을 업데이트하는 업데이트수단을 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 업데이트 수단은 외부로부터 상기 식별키 요청이 들어오면 상기 소프트웨어의 식별키를 전송하는 것이 특징이다.
또한, 상기 업데이트 수단은 외부로부터 상기 소프트웨어에 대한 버전정보 요청이 들어오면 상기 소프트웨어의 버전정보를 전송하는 것이 특징이다.
또한, 상기 업데이트 수단은 외부로부터 상기 소프트웨어의 소정의 영역에 대한 신버전을 수신하여 해당 영역에 기록하는 것이 특징이다.
또한, 상기 자원 할당부는 상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드가 점유할 시간 슬롯 구간을 계산하고, 상기 계산된 시간 슬롯 구간에 기초하여 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하는 시간 슬롯 개수를 상기 현재 노드의 자원으로서 할당받는 것이 특징이다.
또한, 상기 자원 할당부는, 상기 현재 노드보다 앞서 파이어링(firing) 한 제1 이웃 노드의 제1 이웃 파이어링 페이즈 정보와 제1 이웃 가중치 정보, 및 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 제1 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값을 계산하고, 상기 현재 노드보다 뒤에서 파이어링 한 제2 이웃 노드의 제2 이웃 파이어링 페이즈 정보와 제2 이웃 가중치 정보, 및 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 제1 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값을 계산하는 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이웃 노드들의 파이어링 페이즈(firing phase) 정보와 가중치(weighted) 정보를 이용하여 각 노드의 파이어링 페이즈 업데이트 및 무선 자원 할당을 수행함으로써, 무선 멀티 홉 연결(multi-hop connected) 환경에서 충돌 없이 각 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받을 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 파이어링 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 파이어링 메시지의 사용 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에 따른 노드 배치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 W-DESYNC 기법의 개념도를 도시한 도면이다.
도 6은 멀티 홉 환경에서 야기되는 문제점 및 해결 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에서 제안된 W-DESYNC 기법에 대해서 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.
도 12는 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 과정의 신호 흐름의 일예.
도 13은 OTA 방식을 통한 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 과정의 신호 흐름의 일예.
도 14는 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로 변경된 영역의 데이타를 부분 다운로드하는 과정의 신호 흐름의 일예.
도 15는 OTA 방식을 통한 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로 변경된 영역의 데이타를 부분 다운로드하는 과정의 신호 흐름의 일예.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.
만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치(100)는 결정부(110), 획득부(120), 자원 할당부(130), 업데이트부(140), 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 상기 분산형 자원 할당 장치(100)는 무선 멀티 홉 네트워크 환경의 각 노드에 탑재될 수 있다.
상기 결정부(110)는 현재 노드(current node)의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 제1 파이어링 페이즈(firing phase) 정보 및 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 제1 가중치 정보를 결정한다.
여기서, 제1 파이어링 페이즈 정보는 현재 노드가 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준이 되는 데이터 시간 슬롯을 말하며, 전체 데이터 시간 슬롯상에서 제1 파이어링 페이즈에 해당하는 데이터 시간 슬롯을 중심으로 앞뒤로 존재하는 소정 구간의 데이터 시간 슬롯을 통해 현재 노드가 데이터를 송수신할 수 있다. 바람직하게는, 현재 노드가 원하는 자원의 양은 현재 노드가 전송하고자 하는 데이터의 크기(byte)를 의미할 수도 있고, 현재 노드가 전송하고자 하는 데이터가 필요로하는 데이터 슬롯의 개수를 의미할 수도 있다.
상기 결정부(110)는 처음 주기에서는 상기 제1 파이어링 페이즈 및 상기 제1 가중치 정보를 미리 정해진 값으로 결정하고, 그 다음 주기부터는 상기 제1 파이어링 페이즈 정보를 업데이트된 값으로 결정할 수 있다.
상기 획득부(120)는 이웃 노드의 파이어링 메시지(firing massage)를 통해 상기 이웃 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 이웃 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 이웃 가중치 정보를 획득한다.
즉, 상기 획득부(120)는 상기 현재 노드의 1홉(hop) 이웃 노드로부터 상기 파이어링 메시지를 수신하고, 상기 수신된 파이어링 메시지로부터 상기 현재 노드의 2홉 이내 이웃 노드의 이웃 파이어링 페이즈 정보 및 이웃 가중치 정보를 획득할 수 있다.
이하에서는 상기 파이어링 메시지에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저 파이어링 메시지의 구조를 나타낸 도 2를 참조하여 상기 파이어링 메시지의 구조를 설명한다. 상기 파이어링 메시지는 시간 동기화를 위한 노드의 클럭 정보(clock info.), 브로드캐스팅(Broadcasting)을 위한 컨트롤 시간 슬롯(control time slot) 점유 정보와, 디싱크(DESYNC)를 위한 파이어링 페이즈 (노드가 logical firing하는 data time slot 정보) 점유 정보를 포함한다.
상기 컨트롤 시간 슬롯 점유 정보는 해당 컨트롤 시간 슬롯을 점유한 노드의 아이디(ID) 정보와 홉(hop) 정보로 표현된다. 각 노드는 2홉 네이버(2hop neighbor) 이내의 컨트롤 시간 슬롯 점유 정보를 알아야 하기 때문에 자신과 자신의 1hop neighbor의 정보를 상기 파이어링 메시지에 포함한다.
상기 파이어링 페이즈 점유 정보는 해당 데이터 시간 슬롯(data time slot)을 점유한 노드의 ID 정보와 hop 정보로 표현된다. 각 노드는 2hop neighbor 이내의 파이어링 페이즈 점유 정보를 알아야 하기 때문에 자신과 자신의 1hop neighbor의 정보를 상기 파이어링 메시지에 포함한다.
상기 클럭 정보는 시간 동기화를 위한 정보로 물리적인 절대 시간 정보를 (연도 기준점으로부터 측정된 시간) 뜻한다. 상기 ID 정보로는 각 노드의 ID 정보 (노드번호)가 사용된다. 상기 Hop 정보의 경우 자기 자신(현재 노드)은 '0'으로 1hop neighbor는 '1'로 표현된다. 상기 가중치 정보(Weighted Info.)는 비례적 디싱크(Proportional DESYNC)를 위한 정보이다.
다음으로 파이어링 메시지의 사용 예를 설명하기 위해 도시한 도 3을 참조하여 상기 파이어링 메시지의 사용 예를 설명한다.
도 3의 왼쪽과 같이 4개의 노드(n1, n2, n3, n4)가 네트워크를 형성하고 있다고 가정할 때, 오른쪽에는 위에서부터 아래 순으로 1번 노드(n1) 내지 4번 노드(n4)에 대응되는 파이어링 메시지가 도시되어 있다.
이러한 경우, 1번 노드(n1)가 2번째 컨트롤 시간 슬롯을 점유하고, 파이어링 페이즈 정보가 5번째 데이터 시간 슬롯이고, 2번 노드(n2)가 4번째 컨트롤 시간 슬롯을 점유하고, 파이어링 페이즈 정보가 2번째 데이터 시간 슬롯이고, 3번 노드(n3)가 1번째 컨트롤 시간 슬롯을 점유하고, 파이어링 페이즈 정보가 7번째 데이터 시간 슬롯이고, 4번 노드(n4)가 5번째 컨트롤 시간 슬롯을 점유하고, 파이어링 페이즈 정보가 4번째 데이터 시간 슬롯이다.
즉, 도 3을 참조하면 1번 노드(n1)가 5번째 데이터 시간 슬롯에서 파이어링(firing)하고, 2번 노드(n2)가 2번째 데이터 시간 슬롯에서 파이어링하고, 3번 노드(n3)가 7번째 데이터 시간 슬롯에서 파이어링하고, 4번 노드(n4)가 5번째 데이터 시간 슬롯에서 파이어링한다고 볼 수 있다.
한편, 컨트롤 시간 슬롯을 통해 브로드캐스팅된 파이어링 메시지를 수신한 노드들 각각은 hop 정보가 '0'인 노드는 자신의 1hop 이웃 노드이고, '1'인 노드는 자신의 2hop 이웃 노드라는 것을 알 수 있다. 따라서, 모든 노드는 상기 파이어링 메시지를 통해 자신의 2hop neighbor 이내의 노드들의 컨트롤 시간 슬롯과 파이어링 페이즈 점유 정보를 알 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 자원 할당부(130)는 상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보에 기초하여, 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받는다.
이를 위해, 상기 자원 할당부(130)는 상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드가 점유할 시간 슬롯(data time slot) 구간을 계산하고, 상기 계산된 시간 슬롯 구간에 기초하여 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하는 시간 슬롯 개수를 상기 현재 노드의 자원으로서 할당받을 수 있다.
이때, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드보다 앞서 파이어링(firing) 한 제1 이웃 노드의 제1 이웃 파이어링 페이즈 정보와 제1 이웃 가중치 정보, 및 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 제1 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값을 계산할 수 있다.
구체적으로, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 이웃 노드의 제1 이웃 파이어링 페이즈 정보 사이에 존재하는 슬롯의 개수를 나타내는 제1 잉여 슬롯 개수를 계산하고, 상기 현재 노드의 제1 가중치 정보 및 상기 제1 이웃 노드의 제1 이웃 가중치 정보에 기초하여 상기 현재 노드의 제1 가중치 비율(제1 잉여 슬롯 개수 중 현재 노드가 점유하고자 하는 슬롯 비율)을 계산할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 상기 제1 잉여 슬롯 개수 및 상기 제1 가중치 비율에 기초하여 상기 제1 잉여 슬롯 개수 중 상기 현재 노드에게 할당될 슬롯 개수를 산출하고, 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보에서 상기 현재 노드에게 할당될 슬롯 개수를 뺄셈 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값을 계산할 수 있다.
이때, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보에서 상기 현재 노드에게 할당될 슬롯 개수를 뺄셈 연산한 결과 값이 소수점을 포함하고 있는 경우, 올림 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값을 계산할 수 있다.
이에 대해 무선 멀티 홉 네트워크 환경에 따른 노드 배치의 일례를 나타낸 도 4, 본 발명의 일 실시예에 적용되는 W-DESYNC 기법의 개념도를 도시한 도 5 및 수학식 1을 참조하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
상기 자원 할당부(130)는 노드 B 자신이 점유할 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(
Figure pat00001
)을 결정하기 위해 자신과 자신의 이웃 노드들의 파이어링 페이즈(
Figure pat00002
,
Figure pat00003
) 정보와 가중치 정보(WA, WB)를 통해 상기 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(
Figure pat00004
)을 하기 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00005
상기 수학식 1을 참조하면, 상기 자원 할당부(130)는 노드 B 자신의 파이어링 페이즈(ΦB) 정보에서 이웃 노드 A의 파이어링 페이즈(
Figure pat00006
) 정보와 1을 차감(
Figure pat00007
)하여 상기 제1 잉여 슬롯 개수를 계산할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 상기 노드 B 자신의 가중치 정보(WB)를 상기 이웃 노드 A의 가중치 정보(WA)와 상기 노드 B 자신의 가중치 정보(WB)를 더한 값으로 나누어(WB / WA + WB), 상기 노드 B 자신의 제1 가중치 비율을 계산할 수 있다.
이에 따라, 상기 자원 할당부(130)는 상기 제1 잉여 슬롯 개수와 상기 제1 가중치 비율을 곱하여 상기 제1 잉여 슬롯 개수 중 상기 노드 B 자신에게 할당될 슬롯 개수를 산출할 수 있다. 상기 자원 할당부(130)는 상기 노드 B 자신의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00008
)에서 상기 노드 B에게 할당될 슬롯 개수를 뺄셈 연산한 후, 올림 함수(ceil)를 이용하여 그 결과 값을 올림 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(
Figure pat00009
)을 계산할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드보다 뒤에서 파이어링 한 제2 이웃 노드의 제2 이웃 파이어링 페이즈 정보와 제2 이웃 가중치 정보, 및 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 제1 가중치 정보를 이용하여 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값을 계산할 수 있다.
구체적으로, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 상기 제2 이웃 노드의 제2 이웃 파이어링 페이즈 정보 사이에 존재하는 슬롯의 개수를 나타내는 제2 잉여 슬롯 개수를 계산하고, 상기 현재 노드의 제1 가중치 정보 및 상기 제2 이웃 노드의 제2 이웃 가중치 정보에 기초하여 상기 현재 노드의 제2 가중치 비율(제2 잉여 슬롯 개수 중 현재 노드가 점유하고자 하는 슬롯 비율)을 계산할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 상기 제2 잉여 슬롯 개수 및 상기 제2 가중치 비율에 기초하여 상기 제2 잉여 슬롯 개수 중 상기 현재 노드에게 할당될 슬롯 개수를 산출하고, 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 상기 현재 노드에게 할당될 슬롯 개수를 덧셈 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값을 계산할 수 있다.
이때, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 상기 현재 노드에게 할당될 슬롯 개수를 덧셈 연산한 결과 값이 소수점을 포함하고 있는 경우 버림 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값을 계산할 수 있다.
이에 대해 도 4, 도 5 및 수학식 2를 참조하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
상기 자원 할당부(130)는 노드 B 자신이 점유할 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(
Figure pat00010
)을 결정하기 위해 자신과 자신의 이웃 노드들의 파이어링 페이즈(
Figure pat00011
,
Figure pat00012
) 정보와 가중치 정보(WB, WC)를 통해 상기 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(
Figure pat00013
)을 하기 수학식 2와 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00014
상기 수학식 2를 참조하면, 상기 자원 할당부(130)는 노드 B 자신의 파이어링 페이즈(
Figure pat00015
) 정보에서 이웃 노드 C의 파이어링 페이즈(
Figure pat00016
) 정보와 1을 차감(
Figure pat00017
)하여 상기 제2 잉여 슬롯 개수를 계산할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 상기 노드 B 자신의 가중치 정보(WB)를 상기 이웃 노드 C의 가중치 정보(WC)와 상기 노드 B 자신의 가중치 정보(WB)를 더한 값으로 나누어(WB / WC + WB), 상기 노드 B 자신의 제2 가중치 비율을 계산할 수 있다.
이에 따라, 상기 자원 할당부(130)는 상기 제2 잉여 슬롯 개수와 상기 제2 가중치 비율을 곱하여 상기 제2 잉여 슬롯 개수 중 상기 노드 B 자신에게 할당될 슬롯 개수를 산출할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 상기 노드 B 자신의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00018
)에서 상기 노드 B에게 할당될 슬롯 개수를 덧셈 연산한 후, 올림 함수(ceil)를 이용하여 그 결과 값을 올림 연산(소수점 올림)하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(
Figure pat00019
)을 계산할 수 있다.
앞선 수학식 1, 2에서 올림 함수(ceil)를 사용한 이유는 시간 슬롯 값이 정수이기 때문에, 상기 올림 함수(ceil)를 통해 시간 슬롯이 겹치게 점유 받지 않게 하기 위해서다.
*기존의 DESYNC 기법에서는 두 노드의 시작 슬롯 값(leftmid)과 종료 슬롯 값(rightmid)이 노드들의 파이어링 페이즈의 1/2로 정의되어 있어 노드들이 동일한 자원을 할당받게 받지만, 본 발명의 일 실시예에서 제안된 W(Weighted)-DESYNC 기법에서는 상기 수학식 1, 2에 의해서 각 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서 트래픽의 양이 이웃 노드에 비해 상대적으로 많은 병목(bottleneck) 노드에게 더 많은 시간 슬롯을 가변적으로 할당하여 네트워크 처리율(throughput)을 높이고 엔드 투 엔드 지연(end-to-end Delay)를 줄일 수 있다.
한편, 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서는 주파수 재사용으로 인해 노드 B보다 앞서 혹은 뒤에 firing 한 노드가 여러 개 존재할 수 있다.
이를 멀티 홉 환경에서 야기되는 문제점 및 해결 방법을 설명하기 위해 도시한 도면 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 바와 같이 노드 쌍(1,4), (2,5), (3,6) 은 서로 2홉 이상 떨어져 있기 때문에 같은 파이어링 페이즈 정보를 점유(동시에 파이어링)할 수 있다. 이로 인해, 도 6의 오른쪽 첫 번째 DESYNC 에서는 전체 시간 슬롯을 6개의 노드가 1/3씩 나눠 갖는 것을 알 수 있다. 도 6의 오른쪽 도면에서, 하단의 숫자는 노드 번호를 나타내고, 세로축은 제일 위에서부터 아래까지 시간 순서대로 데이터 슬롯이 배치된 것을 나타낸다.
마찬가지로, 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서 현재 노드로부터 앞서 혹은 뒤에 파이어링(firing) 한 노드가 여러 개 존재할 수 있다. 즉, 노드 4(파랑) 입장에서는 자신의 2홉 이웃 노드 중에서 노드 2(노랑)와 노드 5(보라)가 자신 이후에 동시에 파이어링(firing) 하는 것을 알 수 있다. 이때, 상기 노드 2의 이웃 가중치 값(정보)이 작고 상기 노드 5의 이웃 가중치 값이 높다고 가정했을 때, 상기 노드 2의 파이어링 페이즈 정보와 이웃 가중치 정보에 의해 상기 노드 4의 종료 슬롯 값(Φ4rightmid)를 결정할 경우, 도 6의 오른쪽 두 번째 그림에서와 같이 이웃 가중치 정보가 큰 상기 노드 5와 시간 슬롯이 겹치게 자원을 할당 받는 문제점이 생길 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 노드 5의 파이어링 페이즈 정보와 이웃 가중치 정보에 의해 종료 슬롯 값(Φ4rightmid)을 결정함으로써, 도 6의 오른쪽 세 번째 그림에서와 같이 노드들간에 할당되는 시간 슬롯이 겹치지 않게 자원을 할당 받도록 할 수 있다.
즉, 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서는 나보다 앞서 혹은 뒤에 firing 한 노드 중 여러 개(나보다 앞선 firing 했고 2hop 이내에 속한 모든 노드, 나보다 뒤에 firing 했고 2hop 이내에 속한 모든 노드)의 파이어링 페이즈 정보와 이웃 가중치 정보를 함께 고려해야 한다는 것을 알 수 있다.
이를 위해, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드보다 앞서 파이어링 한 2홉 이내에 속한 모든 상기 제1 이웃 노드를 고려하여 계산된 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값 중에서 가장 큰 값을 상기 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값으로 결정할 수 있다(수학식 6 참조). 또한, 상기 자원 할당부(130)는 상기 현재 노드보다 뒤에서 파이어링 한 2홉 이내에 속한 모든 상기 제2 이웃 노드를 고려하여 계산된 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값 중에서 가장 작은 값을 상기 시간 슬롯 구간의 최종 종료 슬롯 값으로 결정할 수 있다(수학식 9 참조).
상기 자원 할당부(130)는 시작 슬롯 값을 결정할 때, 전체 시간 슬롯 구간에서 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보가 상기 제1 이웃 노드의 제1 이웃 파이어링 페이즈 정보보다 앞에 위치하는 경우, 상기 제1 잉여 슬롯 개수에 상기 전체 시간 슬롯 구간에 해당하는 전체 슬롯 개수(d)를 더하여 상기 제1 잉여 슬롯 개수를 갱신할 수 있다(수학식 4 참조).
상기 자원 할당부(130)는 상기 갱신된 제1 잉여 슬롯 개수에 기초하여 계산된 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값 중 최대 값이 0보다 작거나 같은 경우, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값 중 최대 값에 상기 전체 슬롯 개수(d)를 더하여 상기 최종 시작 슬롯 값을 계산할 수 있다.
여기서, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값 중 최대 값이 0보다 작거나 같은 경우는 상기 전체 시간 슬롯 구간에서 상기 현재 노드의 왼쪽에 충분한 슬롯이 없을 때, 즉 현재 노드의 왼쪽에 위치하는 제1 잉여 슬롯 개수가 현재 노드에게 할당될 슬롯에 비해 부족할 때를 의미할 수 있다.
상기 자원 할당부(130)는 종료 슬롯 값을 결정할 때, 전체 시간 슬롯 구간에서 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보가 상기 제2 이웃 노드의 제2 이웃 파이어링 페이즈 정보보다 뒤에 위치하는 경우, 상기 제2 잉여 슬롯 개수에 상기 전체 시간 슬롯 구간에 해당하는 전체 슬롯 개수(d)를 더하여 상기 제2 잉여 슬롯 개수를 갱신할 수 있다(수학식 8 참조).
상기 자원 할당부(130)는 상기 갱신된 제2 잉여 슬롯 개수에 기초하여 계산된 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값 중 최소 값이 상기 전체 슬롯 개수보다 큰 경우, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값 중 최소값에서 상기 전체 슬롯 개수(d)를 뺄셈하여 상기 최종 종료 슬롯 값을 계산할 수 있다(수학식 10 참조).
상기 업데이트부(140)는 상기 현재 노드가 점유할 시간 슬롯 구간을 이용하여 상기 제1 파이어링 페이즈 정보를 업데이트한다.
즉, 상기 업데이트부(140)는 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값과 종료 슬롯 값을 평균하여 상기 시간 슬롯 구간의 중간 슬롯 값을 산출하고(수학식 12 참조), 상기 제1 파이어링 페이즈 정보의 크기를 결정하는 스케일 파라미터에 의한 상기 중간 슬롯 값 및 상기 제1 파이어링 페이즈 각각의 변화 값에 기초하여 상기 제1 파이어링 페이즈 정보를 업데이트할 수 있다(수학식 11 참조).
이에 따라, 상기 결정부(110)는 상기 업데이트된 정보에 기초하여 다음 주기에서의 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보를 결정할 수 있다.
예컨대, 도 5를 참조하면 도 5의 상단에서의 노드 B의 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00020
)가 다음 주기인 도 5의 하단에서는 위치가 이동되어 업데이트된 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00021
)로서 새롭게 표시되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 제어부(150)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치(100), 즉 상기 결정부(110), 상기 획득부(120), 상기 자원 할당부(130), 상기 업데이트부(140) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제안된 W-DESYNC 기법에 대해서는 도 7 내지 도 10과 수학식 3 내지 수학식 10을 참조하여 뒤에서 더욱 자세히 설명하기로 한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에서 제안된 W-DESYNC 기법에 대해서 설명하기 위해 도시한 도면이다.
먼저, 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(φk)을 구하는 과정에 대해 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 현재 노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00022
)가 이웃 노드 k의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00023
)보다 뒤에 있는 경우(
Figure pat00024
), 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(φk)은 하기 수학식 3과 같이 계산될 수 있다. 참고로, 노드 k는 상기 노드 i의 2홉 이내 모든 이웃 노드를 나타낸다.
Figure pat00025
즉, 상기 W-DESYNC 기법에서는 노드 i 자신의 파이어링 페이즈(
Figure pat00026
) 정보에서 이웃 노드 k의 파이어링 페이즈(
Figure pat00027
) 정보와 1을 차감(
Figure pat00028
)하여, 상기 노드 i 자신의 파이어링 페이즈(
Figure pat00029
) 정보와 상기 이웃 노드 k의 파이어링 페이즈(
Figure pat00030
) 정보 사이에 존재하는 슬롯 개수(제1 잉여 슬롯 개수)를 계산할 수 있다.
상기 W-DESYNC 기법에서는 상기 노드 i 자신의 가중치 정보(Wi)를 상기 이웃 노드 k의 가중치 정보(Wk)와 상기 노드 i 자신의 가중치 정보(Wi)를 더한 값으로 나누어 상기 노드 i 자신의 가중치 비율(제1 가중치 비율)을 계산할 수 있다.
이에 따라, 상기 W-DESYNC 기법에서는 상기 제1 잉여 슬롯 개수와 상기 제1 가중치 비율을 곱하여 상기 제1 잉여 슬롯 개수 중 상기 노드 i에게 할당될 슬롯 개수를 산출할 수 있다. 상기 W-DESYNC 기법에서는 상기 노드 i 자신의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00031
)에서 상기 노드 i에게 할당될 슬롯 개수를 뺄셈 연산한 후, 올림 함수(ceil)를 이용하여 그 결과 값을 올림 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(Φk)을 계산할 수 있다.
그러나, 도 7과 달리, 도 8에 도시된 바와 같이, 노드 i의 파이어링 페이즈(
Figure pat00032
)가 노드 k의 파이어링 페이즈(
Figure pat00033
)보다 앞에 위치한 경우(
Figure pat00034
), 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(Φk)은 하기 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00035
즉, 상기 수학식 4에서는 상기 수학식 3과 달리 상기 제1 잉여 슬롯 개수를 계산할 때, 상기 수학식 3의 제1 잉여 슬롯 개수(
Figure pat00036
)에 전체 시간 슬롯 구간에 해당하는 전체 슬롯 개수(d)를 더하여 상기 제1 잉여 슬롯 개수를 갱신할 수 있다. 이에 따라, 도 9 및 도 10에서와 같이 노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00037
)를 상기 전체 슬롯 개수(d)만큼 오른쪽으로 이동시킨 후 그 변경된 위치에서의 노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00038
)를 이용하여 제1 잉여 슬롯 개수를 계산하는 것이다.
따라서, 상기 W-DESYNC 기법에서는 노드 i의 파이어링 페이즈(
Figure pat00039
)가 노드 k의 파이어링 페이즈(
Figure pat00040
)보다 앞에 위치한 경우(
Figure pat00041
), 상기 수학식 4의 갱신된 제1 잉여 슬롯 개수를 적용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(Φk)을 계산할 수 있다.
한편, 상기 수학식 4를 통해 계산된, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(Φk) 중 최대 값(max[Φk])이 0보다 작거나 같은 경우(
Figure pat00042
)가 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전체 시간 슬롯 구간에서 상기 노드 i 자신의 왼쪽에 충분한 슬롯이 없을 때, 즉 노드 i의 왼쪽에 위치하는 제1 잉여 슬롯 개수가 노드 i 에게 할당될 슬롯에 비해 부족할 때가 그렇다.
이러한 경우, 상기 W-DESYNC 기법에서는 하기 수학식 5에서와 같이 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(max[Φk])에 상기 전체 슬롯 개수(d)를 더하여, 상기 노드 i의 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00043
)보다 뒤에 해당하는 위치에 현재 노드의 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00044
)을 설정할 수 있다.
이러한 경우, 상기 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00045
)에 대응되는 슬롯들은 상기 전체 시간 슬롯 구간에서 연속적이지 않고 왼쪽과 오른쪽으로 쪼개서 배치될 수도 있다.
예컨대, 도 9에서 노드 i의 시간 슬롯 구간은 첫번째 데이터 시간 슬롯 내지 열번째 데이터 시간 슬롯으로 구성된 제1 시간 슬롯 구간과 15번째 데이터 시간 슬롯과 16번째 데이터 시간 슬롯으로 구성된 제2 시간 슬롯 구간으로 분할 배치되어 있는 것을 알 수 있다.
한편, 도 9는 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00046
)이 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00047
)와 동일한 주기에 속하는 경우를 도시한 것이고, 도 10은 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00048
)이 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00049
)의 다음 주기에 속하는 경우를 도시한 것이다.
Figure pat00050
여기서,
Figure pat00051
는 상기 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값을 나타낸다. 또한, d는 상기 전체 슬롯 개수, 즉 한 주기 동안의 시간 슬롯의 총 개수를 나타내며 정수 값을 가진다.
이와 달리, 상기 수학식 4를 통해 계산된, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(Φk) 중 최대 값(max[Φk])이 0보다 큰 경우(
Figure pat00052
)가 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전체 시간 슬롯 구간에서 상기 노드 i 자신의 왼쪽에 충분한 슬롯이 있을 때, 즉 상기 제1 잉여 슬롯 개수 중 현재 노드에게 할당될 슬롯이 충분히 남아있을 때가 그렇다. 이러한 경우, 상기 W-DESYNC 기법에서는 하기 수학식 6에서와 같이 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값 중 최대값(max[Φk])을 상기 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값으로 계산할 수 있다.
Figure pat00053
다음으로, 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(
Figure pat00054
)을 구하는 과정에 대해 설명한다. 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(
Figure pat00055
)을 구하는 과정은 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값(
Figure pat00056
)을 구하는 과정과 동일한 개념으로 이해될 수 있다.
노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00057
)가 이웃 노드 k의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00058
)보다 앞에 위치한 경우(
Figure pat00059
), 상기 노드 i의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk)은 하기 수학식 7과 같이 계산될 수 있다. 참고로, 노드 k는 상기 노드 i의 2홉 이내 모든 이웃 노드를 나타낸다.
Figure pat00060
즉, 상기 W-DESYNC 기법에서는 노드 i 자신의 파이어링 페이즈(
Figure pat00061
) 정보에서 이웃 노드 k의 파이어링 페이즈(
Figure pat00062
) 정보와 1을 차감(
Figure pat00063
)하여, 상기 노드 i 자신의 파이어링 페이즈(
Figure pat00064
) 정보와 상기 이웃 노드 k의 파이어링 페이즈(
Figure pat00065
) 정보 사이에 존재하는 슬롯 개수(제2 잉여 슬롯 개수)를 계산할 수 있다.
상기 W-DESYNC 기법에서는 상기 노드 i 자신의 가중치 정보(Wi)를 상기 이웃 노드 k의 가중치 정보(Wk)와 상기 노드 i 자신의 가중치 정보(Wi)를 더한 값으로 나누어 상기 노드 i 자신의 가중치 비율(제2 가중치 비율)을 계산할 수 있다.
이에 따라, 상기 W-DESYNC 기법에서는 상기 제2 잉여 슬롯 개수와 상기 제2 가중치 비율을 곱하여 상기 제2 잉여 슬롯 개수 중 상기 노드 i 자신에게 할당될 슬롯 개수를 산출할 수 있다.
상기 W-DESYNC 기법에서는 상기 노드 i 자신의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00066
)와 상기 노드 i에게 할당될 슬롯 개수를 덧셈 연산한 후, 버림 함수(floor)를 이용하여 그 결과 값을 버림 연산하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk)을 계산할 수 있다.
그러나, 노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00067
)가 노드 k의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00068
)보다 뒤에 있는 경우(
Figure pat00069
), 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk)은 하기 수학식 8과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00070
즉, 상기 수학식 8에서는 상기 수학식 7과 달리 상기 제2 잉여 슬롯 개수를 계산할 때, 상기 수학식 7의 제2 잉여 슬롯 개수(
Figure pat00071
)에 전체 시간 슬롯 구간에 해당하는 전체 슬롯 개수(d)를 더하여 상기 제2 잉여 슬롯 개수를 갱신할 수 있다.
따라서, 상기 W-DESYNC 기법에서는 노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00072
)가 노드 k의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00073
)보다 뒤에 위치한 경우(
Figure pat00074
), 상기 수학식 8의 갱신된 제2 잉여 슬롯 개수를 적용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk)을 계산할 수 있다.
한편, 상기 수학식 8을 통해 계산된, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk) 중 최소 값(min[Φk])이 상기 전체 슬롯 개수보다 작거나 같은 경우(
Figure pat00075
), 상기 W-DESYNC 기법에서는 하기 수학식 9에서와 같이 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk) 중 최소 값(min[Φk])을 상기 시간 슬롯 구간의 최종 종료 슬롯 값으로 계산할 수 있다.
Figure pat00076
이와 달리, 상기 수학식 8을 통해 계산된, 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값(Φk) 중 최소 값(min[Φk])이 상기 전체 슬롯 개수보다 큰 경우(
Figure pat00077
)가 발생할 수 있다.
예를 들면, 상기 전체 시간 슬롯 구간에서 상기 노드 i 자신의 오른쪽에 충분한 슬롯이 없을 때, 즉 노드 i의 오른쪽에 위치하는 상기 제2 잉여 슬롯 개수 가 현재 노드에게 할당될 슬롯에 비해 부족할 때가 그렇다. 이러한 경우, 상기 W-DESYNC 기법에서는 하기 수학식 10에서와 같이 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값 중 최소 값(min[Φk])에서 상기 전체 슬롯 개수(d)를 뺄셈하여, 상기 노드 i의 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00078
)보다 앞에 해당하는 위치에 노드 i의 시간 슬롯 구간의 최종 종료 슬롯 값(
Figure pat00079
)을 설정할 수 있다.
이러한 경우, 상기 시간 슬롯 구간의 최종 종료 슬롯 값(
Figure pat00080
)에 대응되는 슬롯들은 상기 전체 시간 슬롯 구간에서 연속적이지 않고 왼쪽과 오른쪽으로 쪼개서 배치될 수 있다.
Figure pat00081
다음으로, 상기 W-DESYNC 기법에서는 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00082
) 및 최종 종료 슬롯 값(
Figure pat00083
)의 중간 슬롯 값(
Figure pat00084
)을 이용하여 상기 노드 i의 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00085
)를 업데이트할 수 있다.
즉, 상기 W-DESYNC 기법에서는 하기 수학식 11에서와 같이, 상기 제1 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00086
)의 크기를 결정하는 스케일 파라미터(α)에 의한 중간 슬롯 값(
Figure pat00087
) 및 상기 노드 i의 제1 파이어링 페이즈(
Figure pat00088
) 각각의 변화 값에 기초하여, 업데이트된 파이어링 페이즈 정보(
Figure pat00089
)를 얻을 수 있다.
Figure pat00090
여기서,
Figure pat00091
는 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00092
) 및 최종 종료 슬롯 값(
Figure pat00093
)의 중간 슬롯 값으로서, 하기 수학식 12와 같이 시간 슬롯 구간의 최종 시작 슬롯 값(
Figure pat00094
) 및 최종 종료 슬롯 값(
Figure pat00095
)을 평균하여 계산될 수 있다.
Figure pat00096
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다. 상기 분산형 자원 할당 방법은 도 1의 분산형 자원 할당 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 11을 참조하면, 단계(1110)에서 상기 분산형 자원 할당 장치는 현재 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 제1 가중치 정보를 결정한다.
다음으로, 단계(1120)에서 상기 분산형 자원 할당 장치는 상기 이웃 노드의 파이어링 메시지를 통해 상기 이웃 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 이웃 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 이웃 가중치 정보를 획득한다.
다음으로, 단계(1130)에서 상기 분산형 자원 할당 장치는 상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보에 기초하여, 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받는다.
도 12 및 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 임베디드 기기에 내장되는 소프트웨어의 부분 업데이트 서비스 시스템의 다운로드 처리모듈(120)과 임베디드 기기(20)간의 부분 다운로드 처리 과정을 좀더 구체적으로 알아본다.
고객이 소프트웨어가 변경되었다는 사실을 알고, 고객 지원 센터 등의 영업소에 방문하여 자신이 소지한 임베디드 기기의 소프트웨어 업그레이드를 요청하면, 영업소 관리자는 영업소 단말기(10b)에 해당 임베디드 기기(20)를 연결하여 영업소단말기(10b)와 해당 임베디드 기기(20)간에 데이타 통신이 가능하도록 한 상태에서 다운로드 처리모듈(120)을 실행시킨다.
먼저, 상기 영업소 단말기(10b)에서 실행 가능한 다운로드 처리모듈(120)은 임베디드 기기(20)로부터 영역별 식별키 파일을 도 11의 과정을 통해 불러온다.
도 12는 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 과정의 신호 흐름을 도시한 것이다.
도면에 도시한 바와같이, 다운로드 처리모듈(120)은 임베디드 기기(20)로 부분 다운로드될 소프트웨어의 영역별 식별키를 저장한 파일을 전송하라는 요청 정보(AT$DNINFO)를 전송한다.
그러면, 이를 수신한 임베디드 기기(20)는 자신에 저장된 영역별 식별키를 저장한 파일의 헤더(Header)를 분석해 영역별 식별키를 저장한 파일 전송을 위한 전송정보(szAABBBB) 즉, 영역별 식별키를 저장한 파일의 총 크기(BBBB)가 얼마고, 얼마만한 패킷 단위(AA)로 영역별 식별키를 저장한 파일을 전송할 것인가에 대한 정보를 다운로드 처리모듈(120)로 전송한다.
상기 임베디드 기기(20)로부터 전송정보(szAABBBB)를 수신한 다운로드 처리모듈(120)이 이에 대한 응답정보(Response)로 전송을 확인(OK)하는 신호를 임베디드 기기(20)로 전송하면, 이를 수신한 임베디드 기기(20)는 상기의 전송 패킷 단위(AA)로 영역별 식별키를 저장한 파일을 영업소 단말기(10b)로 전송한다.
상기 영역별 식별키를 저장한 파일의 총 크기(BBBB)에 해당하는 패킷량이 모두 전송되면, 상기 다운로드 처리모듈(120)이 임베디드 기기(20)로 전송완료를 확인(OK)하는 응답정보(Response) 전송한다.
이렇게 하여 임베디드 기기(20)에 저장된 부분 다운로드할 영역별 식별키를 저장한 파일을 수신한 다운로드 처리모듈(120)은 영업소 단말기(10b)에 저장된 해당 부분 다운로드할 소프트웨어의 영역별 식별키를 저장한 파일과 임베디드 기기(20)로부터 수신한 파일을 비교하여 변경된 부분을 검색한다. 이 변경된 부분에 대한 검색은 위에 자세히 설명했으므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
해당 소프트웨어에 대해 변경된 부분이 존재할 경우 상기 다운로드 처리모듈(120)을 통해 임베디드 기기(20)로 변경된 영역의 데이타만 도 13에 도시한 과정을 거쳐 선택적으로 전송되어 임베디드 기기에 저장된 소프트웨어가 갱신된다.
만일, 이와 반대로 데이타 통신을 이용해 임베디드 기기가 다운로드 처리모듈로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 경우에는 도 12에 도시한 신호 흐름이 반대가 되면 된다.
도 14는 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로 변경된 영역의 데이타를 부분 다운로드하는 과정의 신호 흐름을 도시한 것이다.
먼저, 다운로드 처리모듈(120)이 영업소 단말기(10b)내에 저장된 부분 다운로드할 소프트웨어의 변경된 영역의 데이타 중 일정 크기의 데이타를 독출하고, 이를 임베디드 기기(20)의 램(RAM)의 특정 주소에 올리도록 요청(Request)하는 명령(CMD_RAM)에 포함시켜 임베디드 기기(20)로 전송한다.
임베디드 기기(20)는 전송된 명령(CMD_RAM)에 따라 임베디드 기기(20)의 램(RAM)의 특정 주소에 상기 일정 크기의 데이타를 저장하고, 상기 다운로드 처리모듈(120)로 이에 대한 응답(Response) 정보를 전송한다.
한편, 도 13 및 도 15에 도시한 것과 같이, 다운로드 처리모듈(120)이 이동통신 시스템에 연동되는 서버(도면 도시 생략)상에 탑재되어 이동통신 시스템의 데이타 통신 서비스를 이용해 부분 다운로드될 소프트웨어의 영역별 식별키 및 부분 다운로드할 변경된 영역의 데이타를 상기 임베디드 기기(20)로 전송하는 OTA(Over The Air) 방식으로 구현할 수 도 있다.
도 13 및 도 15는 기지국(BS)과 임베디드 기기간의 데이타 흐름을 나타낸 도면이다.
이 경우에는 영업소 단말기(10b)에 다운로드 처리모듈(120)을 탑재한 것과는 달리, 이동통신망을 통해 임베디드 기기에 내장된 소프트웨어의 부분 업데이트 서비스를 제공할 수 있어 고객이 영업소를 방문할 필요없는 장점이 있다.
상기 도 13 및 도 15에 도시한 실시예는 도 12 및 도 14에 도시한 실시예와는 다운로드 처리모듈(120)이 탑재된 단말기의 위치 및 통신 방법상에서만 차이가 있을 뿐, 데이타 처리과정은 도 12 및 도 14에 도시한 실시예와 동일하므로 중복 설명은 생략하고자 한다.
110 : 결정부
120 : 획득부
130 : 자원 할당부
140 : 업데이트부
150 : 제어부

Claims (6)

  1. 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치에 있어서,
    현재 노드(current node)의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 제1 파이어링 페이즈(firing phase) 정보 및 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 제1 가중치 정보를 결정하는 결정부와;
    이웃 노드의 파이어링 메시지를 통해 상기 이웃 노드의 데이터 시간 슬롯을 할당받기 위한 기준점을 나타내는 이웃 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 노드가 원하는 자원의 양을 나타내는 이웃 가중치 정보를 획득하는 획득부와;
    상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보에 기초하여, 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하게 자원을 할당받는 자원 할당부와;
    여러 개의 영역으로 이루어져 있는 소정의 소프트웨어와 각 영역에 대한 식별키를 저장하는 메모리부와;
    상기 식별키를 이용하여 소정의 영역을 업데이트하는 업데이트수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 업데이트 수단은 외부로부터 상기 식별키 요청이 들어오면 상기 소프트웨어의 식별키를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 업데이트 수단은 외부로부터 상기 소프트웨어에 대한 버전정보 요청이 들어오면 상기 소프트웨어의 버전정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 업데이트 수단은 외부로부터 상기 소프트웨어의 소정의 영역에 대한 신버전을 수신하여 해당 영역에 기록하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자원 할당부는
    상기 제1 파이어링 페이즈 정보 및 상기 이웃 파이어링 페이즈 정보와 상기 제1 가중치 정보 및 상기 이웃 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드가 점유할 시간 슬롯 구간을 계산하고,
    상기 계산된 시간 슬롯 구간에 기초하여 상기 현재 노드가 원하는 자원의 양에 비례하는 시간 슬롯 개수를 상기 현재 노드의 자원으로서 할당받는 것을 특징으로 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자원 할당부는
    상기 현재 노드보다 앞서 파이어링(firing) 한 제1 이웃 노드의 제1 이웃 파이어링 페이즈 정보와 제1 이웃 가중치 정보, 및 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 제1 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 시작 슬롯 값을 계산하고,
    상기 현재 노드보다 뒤에서 파이어링 한 제2 이웃 노드의 제2 이웃 파이어링 페이즈 정보와 제2 이웃 가중치 정보, 및 상기 현재 노드의 제1 파이어링 페이즈 정보와 제1 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 노드의 상기 시간 슬롯 구간의 종료 슬롯 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티 홉 네트워크 환경에서의 분산형 자원 할당 장치.
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