KR20230018705A - Wireless adhoc network system and accessing distributed channel method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 애드혹 네트워크 시스템 및 이의 분산 채널 액세스 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드에 대한 사전 스케줄링을 통해 사전 스케줄에 따라 순차적으로 데이터 패킷을 소스 노드에 전달할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless ad hoc network system and a distributed channel access method thereof, and more particularly, data packets can be sequentially delivered to a source node according to a prior schedule through prior scheduling of a plurality of adjacent nodes to transmit data. It's about the technology that made it possible.
최근의 네트워크 장치는 임시 또는 분산 방식으로 배포되고 대기 시간이 짧은 사물 인터넷 응용 프로그램, 모바일 임시 네트워크, 광고를 포함하는 다양한 응용 프로그램을 이용한 무선 매체를 통해 통신하는 방식으로 전환하는 추세이 있으며, 일 례로는 혹(Hoc) 네트워크, 플라잉 에드혹 네트워크 등이 있다.Recently, there is a tendency for network devices to be deployed in an ad-hoc or distributed manner and to communicate through wireless media using various applications including low-latency Internet of Things applications, mobile ad-hoc networks, and advertisements. For example, There are hoc networks and flying ad hoc networks.
여기서 무선 에드혹 네트워크 시스템은 복수의 노드가 서로의 전송 범위 밖에 존재하고 동시에 동일한 중간 노드에 데이터 패킷을 보내려고 하는 경우 수신 노드에서 신호 충돌이 발생할 가능성이 존재한다.Here, in the wireless ad hoc network system, when a plurality of nodes exist outside each other's transmission range and simultaneously try to send data packets to the same intermediate node, there is a possibility of signal collision at the receiving node.
이에 최근에는 제어 프레임(메시지)의 수를 늘리거나 지정된 타임 슬롯에서만 데이터 패킷을 전송하는 연구가 이루어지고 있으나 대기 시간이 길어지고 데이터 패킷 손실이 증가로 인해 네트워크 분할이 발생되는 한계에 도달하였다.In recent years, research on increasing the number of control frames (messages) or transmitting data packets only in designated time slots has been conducted, but the waiting time and data packet loss increase have reached the limits of network splitting.
또한 각 채널 점유로 동일 노드에 대해 데이터 전송을 위해 점유된 채널로 데이터를 액세스할 수 있으나 노드 밀도가 높은 네트워크 상에서 공유 매체/채널 액세스에 대해 불공정한 결과가 초래될 수 있다.In addition, each channel occupancy allows access to data on the occupied channel for data transmission to the same node, but may result in unfair results for shared medium/channel access on networks with high node density.
이에 본 발명은 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드에 대해 사전 스케줄링하고 작성된 사전 스케줄러 메시지를 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅한 다음 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷을 순차적으로 수신함에 따라 각 인접 노드 별로 수행하는 채널 엑세스하는 대기 시간을 줄일 수 있는 무선 애드혹 네트워크 시스템 및 이의 분산 채널 액세스 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention pre-schedules a plurality of adjacent nodes to transmit data, broadcasts the created pre-scheduler message to the plurality of adjacent nodes, and then sequentially transmits data packets of adjacent nodes corresponding to time slots designated according to the pre-scheduler. It is intended to provide a wireless ad-hoc network system and a method for accessing a distributed channel thereof, which can reduce the waiting time for channel access performed by each neighbor node upon reception.
이에 본 발명은 각 인접 노드와 수신 노드 간의 제어 패킷의 수를 줄일 수 있으며, 이에 데이터 손실을 방지할 수 있고, 노드 밀도가 높은 네트워크 상에서 공유 매체 및 채널을 액세스함에 있어 공정성을 향상시킬 수 있는 무선 애드혹 네트워크 시스템 및 이의 분산 채널 액세스 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention can reduce the number of control packets between each neighboring node and a receiving node, thereby preventing data loss, and improving fairness in accessing shared media and channels on a network with high node density. It is intended to provide an ad hoc network system and a distributed channel access method thereof.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.
본 발명의 일 실시 양태에 의거한 무선 애드혹 네트워크의 분산 채널 액세스 장치는Distributed channel access device of wireless ad hoc network according to an embodiment of the present invention
데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드; 및a plurality of adjacent nodes to transmit data; and
분산 채널 엑세스를 통해 상기 복수의 인접 노드로부터 전송된 데이터 패킷을 순차적으로 수신하는 수신 노드를 포함하고, A receiving node sequentially receiving data packets transmitted from the plurality of adjacent nodes through distributed channel access;
상기 수신 노드는, The receiving node,
상기 복수의 인접 노드로부터 수신된 RTS(Request To Send) 메시지에 포함된 채널 이득을 토대로 사전 스케줄링한 다음 사전 스케줄러 SFT(Schedule For Transmission) 메시지를 상기 복수의 인접 노드에 브로드 캐스팅하고 Pre-scheduling based on the channel gain included in the RTS (Request To Send) message received from the plurality of neighboring nodes, and then broadcasting a pre-schedule SFT (Schedule For Transmission) message to the plurality of neighboring nodes;
상기 복수의 인접 노드 각각은Each of the plurality of adjacent nodes is
상기 사전 스케줄러 SFT 메시지를 수신하고,Receive the pre-scheduler SFT message;
상기 수신된 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당하는 인접 노드는 An adjacent node corresponding to a time slot designated according to the received advance scheduler is
상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 전송하도록 구비되는 것을 일 특징으로 한다.It is characterized in that it is provided to transmit the data packet to the receiving node.
바람직하게 상기 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당하는 인접 노드를 제외한 복수의 인접 노드의 나머지 인접 노드는Preferably, the remaining adjacent nodes of the plurality of adjacent nodes except for the adjacent node corresponding to the time slot designated according to the advance scheduler
NAV(Network Allocation Vector)를 토대로 카운팅을 수행하여 기 정해진 매체 사용 예약 시간 동안 대기하도록 구비될 수 있다. It may be provided to perform counting based on NAV (Network Allocation Vector) and wait for a predetermined media use reservation time.
바람직하게 상기 수신 노드는Preferably the receiving node is
상기 사전 스케줄러에서 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷 수신이 완료된 다음 대기시간 SIFS(Short Inter Frame Space) 경과 후 ACK(Acknowledgement) 메시지를 상기 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅하도록 구비될 수 있다.It may be provided to broadcast an Acknowledgement (ACK) message to the plurality of adjacent nodes after waiting time SIFS (Short Inter Frame Space) has elapsed after data packet reception of the adjacent node corresponding to the time slot designated by the advance scheduler is completed.
본 발명의 다른 실시예에 의거한 무선 애드혹 네트워크의 분산 채널 액세스 방법은,A distributed channel access method of a wireless ad hoc network according to another embodiment of the present invention,
(a) 수신 노드에서, 채널 상태가 프리(free)인 경우 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드 중 하나의 인접 노드로부터 전송된 RTS(Request To Send) 메시지를 수신한 다음 CTS (Clear To Send) 메시지를 상기 복수의 인접 노드로 브로드캐스팅하는 단계; (a) In the receiving node, if the channel state is free, receive the RTS (Request To Send) message transmitted from one of the plurality of adjacent nodes to transmit data, and then perform CTS (Clear To Send) broadcasting a message to the plurality of neighboring nodes;
(b) 상기 수신 노드에서, 복수의 인접 노드 각각으로부터 전송된 RTS 메시지에 포함된 채널 이득으로 사전 스케줄링을 수행하여 사전 스케줄러 SFT(Schedule For Transmission) 메시지를 생성하고 생성된 SFT 메시지를 상기 복수의 인접 노드로 브로드캐스팅하는 단계; 및(b) At the receiving node, a pre-scheduler SFT (Schedule For Transmission) message is generated by performing pre-scheduling with a channel gain included in an RTS message transmitted from each of a plurality of neighboring nodes, and the generated SFT message is transmitted to the plurality of neighboring nodes. broadcasting to the node; and
(c) 상기 수신 노드에서, 수신된 사전 스케줄러 SFT에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.(c) receiving, at the receiving node, a data packet of an adjacent node corresponding to a designated time slot based on the received pre-scheduler SFT.
바람직하게 상기 (c) 단계에서, Preferably in step (c),
상기 복수의 인접 노드 중 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드를 제외한 나머지 인접 노드들을 기 정해진 NAV(Network Allocation Vector)로 카운팅하여 매체 사용 예약 시간을 대기하는 단계를 더 포함하도록 구비될 수 있다.Waiting for a medium use reservation time by counting the remaining adjacent nodes with a predetermined Network Allocation Vector (NAV), excluding the adjacent node corresponding to the time slot designated according to the pre-scheduler, among the plurality of adjacent nodes. there is.
바람직하게 상기 (c) 단계 이 후에 Preferably after step (c)
상기 수신 노드에서 데이터 패킷 수신 완료 시 ACK 메시지를 복수의 인접 노드로 브로드 캐스팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include broadcasting an ACK message to a plurality of neighboring nodes when the receiving node completes receiving the data packet.
바람직하게 상기 (c) 단계 이 후에Preferably after step (c)
상기 수신 노드에서 사전 스케줄러에 의거 정해진 복수의 인접 노드의 데이터 패킷의 수신이 완료되면 기 정해진 백오프 타임 동안 지연한 다음 복수의 인접 노드와 수신 노드 간의 채널 상태를 확인하는 단계를 수행할 수 있다. When the receiving node completes reception of the data packets of the plurality of adjacent nodes determined according to the pre-scheduler, it may delay for a predetermined back-off time and then check channel conditions between the plurality of adjacent nodes and the receiving node.
본 발명에 따르면, 데이터 패킷을 전송하고자 하는 복수의 인접 노드에 대해 사전 스케줄링하고 작성된 사전 스캐줄러 메시지를 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅한 다음 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷을 순차적으로 수신함에 따라 각 인접 노드 별로 수행하는 채널 엑세스하는 대기 시간을 줄일 수 있다.According to the present invention, pre-scheduling is performed for a plurality of neighboring nodes to transmit data packets, and a pre-scheduler message created is broadcasted to the plurality of neighboring nodes, and then data packets of neighboring nodes corresponding to time slots designated by the pre-scheduler It is possible to reduce the waiting time for channel access performed for each adjacent node by sequentially receiving the .
또한 본 발명에 의거, 각 인접 노드와 수신 노드 간의 제어 패킷의 수를 줄일 수 있으며, 이에 데이터 손실을 방지할 수 있고, 노드 밀도가 높은 네트워크 상에서 공유 매체 및 채널을 액세스함에 있어 공정성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the number of control packets between each neighboring node and a receiving node, thereby preventing data loss, and improving fairness in accessing shared media and channels on a network with high node density. there is.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예가 적용되는 애드혹 네트워크 시스템 전체 구성도이다.
도 2는 일 실시예의 시스템의 신호 흐름을 보인 도이다.
도 3은 일 실시예의 시스템의 동작 과정을 보인 전체 흐름도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is the details described in such drawings should not be construed as limited to
1 is an overall configuration diagram of an ad hoc network system to which an embodiment is applied.
Figure 2 is a diagram showing the signal flow of the system of one embodiment.
Figure 3 is an overall flow chart showing the operating process of the system of one embodiment.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 센서 네트워크를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a sensor network according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terminology used in this specification is a term used to appropriately express a preferred embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
도 1은 일 실시예가 적용되는 애드혹 네트워크 시스템을 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 애드혹 네트워크 시스템의 복수의 인접 노드(1~ n)와 수신 노드(20) 간의 신호 흐름을 보인 도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예가 적용되는 애드혹 네트워크 시스템은 수신 노드(20)의 전송 범위 밖에 각각 존재하며 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드(1~ n)가 랜덤(random)하게 분포되고, 동시에 수신 노드(20)에 데이터 패킷을 전송하되, 수신 노드(20)는 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드(1~ n)에 대해 사전 스케줄러를 생성하고 생성된 사전 스케줄러에 지정된 타임 슬롯의 해당하는 인접 노드의 데이터 패킷을 수신한다. FIG. 1 is a diagram showing an ad hoc network system to which an embodiment is applied, and FIG. 2 is a diagram showing a signal flow between a plurality of
복수의 인접 노드(1~ n) 및 수신 노드(20) 각각은 무지향성 안테나를 사용한다. Each of the plurality of
이하 도 2를 참조하여 복수의 인접 노드(1~ n)와 수신 노드(20)간의 분산 채널 액세스 과정을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, a distributed channel access process between a plurality of
도 2에 도시된 바와 같이, 일 례로 데이터 전송하고자 하는 복수의 인접 노드 A 및 C는 수신 노드 B 간의 분산 채널 액세스를 통해 데이터를 전송 요구되었다고 가정하자.As shown in FIG. 2, suppose that a plurality of neighboring nodes A and C, which want to transmit data, request data transmission through distributed channel access between receiving nodes B, for example.
즉, 복수의 인접 노드 A는 DIFS(Distributed Inter Frame Space) 대기 후 RTS(Request To Send) 메시지를 수신 노드 B로 전달하고 이를 수신한 수신 노드 B는 수신된 RTS 메시지를 통해 채널 이득을 추정할 수 있다. That is, a plurality of adjacent nodes A wait for a Distributed Inter Frame Space (DIFS) and forward a Request To Send (RTS) message to the receiving node B, and receiving the received node B, the channel gain can be estimated through the received RTS message. there is.
그리고 수신 노드 B는 SIFS(Short Inter Frame Space) 대기 후 복수의 인접 노드 A, C로 CTS(Clear To Send) 메시지를 브로드캐스팅한다.Then, the receiving node B waits for Short Inter Frame Space (SIFS) and then broadcasts a clear to send (CTS) message to a plurality of neighboring nodes A and C.
이어 수신 노드 B는 복수의 인접 노드 A, C의 추정된 채널 이득으로 사전 스캐줄링을 수행하여 사전 스캐줄러를 가지는 스캐줄러 메시지를 생성하며, 생성된 사전 스캐줄러(SFT: Schedule For Multcasting) 메시지는 SIFS 대기 후 복수의 인접 노드 A, C에 멀티캐스팅한다.Subsequently, the receiving node B performs pre-scheduling using the estimated channel gains of a plurality of adjacent nodes A and C to generate a scheduler message having an advance scheduler, and the generated schedule for multicasting (SFT) message is After waiting for SIFS, it multicasts to multiple adjacent nodes A and C.
이러한 사전 스캐줄러(SFT: Schedule For Multcasting) 메시지를 수신한 복수의 인접 노드 A, C는 SIFS(Short Inter Frame Space) 대기 후 복수의 인접 노드 A, C 중 인접 노드 A는 사전 스캐줄러의 지정된 타임 슬롯에 의거 데이터 패킷을 수신 노드 B로 전달한다.A plurality of adjacent nodes A and C receiving such a Schedule For Multcasting (SFT) message wait for SIFS (Short Inter Frame Space), and among a plurality of adjacent nodes A and C, the adjacent node A reaches the designated time of the advance scheduler. It forwards the data packets to the receiving Node B according to the slot.
이때 복수의 인접 노드 중 인접 노드 C는 사전 스캐줄러(SFT: Schedule For Multicasting) 메시지 수신 후 기 정해진 NAV(Network Allocation Vector)값에 대해 카운팅을 시작한다. At this time, the adjacent node C among the plurality of adjacent nodes starts counting for a predetermined Network Allocation Vector (NAV) value after receiving a schedule for multicasting (SFT) message.
한편, 인접 노드 A의 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 수신 노드 B는 ACK(Acknowledgment) 메시지를 복수의 인접 노드 A, C에 브로드캐스팅하고, 이를 수신한 인접 노드 A는 기 정해진 NAV(Network Allocation Vector)값에 대해 카운팅을 시작하고 인접 노드 C는 카운팅을 종료한 후 사전 스캐줄러의 지정된 타임 슬롯에 의거 데이터 패킷을 수신 노드 B로 전달한다. On the other hand, when the reception of the data packet from the neighboring node A is completed, the receiving node B broadcasts an ACK (Acknowledgment) message to a plurality of neighboring nodes A and C, and the neighboring node A that received it broadcasts a predetermined Network Allocation Vector (NAV) message. ) value, and the neighboring node C ends the counting, then transfers the data packet to the receiving node B according to the pre-scheduler's designated time slot.
그리고 수신 노드 B는 인접 노드 C의 데이터 패킷의 수신이 완료되면, 수신 노드 B는 ACK(Acknowledgment) 메시지를 복수의 인접 노드 A, C에 브로드캐스팅하고, 이를 수신한 인접 노드 A는 기 정해진 NAV(Network Allocation Vector)값에 대해 카운팅을 종료한다.And when the receiving node B completes receiving the data packet from the neighboring node C, the receiving node B broadcasts an ACK (Acknowledgment) message to a plurality of neighboring nodes A and C, and the neighboring node A receiving it broadcasts a predetermined NAV ( Network Allocation Vector) ends counting.
이러한 일련의 과정은 전송하고자 하는 복수의 인접 노드에 대해 사전 스케줄러의 기 정해진 타임 슬롯에 순차적으로 수행된다. 일 실시예는 데이터를 전송하고자 하는 각각의 복수의 인접 노드(1~ n)에 대한 채널 액세스 과정이 생략되므로 대기 시간을 줄일 수 있고, 복수의 인접 노드 간의 데이터 충돌을 방지할 수 있으며, 이에 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 인접 노드와 수신 노드 간의 제어 패킷의 수를 줄일 수 있으며, 이에 데이터 손실을 방지할 수 있고, 노드 밀도가 높은 네트워크 상에서 공유 매체 및 채널을 액세스함에 있어 공정성을 향상시킬 수 있다.This series of processes is sequentially performed in predetermined time slots of a pre-scheduler for a plurality of neighboring nodes to transmit. In one embodiment, since a channel access process for each of a plurality of neighboring nodes (1 to n) to which data is to be transmitted is omitted, waiting time can be reduced and data collision between a plurality of neighboring nodes can be prevented. Accordingly, the system can improve performance. In addition, it is possible to reduce the number of control packets between each neighboring node and a receiving node, thereby preventing data loss, and improving fairness in accessing a shared medium and a channel on a network with a high node density.
한편, 도 3은 도 1의 무선 애드혹 네트워크 시스템에서 복수의 인접 노드와 수신 노드 간의 분선 채널 액세스 과정을 보인 전체 흐름도로서, 도 3을 참조하여 다른 실시 예에 따른 무선 애드혹 네트워크 시스템의 분산 채널 액세스 과정을 설명한다.Meanwhile, FIG. 3 is an overall flow chart showing a distributed channel access process between a plurality of adjacent nodes and a receiving node in the wireless ad hoc network system of FIG. explain
도 3을 참조하면, 일 실시예의 무선 애드혹 네트워크 시스템의 분산 채널 액세스 과정은, 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드(1~ n)에 대해 수신 노드(20)에서 사전 스케줄러를 생성하고 사전 스케줄러에 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷을 순차적으로 수신하는 구성을 갖춘다. Referring to FIG. 3, in the process of accessing a distributed channel in a wireless ad hoc network system according to an embodiment, a
단계(S11)(S12)에서, 무선 애드혹 네트워크 시스템의 복수의 인접 노드(1~ n)는 데이터를 전송하고자 하는 인접 노드의 수가 0이면, 지속적인 다중 접속 캐리어 센싱(CSMA : Carrier Sense Multiple Access)을 통해 수신 노드(20) 간의 채널 상태를 확인하여 채널이 프리(Free)인 지를 판단한다.In steps S11 and S12, the plurality of
여기서, 캐리어 센싱을 통해 채널 상태는 Persistence Strategy는 여러 채널을 공유하여 사용하는 경우 각 노드들 간의 충돌 가능성을 줄이고 성능을 향상시키기 위한 채널의 사용 여부를 확인하는 알고리즘으로 네트워크 효율성 및 충돌 확률을 보완하기 위해 다양한 1-Persistence Strategy, non-Persistence Strategy, 또는 p-Persistence Strategy 알고리즘이 있으며 일 례로, p-Persistence Strategy 알고리즘은 충돌 가능성이 적은 경우 p를 증가시켜 데이터의 전송을 늘리고, 충돌 가능성이 많은 경우에는 p를 감소시켜 충돌을 줄임으로 성능을 향상시킬 수 있다. Here, the channel state through carrier sensing is determined by the Persistence Strategy, which is an algorithm that checks whether a channel is used to reduce the possibility of collision between nodes and improve performance when multiple channels are shared and used, and is used to supplement network efficiency and collision probability. For this purpose, there are various 1-Persistence Strategy, non-Persistence Strategy, or p-Persistence Strategy algorithms. For example, the p-Persistence Strategy algorithm increases data transmission by increasing p when the probability of collision is low, and increases the transmission of data when the probability of collision is high. By reducing p, we can improve performance by reducing collisions.
이때 단계(S12)의 판단 결과 채널이 프리 상태인 경우 단계(S13)에서, 복수의 인접 노드(1~ n) 중 하나의 인접 노드 K는 가용 채널로 판단하여 IFS(Inter Frame Space) 대기 후 랜덤하게 타임 슬롯을 선택하여 RTS 메시지를 수신 노드(20)로 전달한다. 즉, 인접 노드 K는 0에서 2k-1 사이의 랜덤 타임 슬롯 중 선택된 타임 슬롯 RTH을 통해 수신 노드(20)로 RTS 메시지를 전송한다. 그리고 복수의 인접 노드(1~ n)의 대기 시간 SIFS을 카운팅하는 타이머는 리셋된다. At this time, if the channel is in a free state as a result of the determination in step S12, in step S13, one adjacent node K among a plurality of
그리고 단계(S14)에서, 수신 노드(20)는 복수의 인접 노드(1~ n)중 하나의 인접 노드 K로부터 전송된 RTS 메시지를 수신한 다음 SIFS 대기 시간 경과 이전에 CTS 메시지를 복수의 인접 노드(1~n)에 브로드캐스팅한다.And in step S14, the receiving
단계(S15)(S16)에서, CTS 메시지를 수신한 복수의 인접 노드(1~ n) 각각은 SIFS 대기 시간 경과 후 수신 노드(20)로 RTS 메시지를 전달하고, 이를 수신한 수신 노드(20)는 SIFS 대기 시간 경과 후 수신된 RTS 메시지를 토대로 복수의 인접 노드(1~ n)에 대한 사전 스케줄링을 수행한다. 여기서, 사전 스케줄링은 RTS 메시지에 포함된 채널 이득을 순으로 설정될 수 있다. In steps S15 and S16, each of the plurality of
단계(S16)에서, 수신 노드(20)은 사전 스케줄링의 수행 결과로 사전 스케줄러 메시지(SFT: Schedule For Transmission)를 생성하고 생성된 사전 스케줄러 메시지를 복수의 인접 노드(1~n)로 브로드캐스팅한다.In step S16, the receiving
단계(S17)에서, 사전 스케줄러 메시지를 수신된 복수의 인접 노드(1~ n)중 사전 스케줄러에 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드 K는 SIFS 대기 시간 경과 후 데이터 패킷을 수신 노드(20)로 전달한다. 이때 인접 노드 K를 제외한 나머지 복수의 인접 노드(1~ K-1, K+1~ n)은 NAV(Network Allocation Vector) 값을 설정한 다음 카운팅을 수행한다. NAV 값은 데이터 패킷의 전송을 위한 대기 시간을 카운팅하는 타이머이다. In step S17, among the plurality of
그리고, 단계(S18)에서 인접 노드 K로부터 데이터 패킷을 수신한 수신 노드(20)는 데이터 패킷을 수신 완료 시 SIFS 대기 시간 경과 후 ACK(Acknowlege) 메시지를 복수의 인접 노드(1~n)로 브로드캐스팅한다.In step S18, the receiving
단계(S19)에서 일 실시예의 무선 애드혹 네트워크 시스템의 수신 노드(20)는 인접 노드 K가 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드(1~ n) 중 마지막 인접 노드 n(limit)인 경우 백오프 시간 TB 대기 후 단계(S11)로 진행한다. In step S19, the receiving
한편, 단계(S19)에서, 수신 노드(20)은 인접 노드 K가 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드(1~ n) 중 마지막 인접 노드 n(limit)가 아닌 경우 다음 인접 노드 K+1에 대해 단계(S17)를 수행한다.Meanwhile, in step S19, the receiving
여기서, SIFS, DIFS, LCM, LRTS, Pt, Txt, DPRt 각각은 다음 식 1 내지 7로 나타낼 수 있다.Here, each of SIFS, DIFS, L CM , L RTS , P t , T xt , and DP Rt can be expressed by
[식 1][Equation 1]
[식 2][Equation 2]
[식 3][Equation 3]
[식 4][Equation 4]
[식 5][Equation 5]
[식 6][Equation 6]
[식 7][Equation 7]
여기서, St는 타임 슬롯, D는 거리, T는 타임, Pt는 전파 시간, Tx 수신 시간, Qt는 Queuing 시간, Prot는 수행 시간, Ps는 패킷 사이즈, DR은 거리 비, LCM 은 제어 메시지를 위한 대기 시간(Latency), LRTS는 RTS 메시지를 위한 대기시간, DPRt는 데이터 패킷 수신 시간, Pres는 프리앰블 사이즈, PLCPHL은 PLCP 헤더 길이이다. 여기서, IFS, SIFS, NAV 등의 대기 시간은 무선 근거리 통신망 표준 802.11에 의거 정해진다. Where, St is time slot, D is distance, T is time, Pt is propagation time, Tx is reception time, Qt is queuing time, Prot is execution time, Ps is packet size, DR is distance ratio, and LCM is control message Latency, LRTS is the latency for the RTS message, DPRt is the data packet reception time, Pres is the preamble size, and PLCPHL is the PLCP header length. Here, the waiting time of IFS, SIFS, NAV, etc. is determined based on wireless local area network standard 802.11.
전술한 각 파라미터가 하기 표 1인 경우 일 실시예에 따른 사전 스케줄링을 통한 분산 채널 엑세스 방식(DCAP: Distributed Channel Access Pre Schedule)은 기존의 방식에 비교하여 약 45%의 에너지 소비, 27%의 제어 메시지, 및 14%의 대기 시간이 각각 감소될 수 있다. When each of the above parameters is in Table 1 below, the Distributed Channel Access Pre Schedule (DCAP) method through pre-scheduling according to an embodiment consumes about 45% of energy and controls 27% compared to the existing method. messages, and latency of 14% can be reduced, respectively.
[표 1][Table 1]
이에 일 실시예는 데이터 패킷을 전송하고자 하는 복수의 인접 노드에 대해 사전 스케줄링하고 작성된 사전 스캐줄링을 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅한 다음 지정된 타임 슬롯의 인접 노드의 데이터 패킷을 순차적으로 수신함에 따라 별도의 각 인접 노드 별로 수행하는 채널 엑세스하는 대기 시간을 줄일 수 있다.Accordingly, an embodiment pre-schedules data packets for a plurality of neighboring nodes to be transmitted, broadcasts the prepared pre-scheduling to the plurality of neighboring nodes, and then sequentially receives data packets from neighboring nodes in a designated time slot. It is possible to reduce the waiting time for channel access performed for each adjacent node of
또한 각 인접 노드와 수신 노드 간의 제어 패킷의 수를 줄일 수 있으며, 이에 데이터 손실을 방지할 수 있고, 노드 밀도가 높은 네트워크 상에서 공유 매체 및 채널을 액세스함에 있어 공정성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to reduce the number of control packets between each neighboring node and a receiving node, thereby preventing data loss, and improving fairness in accessing shared media and channels on a network with high node density.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art in the field to which the present invention belongs can make various modifications and transformation is possible Therefore, the spirit of the present invention should be grasped only by the claims described below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention.
데이터 패킷을 전송하고자 하는 복수의 인접 노드에 대해 사전 스케줄링하고 작성된 사전 스캐줄링을 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅한 다음 지정된 타임 슬롯의 인접 노드의 데이터 패킷을 순차적으로 수신함에 따라 별도의 각 인접 노드 별로 수행하는 채널 엑세스하는 대기 시간을 줄일 수 있고, 각 인접 노드와 수신 노드 간의 제어 패킷의 수를 줄일 수 있으며, 이에 데이터 손실을 방지할 수 있고, 노드 밀도가 높은 네트워크 상에서 공유 매체 및 채널을 액세스함에 있어 공정성을 향상시킬 수 있는 무선 애드혹 네트워크 시스템 및 이의 분산 채널 액세스 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며 무선센서 네트워크, 모바일 애드혹 네트워크, 차량 애드혹 네드워크, 비행 애드혹 네트워크 등의 무선 애드혹 통신 시스템의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.Pre-scheduling for a plurality of neighboring nodes to which data packets are to be transmitted, broadcasting the pre-scheduling to the plurality of neighboring nodes, and then sequentially receiving the data packets of the neighboring nodes in the designated time slot for each separate neighboring node. It is possible to reduce the waiting time for performing channel access, and to reduce the number of control packets between each neighboring node and the receiving node, thereby preventing data loss, and accessing a shared medium and channel on a network with high node density. A wireless ad hoc network system that can improve fairness and its distributed channel access method can bring about great progress in terms of operational accuracy and reliability, and furthermore, in terms of performance efficiency. It is an invention with industrial applicability because it is not only possible to market or sell wireless ad hoc communication systems such as work and flight ad hoc networks, but also to a level that can be clearly implemented in reality.
Claims (7)
분산 채널 엑세스를 통해 상기 복수의 인접 노드로부터 전송된 데이터 패킷을 순차적으로 수신하는 수신 노드를 포함하고,
상기 수신 노드는,
상기 복수의 인접 노드로부터 수신된 RTS(Request To Send) 메시지에 포함된 채널 이득을 토대로 사전 스케줄링한 다음 사전 스케줄러 SFT(Schedule For Transmission) 메시지를 상기 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅하고
상기 복수의 인접 노드 각각은
상기 사전 스케줄러 SFT 메시지를 수신하고,
상기 수신된 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당하는 인접 노드는
상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 전송하도록 구비되는 것을 무선 애드혹 네트워크 시스템.a plurality of adjacent nodes to transmit data; and
A receiving node sequentially receiving data packets transmitted from the plurality of adjacent nodes through distributed channel access;
The receiving node,
Pre-scheduling based on the channel gain included in the RTS (Request To Send) message received from the plurality of neighboring nodes, and then broadcasting a pre-schedule SFT (Schedule For Transmission) message to the plurality of neighboring nodes;
Each of the plurality of adjacent nodes is
Receive the pre-scheduler SFT message;
An adjacent node corresponding to a time slot designated according to the received advance scheduler is
A wireless ad hoc network system configured to transmit the data packet to the receiving node.
NAV(Network Allocation Vector)를 토대로 카운팅을 수행하여 기 정해진 매체 사용 예약 시간 동안 대기하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크 시스템. The method of claim 1, wherein the remaining adjacent nodes of the plurality of adjacent nodes except for the adjacent node corresponding to the time slot designated according to the advance scheduler
A wireless ad-hoc network system characterized in that it is provided to wait for a predetermined media use reservation time by performing counting based on a network allocation vector (NAV).
상기 사전 스케줄러에서 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷 수신이 완료된 다음 ACK(Acknowledgement) 메시지를 상기 복수의 인접 노드에 브로드캐스팅하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크 시스템.The method of claim 2, wherein the receiving node
and broadcasting an ACK (Acknowledgment) message to the plurality of neighboring nodes after data packets received by the neighboring node corresponding to the time slot designated by the advance scheduler are completed.
(a) 수신 노드에서, 채널 상태가 프리(free)인 경우 데이터를 전송하고자 하는 복수의 인접 노드 중 하나의 인접 노드로부터 전송된 RTS(Request To Send) 메시지를 수신한 다음 CTS (Clear To Send) 메시지를 상기 복수의 인접 노드로 브로드캐스팅하는 단계;
(b) 상기 수신 노드에서, 복수의 인접 노드 각각으로부터 전송된 RTS 메시지에 포함된 채널 이득으로 사전 스케줄링을 수행하여 사전 스케줄러 SFT(Schedule For Transmission) 메시지를 생성하고 생성된 SFT 메시지를 상기 복수의 인접 노드로 브로드캐스팅하는 단계; 및
(c) 상기 수신 노드에서, 수신된 사전 스케줄러 SFT에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드의 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크 시스템의 분산 채널 액세스 방법.A method for accessing a distributed channel executed based on the wireless ad hoc network system of claim 1,
(a) In the receiving node, if the channel state is free, receive the RTS (Request To Send) message transmitted from one of the plurality of adjacent nodes to transmit data, and then perform CTS (Clear To Send) broadcasting a message to the plurality of neighboring nodes;
(b) At the receiving node, a pre-scheduler SFT (Schedule For Transmission) message is generated by performing pre-scheduling with a channel gain included in an RTS message transmitted from each of a plurality of neighboring nodes, and the generated SFT message is transmitted to the plurality of neighboring nodes. broadcasting to the node; and
(c) receiving, at the reception node, data packets from adjacent nodes corresponding to time slots designated based on the received pre-scheduler SFT.
상기 복수의 인접 노드 중 사전 스케줄러에 의거 지정된 타임 슬롯에 해당되는 인접 노드를 제외한 나머지 인접 노드들을 기 정해진 NAV(Network Allocation Vector)로 카운팅하여 매체 사용 예약 시간을 대기하는 단계를 더 포함하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크 시스템의 분산 채널 액세스 방법.The method of claim 4, wherein in step (c),
Waiting for a medium use reservation time by counting the remaining adjacent nodes with a predetermined Network Allocation Vector (NAV), excluding the adjacent node corresponding to the time slot designated according to the pre-scheduler, among the plurality of adjacent nodes. Distributed channel access method of a wireless ad-hoc network system.
상기 수신 노드에서 데이터 패킷 수신 완료 시 ACK 메시지를 복수의 인접 노드로 브로드 캐스팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크 시스템의 분산 채널 액세스 방법.The method of claim 4, after the step (c)
and broadcasting an ACK message to a plurality of neighboring nodes when the receiving node completes receiving the data packet.
상기 수신 노드에서 사전 스케줄러에 의거 정해진 복수의 인접 노드의 데이터 패킷의 수신이 완료되면 기 정해진 백오프 타임 동안 지연한 다음 복수의 인접 노드와 수신 노드 간의 채널 상태를 확인하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크 시스템의 분산 채널 액세스 방법.
The method of claim 6, after the step (c)
When the receiving node completes reception of data packets from a plurality of adjacent nodes determined according to a pre-scheduler, delaying for a predetermined back-off time and then checking a channel state between the plurality of adjacent nodes and the receiving node. Characterized in that Distributed channel access method of a wireless ad hoc network system.
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