KR20230035826A - apparatus for determining size of frame in multiple access network environment and method thereof - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a device for determining a frame size in a multi-access network environment comprises: an information collection unit that collects information corresponding to a current frame from a plurality of terminals accessing a multi-access network environment; a frame size determination unit for determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals by using the collected information; and an information transmitting unit for transmitting information on the determined frame size to the plurality of terminals.

Description

다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 장치 및 방법{apparatus for determining size of frame in multiple access network environment and method thereof}Apparatus for determining size of frame in multiple access network environment and method thereof

본 발명은 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for determining a frame size in a multi-access network environment.

정보 통신 기술의 발전에 따라, 복수의 단말들이 무선 네트워크에 동시에 접속하여 데이터를 주고 받을 수 있게 되었으며, 이 때, 기지국 또는 무선 Access Point (AP)는 각 단말들이 데이터를 원활하게 송수신할 수 있도록 스케줄링을 수행한다.With the development of information and communication technology, a plurality of terminals can simultaneously access a wireless network and exchange data. At this time, a base station or wireless access point (AP) performs scheduling so that each terminal can smoothly transmit and receive data. Do it.

Framed Slotted ALOHA (FSA) 프로토콜 기반의 동작을 수행하는 단말들은 데이터 수집 장치가 결정한 프레임 내 임의의 시간 슬롯을 선택하여 데이터를 전송한다. 이 때, 하나의 시간 슬롯을 선택한 단말이 하나인 경우 성공적으로 데이터를 전송할 수 있어 문제가 발생하지 않는다. 하지만, 하나의 슬롯을 선택한 단말이 두 개 이상인 경우, 상호 충돌이 발생하게 되어 문제가 될 수 있다. 또한, FSA 프로토콜 기반의 데이터 전송 과정에서, 임의의 슬롯을 어떠한 단말도 선택하지 않은 경우, 해당 슬롯은 유휴 슬롯이 되어 통신 자원이 낭비될 수 있다.Terminals performing operations based on the Framed Slotted ALOHA (FSA) protocol transmit data by selecting a random time slot within a frame determined by a data collection device. At this time, when there is only one terminal that selects one time slot, data can be successfully transmitted and no problem occurs. However, when two or more terminals select one slot, mutual collision may occur, which may be a problem. In addition, in the process of data transmission based on the FSA protocol, if no terminal selects any slot, the corresponding slot becomes an idle slot and communication resources may be wasted.

이 경우, 단말의 수가 프레임 크기보다 클 경우에는 충돌이 많이 발생하게 되며, 프레임 크기보다 작을 경우에는 유휴 슬롯의 수가 증가하여 네트워크 처리율이 감소하게 된다. 따라서, 충돌 슬롯의 수와 유휴 슬롯의 수를 최소화하기 위해서는 경쟁에 참여하는 단말의 수에 맞게 프레임 크기를 설정해야 한다. 하지만, FSA 프로토콜의 경우 고정된 프레임 크기를 사용하기 때문에, 단말의 에너지 보유량 및 네트워크 진입/이탈에 따라서 유동적으로 경쟁에 참여하는 단말의 수가 변화되는 네트워크에서 처리율이 낮다.In this case, when the number of terminals is larger than the frame size, a lot of collisions occur, and when the number of terminals is smaller than the frame size, the number of idle slots increases and the network throughput decreases. Therefore, in order to minimize the number of collision slots and the number of idle slots, the frame size should be set according to the number of UEs participating in contention. However, since the FSA protocol uses a fixed frame size, the throughput is low in a network in which the number of UEs participating in contention changes dynamically according to the energy reserve of the UE and network entry/exit.

또한, 기존의 무선 전력 전송 네트워크 (WPCN, Wireless Powered Communication Network)에서 단말은 정해진 시간에 AP로부터 무선 RF 신호를 통해 에너지를 수확할 수 있다. 데이터를 전송하기 위한 충분한 에너지를 수확한 단말은 수확한 에너지를 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이 때, 프레임 크기를 크게 설정하면, 단말들이 에너지를 수확하는 시간이 길어지므로 다수의 단말로 충분한 에너지를 공급할 수 있지만, 데이터 처리율 성능이 낮아질 수 있다. 프레임의 크기는 단말이 수확하는 에너지량과 데이터 처리율 모두에 영향을 미치므로, AP가 단말의 데이터 처리율과 에너지 수확량을 최대화하기 위해 단말 수 변화에 따라 적절한 프레임 크기를 결정하는 방법이 요구된다.In addition, in an existing wireless power transmission network (WPCN, Wireless Powered Communication Network), a terminal may harvest energy through a wireless RF signal from an AP at a predetermined time. A terminal harvesting enough energy to transmit data may transmit data using the harvested energy. At this time, if the frame size is set large, the energy harvesting time of the terminals increases, so sufficient energy can be supplied to a plurality of terminals, but the data throughput performance may be lowered. Since the size of the frame affects both the amount of energy harvested by the UE and the data throughput, a method for determining an appropriate frame size according to the change in the number of UEs is required in order for the AP to maximize the data throughput and energy harvest of the UE.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제를 해결하기 위하여, 현재 프레임에서 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말 중 에너지 하베스팅(harvesting)을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The problem to be solved by the present invention is to solve the above problem, the frame size of the next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among a plurality of terminals connected to a multi-access network environment in the current frame. It is intended to provide an apparatus and method for determining.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 상기 복수의 단말 중 일부의 유출 또는 새로운 단말의 유입을 고려하여 상기 프레임 크기를 결정하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining the frame size in consideration of outflow of some of the plurality of terminals connected to the multi-access network environment or inflow of new terminals.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and another problem to be solved that is not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 장치는 상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 프레임 크기 결정부; 및 상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말에게 전송하는 정보 전송부;를 포함할 수 있다.An apparatus for determining a frame size in a multi-access network environment according to an embodiment of the present invention includes an information collection unit that collects information corresponding to a current frame from a plurality of terminals connected to the multi-access network environment; a frame size determining unit for determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals using the collected information; and an information transmitter configured to transmit information on the determined frame size to the plurality of terminals.

상기 에너지 하베스팅은 Access Point (AP)로부터 에너지를 수신할 수 있다.The energy harvesting may receive energy from an Access Point (AP).

상기 프레임 크기 결정부는 상기 에너지 하베스팅 시에 수확되는 에너지량을 계산하고, 단말이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량을 계산할 수 있다.The frame size determining unit may calculate an amount of energy harvested during the energy harvesting and an amount of energy consumed when the terminal transmits data.

상기 프레임 크기 결정부는 상기 계산된 에너지량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 상기 다음 프레임에서 단말이 수행할 동작을 예측하고, 상기 예측 결과에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determiner may predict an operation to be performed by the terminal in the next frame by comparing the difference between the calculated energy amount and a predetermined threshold value, and determine the frame size based on the prediction result.

상기 프레임 크기 결정부는 상기 현재 프레임의 크기에 기초하여 상기 다음 프레임의 프레임 크기를 결정할 수 있다. The frame size determination unit may determine the frame size of the next frame based on the size of the current frame.

상기 프레임 크기 결정부는 강화 학습 알고리즘을 이용하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determiner may determine the frame size using a reinforcement learning algorithm.

상기 프레임 크기 결정부는 서로 다른 프레임 크기 각각에 대응하는 상태를 설정하고, 각 상태간 전환에 따른 보상을 고려하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determiner may set states corresponding to different frame sizes and determine the frame size by considering compensation according to switching between states.

상기 프레임 크기 결정부는 상기 현재 프레임에 포함된 슬롯 중 충돌 성공 슬롯의 수, 데이터 전송 성공 슬롯의 수, 및 유휴 슬롯의 수에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determination unit may determine the frame size based on the number of successful collision slots, the number of successful data transmission slots, and the number of idle slots among the slots included in the current frame.

상기 접속된 복수의 단말의 수는 프레임별로 적어도 일부 변할 수 있다.The number of the plurality of connected terminals may change at least in part for each frame.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 방법은 상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집하는 동작; 상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 동작; 및 상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말에게 전송하는 동작;을 포함할 수 있다.A method for determining a frame size in a multi-access network environment according to an embodiment of the present invention includes collecting information corresponding to a current frame from a plurality of terminals connected to the multi-access network environment; determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals using the collected information; and transmitting information on the determined frame size to the plurality of terminals.

상기 에너지 하베스팅은 Access Point (AP)로부터 에너지를 수신할 수 있다. The energy harvesting may receive energy from an Access Point (AP).

상기 방법은 상기 에너지 하베스팅 시에 수확되는 에너지량을 계산하는 동작; 및 단말이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량을 계산하는 동작;을 더 포함할 수 있다.The method may include calculating an amount of energy harvested during the energy harvesting; and calculating an amount of energy consumed by the terminal to transmit data.

상기 방법은 상기 계산된 에너지량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 상기 다음 프레임에서 단말이 수행할 동작을 예측하는 동작을 더 포함하고, 상기 프레임 크기는 상기 예측 결과에 기초하여 결정될 수 있다.The method may further include an operation of predicting an operation to be performed by the terminal in the next frame by comparing the difference between the calculated amount of energy with a preset threshold, and the frame size may be determined based on the prediction result.

상기 다음 프레임의 프레임 크기는 상기 현재 프레임의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. The frame size of the next frame may be determined based on the size of the current frame.

상기 프레임 크기는 강화 학습 알고리즘을 이용하여 결정될 수 있다.The frame size may be determined using a reinforcement learning algorithm.

상기 방법은 서로 다른 프레임 크기 각각에 대응하는 상태를 설정하는 동작을 더 포함하고, 상기 프레임 크기는 각 상태간 전환에 따른 보상을 고려하여 결정될 수 있다.The method may further include setting a state corresponding to each of the different frame sizes, and the frame size may be determined in consideration of compensation for switching between states.

상기 프레임 크기는 상기 현재 프레임에 포함된 슬롯 중 충돌 성공 슬롯의 수, 데이터 전송 성공 슬롯의 수, 및 유휴 슬롯의 수에 기초하여 결정될 수 있다.The frame size may be determined based on the number of successful collision slots, the number of successful data transmission slots, and the number of idle slots among the slots included in the current frame.

상기 접속된 복수의 단말의 수는 프레임별로 적어도 일부 변할 수 있다.The number of the plurality of connected terminals may change at least in part for each frame.

본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램은 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집하는 동작; 상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 동작; 및 상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말에게 전송하는 동작;을 포함하는 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.A computer program stored in a computer readable recording medium according to an embodiment of the present invention includes an operation of collecting information corresponding to a current frame from a plurality of terminals connected to a multi-access network environment; determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals using the collected information; and transmitting the information on the determined frame size to the plurality of terminals.

본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집하는 동작; 상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 동작; 및 상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말에게 전송하는 동작;을 포함하는 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.A computer readable recording medium storing a computer program according to an embodiment of the present invention includes an operation of collecting information corresponding to a current frame from a plurality of terminals connected to a multi-access network environment; determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals using the collected information; and transmitting the information on the determined frame size to the plurality of terminals.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 장치 및 방법은 상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말에 대한 정보를 이용하여 프레임 크기를 다르게 결정할 수 있는 바, 이를 통해 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an apparatus and method for determining a frame size in a multi-access network environment may differently determine a frame size using information on a plurality of terminals connected to the multi-access network environment. Through this, data transmission efficiency can be increased.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 장치 및 방법은 상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 상기 복수의 단말의 수가 프레임 별로 적어도 일부 변할 수 있음을 고려하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있으므로, 종래 기술에 비해 실제 환경에 더욱 적합하게 적용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus and method for determining the frame size in the multi-access network environment considers that the number of the plurality of terminals connected to the multi-access network environment may change at least partially for each frame. Since the size can be determined, it can be applied more appropriately to the actual environment than the prior art.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프레임 크기 결정 장치 및 복수의 단말이 동작을 수행하는 다중 접속 네트워크 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 다중 접속 네트워크 환경 하에서 복수의 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프레임 크기 결정 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, MDP 기반의 복수의 상태 및 각 상태를 상호 전환하는 행동을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프레임 크기 결정 장치에서 수행하는 프레임 크기 결정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, Q-learning 알고리즘이 수행되는 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 기존 FSA 방식에 따른 성공률과 상기 프레임 크기 결정 장치가 수행하는 방법에 따른 성공률을 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 기존 FSA 방식에 따른 성능과 상기 프레임 크기 결정 장치가 수행하는 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이다.
1 is a diagram illustrating a multi-access network environment in which an apparatus for determining a frame size and a plurality of terminals perform operations according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating operations of a plurality of terminals in a multi-access network environment according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an apparatus for determining a frame size according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a plurality of MDP-based states and an action of converting each state to each other according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of determining a frame size performed by an apparatus for determining a frame size according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operation in which a Q-learning algorithm is performed according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an operation of a terminal according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph comparing a success rate according to an existing FSA scheme and a success rate according to a method performed by the frame size determining apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph comparing performance according to an existing FSA method and a method performed by the frame size determining apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 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 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프레임 크기 결정 장치(100) 및 복수의 단말(200)이 동작을 수행하는 다중 접속 네트워크 환경(10)을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-access network environment 10 in which a frame size determining apparatus 100 and a plurality of terminals 200 perform operations according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 다중 네트워크 환경(10)은 상기 프레임 크기 결정 장치(100), 에너지 전송 장치(150), 및 데이터 전송 단말(200a) 및 에너지 하베스팅 단말(200b)을 포함하는 복수의 단말(200)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the multi-network environment 10 includes a plurality of the frame size determining device 100, the energy transmission device 150, and a data transmission terminal 200a and an energy harvesting terminal 200b. The terminal 200 may be included.

상기 다중 네트워크 환경(10)은 다양한 무선 네트워크 중 하나를 이용한 것일 수 있다. 상기 다양한 무선 네트워크는 CDMA, GSM, W-CDMA, TD-SCDMA, WiBro, LTE, EPC, 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(Ultra wideband), 적외선 통신(IrDA; Infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), 및 NFC(Near Field Communication)을 포함할 수 있다.The multi-network environment 10 may use one of various wireless networks. The various wireless networks include CDMA, GSM, W-CDMA, TD-SCDMA, WiBro, LTE, EPC, wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, and WFD (Wi-Fi). -Fi Direct), Ultra Wideband (UWB), Infrared Data Association (IrDA), Bluetooth Low Energy (BLE), and Near Field Communication (NFC).

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 다중 네트워크 환경(10)은 전력 소비를 줄여 효율을 높이기 위해 저전력 네트워크를 이용할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the multi-network environment 10 may use a low-power network to increase efficiency by reducing power consumption.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 다중 네트워크 환경(10)은 Medium Access Control (MAC) 프로토콜 기반으로 동작할 수 있다.Also, according to various embodiments of the present invention, the multi-network environment 10 may operate based on a Medium Access Control (MAC) protocol.

상기 다중 접속 네트워크 환경(10)에 접속된 복수의 단말(200)의 수는 프레임 별로 적어도 일부 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 프레임에서 접속을 유지하는 일부의 단말은 위치 이동 등으로 상기 AP의 커버리지를 벗어나 상기 다중 접속 네트워크 환경(10)으로부터 이탈할 수 있다. 또한, 상기 현재 프레임에서 접속되지 않은 다른 단말이 상기 AP의 커버리지로 이동하면서 상기 다중 접속 네트워크 환경(10)에 유입될 수 있다.The number of terminals 200 connected to the multi-access network environment 10 may be at least partially different for each frame. For example, some of the terminals maintaining access in the current frame may leave the multi-access network environment 10 out of coverage of the AP due to location movement or the like. In addition, other terminals not accessed in the current frame may enter the multi-access network environment 10 while moving to the coverage of the AP.

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 다중 네트워크 환경(10)에 접속된 복수의 단말(200)로부터 정보를 수집할 수 있다. 상기 수집된 정보는 현재 프레임에 대한 정보일 수 있다.The frame size determining device 100 may collect information from a plurality of terminals 200 connected to the multi-network environment 10 . The collected information may be information on the current frame.

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 수집된 정보를 이용하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 수집된 정보 중 에너지 하베스팅을 수행하는 에너지 하베스팅 단말(200b)의 수에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determining apparatus 100 may determine the frame size of the next frame using the collected information. For example, the frame size determining apparatus 100 may determine the frame size based on the number of energy harvesting terminals 200b performing energy harvesting among the collected information.

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 에너지 하베스팅 단말(200b)이 수확하는 에너지량을 계산할 수 있다. 또한, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 데이터 전송 단말(200a)이 데이터를 전송하는데 소비하는 에너지량을 계산할 수 있다. 이 경우, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 계산된 에너지량의 차이와 임계값을 비교하여 상기 복수의 단말(200)이 다음 프레임에서 수행할 동작을 예측할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 복수의 단말(200) 각각이 다음 프레임에서 데이터를 전송할지 또는 에너지 하베스팅을 수행할지 예측할 수 있고, 상기 예측 결과에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determining device 100 may calculate the amount of energy harvested by the energy harvesting terminal 200b. In addition, the frame size determining device 100 may calculate the amount of energy consumed by the data transmission terminal 200a to transmit data. In this case, the frame size determining apparatus 100 may compare the calculated energy difference with a threshold value to predict an operation to be performed by the plurality of terminals 200 in the next frame. For example, the frame size determination apparatus 100 may predict whether each of the plurality of terminals 200 will transmit data or perform energy harvesting in the next frame, and determine the frame size based on the prediction result. can decide

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 현재 프레임의 프레임 크기에 기초하여 상기 다음 프레임의 프레임 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 현재 프레임의 프레임 크기를 유지하거나, 줄이거나, 또는 늘려서 상기 다음 프레임의 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determining apparatus 100 may determine the frame size of the next frame based on the frame size of the current frame. For example, the frame size determining apparatus 100 may determine the frame size of the next frame by maintaining, reducing, or increasing the frame size of the current frame.

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 강화 학습 알고리즘을 이용하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 서로 다른 프레임 크기 각각에 대응하는 복수의 상태를 설정하고, 각 상태간 전환에 따른 보상을 고려하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 Markov-Decision Process (MDP)를 기반으로 Q-learning 알고리즘을 수행하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다. The frame size determining apparatus 100 may determine the frame size using a reinforcement learning algorithm. In this case, the frame size determining apparatus 100 may set a plurality of states corresponding to different frame sizes, and determine the frame size by considering compensation according to switching between states. For example, the frame size determining apparatus 100 may determine the frame size by performing a Q-learning algorithm based on a Markov-Decision Process (MDP).

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 현재 프레임에 포함된 복수의 슬롯 중 충돌 성공 슬롯의 수, 데이터 전송 성공 슬롯의 수, 및 유휴 슬롯의 수에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다.The frame size determining apparatus 100 may determine the frame size based on the number of successful collision slots, the number of successful data transmission slots, and the number of idle slots among a plurality of slots included in the current frame.

예를 들어, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 충돌 슬롯의 수와 유휴 슬롯의 수를 최소화하기 위해 경쟁에 참여하는 단말의 수에 대응하도록 다음 프레임 크기를 결정할 수 있다. 이 경우, 다음 프레임의 크기는 상기 경쟁에 참여하는 단말의 수와 동일할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.For example, the frame size determining apparatus 100 may determine the next frame size to correspond to the number of terminals participating in contention in order to minimize the number of collision slots and the number of idle slots. In this case, the size of the next frame may be the same as the number of terminals participating in the competition, but is not limited thereto.

상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말(200)에게 전송할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 단말(200)은 모바일 폰 또는 스마트폰일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 단말(200)은 통신이 가능한 차량일 수도 있고, IoT를 이용하는 다양한 통신 가능한 장치일 수 있다.The frame size determining device 100 may transmit information on the determined frame size to the plurality of terminals 200 . According to various embodiments of the present disclosure, the terminal 200 may be a mobile phone or a smart phone, but is not limited thereto. For example, the terminal 200 may be a vehicle capable of communication or a device capable of various communications using IoT.

도 1을 참조하면, 데이터 전송 단말(200a) 및 에너지 하베스팅 단말(200b)이 분리되어 도시되어 있으나, 이는 복수의 단말(200)의 동작을 기능적으로 나눈 것에 불과하고, 다른 프레임에서는 데이터 전송 단말(200a)이 에너지 하베스팅 단말(200b)이 될 수 있고, 반대로 에너지 하베스팅 단말(200b)은 데이터 전송 단말(200a)이 될 수 있다. Referring to FIG. 1, although a data transmission terminal 200a and an energy harvesting terminal 200b are shown separately, this is only functionally dividing the operation of a plurality of terminals 200, and a data transmission terminal in another frame. 200a may be the energy harvesting terminal 200b, and conversely, the energy harvesting terminal 200b may be the data transmission terminal 200a.

상기 데이터 전송 단말(200a)은 상기 전송 받은 프레임 크기에 대한 정보를 이용하여 슬롯을 선택하고 데이터를 전송할 수 있다.The data transmission terminal 200a may select a slot and transmit data using the information on the size of the received frame.

상기 에너지 하베스팅 단말(200b)은 AP로부터 에너지를 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 AP일 수 있으며, 상기 에너지 전송 장치(150) 또한 상기 AP일 수 있다. 즉, 상기 AP는 Hybrid-AP (H-AP)로서 동작할 수 있다.The energy harvesting terminal 200b may receive energy from an AP. According to various embodiments of the present disclosure, the frame size determining device 100 may be an AP, and the energy transmission device 150 may also be the AP. That is, the AP may operate as a Hybrid-AP (H-AP).

상기 복수의 단말(200)은 데이터 전송 과정에서 에너지를 소모하기 때문에, 네트워크 연결을 유지하기 위해서 지속적으로 에너지를 수확해야 한다. 에너지 하베스팅이 가능한 단말들은 태양열, 지열, 풍력 등 외부 주변 에너지를 활용하여 에너지를 수확할 수 있으며, 상기 에너지 전송 장치(150)의 무선 Radio Frequency (RF) 에너지 신호를 통해 에너지를 수확할 수도 있다. 이 경우, 상기 에너지 전송 장치(150)는 Power Beacon (PB)일 수 있다.Since the plurality of terminals 200 consume energy during data transmission, energy must be continuously harvested to maintain network connection. Terminals capable of energy harvesting can harvest energy by utilizing external ambient energy such as solar heat, geothermal heat, wind power, etc., and can also harvest energy through a wireless Radio Frequency (RF) energy signal of the energy transmission device 150. . In this case, the energy transmission device 150 may be a Power Beacon (PB).

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 다중 접속 네트워크 환경(10) 하에서 복수의 단말의 동작을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating operations of a plurality of terminals under a multi-access network environment 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제1 프레임 및 제2 프레임에서 제1 단말(201) 내지 제5 단말(205)의 동작이 도시되어 있다. 각 프레임은 7개의 슬롯을 포함하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 제1 프레임의 크기에 기초하여 상기 제2 프레임의 크기를 다르게 결정할 수 있다.Referring to FIG. 2 , operations of a first terminal 201 to a fifth terminal 205 in a first frame and a second frame are illustrated. Each frame is shown as including 7 slots, but is not limited thereto. According to various embodiments of the present disclosure, the frame size determining apparatus 100 may differently determine the size of the second frame based on the size of the first frame.

상기 제1 프레임을 참조하면, 상기 제1 단말(201), 제2 단말(202), 제4 단말(204), 및 제5 단말(205)은 데이터 전송을 수행하고 있고, 제3 단말(203)은 에너지 하베스팅을 수행하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 단말(201)은 4번째 슬롯을 선택하고, 상기 제2 단말(202)은 1번째 슬롯을 선택하여 데이터 전송에 성공했음을 알 수 있다. 하지만, 상기 제4 단말(204) 및 상기 제5 단말(205)은 모두 6번째 슬롯을 선택하여 충돌이 일어났음을 알 수 있다.Referring to the first frame, the first terminal 201, the second terminal 202, the fourth terminal 204, and the fifth terminal 205 are performing data transmission, and the third terminal 203 ) is performing energy harvesting. As shown in FIG. 2 , the first terminal 201 selects the 4th slot and the second terminal 202 selects the 1st slot, indicating successful data transmission. However, both the 4th terminal 204 and the 5th terminal 205 select the 6th slot, so it can be known that a collision has occurred.

상기 제2 프레임을 참조하면, 상기 제1 단말(201), 제3 단말(203), 제4 단말(204), 및 제5 단말(205)은 데이터 전송을 수행하고 있고, 상기 제2 단말(202)은 에너지 하베스팅을 수행하고 있다. 상기 제1 프레임에서 에너지 하베스팅을 수행한 상기 제3 단말(203)은 데이터 전송을 수행하고, 상기 제1 프레임에서 데이터 전송을 수행한 상기 제2 단말(202)은 에너지가 부족하여 에너지 하베스팅을 수행함을 확인할 수 있다. Referring to the second frame, the first terminal 201, the third terminal 203, the fourth terminal 204, and the fifth terminal 205 are performing data transmission, and the second terminal ( 202) is performing energy harvesting. The third terminal 203, which has performed energy harvesting in the first frame, performs data transmission, and the second terminal 202, which has performed data transmission in the first frame, has insufficient energy and performs energy harvesting. It can be confirmed that the

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 제1 프레임에서 상기 제1 단말(201) 내지 상기 제5 단말(205)의 동작, 예를 들어, 데이터 전송 또는 에너지 하베스팅 동작에 기초하여 상기 제2 프레임의 프레임 크기를 7개의 슬롯으로 결정한 것일 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the frame size determining apparatus 100 determines an operation of the first terminal 201 to the fifth terminal 205 in the first frame, for example, data transmission or energy harvesting. The frame size of the second frame may be determined to be 7 slots based on the ting operation.

나아가, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 제2 프레임에서 상기 제1 단말(201) 내지 상기 제5 단말(205)의 동작에 기초하여 제3 프레임(미도시)의 프레임 크기를 결정할 수 있다.Furthermore, the frame size determining apparatus 100 may determine the frame size of the third frame (not shown) based on the operations of the first terminal 201 to the fifth terminal 205 in the second frame. .

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프레임 크기 결정 장치(100)의 구성도이다. 3 is a block diagram of an apparatus 100 for determining a frame size according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 정보 수집부(110), 프레임 크기 결정부(120), 정보 전송부(130), 및 메모리(140)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)의 각 구성은 기능적으로 분류한 것으로서 실제 물리적으로 분리되어있지 않을 수 있다. 또한, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)의 구성들 또는 상기 구성들 중 적어도 일부는 System on Chip (SoC)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the frame size determining device 100 may include an information collection unit 110 , a frame size determination unit 120 , an information transmission unit 130 , and a memory 140 . However, each component of the frame size determining device 100 is classified functionally and may not be actually physically separated. Also, components of the frame size determining device 100 or at least some of the components may be implemented as a System on Chip (SoC).

상기 정부 수집부(110)는 상기 다중 네트워크 환경(10)에 접속된 복수의 단말(200)로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집할 수 있다. 상기 정보는 상기 현재 프레임에서 단말(200)이 어떤 동작을 수행하는지, 예를 들어, 데이터를 전송하는지 또는 에너지 하베스팅을 수행하는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. The government collection unit 110 may collect information corresponding to a current frame from a plurality of terminals 200 connected to the multi-network environment 10 . The information may include information about what operation the terminal 200 performs in the current frame, eg, data transmission or energy harvesting.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 에너지 하베스팅은 PB로부터 에너지를 수신하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, AP에서 상기 PB의 역할을 수행하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the energy harvesting may be receiving energy from a PB. Also, according to an embodiment of the present invention, an AP may perform the role of the PB.

상기 프레임 크기 결정부(120)는 상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말(200) 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정할 수 있다. The frame size determination unit 120 may determine the frame size of the next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals 200 using the collected information.

상기 프레임 크기 결정부(120)는 상기 에너지 하베스팅 시에 수확되는 에너지량을 계산하고, 단말(200)이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량을 계산할 수 있다. 구체적으로 상기 에너지 하베스팅 시에 수확되는 에너지량은 하기 수식 1 및 수식 2를 이용하여 계산될 수 있고, 상기 단말(200)이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량은 하기 수식 3을 이용하여 계산될 수 있다.The frame size determiner 120 may calculate the amount of energy harvested during the energy harvesting and the amount of energy consumed when the terminal 200 transmits data. Specifically, the amount of energy harvested during the energy harvesting may be calculated using Equations 1 and 2 below, and the amount of energy consumed when the terminal 200 transmits data is calculated using Equation 3 below. can

[수식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[수식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수식 1 및 수식 2에서

Figure pat00004
는 현재 프레임에서 하베스팅하는 에너지량을 의미한다. 여기서, L은 현재 프레임의 프레임 크기를 나타내고,
Figure pat00005
은 상기 단말(200)이
Figure pat00006
의 슬롯 시간 동안 수신한 전력 세기를 나타낸다.
Figure pat00007
는 에너지 변환 효율로서 0 이상 1 이하의 범위에서 임의의 값을 가질 수 있다.In Equation 1 and Equation 2 above,
Figure pat00004
denotes the amount of energy harvested in the current frame. Here, L represents the frame size of the current frame,
Figure pat00005
is the terminal 200
Figure pat00006
Indicates the power intensity received during the slot time of
Figure pat00007
Is energy conversion efficiency and may have an arbitrary value in the range of 0 or more and 1 or less.

상기 수식 3에서

Figure pat00008
는 상기 단말(200)이 데이터를 전송하는 전력 세기를 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전력 세기는 상기 단말(200) 별로 상이할 수 있다. In Equation 3 above
Figure pat00008
may represent the power intensity through which the terminal 200 transmits data. According to an embodiment of the present invention, the power intensity may be different for each terminal 200 .

상기 프레임 크기 결정부(120)는 상기 계산된 에너지량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 상기 다음 프레임에서 단말(200)이 수행할 동작을 예측할 수 있다. 예를 들어, 상기 에너지 하베스팅 양과 상기 데이터를 전송하는데 소비하는 에너지량의 차이가 상기 임계값보다 작은 단말은 에너지 하베스팅 단말(200b)이 되고, 상기 차이가 상기 임계값보다 큰 단말은 데이터 전송 단말(200a)이 될 수 있다. The frame size determiner 120 may predict an operation to be performed by the terminal 200 in the next frame by comparing the difference between the calculated energy amount and a predetermined threshold value. For example, a terminal in which the difference between the amount of energy harvesting and the amount of energy consumed for transmitting the data is less than the threshold value becomes an energy harvesting terminal 200b, and a terminal in which the difference is greater than the threshold value transmits data. It may be the terminal 200a.

상기 프레임 크기 결정부(120)는 상기 현재 프레임의 크기에 기초하여 상기 다음 프레임의 프레임 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 크기 결정부(120)는 상기 현재 프레임의 프레임 크기를 유지시킬지, 줄일지, 또는 늘릴지를 결정할 수 있다. The frame size determining unit 120 may determine the frame size of the next frame based on the size of the current frame. For example, the frame size determining unit 120 may determine whether to maintain, decrease, or increase the frame size of the current frame.

상기 프레임 크기 결정부(120)는 강화 학습 (Q-learning) 알고리즘을 이용하여 상기 프레임 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 크기 결정부(120)는 MDP 기반으로 최적의 행동을 찾는 Q-learning 알고리즘을 수행할 수 있다. 상기 MDP는 도 4를 참조하여 설명하겠다.The frame size determiner 120 may determine the frame size using a reinforcement learning (Q-learning) algorithm. For example, the frame size determiner 120 may perform a Q-learning algorithm for finding an optimal action based on MDP. The MDP will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, MDP 기반의 복수의 상태 및 각 상태를 상호 전환하는 행동을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a plurality of MDP-based states and an action of converting each state to each other according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, s1 내지 sm은 서로 다른 프레임 크기에 대응하는 상태를 나타낸다. 또한, a는 각 상태간 전환을 나타내는 행동을 나타낸다. 예를 들어, a1,2은 s1에서 s2로 상태를 전환하는 행동을 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 4 , s 1 to s m represent states corresponding to different frame sizes. In addition, a represents an action representing a transition between each state. For example, a 1,2 may represent an action of transitioning a state from s 1 to s 2 .

상기 프레임 크기 결정부(120)는 모든 상태(s1 내지 sm)에서 각 행동(a)에 대한 Q 값을 업데이트하며 Q-learning을 수행할 수 있다. The frame size determiner 120 may update the Q value for each action (a) in all states (s 1 to s m ) and perform Q-learning.

구체적으로, 상기 프레임 크기 결정부(120)는 Q 값(Q0(s,a)) 및 프레임 크기(s0)를 초기화하고, 단말(200)로 초기 프레임 크기를 알린다. 이는 정보 전송부(130)를 통해 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 단말(200)은 경쟁을 통해 프레임 내의 임의의 슬롯을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. Specifically, the frame size determiner 120 initializes the Q value (Q 0 (s,a)) and the frame size (s 0 ), and informs the terminal 200 of the initial frame size. This may be performed through the information transmission unit 130. In this case, the plurality of terminals 200 may transmit data using an arbitrary slot within a frame through contention.

상기 프레임 크기 결정부(120)는 t번째 프레임에서 충돌 슬롯의 수(Ct), 성공 슬롯의 수(St), 및 유휴 슬롯의 수(It)를 이용하여 다음 프레임(t+1)의 프레임 크기(st+1(m))를 계산할 수 있다. 상기 프레임 크기 결정부(120)는 현재 프레임(t)에서의 상태 st와 vt로부터 수식 4의

Figure pat00009
함수를 이용하여 다음 상태 st+1를 결정할 수 있다. 이 때의 행동은 상기 현재 프레임에서의 행동에 의해 상태가 변하는 것이므로 at로 나타낼 수 있다.The frame size determiner 120 determines the next frame (t+1) by using the number of collision slots (C t ), the number of successful slots (S t ), and the number of idle slots (I t ) in the t-th frame. The frame size of (s t+1 (m)) can be calculated. The frame size determiner 120 calculates the value of Equation 4 from states s t and v t in the current frame t.
Figure pat00009
A function can be used to determine the next state s t+1 . Since the action at this time is a change in state by the action in the current frame, it can be expressed as a t .

[수식 4][Formula 4]

Figure pat00010
Figure pat00010

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면,

Figure pat00011
는 수식 5 및 수식 6과 같이 이용될 수 있다.According to various embodiments of the present invention,
Figure pat00011
may be used as in Equations 5 and 6.

[수식 5][Formula 5]

Figure pat00012
Figure pat00012

[수식 6][Formula 6]

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서 β 및 χ는 임의의 상수일 수 있다.where β and χ can be arbitrary constants.

상기 프레임 크기 결정부(120)는 아래 수식 7을 이용하여 다음 프레임(t+1)의 Q 값(Qt+1(s,a))을 업데이트할 수 있다.The frame size determiner 120 may update the Q value (Q t+1 (s,a)) of the next frame (t+1) using Equation 7 below.

[수식 7][Formula 7]

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서,

Figure pat00015
이고, rt=St일 수 있다. 또한, α는 Q-learning에서 사용되는 학습률(learning rate) 값이고, γ는 할인율(discount rate) 값이다.here,
Figure pat00015
, and r t =S t . Also, α is a learning rate value used in Q-learning, and γ is a discount rate value.

이후, 상기 프레임 크기 결정부(120)는 t+1번째 프레임을 시작하고 위 동작을 반복할 수 있다. Thereafter, the frame size determining unit 120 may start the t+1th frame and repeat the above operation.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 복수의 단말(200)의 수는 프레임 별로 네트워크에 유입되는 단말 및 네트워크로부터 이탈하는 단말로 인해 변하게 되므로, 이에 따라서 충돌 슬롯의 수, 유휴 슬롯의 수, 및 성공 슬롯의 수가 변하게 된다. 따라서, 상기 프레임 크기 결정부(120)는 상기 Q-learning 알고리즘을 통해 적절한 프레임 크기를 결정할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, since the number of terminals 200 changes for each frame due to terminals entering the network and terminals leaving the network, the number of collision slots, the number of idle slots, and success The number of slots changes. Accordingly, the frame size determining unit 120 may determine an appropriate frame size through the Q-learning algorithm.

상기 정보 전송부(130)는 상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말(200)에게 전송할 수 있고, 이에 기초하여 복수의 단말(200)은 적절한 동작을 수행할 수 있다. The information transmission unit 130 may transmit information on the determined frame size to the plurality of terminals 200, and based on this, the plurality of terminals 200 may perform an appropriate operation.

상기 메모리(140)는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 단말(200)에 프레임 별 행동 정보 및 상기 프레임 크기 결정부(120)에서 결정한 프레임 크기 등이 상기 메모리(140)에 저장될 수 있다.The memory 140 may store various data. For example, behavior information for each frame of the plurality of terminals 200 and the frame size determined by the frame size determination unit 120 may be stored in the memory 140 .

예를 들어, 메모리(140)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 플래시 메모리(flash memory)와 같은 프로그램 명령어들을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치 등과 같이 컴퓨터 판독 가능한 기록매체일 수 있다.For example, the memory 140 may include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and floptical disks. It may be a computer readable recording medium, such as a hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and flash memory.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프레임 크기 결정 장치(100)에서 수행하는 프레임 크기 결정 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a frame size determination method performed by the frame size determination apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 동작 S510에서 상기 다중 접속 네트워크 환경(10)에 접속된 복수의 단말(200)로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the frame size determining device 100 may collect information corresponding to a current frame from a plurality of terminals 200 connected to the multi-access network environment 10 in operation S510.

동작 S520에서 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 단말(200)이 에너지 하베스팅을 수행할 때 수확되는 에너지량을 계산할 수 있다.In operation S520, the frame size determining device 100 may calculate an amount of energy harvested when the terminal 200 performs energy harvesting.

동작 S530에서 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 단말(200)이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량을 계산할 수 있다. In operation S530, the frame size determining device 100 may calculate the amount of energy consumed by the terminal 200 to transmit data.

동작 S540에서 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 상기 동작 S520 및 S530에서 계산된 에너지량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여, 다음 프레임에서 단말(200)이 수행할 동작을 예측할 수 있다.In operation S540, the frame size determination apparatus 100 compares the difference between the amount of energy calculated in operations S520 and S530 with a predetermined threshold value to predict an operation to be performed by the terminal 200 in the next frame.

동작 S550에서 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 동작 S540에서 예측된 결과에 기초하여 상기 다음 프레임이 프레임 크기를 결정할 수 있다.In operation S550, the frame size determining apparatus 100 may determine the frame size of the next frame based on the predicted result in operation S540.

동작 S560에서 상기 프레임 크기 결정 장치(100)는 동작 S550에서 예측한 프레임 크기를 상기 복수의 단말(200)에게 알릴 수 있다.In operation S560, the frame size determination apparatus 100 may notify the plurality of terminals 200 of the frame size predicted in operation S550.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 동작 S510 내지 S560은 순서대로 수행되는 것처럼 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않으며, 적어도 일부의 동작의 순서가 바뀔 수 있고, 또는 적어도 둘 이상의 동작이 동시에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 동작 S520은 동작 S530이 수행된 이후에 수행될 수도 있고, 또는 동작 S520 및 S530은 동시에 수행될 수도 있다.According to various embodiments of the present disclosure, operations S510 to S560 are illustrated as being performed in sequence, but are not limited thereto, and the order of at least some operations may be changed, or at least two or more operations may be performed simultaneously. . For example, operation S520 may be performed after operation S530 is performed, or operations S520 and S530 may be performed simultaneously.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, Q-learning 알고리즘이 수행되는 동작을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an operation in which a Q-learning algorithm is performed according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 동작 S605에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 상태, 동작, 및 보상 정보를 포함하는 Q 테이블을 초기화할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in operation S605, the frame determining device 100 may initialize a Q table including status, operation, and compensation information.

동작 S610에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 초기 프레임 크기를 결정하고 복수의 단말(200)에게 상기 결정된 초기 프레임 크기를 알릴 수 있다.In operation S610, the frame determining device 100 may determine an initial frame size and inform the plurality of terminals 200 of the determined initial frame size.

동작 S615에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 유휴 슬롯의 수, 충돌 슬롯의 수, 성공 슬롯의 수, 및 타임 슬롯 넘버링을 값을 0으로 설정할 수 있다.In operation S615, the frame determination apparatus 100 may set the number of idle slots, the number of collision slots, the number of successful slots, and time slot numbering to zero.

동작 S620 및 동작 S625에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 타임 슬롯 넘버링이 동작 S610에서 결정된 상기 초기 프레임 크기와 동일한 값이 될 때까지 1씩 더하면서 각각의 해당 타임 슬롯이 유휴 슬롯인지, 데이터 전송이 성공한 슬롯인지, 또는 충돌이 발생한 슬롯인지 판단할 수 있다(동작 S630 및 S640). 구체적으로, 동작 S630에서 데이터를 전송한 단말이 없는 경우, 해당 타임 슬롯은 유휴 슬롯이 된다. 또한, 동작 S630에서 데이터를 전송한 단말이 있는 경우, 충돌이 없었다면 해당 타임 슬롯은 데이터 전송이 성공한 슬롯이 되고, 충돌이 있었다면 해당 타임 슬롯은 충돌 슬롯이 된다.In operations S620 and S625, the frame determination device 100 adds 1 until the time slot numbering becomes the same value as the initial frame size determined in operation S610, and determines whether each corresponding time slot is an idle slot or whether data transmission is performed. It may be determined whether the slot was successful or a slot in which a collision occurred (operations S630 and S640). Specifically, when there is no terminal that has transmitted data in operation S630, the corresponding time slot becomes an idle slot. In addition, when there is a terminal that has transmitted data in operation S630, if there is no collision, the corresponding time slot becomes a slot in which data transmission is successful, and if there is a collision, the corresponding time slot becomes a collision slot.

동작 S635에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 상기 타임 슬롯이 유휴 슬롯인 경우, 유휴 슬롯의 수에 1을 더할 수 있고, 동작 S645에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 상기 타임 슬롯이 성공 슬롯인 경우, 성공 슬롯의 수에 1을 더할 수 있고, 동작 S650에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 상기 타임 슬롯이 충돌 슬롯인 경우, 충돌 슬롯의 수에 1을 더할 수 있다.In operation S635, when the time slot is an idle slot, the frame determination device 100 may add 1 to the number of idle slots, and in operation S645, the frame determination device 100 determines that the time slot is a success slot. , 1 may be added to the number of successful slots, and in operation S650, if the time slot is a collision slot, the frame determination apparatus 100 may add 1 to the number of collision slots.

타임 슬롯 넘버링이 동작 S610에서 결정된 상기 초기 프레임 크기를 넘어서는 경우, 동작 S625는 동작 S655로 진행되고, 여기서 상기 프레임 결정 장치(100)는 성공 슬롯의 수로부터 리워드를 계산할 수 있다.If the time slot numbering exceeds the initial frame size determined in operation S610, operation S625 proceeds to operation S655, where the frame determining device 100 may calculate a reward from the number of successful slots.

동작 S660에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 상기 충돌 슬롯의 수 및 상기 유휴 슬롯의 수로부터 프레임 크기를 결정할 수 있다. In operation S660, the frame determining apparatus 100 may determine the frame size from the number of collision slots and the number of idle slots.

동작 S665에서 상기 프레임 결정 장치(100)는 상기 리워드 정보 및 동작에 기초하여 동작 S660에서 결정된 상기 프레임 크기로 상기 초기 프레임 크기를 업데이트할 수 있다.In operation S665, the frame determining device 100 may update the initial frame size to the frame size determined in operation S660 based on the reward information and operation.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말(200)의 동작을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating the operation of the terminal 200 according to an embodiment of the present invention.

동작 S710에서 상기 단말(200)은 상기 다중 접속 네트워크 환경(10)에 접속할 수 있다. In operation S710, the terminal 200 may access the multi-access network environment 10.

동작 S720에서 상기 단말(200)은 상기 프레임 결정 장치(100)로부터 프레임 크기에 대한 정보를 수신할 수 있다. In operation S720, the terminal 200 may receive information on the frame size from the frame determining device 100.

동작 S730에서 상기 단말(200)은 스스로의 에너지 상태를 판단할 수 있다. In operation S730, the terminal 200 may determine its own energy state.

동작 S740에서 상기 단말(200)은 동작 S730에서 결정된 에너지 상태를 기설정된 임계값과 비교할 수 있고, 만일 상기 단말(200)의 에너지 상태가 상기 임계값보다 큰 경우 동작 S740은 동작 S750으로 진행될 수 있다. In operation S740, the terminal 200 may compare the energy state determined in operation S730 with a preset threshold value, and if the energy state of the terminal 200 is greater than the threshold value, operation S740 may proceed to operation S750. .

동작 S750에서 상기 단말(200)은 동작 S720에서 수신된 프레임 크기에 대한 정보에 기초하여 임의의 슬롯을 선택할 수 있다.In operation S750, the terminal 200 may select an arbitrary slot based on the information on the frame size received in operation S720.

동작 S760에서 상기 단말(200)은 동작 S750에서 선택된 슬롯을 이용하여 데이터를 전송할 수 있고, 동작 S770에서 상기 단말(200)은 상기 단말(200)의 에너지 상태를 업데이트할 수 있다.In operation S760, the terminal 200 may transmit data using the slot selected in operation S750, and in operation S770, the terminal 200 may update the energy state of the terminal 200.

만일 동작 S740에서 상기 임계값이 상기 단말(200)의 에너지 상태보다 더 큰 경우, 동작 S740은 동작 S780으로 진행될 수 있다. If the threshold is greater than the energy state of the terminal 200 in operation S740, operation S740 may proceed to operation S780.

동작 S780에서 상기 단말(200)은 해당 프레임에서 에너지 하베스팅을 수행할 수 있고, 동작 S790에서 상기 단말(200)은 상기 단말(200)의 에너지 상태를 업데이트할 수 있다.In operation S780, the terminal 200 may perform energy harvesting in the corresponding frame, and in operation S790, the terminal 200 may update the energy state of the terminal 200.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 기존 FSA 방식에 따른 성능과 상기 프레임 크기 결정 장치(100)가 수행하는 방법에 따른 성능을 비교한 그래프이다. 8 and 9 are graphs comparing performance according to an existing FSA scheme and performance according to a method performed by the frame size determining apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 8은 데이터 전공 성공률을 나타낸 그래프로서 높을수록 성능이 좋은 것이고, 도 9는 평균 지연을 나타낸 그래프로서 낮을수록 성능이 좋다.8 is a graph showing the success rate of data drilling, the higher the performance, the better the performance, and FIG. 9 is the graph showing the average delay, the lower the better the performance.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 프레임 크기 결정 장치(100)가 수행하는 방법에 따른 성능, Wireless Powered Communication Network (WPCN) FSA 방식에 따른 성능, 및 기존의 Harvest-Then-Transmit (HT) FSA 방식에 따른 성능이 각각 그래프에 도시되어 있다. 각각의 예에서 L 값은 기설정된 슬롯의 개수이다.8 and 9, performance according to the method performed by the frame size determination apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, performance according to the Wireless Powered Communication Network (WPCN) FSA scheme, and conventional Harvest- The performance according to the Then-Transmit (HT) FSA method is shown in each graph. In each example, the L value is the preset number of slots.

참고로, 상기 WPCN FSA 방식에서는 에너지가 많은 단말이 고정된 프레임 크기에서 데이터를 전송하며, 에너지가 적은 단말들은 데이터를 전송하지 않고 에너지를 수집한다. 또한, 기존 HT FSA 방식에서 단말들은 데이터를 전송하기 전에 정해진 시간 슬롯에서 에너지를 수신받고 데이터를 전송할 수 있다.For reference, in the WPCN FSA scheme, terminals with high energy transmit data in a fixed frame size, and terminals with low energy collect energy without transmitting data. In addition, in the existing HT FSA method, terminals may receive energy and transmit data in a predetermined time slot before transmitting data.

도 8 및 도 9를 참조하면, 데이터 크기가 정해진 FSA 방식의 경우 정해진 데이터 크기 이상의 단말 수가 다중 접속 네트워크 환경(10)에 유입되는 경우에 성능이 떨어지게 된다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 크기 결정 방법의 경우, 단말 수의 증가에도 영향을 받지 않고 좋은 성능을 유지함을 알 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9 , in the case of the FSA method in which the data size is determined, performance deteriorates when the number of terminals having a predetermined data size or more flows into the multi-access network environment 10 . On the other hand, in the case of the frame size determination method according to the embodiment of the present invention, it can be seen that good performance is maintained without being affected by an increase in the number of terminals.

도 8의 경우, 본 발명의 실시 예에서는 성공, 충돌, 유휴 슬롯의 수를 학습하여 프레임 크기를 결정함으로써 단말(200)의 수가 증가하더라도 프레임 크기를 증가시켜가며 최대 성공률을 유지할 수 있다. 또한, 학습을 통하여 단말(200)의 수가 증가함에 따라 프레임 크기를 증가시키는 경우, 단말(200)이 충분한 에너지를 수확할 수 있는 시간이 보장되어 데이터 전송에 참여하는 단말(200)의 수를 증가시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 단말(200)의 수가 많을 경우 뿐만 아니라, 지속적으로 네트워크 내 단말(200)의 수가 변화하는 상황에서도 적응적으로 최적 프레임 크기를 결정할 수 있기 때문에 다양한 상황에 맞는 최적의 결과를 도출할 수 있다.In the case of FIG. 8 , in the embodiment of the present invention, the frame size is determined by learning the number of successes, collisions, and idle slots, so that even if the number of terminals 200 increases, the maximum success rate can be maintained while increasing the frame size. In addition, when the frame size is increased as the number of terminals 200 increases through learning, time for the terminal 200 to harvest sufficient energy is guaranteed to increase the number of terminals 200 participating in data transmission. can make it In an embodiment of the present invention, the optimal frame size can be determined adaptively not only when the number of terminals 200 is large, but also in a situation where the number of terminals 200 in the network continuously changes, so that optimal results suitable for various situations can be obtained. can be derived.

도 9의 경우, 데이터 전송 단말(200a)의 수가 증가할수록 충돌이 발생할 확률이 증가하며, 단말(200)의 데이터 재전송 횟수가 증가하여 데이터 전송 지연시간이 증가된다. 그러나, 본 발명의 실시 예에서는 학습을 통해 최적의 프레임 크기를 결정하여 지연 시간 성능을 향상시킬 수 있다. 프레임의 크기가 단말(200)의 수보다 큰 경우 데이터 전송 간 충돌이 발생할 확률이 기존 방식과의 차이가 크지 않지만, 프레임 크기가 단말(200)의 수보다 작은 경우에는 단말(200)이 충돌로 인하여 지속적으로 재전송을 시도하기 때문에 기존 방식에서 지연시간이 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.In the case of FIG. 9 , as the number of data transmission terminals 200a increases, the probability of occurrence of a collision increases, and the number of data retransmissions of the terminal 200 increases, resulting in an increase in data transmission delay time. However, in an embodiment of the present invention, latency performance may be improved by determining an optimal frame size through learning. When the size of the frame is larger than the number of terminals 200, the probability of collision between data transmissions is not large compared to the conventional method. However, when the size of the frame is smaller than the number of terminals 200, the terminal 200 causes collision It can be confirmed that the delay time increases rapidly in the conventional method because retransmission is continuously attempted.

본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방법으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block of the block diagram and each step of the flowchart accompanying the present invention may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be loaded into an encoding processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing equipment, the instructions executed by the encoding processor of the computer or other programmable data processing equipment are each block or Each step in the flow chart creates means for performing the functions described. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in may also produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow chart. The computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to generate computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that the instructions performing the processing equipment provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block or each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative embodiments, it is possible for the functions recited in blocks or steps to occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order depending on their function.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential qualities of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 프레임 크기 결정 장치
110: 정보 수집부
120: 프레임 크기 결정부
130: 정보 전송부
140: 메모리
100: frame size determining device
110: information collection unit
120: frame size determining unit
130: information transmission unit
140: memory

Claims (20)

다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 장치에 있어서,
상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집하는 정보 수집부;
상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 프레임 크기 결정부; 및
상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말에게 전송하는 정보 전송부;를 포함하는 프레임 크기 결정 장치.
An apparatus for determining a frame size in a multi-access network environment,
an information collecting unit that collects information corresponding to a current frame from a plurality of terminals connected to the multi-access network environment;
a frame size determining unit for determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals using the collected information; and
and an information transmitter configured to transmit information on the determined frame size to the plurality of terminals.
제1 항에 있어서,
상기 에너지 하베스팅은 Access Point(AP)로부터 에너지를 수신하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 1,
The energy harvesting is to receive energy from an access point (AP), the frame size determination device.
제1 항에 있어서,
상기 프레임 크기 결정부는 상기 에너지 하베스팅 시에 수확되는 에너지량을 계산하고, 단말이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량을 계산하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 1,
The frame size determining unit calculates the amount of energy harvested during the energy harvesting and calculates the amount of energy consumed when the terminal transmits data.
제3 항에 있어서,
상기 프레임 크기 결정부는 상기 계산된 에너지량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 상기 다음 프레임에서 단말이 수행할 동작을 예측하고,
상기 예측 결과에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 3,
The frame size determination unit predicts an operation to be performed by the terminal in the next frame by comparing the calculated difference between the amount of energy and a preset threshold,
To determine the frame size based on the prediction result, the frame size determining device.
제1 항에 있어서,
상기 프레임 크기 결정부는 상기 현재 프레임의 크기에 기초하여 상기 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 1,
Wherein the frame size determination unit determines the frame size of the next frame based on the size of the current frame.
제1 항에 있어서,
상기 프레임 크기 결정부는 강화 학습 알고리즘을 이용하여 상기 프레임 크기를 결정하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 1,
Wherein the frame size determination unit determines the frame size using a reinforcement learning algorithm.
제6 항에 있어서,
상기 프레임 크기 결정부는 서로 다른 프레임 크기 각각에 대응하는 상태를 설정하고, 각 상태간 전환에 따른 보상을 고려하여 상기 프레임 크기를 결정하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 6,
The frame size determining unit sets states corresponding to different frame sizes, and determines the frame size in consideration of compensation according to switching between states.
제1 항에 있어서,
상기 프레임 크기 결정부는 상기 현재 프레임에 포함된 슬롯 중 충돌 성공 슬롯의 수, 데이터 전송 성공 슬롯의 수, 및 유휴 슬롯의 수에 기초하여 상기 프레임 크기를 결정하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 1,
The frame size determining unit determines the frame size based on the number of successful collision slots, the number of successful data transmission slots, and the number of idle slots among the slots included in the current frame.
제1 항에 있어서,
상기 접속된 복수의 단말의 수는 프레임별로 적어도 일부 변하는 것인, 프레임 크기 결정 장치.
According to claim 1,
The number of the plurality of connected terminals is at least partially changed for each frame, the frame size determining device.
다중 접속 네트워크 환경에서 프레임 크기를 결정하는 방법에 있어서,
상기 다중 접속 네트워크 환경에 접속된 복수의 단말로부터 현재 프레임에 대응하는 정보를 수집하는 동작;
상기 수집된 정보를 이용하여 상기 복수의 단말 중 에너지 하베스팅을 수행하는 단말의 수에 기초하여 다음 프레임의 프레임 크기를 결정하는 동작; 및
상기 결정된 프레임 크기에 대한 정보를 상기 복수의 단말에게 전송하는 동작;을 포함하는 프레임 크기 결정 방법.
A method for determining a frame size in a multi-access network environment,
collecting information corresponding to a current frame from a plurality of terminals connected to the multi-access network environment;
determining a frame size of a next frame based on the number of terminals performing energy harvesting among the plurality of terminals using the collected information; and
and transmitting information on the determined frame size to the plurality of terminals.
제10 항에 있어서,
상기 에너지 하베스팅은 Access Point(AP)로부터 에너지를 수신하는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 10,
The energy harvesting is to receive energy from an access point (AP), frame size determination method.
제10 항에 있어서,
상기 에너지 하베스팅 시에 수확되는 에너지량을 계산하는 동작; 및
단말이 데이터를 전송하는데 소비되는 에너지량을 계산하는 동작;을 더 포함하는 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 10,
calculating an amount of energy harvested during the energy harvesting; and
A method for determining a frame size further comprising calculating an amount of energy consumed by the terminal when transmitting data.
제12 항에 있어서,
상기 계산된 에너지량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 상기 다음 프레임에서 단말이 수행할 동작을 예측하는 동작을 더 포함하고,
상기 프레임 크기는 상기 예측 결과에 기초하여 결정되는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 12,
Further comprising an operation of predicting an operation to be performed by the terminal in the next frame by comparing the difference between the calculated amount of energy and a preset threshold,
Wherein the frame size is determined based on the prediction result.
제10 항에 있어서,
상기 다음 프레임의 프레임 크기는 상기 현재 프레임의 크기에 기초하여 결정되는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 10,
The frame size of the next frame is determined based on the size of the current frame.
제10 항에 있어서,
상기 프레임 크기는 강화 학습 알고리즘을 이용하여 결정되는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 10,
Wherein the frame size is determined using a reinforcement learning algorithm.
제15 항에 있어서,
서로 다른 프레임 크기 각각에 대응하는 상태를 설정하는 동작을 더 포함하고,
상기 프레임 크기는 각 상태간 전환에 따른 보상을 고려하여 결정되는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 15,
Further comprising an operation of setting a state corresponding to each of the different frame sizes,
Wherein the frame size is determined in consideration of compensation according to transition between states.
제10 항에 있어서,
상기 프레임 크기는 상기 현재 프레임에 포함된 슬롯 중 충돌 성공 슬롯의 수, 데이터 전송 성공 슬롯의 수, 및 유휴 슬롯의 수에 기초하여 결정되는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 10,
The frame size is determined based on the number of successful collision slots, the number of successful data transmission slots, and the number of idle slots among the slots included in the current frame.
제10 항에 있어서,
상기 접속된 복수의 단말의 수는 프레임별로 적어도 일부 변하는 것인, 프레임 크기 결정 방법.
According to claim 10,
The method of determining the frame size, wherein the number of the plurality of connected terminals is at least partially changed for each frame.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은,
제10 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
컴퓨터 프로그램.
As a computer program stored on a computer-readable recording medium,
The computer program,
Including instructions for causing a processor to perform the method according to any one of claims 10 to 18
computer program.
컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
상기 기록매체는,
제10 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium storing a computer program,
The recording medium,
Including instructions for causing a processor to perform the method according to any one of claims 10 to 18
A computer-readable recording medium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102053265B1 (en) * 2018-10-23 2019-12-06 아주대학교산학협력단 Apparatus and method for transmitting and receiving data in harvesting node

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