KR20240070277A

KR20240070277A - Unicast subslot scheduling device and method for packet collision reduction in Wi-SUN FAN system

Info

Publication number: KR20240070277A
Application number: KR1020220151940A
Authority: KR
Inventors: 정상화; 이희준
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2024-05-21

Abstract

본 발명은 RPL(IPv6 routing protocol for LLNs) 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링으로 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 한 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로, Wi-SUN FAN 시스템을 구성하는 장치가, DAO(Destination Advertisement Object) 패킷을 수신하거나 유니캐스트 패킷을 수신하여 확인된 자식 노드들과 부모 노드의 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하고, 그 내용을 ID 시퀀스(IDsequence) 배열을 만들어 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달하는 패킷 전송 처리부;ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스를 생성하도록 하고, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 계산한 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 서브슬롯 중 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에게 전송할 수 없는 서브슬롯을 결정하는 패킷 수신 처리부;를 포함하는 것이다.The present invention reduces packet collisions in the Wi-SUN FAN system by preventing communication reliability decline and packet loss due to HNP (Hidden Node Problem) through unicast subslot scheduling using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) information. It relates to a unicast subslot scheduling device and method for a Wi-SUN FAN system, in which a device constituting a Wi-SUN FAN system receives a DAO (Destination Advertisement Object) packet or receives a unicast packet to determine the child nodes and parent nodes. A packet transmission processing unit that stores the ID in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), creates an ID sequence (IDsequence) array and delivers the contents to the RPL parent or child device; the device that received the ID sequence (IDsequence) ) to generate a unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence), and to generate an ID sequence (ID sequence) among the subslots of the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) calculated by the device that received the ID sequence ( It includes a packet reception processing unit that determines subslots that cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence.

Description

Unicast subslot scheduling device and method for packet collision reduction in Wi-SUN FAN system}

본 발명은 Wi-SUN FAN 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 RPL(IPv6 routing protocol for LLNs) 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링으로 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 한 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Wi-SUN FAN system. Specifically, unicast subslot scheduling using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) information can prevent communication reliability decline and packet loss due to HNP (Hidden Node Problem). This relates to a unicast subslot scheduling device and method for reducing packet collisions in a Wi-SUN FAN system.

많은 수의 장치가 연결되어 다양한 데이터를 활용하는 IoT는 급속도로 발전하여 스마트 시티, 스마트 팩토리, 스마트 그리드 등 여러 인프라에서 사용되고 있다. 또한, 많은 데이터를 효과적으로 수집하기 위한 무선 통신 기술은 IoT에서 매우 중요하다.IoT, which connects a large number of devices and utilizes various data, is developing rapidly and is being used in various infrastructures such as smart cities, smart factories, and smart grids. Additionally, wireless communication technology to effectively collect a lot of data is very important in IoT.

Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)은 IoT 네트워크를 구축하기 위한 IEEE 802.15.4-2015 기반의 글로벌 표준 무선 통신 기술이며, Wi-SUN Alliance에 의해 유지된다.Wi-SUN (Wireless Smart Utility Network) is a global standard wireless communication technology based on IEEE 802.15.4-2015 for building IoT networks and is maintained by the Wi-SUN Alliance.

Wi-SUN의 여러 기술 사양 중 하나인 Wi-SUN FAN(Wi-SUN Field Area Network)은 인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6)를 지원하는 대규모 멀티홉 네트워크를 위한 프로파일이다.Wi-SUN FAN (Wi-SUN Field Area Network), one of Wi-SUN's many technical specifications, is a profile for large-scale multi-hop networks that support Internet Protocol version 6 (IPv6).

도 1은 Wi-SUN FAN 시스템의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a Wi-SUN FAN system.

도 1은 두 개의 PAN(Personal Area Network)으로 이루어진 Wi-SUN FAN 시스템을 나타낸 것으로, 시스템 내의 각 통신 장치가 스마트 계량기, 스마트 가로등, 스마트 팩토리 설비 등과 같은 산업용 장치에 배포되어 하나의 네트워크로 연결될 수 있다.Figure 1 shows a Wi-SUN FAN system consisting of two PANs (Personal Area Networks), where each communication device in the system can be distributed to industrial devices such as smart meters, smart street lights, smart factory equipment, etc. and connected to one network. there is.

Wi-SUN FAN의 장치들은 RPL(IPv6 routing protocol for LLNs)을 이용하여 경로를 설정하고 CSMA/CA(Multiple Access/Collision Avoidance) 기반 프로토콜을 이용하여 패킷을 전송한다.Wi-SUN FAN devices set routes using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) and transmit packets using CSMA/CA (Multiple Access/Collision Avoidance)-based protocols.

CSMA/CA 기반 접근법은 CCA(Clear Channel assessment) 및 백오프(backoff) 기법을 통해 다른 장치의 전송을 감지하고 자신의 전송을 연기하여 무선 충돌을 방지할 수 있다. 하지만 다른 장치의 전송을 감지하지 못할 경우 무선 충돌이 발생하여 수신 장치가 패킷을 수신하지 못할 수 있다.CSMA/CA-based approaches can prevent wireless collisions by detecting other devices' transmissions and postponing their own transmissions through CCA (Clear Channel Assessment) and backoff techniques. However, if transmission from another device is not detected, wireless collision may occur and the receiving device may not be able to receive packets.

그리고 IPv6 routing protocol for LLNs(RPL)은 저전력 손실 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜이며 IETF ROLL Working Group에서 표준화되었다.And IPv6 routing protocol for LLNs (RPL) is a routing protocol for low-power loss networks and was standardized by the IETF ROLL Working Group.

도 2는 DODAG 형성의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram showing an example of DODAG formation.

Wi-SUN FAN 시스템에서 경계 라우터는 루트 노드가 되며 DODAG(Destination Oriented Directed Acyclic Graph)를 형성 및 참여하여 네트워크 생성을 시작한다.In the Wi-SUN FAN system, the border router becomes the root node and begins network creation by forming and participating in DODAG (Destination Oriented Directed Acyclic Graph).

DODAG에 참여한 노드는 DIO(DODAG Information Object)를 주기적으로 브로드캐스트하며, 아직 참여하지 않은 노드는 DIO를 전송한 노드 중 하나를 선호 부모 노드로 선택하여 DODAG에 참여하고 루트 노드 방향으로의 상향 경로를 형성한다. Nodes participating in DODAG periodically broadcast DIO (DODAG Information Object), and nodes that have not yet participated participate in DODAG by selecting one of the nodes that sent DIO as the preferred parent node and follow the upward path toward the root node. form

이 때, 선호 부모 노드를 선택한 노드는 선택된 노드의 자식 노드가 된다. DODAG에 참여한 노드는 DAO(Destination Advertisement Object)를 루트 노드에게 전송하여 자신의 위치를 알리고, DAO를 수신한 루트 노드는 DAO를 전송한 노드로의 하향 경로를 형성한다.At this time, the node selected as the preferred parent node becomes the child node of the selected node. Nodes participating in DODAG announce their location by sending a DAO (Destination Advertisement Object) to the root node, and the root node that receives the DAO forms a downward path to the node that transmitted the DAO.

도 2와 같이 트리 형태의 경로가 형성되며 노드는 루트 노드를 향해 데이터를 전달하기 위해 선호 부모 노드에게 데이터 패킷을 전송한다.As shown in Figure 2, a tree-shaped path is formed, and the node transmits data packets to the preferred parent node to deliver data toward the root node.

Wi-SUN FAN의 MAC 기술에 관하여 설명하면 다음과 같다.The MAC technology of Wi-SUN FAN is explained as follows.

도 3은 Wi-SUN FAN 시스템의 두 장치(노드)의 유니캐스트 시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 3 is a configuration diagram showing an example of a unicast sequence of two devices (nodes) of a Wi-SUN FAN system.

Wi-SUN FAN 시스템의 장치는 자신의 유니캐스트 및 브로드캐스트 시퀀스를 도 3에서와 같이 유지한다.Devices in the Wi-SUN FAN system maintain their unicast and broadcast sequences as shown in FIG. 3.

브로드캐스트 시퀀스는 Broadcast Interval 크기를 가진 브로드캐스트 슬롯들로 이루어지며, Wi-SUN FAN 시스템의 장치들은 브로드캐스트 슬롯 중 첫 BDI(Broadcast Dwell Interval) 시간 동안 브로드캐스트 패킷만을 주고받는다.The broadcast sequence consists of broadcast slots with a Broadcast Interval size, and devices in the Wi-SUN FAN system exchange only broadcast packets during the first BDI (Broadcast Dwell Interval) of the broadcast slots.

유니캐스트 시퀀스는 UDI(Unicast Dwell Interval) 크기를 가진 유니캐스트 슬롯들로 이루어지며 장치는 각 슬롯마다 다른 주파수 채널을 청취하는 주파수 호핑을 수행한다.A unicast sequence consists of unicast slots with a UDI (Unicast Dwell Interval) size, and the device performs frequency hopping to listen to a different frequency channel for each slot.

브로드캐스트 시퀀스는 시스템의 모든 장치가 동기화하여 같은 시간으로 동작하지만 유니캐스트 시퀀스는 장치마다 각자의 일정으로 동작한다. 따라서, 장치가 시스템 내의 다른 장치에게 유니캐스트 패킷을 전달하기 위해, 상대(이웃) 장치가 청취하는 주파수 채널에 맞추어 전송해야 한다. 이를 이웃 동기화된 채널 호핑이라고 하며, 장치마다 청취하는 주파수가 다르므로 시스템 내에서 목적지가 다른 패킷 간의 무선 충돌을 방지할 수 있다.In a broadcast sequence, all devices in the system are synchronized and operate at the same time, but in a unicast sequence, each device operates according to its own schedule. Therefore, in order for a device to deliver a unicast packet to another device in the system, it must transmit according to the frequency channel that the other (neighboring) device listens to. This is called neighbor-synchronized channel hopping, and since each device listens to a different frequency, it can prevent wireless collisions between packets with different destinations within the system.

이러한 Wi-SUN FAN 시스템은 다음과 같은 문제가 있다.This Wi-SUN FAN system has the following problems.

도 4는 HNP가 발생할 때 채널 호핑 시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 4 is a configuration diagram showing an example of a channel hopping sequence when HNP occurs.

Wi-SUN FAN 시스템에서, 목적지가 다른 패킷 간의 무선 충돌은 이웃 동기화된 채널 호핑으로 인해 발생할 확률이 적다.In the Wi-SUN FAN system, wireless collisions between packets with different destinations are less likely to occur due to neighbor-synchronized channel hopping.

또한, CCA를 통해 서로 감지할 수 있는 장치에서 송신된 패킷 간 무선 충돌도 발생할 확률이 적다.Additionally, wireless collisions between packets transmitted from devices that can detect each other through CCA are less likely to occur.

하지만, 서로 감지할 수 없는 장치들에서 같은 목적지로 송신한 패킷은 무선 충돌이 발생하여 손실될 수 있으며 이를 HNP(Hidden Node Problem)라고 한다.However, packets sent to the same destination from devices that cannot detect each other may be lost due to wireless collision, which is called HNP (Hidden Node Problem).

도 4는 장치 B, C, D가 장치 A에게 패킷을 송신할 때 발생할 수 있는 무선 충돌을 나타낸 것이다. 장치 B와 D는 서로 감지하지 못하고 장치 A, C는 모든 장치를 감지할 수 있을 때, 장치 C는 장치 B의 송신을 감지하고 자신의 송신을 연기하여 무선 충돌을 방지한다. 하지만 장치 D는 장치 B의 송신을 감지하지 못하기 때문에 패킷을 송신하여 장치 A에서 무선 충돌이 발생하고 두 패킷 모두 손실된다.Figure 4 shows wireless collisions that may occur when devices B, C, and D transmit packets to device A. When devices B and D cannot detect each other and devices A and C can detect all devices, device C detects device B's transmission and postpones its own transmission to prevent wireless collision. However, since device D cannot detect device B's transmission, it transmits a packet, which causes a radio collision at device A and both packets are lost.

Wi-SUN FAN 시스템에서 대부분의 유니캐스트 패킷은 RPL 부모 - 자식 관계를 가진 장치 사이에 송수신이 이루어진다. 장치가 자식 노드를 많이 가질수록 이 장치의 자식 노드 사이의 경쟁이 심화되고 무선 충돌이 발생할 확률이 높아진다.In the Wi-SUN FAN system, most unicast packets are transmitted and received between devices with an RPL parent-child relationship. The more child nodes a device has, the more competition there is among the device's child nodes and the more likely it is that radio collisions will occur.

최근, 스마트 시티, 스마트 팩토리 등에서 IoT 기기가 점점 많아지고 통신 트래픽이 높아짐에 따라 이러한 문제가 더 많아질 것이다.Recently, as the number of IoT devices increases and communication traffic increases in smart cities, smart factories, etc., these problems will increase.

따라서, Wi-SUN FAN 시스템에서 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 하는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for the development of new technology to prevent communication reliability decline and packet loss due to HNP (Hidden Node Problem) in the Wi-SUN FAN system.

대한민국 공개특허 제10-2022-0094058호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2022-0094058 대한민국 공개특허 제10-2021-0153543호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0153543 대한민국 공개특허 제10-2022-0103246호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2022-0103246

본 발명은 종래 기술의 Wi-SUN FAN 시스템에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, RPL(IPv6 routing protocol for LLNs) 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링으로 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 한 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve problems in the Wi-SUN FAN system of the prior art, and reduces communication reliability due to HNP (Hidden Node Problem) by unicast subslot scheduling using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) information. The purpose is to provide a unicast subslot scheduling device and method to reduce packet collisions in a Wi-SUN FAN system that prevents packet loss.

본 발명은 여러 인프라에서 사용되는 IoT 기기가 급속도로 발전하고 많아짐에 따라 증가하는 HNP으로 인한 Wi-SUN FAN 시스템의 무선 충돌 및 패킷 손실을 줄여 통신 신뢰성을 높일 수 있도록 한 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a Wi-SUN FAN system that improves communication reliability by reducing wireless collisions and packet losses in the Wi-SUN FAN system due to HNP, which increases as IoT devices used in various infrastructures rapidly develop and increase in number. The purpose is to provide a unicast subslot scheduling device and method for collision reduction.

본 발명은 HNP으로 인해 서로 감지하지 못하는 Wi-SUN FAN 시스템 장치들이 송신한 목적지가 같은 패킷 간 무선 충돌을 방지하여 트래픽 처리량이 증가하는 상황에서도 높은 패킷 전송 성공률을 갖도록 한 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention prevents wireless collisions between packets with the same destination transmitted by Wi-SUN FAN system devices that cannot detect each other due to HNP, thereby ensuring a high packet transmission success rate even in situations where traffic throughput increases. The purpose is to provide a unicast subslot scheduling device and method for collision reduction.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치는 Wi-SUN FAN 시스템을 구성하는 장치가, DAO(Destination Advertisement Object) 패킷을 수신하거나 유니캐스트 패킷을 수신하여 확인된 자식 노드들과 부모 노드의 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하고, 그 내용을 ID 시퀀스(IDsequence) 배열을 만들어 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달하는 패킷 전송 처리부;ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스를 생성하도록 하고, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 계산한 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 서브슬롯 중 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에게 전송할 수 없는 서브슬롯을 결정하는 패킷 수신 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the unicast subslot scheduling device for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention is a device constituting the Wi-SUN FAN system that receives a DAO (Destination Advertisement Object) packet. Or, receive a unicast packet and store the IDs of the identified child nodes and parent nodes in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable), create an ID sequence array and transmit the packet to the RPL parent or child device. Processing unit: causes the device that received the ID sequence (IDsequence) to generate a unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence), and generates the ID sequence (IDsequence) calculated by the device that received the ID sequence (IDsequence). It is characterized by comprising a packet reception processing unit that determines a subslot that cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) among the subslots of the unicast subsequence for the transmitting device.

여기서, 패킷 전송 처리부는, ID 시퀀스(IDsequence) 배열을 만들어 DIO(DODAG Information Object) 메세지의 DIO 옵션 또는 전송하려는 패킷의 IEEE 802.15.4 Information Element(IE) 필드에 담아 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달하는 것을 특징으로 한다.Here, the packet transmission processing unit creates an ID sequence (IDsequence) array and delivers it to the RPL parent or child device by putting it in the DIO option of the DIO (DODAG Information Object) message or the IEEE 802.15.4 Information Element (IE) field of the packet to be transmitted. It is characterized by

그리고 패킷 수신 처리부는, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치가 자신의 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는 경우에, ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스 생성을 하는 것을 특징으로 한다.And, if the device that received the ID sequence (IDsequence) and the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) is in its RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), the packet reception processing unit responds to the device that sent the ID sequence (IDsequence). It is characterized by generating a unicast subsequence.

그리고 자식 노드들과 부모 노드의 ID는 노드의 주소를 이용하여 네트워크 규모에 따라 1 바이트 또는 그 이상의 크기로 정해지고, RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장된 노드들은 장치와 RPL 부모 또는 자식 관계인 것을 특징으로 한다.In addition, the IDs of child nodes and parent nodes are determined to be 1 byte or more in size depending on the network size using the node's address, and the nodes stored in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) are characterized by a relationship between the device and the RPL parent or child. Do this.

그리고 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스는, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치가 계산한 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치의 유니캐스트 슬롯을 size_subseq(s)개의 유니캐스트 서브슬롯으로 나누어 구성한 것을 특징으로 한다.And the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) is the unicast slot of the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) calculated by the device that received the ID sequence (IDsequence). It is characterized by being divided into cast sub-slots.

그리고 유니캐스트 서브시퀀스의 크기 size_subseq(s)를,And the size of the unicast subsequence size_subseq(s),

으로 계산하고, sizeIDseq(s)는 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치로부터 수신한 IDsequence에 담긴 ID의 개수이며, MAX_SIZE_SUBSEQ는 유니캐스트 서브시퀀스의 최대 크기이고, size_subseq(s)는 sizeIDseq(s)와 MAX_SIZE_SUBSEQ 중 작은 값으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Calculated as , sizeIDseq(s) is the number of IDs contained in the IDsequence received from the device that transmitted the ID sequence, MAX_SIZE_SUBSEQ is the maximum size of the unicast subsequence, and size_subseq(s) is the size of sizeIDseq(s). It is characterized by being determined by the smaller value of MAX_SIZE_SUBSEQ.

그리고 유니캐스트 서브시퀀스의 서브슬롯 중 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에게 전송할 수 없는 서브슬롯을 결정하는 과정에서, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치는 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 각 서브슬롯에 'FALSE' 값을 넣어두고, 장치 s로부터 수신한 ID 시퀀스(IDsequence)의 첫 번째 항목부터 순서대로 0, 1, ... ,sizeIDseq(s)-1 값을 각 항목의 k 값으로 매기는 것을 특징으로 한다.In the process of determining which of the subslots of the unicast subsequence cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence, the device that received the ID sequence transmits the ID sequence to the device that transmitted the ID sequence. Put the value 'FALSE' in each subslot of the unicast subsequence for 0, 1, ..., sizeIDseq(s)-1 values in order from the first item of the ID sequence (IDsequence) received from device s. It is characterized by ranking the k value of each item.

그리고 ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치는 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치로부터 수신한 ID 시퀀스(IDsequence)의 각 항목에 담긴 노드가 자신이 패킷을 받아본 적이 있어 감지할 수 있는 장치의 ID이라면, ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브슬롯 i의 'FALSE' 값을 'TRUE' 바꾸고,And the device that received the ID sequence (IDsequence) is the ID of the device that the node contained in each item of the ID sequence (IDsequence) received from the device that sent the ID sequence (IDsequence) can detect because it has received the packet. If so, change the 'FALSE' value of unicast subslot i for the device that transmitted the ID sequence to 'TRUE',

i는 으로 계산하고, 현재 확인 중인 IDsequence 항목의 k 값을 size_subseq(s)로 나누었을 때 나머지 값에 해당하는 것을 특징으로 한다.i is It is calculated as , and is characterized as being the remaining value when the k value of the ID sequence item currently being checked is divided by size_subseq(s).

그리고 ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치는 패킷을 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에게 송신할 때, 현재 시간에 해당하는 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 서브슬롯의 값이 'FALSE'라면, 전송을 하지 않고, 만약 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 모든 서브슬롯의 값이 'FALSE'라면, 전송을 전혀 하지 못하는 경우를 막기 위하여 임의의 한 서브슬롯의 값을 'TRUE'로 변경하는 것을 특징으로 한다.And when the device that received the ID sequence transmits a packet to the device that transmitted the ID sequence, the value of the subslot for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) corresponding to the current time is 'FALSE'. ', do not transmit, and if the values of all subslots for the device that transmitted the ID sequence are 'FALSE', set the value of any one subslot to 'TRUE' to prevent cases where transmission is not possible at all. It is characterized by changing to '.

그리고 패킷 수신 처리부는, 장치에서 패킷을 수신하면 패킷의 목적지가 해당 장치인지를 판단하는 패킷 목적지 판단부와,수신한 패킷의 송신자 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하는 송신자 ID 저장부와,패킷에 ID 시퀀스가 있는지 판단하고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는지 판단하고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른지 판단하는 패킷 내용 검증부와,패킷에 ID 시퀀스가 있고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른 경우에 수신 ID 시퀀스를 저장하는 수신 ID 시퀀스 저장부와,송신자에 대한 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산을 하는 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산부와,송신자에 대한 유니캐스트 서브슬롯의 값을 계산하여 저장하는 유니캐스트 서브슬롯값 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the packet reception processing unit includes a packet destination determination unit that determines whether the destination of the packet is the device when a packet is received from the device, and a sender ID storage unit that stores the sender ID of the received packet in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable). ,A packet content verification unit that determines whether there is an ID sequence in the packet, determines whether the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and determines whether the contents of the ID sequence received from the sender are different from the previous one, and a packet content verification unit that determines whether the ID sequence in the packet is present. There is a received ID sequence storage unit that stores the received ID sequence when the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) and the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one, and the unicast subsequence size for the sender It is characterized by including a unicast subsequence size calculation unit that calculates the size of the unicast subsequence, and a unicast subslot value calculation unit that calculates and stores the unicast subslot value for the sender.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 방법은 Wi-SUN FAN 시스템을 구성하는 장치의 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링을 위하여, DAO(Destination Advertisement Object) 패킷을 수신하거나 유니캐스트 패킷을 수신하여 확인된 자식 노드들과 부모 노드의 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하고, 그 내용을 ID 시퀀스(IDsequence) 배열을 만들어 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달하는 패킷 전송 처리 단계;ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스를 생성하도록 하고, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 계산한 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 서브슬롯 중 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에게 전송할 수 없는 서브슬롯을 결정하는 패킷 수신 처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The unicast subslot scheduling method for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system according to the present invention for achieving another purpose is unicast subslot scheduling for packet collision reduction in devices constituting the Wi-SUN FAN system. , by receiving a DAO (Destination Advertisement Object) packet or receiving a unicast packet, the IDs of the confirmed child nodes and parent nodes are stored in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable), and the contents are created into an ID sequence (IDsequence) array. Packet transmission processing step for delivering to RPL parent or child device; causing the device that received the ID sequence to generate a unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence, and receive the ID sequence A packet reception processing step of determining a subslot that cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) among the subslots of the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) calculated by one device; including; It is characterized by

여기서, 패킷 전송 처리 단계에서, ID 시퀀스(IDsequence) 배열을 만들어 DIO(DODAG Information Object) 메세지의 DIO 옵션 또는 전송하려는 패킷의 IEEE 802.15.4 Information Element(IE) 필드에 담아 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달하는 것을 특징으로 한다.Here, in the packet transmission processing stage, an ID sequence (IDsequence) array is created and delivered to the RPL parent or child device by putting it in the DIO option of the DIO (DODAG Information Object) message or the IEEE 802.15.4 Information Element (IE) field of the packet to be transmitted. It is characterized by:

그리고 패킷 수신 처리 단계에서, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치가 자신의 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는 경우에, ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스 생성을 하는 것을 특징으로 한다.And in the packet reception processing stage, if the device that received the ID sequence (IDsequence) and the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) are in its RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) It is characterized by generating a unicast subsequence for.

그리고 ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치는 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치로부터 수신한 ID 시퀀스(IDsequence)의 각 항목에 담긴 노드가 자신이 패킷을 받아본 적이 있어 감지할 수 있는 장치의 ID이라면, ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브슬롯 i의 'FALSE' 값을 'TRUE' 바꾸고, i는 으로 계산하고, 현재 확인 중인 IDsequence 항목의 k 값을 size_subseq(s)로 나누었을 때 나머지 값에 해당하는 것을 특징으로 한다.And the device that received the ID sequence (IDsequence) is the ID of the device that the node contained in each item of the ID sequence (IDsequence) received from the device that sent the ID sequence (IDsequence) can detect because it has received the packet. If so, change the 'FALSE' value of unicast subslot i for the device that transmitted the ID sequence to 'TRUE', and i It is calculated as , and is characterized as being the remaining value when the k value of the ID sequence item currently being checked is divided by size_subseq(s).

그리고 패킷 수신 처리 단계는, 장치에서 패킷을 수신하면 패킷의 목적지가 해당 장치인지를 판단하는 패킷 목적지 판단 단계와, 수신한 패킷의 송신자 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하는 송신자 ID 저장 단계와,패킷에 ID 시퀀스가 있는지 판단하고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는지 판단하고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른지 판단하는 패킷 내용 검증 단계와, 패킷에 ID 시퀀스가 있고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른 경우에 수신 ID 시퀀스를 저장하는 수신 ID 시퀀스 저장 단계와, 송신자에 대한 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산을 하는 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산 단계와, 송신자에 대한 유니캐스트 서브슬롯의 값을 계산하여 저장하는 유니캐스트 서브슬롯값 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The packet reception processing step includes a packet destination determination step to determine whether the destination of the packet is the device when a packet is received from the device, and a sender ID storage step to store the sender ID of the received packet in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable). , a packet content verification step that determines whether there is an ID sequence in the packet, determines whether the sender ID is in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable), and determines whether the contents of the ID sequence received from the sender are different from the previous one, and the ID sequence in the packet. There is a received ID sequence storage step for storing the received ID sequence when the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) and the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one, and a unicast subsequence for the sender It is characterized by comprising a unicast subsequence size calculation step for calculating the size, and a unicast subslot value calculation step for calculating and storing the unicast subslot value for the sender.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the unicast subslot scheduling device and method for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention has the following effects.

첫째, RPL(IPv6 routing protocol for LLNs) 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링으로 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 한다.First, unicast subslot scheduling using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) information helps prevent communication reliability decline and packet loss due to HNP (Hidden Node Problem).

둘째, 여러 인프라에서 사용되는 IoT 기기가 급속도로 발전하고 많아짐에 따라 증가하는 HNP으로 인한 Wi-SUN FAN 시스템의 무선 충돌 및 패킷 손실을 줄여 통신 신뢰성을 높일 수 있도록 한다.Second, as IoT devices used in various infrastructures develop rapidly and increase in number, communication reliability can be improved by reducing wireless collisions and packet losses in the Wi-SUN FAN system due to increasing HNP.

셋째, HNP으로 인해 서로 감지하지 못하는 Wi-SUN FAN 시스템 장치들이 송신한 목적지가 같은 패킷 간 무선 충돌을 방지하여 트래픽 처리량이 증가하는 상황에서도 높은 패킷 전송 성공률을 갖도록 한다.Third, wireless collisions are prevented between packets sent to the same destination by Wi-SUN FAN system devices that cannot detect each other due to HNP, ensuring a high packet transmission success rate even in situations where traffic throughput increases.

도 1은 Wi-SUN FAN 시스템의 일 예를 나타낸 구성도
도 2는 DODAG 형성의 일 예를 나타낸 구성도
도 3은 Wi-SUN FAN 시스템의 두 장치(노드)의 유니캐스트 시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도
도 4는 HNP가 발생할 때 채널 호핑 시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도
도 5는 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치의 구성도
도 6은 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치의 패킷 수신 처리부의 상세 구성도
도 7은 RPL 연결 노드 테이블 및 ID 시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도
도 8은 장치 r이 계산한 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도
도 9는 장치 r, a, b, c의 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도
도 10은 유니캐스트 및 브로드캐스트 시퀀스 라디오 청취 동작 절차를 나타낸 구성도
도 11은 본 발명에 따른 패킷 전송 동작 절차를 나타낸 플로우 차트
도 12는 본 발명에 따른 패킷 수신 동작 절차를 나타낸 플로우 차트
도 13은 각 노드의 데이터 패킷 생성 주기에 따른 시스템의 평균 PAR(Packet Arrival Ratio) 특성 그래프
도 14는 MAX_SIZE_SUBSEQ 인자 값에 따른 평균 PAR과 패킷 전달 지연 시간(latency) 특성 그래프1 is a configuration diagram showing an example of a Wi-SUN FAN system
Figure 2 is a configuration diagram showing an example of DODAG formation
Figure 3 is a configuration diagram showing an example of a unicast sequence of two devices (nodes) of the Wi-SUN FAN system
Figure 4 is a configuration diagram showing an example of a channel hopping sequence when HNP occurs
Figure 5 is a configuration diagram of a unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system according to the present invention.
Figure 6 is a detailed configuration diagram of the packet reception processing unit of the unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system according to the present invention.
Figure 7 is a configuration diagram showing an example of an RPL connection node table and ID sequence
Figure 8 is a configuration diagram showing an example of a unicast subsequence for device s calculated by device r.
Figure 9 is a configuration diagram showing an example of a unicast subsequence for device s of devices r, a, b, and c.
Figure 10 is a configuration diagram showing the operation procedure for listening to unicast and broadcast sequence radio.
Figure 11 is a flow chart showing the packet transmission operation procedure according to the present invention.
Figure 12 is a flow chart showing the packet reception operation procedure according to the present invention.
Figure 13 is a graph of the average PAR (Packet Arrival Ratio) characteristics of the system according to the data packet generation cycle of each node.
Figure 14 is a graph of average PAR and packet delivery delay time (latency) characteristics according to MAX_SIZE_SUBSEQ factor value

이하, 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the unicast subslot scheduling device and method for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The features and advantages of the unicast subslot scheduling device and method for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system according to the present invention will become apparent through the detailed description of each embodiment below.

도 5는 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치의 구성도이다.Figure 5 is a configuration diagram of a unicast subslot scheduling device for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention.

본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in this disclosure are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in this disclosure, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in this disclosure should be defined based on the meaning of the term and the overall content of this disclosure, rather than simply the name of the term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When it is said that a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that, unless specifically stated to the contrary, it does not exclude other elements but may further include other elements. In addition, terms such as "... unit" and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

특히, 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위들은 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있고, 기능이나 동작을 처리하는 방식에 따라 프로세서에 적어도 하나의 전자 장치가 연결될 수 있다. 전자 장치들은 데이터 입력 장치, 데이터 출력 장치, 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.In particular, units that process at least one function or operation may be implemented with at least one processor, and at least one electronic device may be connected to the processor depending on the method of processing the function or operation. Electronic devices may include data input devices, data output devices, and data storage devices.

스마트 시티, 스마트 팩토리, 스마트 그리드 등 여러 인프라에서 사용되는 IoT 기기가 급속도로 발전하고 많아짐에 따라 HNP으로 인한 Wi-SUN FAN 시스템의 무선 충돌 및 패킷 손실을 줄이는 메커니즘이 필요하다.As IoT devices used in various infrastructures such as smart cities, smart factories, and smart grids develop rapidly and increase in number, a mechanism is needed to reduce wireless collisions and packet loss in the Wi-SUN FAN system due to HNP.

Wi-SUN FAN은 이웃 동기화된 채널 호핑 및 CSMA/CA CCA으로 목적지가 다른 장치로의 패킷 간 무선 충돌 및 서로 감지가 가능한 장치에서 송신한 패킷 간 무선 충돌을 줄였으나, HNP으로 인해 서로 감지하지 못하는 장치에서 송신된 목적지가 같은 패킷 간 무선 충돌을 방지하는 메커니즘이 필요하다.Wi-SUN FAN uses neighbor-synchronized channel hopping and CSMA/CA CCA to reduce wireless collisions between packets destined for different devices and wireless collisions between packets transmitted from devices that can detect each other, but cannot detect each other due to HNP. A mechanism is needed to prevent wireless collisions between packets with the same destination sent from a device.

따라서, 본 발명은 Wi-SUN FAN 시스템에서 HNP으로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지하기 위해, RPL 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 기법을 사용하는 구성을 포함한다.Therefore, the present invention includes a configuration that uses a unicast subslot scheduling technique using RPL information to prevent communication reliability degradation and packet loss due to HNP in the Wi-SUN FAN system.

본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법은 RPL(IPv6 routing protocol for LLNs) 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링으로 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 한 것이다.The unicast subslot scheduling device and method for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention is unicast subslot scheduling using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) information to reduce the risk of HNP (Hidden Node Problem). This is to prevent communication reliability decline and packet loss.

본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치는 도 5에서와 같이, 패킷 전송 처리부를 구성하는 RPL 연결 노드 테이블 생성부(51) 및 ID 시퀀스 정보 전송부(52)와, 패킷 수신 처리부를 구성하는 유니캐스트 서브 시퀀스 생성부(53) 및 유니캐스트 서브슬롯 할당부(54)를 포함하고, 이와 같은 구성들은 Wi-SUN FAN 시스템을 구성하는 장치들에 포함된다.As shown in FIG. 5, the unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system according to the present invention includes an RPL connection node table creation unit 51 and an ID sequence information transmission unit ( 52), and a unicast subsequence generator 53 and a unicast subslot allocation unit 54, which constitute a packet reception processing unit, and such components are included in the devices constituting the Wi-SUN FAN system. .

구체적으로, 패킷 전송 처리부는, DAO 패킷을 수신하거나 유니캐스트 패킷을 수신하여 자신의 자식 노드(장치)를 확인하고, 확인된 자식 노드들과 부모 노드의 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하는 RPL 연결 노드 테이블 생성부(51)와, RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)이 업데이트된 장치에서 그 내용을 ID 시퀀스(IDsequence)라는 배열로 만들고 전송하려는 DIO 메세지의 DIO 옵션 또는 전송하려는 패킷의 IEEE 802.15.4 Information Element(IE) 필드에 담아 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달할 수 있도록 하는 ID 시퀀스 정보 전송부(52)를 포함한다.Specifically, the packet transmission processing unit receives a DAO packet or a unicast packet, confirms its child nodes (device), and stores the IDs of the confirmed child nodes and parent nodes in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable). In the device where the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) is updated, the RPL connected node table creation unit 51 creates the contents into an array called ID sequence (IDsequence) and sets the DIO option of the DIO message to be transmitted or the IEEE 802.15 packet to be transmitted. .4 Includes an ID sequence information transmission unit 52 that can be stored in an Information Element (IE) field and transmitted to the RPL parent or child device.

그리고 패킷 수신 처리부는, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치가 자신의 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있다면, ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스를 생성하도록 하는 유니캐스트 서브 시퀀스 생성부(53)와, ID 시퀀스(IDsequence)를 수신한 장치에서 계산한 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 서브슬롯 중 ID 시퀀스(IDsequence)를 송신한 장치에게 전송할 수 없는 서브슬롯을 결정하는 유니캐스트 서브슬롯 할당부(54)를 포함한다.And the packet reception processing unit, if the device that received the ID sequence (IDsequence) and the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) is in its RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) A unicast subsequence generator 53 that generates a cast subsequence, and an ID among the subslots of the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) calculated by the device that received the ID sequence (IDsequence) It includes a unicast subslot allocation unit 54 that determines subslots that cannot be transmitted to the device that transmitted the sequence (IDsequence).

이와 같은 구성에 의해 본 발명은 HNP으로 인해 서로 감지하지 못하는 Wi-SUN FAN 시스템 장치들이 송신한 목적지가 같은 패킷 간 무선 충돌을 방지할 수 있도록 한다.With this configuration, the present invention prevents wireless collisions between packets with the same destination transmitted by Wi-SUN FAN system devices that cannot detect each other due to HNP.

도 6은 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치의 패킷 수신 처리부의 상세 구성도이다. Figure 6 is a detailed configuration diagram of the packet reception processing unit of the unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system according to the present invention.

패킷 수신 처리부는 장치에서 패킷을 수신하면 패킷의 목적지가 해당 장치인지를 판단하는 패킷 목적지 판단부(61)와, 수신한 패킷의 송신자 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장하는 송신자 ID 저장부(62)와, 패킷에 ID 시퀀스가 있는지 판단하고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는지 판단하고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른지 판단하는 패킷 내용 검증부(63)와, 패킷에 ID 시퀀스가 있고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른 경우에 수신 ID 시퀀스를 저장하는 수신 ID 시퀀스 저장부(64)와, 송신자에 대한 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산을 하는 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산부(65)와, 송신자에 대한 유니캐스트 서브슬롯의 값을 계산하여 저장하는 유니캐스트 서브슬롯값 계산부(66)를 포함한다.The packet reception processing unit includes a packet destination determination unit 61 that determines whether the destination of the packet is the device when a packet is received from a device, and a sender ID storage unit that stores the sender ID of the received packet in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable). (62) and a packet content verification unit (63) that determines whether the packet has an ID sequence, determines whether the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and determines whether the contents of the ID sequence received from the sender are different from the previous one. A received ID sequence storage unit 64 that stores the received ID sequence when there is an ID sequence in the packet, the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one. , a unicast subsequence size calculation unit 65 that calculates the unicast subsequence size for the sender, and a unicast subslot value calculation unit 66 that calculates and stores the unicast subslot value for the sender. Includes.

도 7은 RPL 연결 노드 테이블 및 ID 시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 7 is a configuration diagram showing an example of an RPL connection node table and ID sequence.

본 발명에 따른 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 기법은 Wi-SUN FAN MAC 기술 기반에서 유니캐스트 시퀀스에 추가되는 메커니즘이다.The unicast subslot scheduling technique according to the present invention is a mechanism added to the unicast sequence based on Wi-SUN FAN MAC technology.

RplConnectedNodesTable 생성에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A detailed description of RplConnectedNodesTable creation is as follows.

장치는 DAO 패킷을 수신하거나 유니캐스트 패킷을 수신함으로써 자신의 자식 노드(장치)를 파악할 수 있다. 장치는 파악한 자식 노드들과 부모 노드의 ID를 RplConnectedNodesTable에 저장한다.A device can identify its child nodes (devices) by receiving DAO packets or unicast packets. The device stores the IDs of the identified child nodes and parent nodes in RplConnectedNodesTable.

ID는 노드의 주소를 이용하여 네트워크 규모에 따라 1 바이트 또는 그 이상의 크기로 정해질 수 있다. RplConnectedNodesTable에 저장된 노드들은 장치와 RPL 부모 또는 자식 관계이다.The ID can be set to a size of 1 byte or more depending on the network size using the node's address. Nodes stored in RplConnectedNodesTable have a RPL parent or child relationship with the device.

도 7은 장치 s가 생성한 RplConnectedNodesTable과 IDsequence 예시이다.Figure 7 is an example of RplConnectedNodesTable and IDsequence created by device s.

RplConnectedNodes 광고에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.A detailed description of the RplConnectedNodes advertisement is as follows.

RplConnectedNodesTable이 업데이트된 장치는 그 내용을 IDsequence라는 배열로 만들고 전송하려는 DIO 메세지의 DIO 옵션 또는 전송하려는 패킷의 IEEE 802.15.4 Information Element(IE) 필드에 담아 RPL 부모 또는 자식 장치에게 전달한다.The device whose RplConnectedNodesTable has been updated creates an array called IDsequence and delivers it to the RPL parent or child device by putting it in the DIO option of the DIO message to be transmitted or the IEEE 802.15.4 Information Element (IE) field of the packet to be transmitted.

도 8은 장치 r이 계산한 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 8 is a configuration diagram showing an example of a unicast subsequence for device s calculated by device r.

유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산에 관하여 설명하면 다음과 같다.The unicast subsequence size calculation is explained as follows.

IDsequence를 수신한 장치 r은 IDsequence를 송신한 장치 s가 자신의 RplConnectedNodesTable에 있다면, 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스를 생성한다.Device r, which received the IDsequence, creates a unicast subsequence for device s if device s, which sent the IDsequence, is in its RplConnectedNodesTable.

장치 r의 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스는 장치 r이 계산한 장치 s의 유니캐스트 슬롯을 size_subseq(s) 개의 유니캐스트 서브슬롯으로 나누어 구성한 것이다.The unicast subsequence for device s of device r is composed by dividing the unicast slot of device s calculated by device r into size_subseq(s) unicast subslots.

장치 r은 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 크기 size_subseq(s)를 다음과 같이 계산한다.Device r calculates the size of the unicast subsequence for device s, size_subseq(s), as follows.

sizeIDseq(s)는 장치 s로부터 수신한 IDsequence에 담긴 ID의 개수이며 MAX_SIZE_SUBSEQ는 유니캐스트 서브시퀀스의 최대 크기이다.sizeIDseq(s) is the number of IDs contained in the ID sequence received from device s, and MAX_SIZE_SUBSEQ is the maximum size of the unicast subsequence.

size_subseq(s)는 sizeIDseq(s)와 MAX_SIZE_SUBSEQ 중 작은 값으로 결정된다.size_subseq(s) is determined by the smaller of sizeIDseq(s) and MAX_SIZE_SUBSEQ.

장치 r이 계산한 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스에는 서브슬롯 0부터 시작하여 서브슬롯 (size_subseq(s)-1) 까지의 서브슬롯이 있게 된다. The unicast subsequence for device s calculated by device r includes subslots starting from subslot 0 to subslot (size_subseq(s)-1).

MAX_SIZE_SUBSEQ는 한 유니캐스트 서브슬롯 내에서 장치가 전송할 수 있는 충분한 시간을 가지도록 UDI를 고려하여 미리 설정되어야 한다.MAX_SIZE_SUBSEQ must be set in advance taking UDI into account so that the device has sufficient time to transmit within one unicast subslot.

도 8은 장치 r이 장치 s가 생성한 IDsequence의 크기 4를 계산하여 장치 s에 대한 유니캐스트 슬롯을 4개의 서브슬롯으로 나누어 유니캐스트 서브시퀀스를 생성한 예시이다.Figure 8 is an example in which device r calculates the size 4 of the ID sequence generated by device s and divides the unicast slot for device s into 4 subslots to generate a unicast subsequence.

유니캐스트 서브슬롯 할당에 관하여 설명하면 다음과 같다.Unicast subslot allocation is explained as follows.

도 9는 장치 r, a, b, c의 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 일 예를 나타낸 구성도이다.Figure 9 is a configuration diagram showing an example of a unicast subsequence for device s of devices r, a, b, and c.

장치 r은 계산한 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 서브슬롯 중 장치 s에게 전송할 수 없는 서브슬롯을 결정해야 한다.Device r must determine which subslots of the calculated unicast subsequence for device s cannot be transmitted to device s.

장치 r은 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스의 각 서브슬롯에 'FALSE' 값을 넣어두고, 장치 s로부터 수신한 IDsequence의 첫 번째 항목부터 순서대로 0, 1, ... ,sizeIDseq(s)-1 값을 각 항목의 k 값으로 매긴다.Device r places the value 'FALSE' in each subslot of the unicast subsequence for device s, and sequentially starts from the first item of the IDsequence received from device s: 0, 1, ... ,sizeIDseq(s)- The value of 1 is assigned as the k value of each item.

장치 r은 장치 s로부터 수신한 IDsequence의 각 항목에 담긴 노드가 자신이 패킷을 받아본 적이 있어 감지할 수 있는 장치의 ID이라면, 장치 s에 대한 유니캐스트 서브슬롯 i 의 'FALSE' 값을 'TRUE' 바꾼다. If the node contained in each item of the ID sequence received from device s is the ID of a device that device r can detect because it has received packets, device r sets the 'FALSE' value of unicast subslot i for device s to 'TRUE' 'Change.

i는 수학식 2에서와 같이 계산하며, 현재 확인 중인 IDsequence 항목의 k 값을 size_subseq(s)로 나누었을 때 나머지 값에 해당한다.i is calculated as in Equation 2, and corresponds to the remaining value when the k value of the ID sequence item currently being checked is divided by size_subseq(s).

장치 r은 패킷을 장치 s에게 송신할 때, 현재 시간에 해당하는 장치 s에 대한 서브슬롯의 값이 'FALSE'라면, 전송을 하지 않는다.When device r transmits a packet to device s, if the value of the subslot for device s corresponding to the current time is 'FALSE', it does not transmit.

만약 장치 s에 대한 모든 서브슬롯의 값이 'FALSE'라면, 전송을 전혀 하지 못하는 경우를 막기 위하여 임의의 한 서브슬롯의 값을 'TRUE'로 변경한다.If the value of all subslots for device s is 'FALSE', the value of one random subslot is changed to 'TRUE' to prevent cases where transmission is not possible at all.

도 9는 장치 s의 이웃 장치인 장치 r, a, b, c가 장치 s에 대한 유니캐스트 서브시퀀스를 계산한 예시이다.Figure 9 is an example of devices r, a, b, and c, which are neighboring devices of device s, calculating a unicast subsequence for device s.

장치 r, c, b와 장치 a는 서로 감지하지 못하는 상황이다.Devices r, c, b and device a are unable to detect each other.

장치 r, b, c는 장치 s의 서브슬롯 1일 때 장치 s에게 패킷을 전송하지 못하며 장치 a는 장치 s의 서브슬롯 1일 때만 장치 s에게 패킷을 전송할 수 있기 때문에, 서로 감지하지 못하는 장치의 동시 전송을 방지하게 된다.Since devices r, b, and c cannot transmit packets to device s when they are in subslot 1 of device s, and device a can only transmit packets to device s when it is in subslot 1 of device s, the devices that do not detect each other Simultaneous transmission is prevented.

도 10은 유니캐스트 및 브로드캐스트 시퀀스 라디오 청취 동작 절차를 나타낸 구성도이다.Figure 10 is a configuration diagram showing a unicast and broadcast sequence radio listening operation procedure.

그리고 도 11은 본 발명에 따른 패킷 전송 동작 절차를 나타낸 플로우 차트이다.And Figure 11 is a flow chart showing the packet transmission operation procedure according to the present invention.

본 발명에 따른 패킷 전송 동작은 도 11에서와 같이, 전송할 패킷을 생성하여 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)의 내용을 이용하여 ID 시퀀스를 생성하고 전송할 패킷의 IE 필드에 ID 시퀀스를 추가한다.(S1101)As shown in Figure 11, the packet transmission operation according to the present invention creates a packet to be transmitted, generates an ID sequence using the contents of the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable), and adds the ID sequence to the IE field of the packet to be transmitted. (S1101) )

그리고 브로드캐스트 패킷인가를 판단하고(S1102), 브로드캐스트 패킷이면 현재 BDI(Broadcast Dwell Interval)인가를 판단하여(S1103) 브로드캐스트 주파수 채널을 계산하고(S1104) 계산된 주파수 채널로 패킷 전송을 한다.Then, it is determined whether it is a broadcast packet (S1102), and if it is a broadcast packet, it is determined whether it is the current BDI (Broadcast Dwell Interval) (S1103), the broadcast frequency channel is calculated (S1104), and the packet is transmitted through the calculated frequency channel.

만약, 브로드캐스트 패킷이 아니면 현재 BDI(Broadcast Dwell Interval)인가를 판단하고(S1105) 아니면 목적지 장치의 주파수 채널을 계산하고(S1106) 목적지 장치에 대한 현재 유니캐스트 서브슬롯 값을 판단하여(S1107) 'FALSE'이면 패킷 전송을 연기하고, 'TRUE'이면 계산된 주파수 채널로 패킷 전송을 한다.If it is not a broadcast packet, determine whether it is the current BDI (Broadcast Dwell Interval) (S1105), otherwise calculate the frequency channel of the destination device (S1106) and determine the current unicast subslot value for the destination device (S1107). If 'FALSE', packet transmission is postponed, and if 'TRUE', packet transmission is performed through the calculated frequency channel.

도 12는 본 발명에 따른 패킷 수신 동작 절차를 나타낸 플로우 차트이다.Figure 12 is a flow chart showing the packet reception operation procedure according to the present invention.

본 발명에 따른 패킷 수신 동작은 도 12에서와 같이, 패킷 수신을 하면 패킷의 목적지가 해당 장치인지를 판단한다.(S1201)As shown in FIG. 12, the packet reception operation according to the present invention determines whether the destination of the packet is the corresponding device when a packet is received (S1201).

이어, 목적지가 해당 장치이면 수신한 패킷의 송신자 ID를 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 저장한다.(S1202)Next, if the destination is the device, the sender ID of the received packet is stored in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) (S1202).

그리고 패킷에 ID 시퀀스가 있는지 판단하고(S1203), 패킷에 ID 시퀀스가 있는 경우에는 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는지 판단한다.(S1204)Then, it is determined whether the packet has an ID sequence (S1203), and if there is an ID sequence in the packet, it is determined whether the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) (S1204).

이어, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있는 경우에는 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른지를 판단한다.(S1205)Next, if the sender ID is in the RPL connected nodes table (RplConnectedNodesTable), it is determined whether the contents of the ID sequence received from the sender are different from the previous one (S1205).

그리고 패킷에 ID 시퀀스가 있고, 송신자 ID가 RPL 연결노드 테이블(RplConnectedNodesTable)에 있고, 송신자로부터 수신한 ID 시퀀스의 내용이 이전과 다른 경우에 수신 ID 시퀀스를 저장한다.(S1206)And, if there is an ID sequence in the packet, the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one, the received ID sequence is stored (S1206).

이어, 송신자에 대한 유니캐스트 서브시퀀스 크기 계산을 하고(S1207), 송신자에 대한 유니캐스트 서브슬롯의 값을 계산하여 저장한다.(S1208)Next, the unicast subsequence size for the sender is calculated (S1207), and the unicast subslot value for the sender is calculated and stored (S1208).

이와 같은 본 발명의 메커니즘을 통해, 여러 인프라에서 사용되는 IoT 기기가 급속도로 발전하고 많아짐에 따라 증가하는 HNP으로 인한 Wi-SUN FAN 시스템의 무선 충돌 및 패킷 손실을 줄일 수 있다.Through this mechanism of the present invention, wireless collisions and packet losses in the Wi-SUN FAN system due to HNP, which increase as IoT devices used in various infrastructures rapidly develop and increase in number, can be reduced.

HNP으로 인해 서로 감지하지 못하는 Wi-SUN FAN 시스템 장치들이 송신한 목적지가 같은 패킷 간 무선 충돌을 방지할 수 있다.Due to HNP, wireless collisions can be prevented between packets with the same destination sent by Wi-SUN FAN system devices that cannot detect each other.

시뮬레이션을 통해 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법의 성능을 측정한 결과는 다음과 같다.The results of measuring the performance of the unicast subslot scheduling device and method for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention through simulation are as follows.

도 13은 각 노드의 데이터 패킷 생성 주기에 따른 시스템의 평균 PAR(Packet Arrival Ratio) 특성 그래프이고, 도 14는 MAX_SIZE_SUBSEQ 인자 값에 따른 평균 PAR과 패킷 전달 지연 시간(latency) 특성 그래프이다.Figure 13 is a graph of the average PAR (Packet Arrival Ratio) characteristics of the system according to the data packet generation cycle of each node, and Figure 14 is a graph of the average PAR and packet delivery latency characteristics according to the MAX_SIZE_SUBSEQ factor value.

Contiki OS에 Wi-SUN FAN 시스템의 MAC 동작을 구현하였고, 본 발명이 적용된 시스템(proposed)과 적용되지 않은 시스템(original)의 성능을 비교하였다.The MAC operation of the Wi-SUN FAN system was implemented in Contiki OS, and the performance of a system to which the present invention was applied (proposed) and a system to which the present invention was not applied (original) was compared.

UDI는 250ms, 1개의 루트 노드와 12개의 루트가 아닌 노드를 배치하여 Cooja 시뮬레이터를 이용하여 시뮬레이션한다.UDI is simulated using the Cooja simulator at 250ms, placing one root node and 12 non-root nodes.

두 시스템 모두 시스템의 트래픽 처리량이 증가함에 따라(데이터 생성 주기가 줄어듬에 따라) 패킷 전송 성공률에 해당하는 PAR이 줄어든다. 하지만 original 시스템의 경우 그 감소량이 더 크다. 본 발명이 적용된 proposed 시스템이 많은 트래픽 상황에서 증가하는 HNP으로 인한 패킷 손실을 방지하는 것을 알 수 있다.For both systems, as the traffic throughput of the system increases (as the data generation cycle decreases), the PAR, which corresponds to the packet transmission success rate, decreases. However, in the case of the original system, the decrease is larger. It can be seen that the proposed system to which the present invention is applied prevents packet loss due to increasing HNP in high traffic situations.

도 14는 유니캐스트 서브시퀀스의 최대 크기에 해당하는 MAX_SIZE_SUBSEQ 인자 값에 따른 PAR과 지연 시간을 나타낸다.Figure 14 shows PAR and delay time according to the MAX_SIZE_SUBSEQ parameter value corresponding to the maximum size of the unicast subsequence.

MAX_SIZE_SUBSEQ 값이 1인 경우 본 발명 기법을 적용하지 않은 것과 같은 성능을 보이며, 이 값을 높일수록 패킷 손실을 많이 방지하여 PAR을 높이지만 지연 시간도 늘어난다.When the MAX_SIZE_SUBSEQ value is 1, the performance is the same as without applying the technique of the present invention. As this value is increased, packet loss is prevented more and PAR is increased, but delay time also increases.

따라서, 시스템 관리자는 시스템을 적용하는 네트워크 환경에 맞추어 적절한 값으로 이 값을 지정한다면 패킷 손실을 줄이면서 적절한 지연 시간을 정할 수 있다.Therefore, if the system administrator specifies this value as an appropriate value according to the network environment to which the system is applied, he or she can set an appropriate delay time while reducing packet loss.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 Wi-SUN FAN 시스템에서 패킷 충돌 감소를 위한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링 장치 및 방법은 RPL(IPv6 routing protocol for LLNs) 정보를 활용한 유니캐스트 서브슬롯 스케줄링으로 HNP(Hidden Node Problem)로 인한 통신 신뢰성 하락 및 패킷 손실을 방지할 수 있도록 한 것이다.The unicast subslot scheduling device and method for reducing packet collisions in the Wi-SUN FAN system according to the present invention described above is unicast subslot scheduling using RPL (IPv6 routing protocol for LLNs) information to solve the problem of HNP (Hidden Node Problem). This is to prevent communication reliability decline and packet loss due to ).

본 발명은 HNP으로 인해 서로 감지하지 못하는 Wi-SUN FAN 시스템 장치들이 송신한 목적지가 같은 패킷 간 무선 충돌을 방지하여 트래픽 처리량이 증가하는 상황에서도 높은 패킷 전송 성공률을 갖도록 한다.The present invention prevents wireless collisions between packets with the same destination sent by Wi-SUN FAN system devices that cannot detect each other due to HNP, thereby ensuring a high packet transmission success rate even in situations where traffic throughput increases.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the specified embodiments should be considered from an illustrative rather than a limiting point of view, the scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope are intended to be included in the present invention. It will have to be interpreted.

51. RPL 연결 노드 테이블 생성부
52. ID 시퀀스 정보 전송부
53. 유니캐스트 서브 시퀀스 생성부
54. 유니캐스트 서브슬롯 할당부51. RPL connection node table creation unit
52. ID sequence information transmission unit
53. Unicast subsequence generation unit
54. Unicast subslot allocation unit

Claims

The devices that make up the Wi-SUN FAN system are,
After receiving a DAO (Destination Advertisement Object) packet or receiving a unicast packet, the IDs of the confirmed child nodes and parent nodes are stored in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable), and the contents are created into an ID sequence (IDsequence) array for RPL. a packet transmission processing unit that delivers packets to parent or child devices;
The device that received the ID sequence generates a unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence, and the device that received the ID sequence transmits the calculated ID sequence. packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system, comprising: a packet reception processing unit that determines which subslot of the unicast subsequence for the device cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence; Unicast subslot scheduling device for.

The method of claim 1, wherein the packet transmission processing unit:
Wi-SUN characterized by creating an ID sequence array and delivering it to the RPL parent or child device by putting it in the DIO option of a DIO (DODAG Information Object) message or the IEEE 802.15.4 Information Element (IE) field of the packet to be transmitted. Unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in FAN systems.

The method of claim 1, wherein the packet reception processing unit:
If the device that received the ID sequence (IDsequence) and the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) is in its RPL connected node table (RplConnectedNodesTable),
A unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in a Wi-SUN FAN system, characterized by generating a unicast subsequence for a device that transmitted an ID sequence.

The method of claim 1, wherein the IDs of child nodes and parent nodes are determined to be 1 byte or more in size depending on the network size using the address of the node,
A unicast subslot scheduling device for reducing packet collisions in a Wi-SUN FAN system, wherein nodes stored in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable) have a RPL parent or child relationship with the device.

The method of claim 1, wherein the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence is:
Packet collision in the Wi-SUN FAN system, characterized in that the unicast slot of the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) calculated by the device that received the ID sequence (IDsequence) is divided into size_subseq(s) unicast subslots. Unicast subslot scheduling device for reduction.

The method of claim 5, wherein the size of the unicast subsequence size_subseq(s),
Calculate with
sizeIDseq(s) is the number of IDs contained in the IDsequence received from the device that transmitted the ID sequence, MAX_SIZE_SUBSEQ is the maximum size of the unicast subsequence,
A unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in a Wi-SUN FAN system, wherein size_subseq(s) is determined by the smaller of sizeIDseq(s) and MAX_SIZE_SUBSEQ.

The method of claim 1, wherein in the process of determining which of the subslots of the unicast subsequence cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence,
The device that received the ID sequence (IDsequence) places the value 'FALSE' in each subslot of the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence), and enters the first part of the ID sequence (IDsequence) received from device s. Unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system, characterized in that 0, 1, ..., sizeIDseq(s)-1 values are assigned to the k value of each item in order from the first item. .

The method of claim 7, wherein the device receiving the ID sequence detects that the node contained in each item of the ID sequence received from the device transmitting the ID sequence has previously received the packet. If the ID of the device is
Change the value of 'FALSE' to 'TRUE' in unicast subslot i for the device that transmitted the ID sequence, and
i is A unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in a Wi-SUN FAN system, which is calculated as and corresponds to the remaining value when the k value of the ID sequence item currently being checked is divided by size_subseq(s).

The method of claim 8, when the device receiving the ID sequence transmits a packet to the device transmitting the ID sequence,
If the value of the subslot for the device that transmitted the ID sequence corresponding to the current time is 'FALSE', the transmission is not performed.
If the value of all subslots for the device that transmitted the ID sequence is 'FALSE', the value of any one subslot is changed to 'TRUE' to prevent transmission at all. Unicast subslot scheduling device for packet collision reduction in Wi-SUN FAN system.

The method of claim 1, wherein the packet reception processing unit:
a packet destination determination unit that determines whether the destination of the packet is the device when a packet is received from the device;
A sender ID storage unit that stores the sender ID of the received packet in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable),
A packet content verification unit that determines whether the packet has an ID sequence, determines whether the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and determines whether the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one;
A received ID sequence storage unit that stores the received ID sequence when the packet has an ID sequence, the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one;
a unicast subsequence size calculation unit that calculates the unicast subsequence size for the sender;
A unicast subslot scheduling device for reducing packet collisions in a Wi-SUN FAN system, comprising a unicast subslot value calculation unit that calculates and stores the unicast subslot value for the sender.

For unicast subslot scheduling to reduce packet collisions of devices forming the Wi-SUN FAN system,
After receiving a DAO (Destination Advertisement Object) packet or receiving a unicast packet, the IDs of the confirmed child nodes and parent nodes are stored in the RPL Connected Nodes Table (RplConnectedNodesTable), and the contents are created into an ID sequence (IDsequence) array for RPL. A packet transmission processing step for delivering to a parent or child device;
The device that received the ID sequence generates a unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence, and the device that received the ID sequence transmits the calculated ID sequence. Reducing packet collisions in a Wi-SUN FAN system, comprising: a packet reception processing step of determining a subslot of a unicast subsequence for a device that cannot be transmitted to a device that transmitted an ID sequence (IDsequence); Unicast subslot scheduling method for.

The method of claim 11, wherein in the packet transmission processing step,
Wi-SUN characterized by creating an ID sequence array and delivering it to the RPL parent or child device by putting it in the DIO option of a DIO (DODAG Information Object) message or the IEEE 802.15.4 Information Element (IE) field of the packet to be transmitted. Unicast subslot scheduling method for packet collision reduction in FAN system.

The method of claim 11, wherein in the packet reception processing step,
If the device that received the ID sequence (IDsequence) and the device that transmitted the ID sequence (IDsequence) is in its RPL connected node table (RplConnectedNodesTable),
A unicast subslot scheduling method for reducing packet collisions in a Wi-SUN FAN system, characterized by generating a unicast subsequence for a device that transmitted an ID sequence.

The method of claim 11, in the process of determining which of the subslots of the unicast subsequence cannot be transmitted to the device that transmitted the ID sequence,
The device that received the ID sequence (IDsequence) places the value 'FALSE' in each subslot of the unicast subsequence for the device that transmitted the ID sequence (IDsequence), and enters the first part of the ID sequence (IDsequence) received from device s. Unicast subslot scheduling method for packet collision reduction in the Wi-SUN FAN system, characterized by assigning the k value of each item to the value 0, 1, ..., sizeIDseq(s)-1 in order from the first item. .

The method of claim 14, wherein the device receiving the ID sequence detects that the node contained in each item of the ID sequence received from the device transmitting the ID sequence has previously received the packet. If the ID of the device is
Change the value of 'FALSE' to 'TRUE' in unicast subslot i for the device that transmitted the ID sequence, and
i is A unicast subslot scheduling method for packet collision reduction in a Wi-SUN FAN system, which is calculated as and corresponds to the remaining value when the k value of the ID sequence item currently being checked is divided by size_subseq(s).

The method of claim 15, when the device receiving the ID sequence transmits a packet to the device transmitting the ID sequence,
If the value of the subslot for the device that transmitted the ID sequence corresponding to the current time is 'FALSE', the transmission is not performed.
If the value of all subslots for the device that transmitted the ID sequence is 'FALSE', the value of any one subslot is changed to 'TRUE' to prevent transmission at all. Unicast subslot scheduling method for packet collision reduction in Wi-SUN FAN system.

The method of claim 11, wherein the packet reception processing step includes:
When a packet is received from a device, a packet destination determination step of determining whether the destination of the packet is the device;
A sender ID storage step of storing the sender ID of the received packet in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable),
A packet content verification step of determining whether the packet has an ID sequence, determining whether the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and determining whether the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one;
A received ID sequence storage step of storing the received ID sequence when there is an ID sequence in the packet, the sender ID is in the RPL connected node table (RplConnectedNodesTable), and the content of the ID sequence received from the sender is different from the previous one;
a unicast subsequence size calculation step of calculating the unicast subsequence size for the sender;
A unicast subslot scheduling method for reducing packet collisions in a Wi-SUN FAN system, comprising a unicast subslot value calculation step of calculating and storing the unicast subslot value for the sender.