WO2013133674A1 - 저전력 유틸리티 모니터링 서비스를 위한 확장 ｄｓｍｅ ｍａｃ - Google Patents

저전력 유틸리티 모니터링 서비스를 위한 확장 ｄｓｍｅ ｍａｃ Download PDF

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WO2013133674A1
WO2013133674A1 PCT/KR2013/001910 KR2013001910W WO2013133674A1 WO 2013133674 A1 WO2013133674 A1 WO 2013133674A1 KR 2013001910 W KR2013001910 W KR 2013001910W WO 2013133674 A1 WO2013133674 A1 WO 2013133674A1
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WO
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superframe
order
beacon
time slot
dsme
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Application number
PCT/KR2013/001910
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English (en)
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정운철
신창섭
박태준
강호용
이인환
표철식
Original Assignee
한국전자통신연구원
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    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H04W48/12—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery using downlink control channel
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    • H04W40/244—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update using a network of reference devices, e.g. beaconing
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • DSME MAC Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension MAC
  • MAC Media Access Control
  • the wireless sensor network system to satisfy these requirements should have the following characteristics.
  • the channel interference and collision problem should be solved using the multichannel in the existing single channel.
  • delay time should be guaranteed or minimized from the contention-based channel acquisition method in the contention-based channel acquisition method.
  • monitoring application services with long data sampling cycles such as smart grids and smart utilities require long network life of several years or tens of years without battery replacement.
  • the DSME MAC protocol of IEEE802.15.4e which has been previously proposed as a reliable and low latency media access control (MAC) protocol in wireless sensor networks, has a limitation in supporting long data generation cycles. It is difficult to proactively cope with an application service having a data generation cycle, and the network subscription procedure and the time slot allocation procedure are separated and consume power in redundancy.
  • At least one parameter includes a positive integer superframe order (SO), beacon order (BO), and multi-superframe order (MO), and the setting of the multi-superframe order (MO) to the beacon order ( A method is provided to set a value greater than BO).
  • the setting may include setting the multi superframe order MO to a value greater than or equal to the superframe order SO and less than or equal to a first value.
  • the first value may be a positive integer 22.
  • the configuring may include: floor (x) a maximum integer not exceeding x such that floor (2 ⁇ (MO-BO) ) beacon intervals are included in each multi-superframe. Im-can configure the multi-superframe.
  • the at least one parameter further comprises an allocation order (AO) which is a positive integer selected by the node device associated with the method, wherein the time slot allocation period of the node device is 2 (MO ⁇ ). BO) / 2 AO .
  • AO allocation order
  • the time slot allocation position of the node apparatus is determined by a DSME-GTS slot description, and the DSME-GTS slot descriptor is determined within a section of the configured multi-superframe.
  • the BI index which is an identification index of a beacon period associated with the position to which the time slot is allocated, the order to which the time slot is assigned within the beacon period, is a SuperframeID that is a superframe identification index associated with a position, and within the beacon period.
  • SlotID which is an identification index of a time slot of a.
  • a method of allocating a time slot by a node device constituting a wireless sensor network comprising: determining an allocation order AO which is a positive integer to determine a time slot allocation period, and according to the allocation order
  • a method is provided that includes allocating the time slot.
  • the node device is a device for configuring a multi super frame using a positive integer super frame order (SO), beacon order (BO) and multi super frame order (MO),-the multi super
  • the frame order (MO) is set to a value greater than the beacon order (BO)-the step of allocating the time slots, the time slot allocation period is 2 (MO-BO) / using the allocation order (AO ) / 2 AO can be assigned.
  • the allocation position of the time slot is determined by a DSME-GTS slot description, and the DSME-GTS slot descriptor is determined by the time slot within the interval of the configured multi-superframe.
  • the BI index which is an identification index of the beacon period associated with the allocated position
  • the superframe ID that is the superframe identification index associated with the position
  • the time slot in the beacon period and the time slot in the beacon period SlotID which is an identification index of a.
  • the management unit for setting and managing at least one parameter for the configuration of the multi-superframe, and a configuration unit for configuring the multi-superframe corresponding to the at least one parameter, wherein the at least one parameter It includes a positive integer superframe order (SO), beacon order (BO) and multi-superframe order (MO), the management unit sets the multi-superframe order (MO) to a value larger than the beacon order (BO)
  • a node device constituting a wireless sensor network.
  • the management unit may set the multi superframe order MO to be equal to or greater than the superframe order SO and less than or equal to a first value.
  • the component may include floor (2 ⁇ (MO-BO) ) beacon intervals for each multi-superframe, where floor (x) is a function for outputting a maximum integer not exceeding x.
  • the multi-super frame can be configured.
  • the node apparatus may further include a controller configured to turn off the transceiver except for listening to a beacon at the start of at least one beacon period included in the multi-superframe and the time slot allocated to the multi-superframe. Can be.
  • a DSME which is a binary index field for distinguishing a DSME MAC subscription procedure, from a DSME-Association request defined in a DSME MAC standard for network subscription network subscription It is activated when the Association Type field and the DSME Association Type field value are 1, and may include an Extended DSME-GTS Allocation field indicating time slot allocation request information.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a multi-superframe structure according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a multi-superframe configuration method according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for allocating time slots by a node device configuring a wireless sensor network according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a node device configuring a wireless sensor network according to an embodiment.
  • FIG 5 illustrates an extended multi-superframe structure according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a time slot allocation position using parameters according to an embodiment.
  • FIG. 7 illustrates an extended DSME-GTS Allocation field structure according to an embodiment.
  • FIG. 8 illustrates a structure of a DSME-Association response command according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a message sequence of an integrated network joining procedure using an extended DSME MAC according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a multi-superframe structure according to an embodiment.
  • the DSME MAC protocol of IEEE802.15.4e extends the existing IEEE802.15.4 beacon mode superframe called multi-superframe to define a frame structure supporting the reliability and low latency.
  • the multi-superframe structure has a structure in which a plurality of superframes constitute one beacon interval (BI) and such BI is repeated.
  • Each superframe is divided into three sections.
  • the first of the superframes is a section for transmitting beacons for time synchronization between node devices constituting the network, followed immediately by a contention-based channel access section (CAP) for communication between node devices.
  • CAP contention-based channel access section
  • CCP reservation based time division channel access interval
  • the time interval occupied by one multi-superframe is called Multi-superframe Duration (MD), and the time interval occupied by one superframe is called Superframe Duration (SD).
  • MD Multi-superframe Duration
  • SD Superframe Duration
  • the CAP accesses the channel using the CSMA / CA protocol, which is a random channel approach, and the CFP section consists of seven time slots.
  • the node device uses a reservation method to store data in a time slot where a pair of node devices are reserved. Send and receive frames.
  • the multi-superframe structure is determined through parameters such as BO (Beacon Order), MO (Multi-superframe Order), and SO (Superframe Order) having positive integer values.
  • aBaseSuperframeDuration represents the minimum SD and has a 960 symbol time.
  • each of BO, MO, and SO has the same relationship as in Equation (2).
  • the multi-superframe structure must reserve at least one time slot in one multi-superframe section (MD) to support inter-node device communication.
  • data communication between node devices is performed using channel diversity in the CFP section, so that channel multiplexing gain is obtained through the multi-channel, thereby increasing reliability of the wireless section.
  • time division channel access through reservation it is possible to minimize the delay of data frame transmission in the link layer and to guarantee a definite delay time.
  • the MAC protocol is considered in consideration of the data generation cycle. It must be designed to meet the long network operation times required by these application services (eg, over 10 years). In addition, these services have heterogeneous data generation cycles depending on the network configuration, rather than having one data generation cycle.
  • timeslots are allocated every 251.66 seconds at the node device. This is a very frequent allocation cycle for an application service that generates monitoring sensing information once a day, which may result in high power consumption.
  • the node device may go through a network subscription procedure and a timeslot allocation procedure to transmit sensing information, which may cause unnecessary communication power consumption.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a multi-superframe configuration method according to an embodiment.
  • At least one parameter for configuring a multi-superframe may be set.
  • the at least one parameter may include a positive integer superframe order SO, beacon order BO, and multi-superframe order MO.
  • the multi-superframe order MO may be set to a value larger than the beacon order BO.
  • the multi-superframe order MO may be set to be equal to or greater than the superframe order SO and less than or equal to a first value, where the first value may be a positive integer 22.
  • the multi-superframe may be configured corresponding to the at least one parameter, and floor (2 ⁇ (MO-BO) ) for each multi-superframe, where floor (x) denotes x.
  • the multi-superframe may be configured to include a beacon interval of a maximum integer not exceeding.
  • the at least one parameter may further include an allocation order (AO) which is a positive integer selected by the node device associated with the multi-superframe configuration method, wherein the time slot allocation period of the node device is 2 (MO ⁇ ). BO) / 2 AO .
  • AO allocation order
  • the time slot allocation position of the node apparatus may be determined by a DSME-GTS slot descriptor.
  • the DSME-GTS slot descriptor may include a BI index, a SuperframeID, and a SlotID.
  • the BI index means an identification index of a beacon section associated with a position to which the time slot is allocated in the section of the multi superframe.
  • the SuperframeID indicates a superframe identification index associated with an allocation order (AO) position for the time slot in the beacon period.
  • the SlotID may be an identification index of a time slot within the beacon period.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for allocating time slots by a node device configuring a wireless sensor network according to an embodiment.
  • the node device configures a multi superframe using a positive integer superframe order SO, beacon order BO, and multisuperframe order MO, wherein the multisuperframe order MO is the beacon. It can be set higher than the order BO.
  • the node device may further include an allocation order AO associated with a time slot allocation period.
  • an allocation order AO which is a positive integer, may be determined to determine a time slot allocation period.
  • the time slot may be allocated according to the allocation order AO.
  • the node apparatus may allocate the time slot allocation period to 2 (MO-BO) / 2 AO using the allocation order AO .
  • the time slot allocation position of the node apparatus may be determined by a DSME-GTS slot descriptor, in which case the DSME-GTS slot descriptor may include a BI index, a SuperframeID, and a SlotID.
  • the BI index means an identification index of a beacon section associated with a position to which the time slot is allocated in the section of the multi superframe.
  • the SuperframeID indicates a superframe identification index associated with an allocation order (AO) position for the time slot in the beacon period.
  • the SlotID may be an identification index of a time slot within the beacon period.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a node device 400 constituting a wireless sensor network according to an embodiment.
  • the node device 400 may include a management unit 410, a configuration unit 420, and a control unit 430.
  • the controller 430 is an optional configuration, and in some embodiments, the controller 430 may be omitted.
  • the manager 410 may set and manage at least one parameter for configuring a multi-superframe.
  • the at least one parameter may include a positive integer superframe order SO, beacon order BO, and multi-superframe order MO.
  • the management unit 410 may set the multi-super frame order (MO) to a value larger than the beacon order (BO), and at the same time can be set above the super frame order (SO) and less than the first value. .
  • the first value may be a positive integer 22 according to the IEEE 802.15.4 standard.
  • the configuration unit 420 may configure the multi superframe corresponding to the at least one parameter.
  • the configuration unit 420 includes a beacon section of each floor (2 ⁇ (MO-BO) ) for each multi-superframe (where floor (x) is a function for outputting a maximum integer not exceeding x).
  • the multi super frame may be configured to be able to.
  • the node device 400 may further include a controller 430 for minimizing battery power consumption.
  • the controller 430 turns off the transceiver except for listening to a beacon at the start of at least one beacon period included in the multi-superframe and the time slot allocated to each of the multi-superframes, thereby turning off the transceiver. Extend battery life while extending battery life.
  • the node device 400 may include a DSME Association Type field and an Extended DSME-GTS Allocation field in a DSME-Association request defined in the DSME MAC standard for network subscription.
  • the DSME Association Type field means a binary index field for distinguishing a DSME MAC association procedure.
  • Extended DSME-GTS Allocation field is activated when the value of the DSME Association Type field is 1 and indicates time slot allocation request information.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an extended multi-superframe structure according to one embodiment.
  • the extended multi-superframe structure of FIG. 5 may be considered to compensate for the waste of channel / timeslot resources and unnecessary power consumption that may occur when using the general multi-superframe structure of FIG. 1.
  • Equation 3 represents a range of SO and BO values for determining the length (SD) and the beacon period (BI) of the super frame, which is currently specified in IEEE802.15.4.
  • Equation 4 is provided by the extended multi superframe to support an application service having a long data sampling period, and has a multi-superframe structure different from Equation 2 specified in the existing IEEE802.15.4e.
  • len represents the length of the BSN, and if the enhanced beacon frame includes the Sequence Number field, a value of 8, and the sequence number field does not exist It can have a value of zero.
  • the maximum value of BO is 8, and len (BSN) may have a maximum value of 8 when the sequence number field is included. It can be represented as a relationship.
  • the MO value always takes a value smaller than the BO value, so that at least one multi-superframe must exist within one beacon period.
  • the extended multi-superframe structure it is possible to take an independent MO value by removing the restriction on the BO of the MO value.
  • the MO value is set to a value larger than the BO value, resulting in a structure having a plurality of beacon sections BI and 520 in one multi super frame section MD and 530. More specifically, the number of BI 520 existing in one MD 530 may be expressed as Equation 6.
  • the function floor (x) represents a maximum integer value where x does not exceed.
  • the extended multi-superframe structure can support a more flexible data sampling period due to the expansion of the MO value.
  • each node device may have a maximum MD symbol by Equation 1. Timeslots can be assigned once.
  • each node device is allocated a timeslot about once every 16.8 minutes.
  • one node device is allocated a time slot once every 17.9 hours for the same network configuration.
  • Increasing the timeslot allocation period is not just to support application services with long data sample periods, but may have the effect of extending the battery life of the node device to extend the usage time of the network.
  • all the node devices in the network receive the transceiver (except for listening to the beacon transmitted at the beginning of each BI 520 and the allocated time slot 511, respectively).
  • the transceiver can be turned off to minimize battery power consumption.
  • the extended MO in the extended multi superframe may be included in a beacon frame that is periodically broadcast and broadcast.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a timeslot allocation position using at least one parameter according to an embodiment.
  • time slot allocation is performed in MD units. For example, if node devices A and B are assigned a second time slot of the first superframe through a time slot assignment procedure for communication, the time slot is automatically assigned to the same position in the second multi-superframe in the same BI. do. Accordingly, time slot allocation for communication between two nodes is performed in units of multiple super frames, and this is applied in a common allocation period for devices of all nodes constituting the same network.
  • various types of monitoring data having a small amount of information are periodically collected and transmitted to the coordinator device, which may have different monitoring data collection cycles depending on the type of monitoring data.
  • an Allocation Order which is a control parameter, may be added to multiple superframes.
  • the timeslot allocation period to which the AO is applied may be represented by Equation 8.
  • a time slot position of a node device allocated with a time slot may be indicated through AO, BI Index, SuperframeID, and SlotID, and may be displayed as 611 to 614 and included in a specific position in the BI 610. .
  • the AO can be set by selecting an arbitrary positive integer value for each node device for which time slot allocation is desired, and the time slot position for allocation during time slot allocation can be designated using BI Index, SuperframeID, and SlotID.
  • the BI Index is an identification index of a beacon section associated with a position to which the time slot is allocated in a section of a multi super frame, and is a sequence number of a plurality of beacon periods BI existing during one multi super frame section MD. Indicates.
  • the BI Index has the first BI in which the PAN coordinator device transmits a beacon in the MD to BI Index 0, and subsequent BIs sequentially have ascending values in the ascending order, and can display the BI to which the corresponding time slot belongs through the BI Index. have.
  • SuperframeID is a superframe identification index associated with a position of an allocation order for the time slot in the beacon period, and may indicate a sequence number of a plurality of superframes existing during BI.
  • the SuperframeID has SuperframeID 0 as the first superframe in which the PAN coordinator device transmits a beacon in the BI section.
  • the SuperframeID has subsequent values in the ascending order sequentially, and can specify the superframe to which the corresponding timeslot belongs via SuperframeID.
  • SlotID is an identification index of a time slot within the beacon period, and indicates a sequence number of a plurality of timeslots existing during BI, and in the BI period, the first time slot of the first superframe in which the PAN coordinator device transmits a beacon is zero. It takes values in ascending order. In this case, the interval for transmitting the beacon and the CAP interval in the superframe are excluded from the sequence number, and the sequence number of the corresponding time slot can be indicated through the SlotID.
  • FIG. 7 illustrates an extended DSME-GTS Allocation field structure according to an embodiment.
  • the node device 400 goes through a network subscription procedure and a time slot assignment procedure until a time slot is allocated for communication.
  • this method of allocating communication resources using many command frames shortens the life of the node device and extends the life of the network. There is a problem of shortening.
  • a command frame since a command frame transmits / receives a channel by using a random access method, it has a problem of additional power consumption and a need to perform each procedure again when a frame collision occurs.
  • a scheme of merging a time slot allocation procedure into a network subscription procedure may be considered, which may be performed as follows.
  • the node device 400 listens to beacons that are broadcast periodically to join the network, and the multi-super frame structure, channel diversity mode, and time synchronization information that are operated in the network through the beacons. (Time Synchronization Specification) and so on.
  • the node device 400 joins the network using a DSME-Association Request and a DSME-Association Response command used in the existing DSME MAC.
  • the node device wishing to join the network includes at least one of neighboring node devices transmitting a beacon. You can select to send a DSME-Association Request command.
  • it when joining the network, it may include information for allocating time slot resources by specifying whether to join the network by a method defined by an existing DSME MAC or to select a join method by an integration procedure.
  • the node apparatus 400 When the node apparatus 400 receives the DSME-Association Request command, the node apparatus 400 returns a DSME-Association Response command including the result status information, timeslot allocation information, etc., for the network subscription request using its own resource information. The procedure is complete.
  • the DSME-Association Request command may have a DSME Association Type field and an Extended DSME-GTS Allocation field in addition to the DSME-Association Request command defined in the DSME MAC standard.
  • the DSME Association Type field is a 1-bit long field having values of '0' and '1'.
  • the DSME Association Type field has a value of '0' if the DSME MAC has the same subscription procedure. It can be set to a value of 1 '.
  • the Extended DSME-GTS Allocation field is activated when the DSME Association Type field value is '1' and may include information for requesting time slot allocation, which may be displayed as shown in FIG. 7.
  • the direction subfield 710 indicates whether the request time slot is for transmission or reception, and may be set to '1' for transmission and '0' for reception. .
  • the Allocation Order subfield 720 may include the AO value of FIG. 6.
  • the hopping sequence request subfield 730 is determined according to the macHoppingSequenceID value defined in the existing DSME MAC standard.
  • the hopping sequence request subfield 730 is set to '1' only when macHoppingSequenceID is '1', and is set to '0' for the remaining values.
  • FIG. 8 illustrates a structure of a DSME-Association response command according to an embodiment.
  • DSME-Association Response command adds Allocation Order field, BI Index field, SuperframeID field, Slot ID field, Channel Index field to DSME-Association Response command defined in DSME MAC specification, and adds one more status value of Association Status field. Can be defined in the form of adding.
  • the Allocation Order field includes the AO value of FIG. 5, and the BI Index field, SuperframeID field, and Slot ID field may have index information values for indicating the location of a time slot to be allocated.
  • the Channel Index field is a field activated when the channel adaptation mode is operated in the channel diversity mode and may include a channel value used in a time slot to be allocated.
  • the type of hopping sequence used in the network is defined according to the value of macHoppingSequenceID.
  • the PAN coordinator device should generate a hopping sequence to be used in the network and notify the node device that joins the network.
  • the node device 400 in order to maintain operation compatibility with the existing DSME MAC, when the value of macHoppingSequenceID broadcasted in the beacon information is '0', the node device that wants to join the network is selected.
  • the network join request may be made by setting the value of the Hopping Sequence Request subfield present in the Extended DSME-GTS Allocation field of the DSME-Association Request command to '1'.
  • the node device may activate the Hopping Sequence Length field and the Hopping Sequence field of the DSME-Association Response command, insert the corresponding information, and then transmit the command.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a message sequence of an integrated network joining procedure using an extended DSME MAC according to an embodiment.
  • devices may be assigned to DSME-GTSs during an association procedure.
  • the device joins the PAN through MLME-ASSOCIATE.request primitive 910 having the DSME-AssociationType parameter set to '1', and the device sends a DSME-Association Request command to the extended DSME-
  • the DSME-GTS allocation may be requested by transmitting to the coordinator together with the GTS allocation field.
  • the MLME-ASSOCIATE.request 910 may include subfields such as DSMEAssociationType, Direction, AllocationOrder, HoppingSequenceRequest, and the like.
  • the coordinator's MAC sublayer is assigned to the next higher layer where DSME-GTS allocation is requested via MLME-ASSOCIATE.indication primitive 920 with the DSMEAssociationType parameter set to '1'. Inform.
  • the MLME-ASSOCIATE.indication 920 may include subfields such as DSMEAssociationType, Direction, AllocationOrder, HoppingSequenceRequest, and the like.
  • the next layer of the coordinator may instruct the MAC sublayer to respond to the DSME-GTS allocation request through MLME-ASSOCIATE.response primitive 930.
  • the MLME-ASSOCIATE.response 930 may include subfields such as DSMEAssociationType, AllocationOrder, BIIndex, SuperframeID, SlotID, ChannelIndex, HoppingSequenceLength, and HoppingSequence.
  • the MAC sublayer sends a DSME-Association response command including the DSME-GTS allocation information to the device.
  • the MAC sublayer of the device allocates a DSME-GTS and reports the result to the next layer via MLME-ASSOCIATE. Confirm primitive 940.
  • the MLME-ASSOCIATE.confirm 940 may include subfields such as DSMEAssociationType, AllocationOrder, BIIndex, SuperframeID, SlotID, ChannelIndex, HoppingSequenceLength, and HoppingSequence.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments may be, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

멀티 슈퍼프레임 구성 방법에 제공된다. 상기 방법은, 상기 멀티 슈퍼프레임 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함하고, 상기 설정하는 단계는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정할 수 있다.

Description

저전력 유틸리티 모니터링 서비스를 위한 확장 ＤＳＭＥ ＭＡＣ
무선 센서 네트워크에서 신뢰성 및 저지연성을 갖는 매체 접근 제어 (Media Access Contol: MAC) 프로토콜로 사용되고 있는 IEEE802.15.4e의 DSME MAC(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension MAC) 프로토콜의 진보 기술에 연관되며, 보다 특정하게는 긴 데이터 샘플링 주기를 갖는 저전력 유틸리티 모니터링 서비스 및 짧은 주기를 갖는 서비스를 적응적으로 지원하기 위한 확장된 DSME MAC 기술에 연관된다.
최근 산업현장에서의 신뢰성 및 저지연성 등의 요구사항을 요구하는 무선 센서 네트워크 시스템에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 요구사항을 만족하기 위한 무선 센서 네트워크 시스템은 다음과 같은 특성을 가져야 한다.
먼저, 신뢰성을 향상시키기 위해서 기존의 단일채널에서 멀티채널을 사용하여 채널 간섭 및 충돌문제를 해결해야 한다.
또한, 종단 노드 간 데이터 전송시간이 지연되는 것을 해결하기 위하여 경쟁기반 채널획득방법에서 시분할 채널획득방법으로 지연시간을 보장하거나 최소화 해야 한다.
나아가, 상기 요구 사항 이외에, 스마트 그리드, 스마트 유틸리티와 같은 긴 데이터 샘플링 주기를 갖는 모니터링 응용 서비스의 경우 배터리 교체 없이 수년 혹은 십 년 이상의 오랜 네트워크 수명을 필요로 한다.
그러나, 무선센서네트워크에서 신뢰성 및 저지연성을 갖는 매체 접근 제어 (MAC) 프로토콜로 기존에 제시된 바 있는 IEEE802.15.4e의 DSME MAC 프로토콜은, 긴 데이터 생성 주기를 지원하는 데에 한계가 있고, 이종의 데이터 생성 주기를 갖는 응용 서비스에 능동적으로 대응하기에 어려움이 있으며, 네트워크 가입 절차와 타임슬롯 할당 절차가 분리되어 중복으로 전력을 소모하는 면이 있어 이의 개선이 요구된다.
일측에 따르면, 멀티 슈퍼프레임 구성 방법에 있어서, 상기 멀티 슈퍼프레임 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함하고, 상기 설정하는 단계는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정하는 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 설정하는 단계는, 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 슈퍼프레임 오더(SO) 이상이고 제1 값 이하로 설정할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 값은 양의 정수 22일 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 구성하는 단계는, 각각의 멀티 슈퍼프레임 마다 floor(2^(MO-BO)) 개의 비컨 구간이 포함되도록 - floor(x)는 x를 넘지 않는 최대 정수를 출력하는 함수임 - 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 파라미터는, 상기 방법에 연관되는 노드 장치에 의해 선택되는 양의 정수인 할당 오더(AO)를 더 포함하고, 상기 노드 장치의 타임 슬롯 할당 주기는 2(MO-BO)/2AO 로 결정될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 노드 장치의 상기 타임 슬롯 할당 위치는, DSME-GTS 슬롯 기술자(slot description)에 의해 결정되며, 상기 DSME-GTS 슬롯 기술자는, 상기 구성되는 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스인 BI 인덱스와, 상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당 오더는 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스인 SuperframeID, 및 상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스인 SlotID를 포함할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치가 타임 슬롯을 할당하는 방법에 있어서, 타임 슬롯 할당 주기를 결정하기 위해 양의 정수인 할당 오더(AO)를 결정하는 단계, 및 상기 할당 오더에 따라 상기 타임 슬롯을 할당하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 노드 장치는, 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 이용하여 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 장치이며, - 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)는 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정됨 - 상기 타임 슬롯을 할당하는 단계는, 상기 할당 오더(AO)를 이용하여 상기 타임 슬롯 할당 주기를 2(MO-BO)/2AO 로 할당할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 타임 슬롯의 할당 위치는, DSME-GTS 슬롯 기술자(slot description)에 의해 결정되며, 상기 DSME-GTS 슬롯 기술자는, 상기 구성되는 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스인 BI 인덱스와, 상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당 오더는 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스인 SuperframeID, 및 상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스인 SlotID를 포함할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 멀티 슈퍼프레임의 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정하여 관리하는 관리부, 및 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 구성부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함하고, 상기 관리부는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정하는 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 관리부는, 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 슈퍼프레임 오더(SO) 이상이고 제1 값 이하로 설정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 구성부는, 각각의 멀티 슈퍼프레임 마다 floor(2^(MO-BO)) 개의 비컨 구간이 포함되도록 - floor(x)는 x를 넘지 않는 최대 정수를 출력하는 함수임 - 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 노드 장치는, 상기 멀티 슈퍼프레임 별로 할당되는 타임 슬롯 및 상기 멀티 슈퍼프레임에 포함되는 적어도 하나의 비컨 구간 시작 시 비컨을 청취하는 경우 이외에는 트랜시버를 오프하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 노드 장치는, 상기 무선 센서 네트워크에 가입하는 경우, 네트워크 가입 네트워크 가입을 위한 DSME MAC 규격에서 정의되는 DSME-Association request에, DSME MAC 가입 절차를 구별하는 바이너리 인덱스 필드인 DSME Association Type 필드, 및 상기 DSME Association Type 필드 값이 1인 경우에 활성화 되며, 타임 슬롯 할당 요청 정보를 나타내는 Extended DSME-GTS Allocation 필드를 포함시킬 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 멀티 슈퍼프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 멀티 슈퍼프레임 구성 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 일실시예에 따라 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치가 타임 슬롯을 할당하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 일실시예에 따라 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치를 도시하는 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 확장된 멀티 슈퍼프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 파라미터를 이용한 타임슬롯 할당 위치를 설명하는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따라 확장된 DSME-GTS Allocation 필드 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 DSME-Association 응답 커맨드 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 확장 DSME MAC을 이용한 통합 네트워크 가입 절차의 메시지 시퀀스를 설명하는 도면이다.
이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.
또한 특정한 경우는 이해를 돕거나 및/또는 설명의 편의를 위해 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 멀티 슈퍼프레임 구조를 나타내는 도면이다.
IEEE802.15.4e의 DSME MAC 프로토콜은 멀티 슈퍼프레임이라는 기존 IEEE802.15.4 비컨 모드의 슈퍼프레임을 확장하여 상기 신뢰성과 저지연성을 지원하는 프레임 구조를 정의한다.
멀티 슈퍼프레임 구조는 복수 개의 슈퍼프레임이 한 개의 비컨 구간(BI, Beacon Interval)을 구성하고 이러한 BI가 반복되는 구조를 갖는다. 각 슈퍼프레임은 세 개의 구간으로 다시 나뉘는데, 슈퍼프레임의 처음은 네트워크를 구성하는 노드 장치간 시각 동기를 위한 비컨을 전송하는 구간이며, 바로 뒤를 이어 노드 장치간 통신을 위한 경쟁기반 채널 접근 구간(CAP)과 예약 기반 시분할 채널 접근 구간 (CFP)이 순차적으로 위치한다.
하나의 멀티 슈퍼프레임이 차지하는 시간 간격을 Multi-superframe Duration(MD)라하며, 하나의 슈퍼프레임이 차지하는 시간 간격을 Superframe Duration(SD)라 한다.
CAP는 임의 채널 접근 방식인 CSMA/CA 프로토콜을 이용하여 채널을 접근하고, CFP 구간은 7개의 타임슬롯으로 구성되어있으며, 노드 장치는 예약 방식을 통해 한 쌍의 노드 장치가 예약된 타임 슬롯에서 데이터 프레임을 주고 받는다.
멀티 슈퍼프레임 구조는 양의 정수 값을 갖는 BO(Beacon Order), MO(Multi-superframe Order), SO(Superframe Order)라는 파라미터를 통해 결정되며 이들간 관계는 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000001
여기서, aBaseSuperframeDuration은 최소의 SD를 나타내며, 960 심벌 시간을 갖는다. 또한, BO, MO, SO 각각은 수학식 2와 같은 관계를 갖는다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000002
또한, 멀티 슈퍼프레임 구조는 노드 장치간 통신을 지원하기 위해 한 멀티 슈퍼프레임 구간(MD) 안에 적어도 하나의 타임 슬롯을 예약해야 한다.
멀티 슈퍼프레임 구조에서 노드 장치간 데이터 통신은 CFP 구간에서 채널 다이버시티(Channel Diversity)를 사용하여 이루어지므로, 멀티 채널을 통해 채널 다중화 이득을 얻게 되어 무선 구간의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 또한, 예약을 통한 시분할 방식의 채널 접근을 통해, 링크계층에서 데이터 프레임 전송의 지연을 최소화하고 확정적 지연 시간을 보장할 수 있다.
최근 스마트 그리드 혹은 스마트 유틸리티 모니터링 응용 서비스와 같이 상대적으로 긴 데이터 생성 주기(예를 들어, 하루에 한번 대상 측정치 생성)를 갖는 서비스에 무선 센서네트워크 시스템을 적용하기 위해서는 이러한 데이터 생성 주기를 고려하여 MAC 프로토콜이 설계되어야 이러한 응용 서비스에서 요구하는 긴 네트워크 동작 시간(이를 테면, 10년 이상)을 만족할 수 있다. 또한, 이러한 서비스는 한가지의 데이터 생성 주기를 갖기보다는 네트워크 구성에 따라 이종의 데이터 생성 주기를 갖게 된다.
그러나, 일반적인 멀티 슈퍼프레임 구조에서는 최대 데이터 전송주기가 BO=14로 제한되어, 실제 서비스에서 제공하는 데이터 생성 주기보다 빈번하게 발생되게 되며, 이는 결국 채널/타임슬롯 자원의 낭비와 불필요한 전력 소모를 초래하게 된다.
이를 테면, BO=14의 멀티 슈퍼프레임과 62.5 ksymbol/sec의 데이터 전송속도를 갖는 네트워크에서는 노드 장치에서 최대 251.66초에 한번씩 타임슬롯이 할당된다. 이는 하루 한번의 모니터링 센싱 정보를 생성하는 응용 서비스의 경우, 매우 빈번한 할당 주기가 되어 높은 전력 소모를 초래할 수 있다.
또한, 일반적인 멀티 슈퍼프레임 구조에서는 멀티 슈퍼프레임 단위로 타임 슬롯을 할당하기 때문에, 서로 다른 데이터 생성 주기를 필요로 하는 모니터링 응용 서비스를 지원하기 어렵다는 문제점을 가지며, 대규모의 노드 장치를 갖는 네트워크 구성 시 각 노드 장치는 센싱 정보를 전달하기 위해 네트워크 가입 절차와 타임슬롯 할당절차를 거치게 되어 불필요한 통신 전력 소비를 초래할 수도 있다.
도 2는 일실시예에 따른 멀티 슈퍼프레임 구성 방법을 도시하는 흐름도이다.
단계 210에서는, 멀티 슈퍼프레임 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정할 수 있다.
상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함할 수 있다.
이 경우, 단계 210에서는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정할 수 있다.
또한, 단계 210에서, 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)는 상기 슈퍼프레임 오더(SO) 이상이고, 제1 값 이하로 설정될 수 있으며, 이때 상기 제1 값은 양의 정수 22일 수 있다.
단계 220에서는, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성할 수 있으며, 각각의 멀티 슈퍼프레임 마다 floor(2^(MO-BO)) 개(이 때, floor(x)는 x를 넘지 않는 최대 정수를 출력하는 함수임)의 비컨 구간이 포함되도록 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성할 수 있다.
상기 적어도 하나의 파라미터는, 상기 멀티 슈퍼프레임 구성 방법에 연관되는 노드 장치에 의해 선택되는 양의 정수인 할당 오더(AO)를 더 포함할 수 있으며, 상기 노드 장치의 타임 슬롯 할당 주기는 2(MO-BO)/2AO 로 결정될 수 있다.
상기 노드 장치의 상기 타임 슬롯 할당 위치는 DSME-GTS 슬롯 기술자(Slot Description)에 의해 결정될 수 있다.
이 경우, 상기 DSME-GTS 슬롯 기술자는 BI 인덱스와 SuperframeID, 그리고 SlotID를 포함할 수 있다.
상기 BI 인덱스는, 상기 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스를 의미한다.
상기 SuperframeID는, 상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯에 대한 할당 오더(AO) 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스를 나타낸다.
그리고, 상기 SlotID는, 상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스일 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치가 타임 슬롯을 할당하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
상기 노드 장치는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 이용하여 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 장치로서, 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)는 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 노드 장치는 타임 슬롯 할당 주기에 연관되는 할당 오더(AO)를 더 포함할 수 있다.
단계 310에서는, 타임 슬롯 할당 주기를 결정하기 위해 양의 정수인 할당 오더(AO)를 결정할 수 있다.
단계 320에서는, 상기 할당 오더(AO)에 따라 상기 타임 슬롯을 할당할 수 있다.
단계 320에서, 상기 노드 장치는 상기 할당 오더(AO)를 이용하여 상기 타임 슬롯 할당 주기를 2(MO-BO)/2AO 로 할당할 수 있다.
상기 노드 장치의 상기 타임 슬롯 할당 위치는 DSME-GTS 슬롯 기술자(Slot Description)에 의해 결정될 수 있으며, 이 경우 상기 DSME-GTS 슬롯 기술자는 BI 인덱스와 SuperframeID, 그리고 SlotID를 포함할 수 있다.
상기 BI 인덱스는, 상기 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스를 의미한다.
상기 SuperframeID는, 상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯에 대한 할당 오더(AO) 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스를 나타낸다.
그리고, 상기 SlotID는, 상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스일 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치(400)를 도시하는 블록도이다.
상기 노드 장치(400)는 관리부(410), 구성부(420) 및 제어부(430)로 구성될 수 있다. 다만, 상기 제어부(430)는 선택적인(optional) 구성으로서, 일부 실시예에서는 상기 제어부(430)가 생략될 수도 있다.
상기 관리부(410)는 멀티 슈퍼프레임의 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정하여 관리할 수 있다.
상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 관리부(410)는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정할 수 있으며, 동시에 상기 슈퍼프레임 오더(SO) 이상이고 제1 값 이하로 설정할 수 있다.
이 때, 상기 제1 값은 IEEE 802.15.4 표준에 의해 양의 정수 22일 수 있다.
상기 구성부(420)는 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성할 수 있다.
상기 구성부(420)는 각각의 멀티 슈퍼프레임마다 floor(2^(MO-BO)) 개(이 때, floor(x)는 x를 넘지 않는 최대 정수를 출력하는 함수임)의 비컨 구간이 포함되도록 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 노드 장치(400)는 배터리 전력 소모를 최소화하기 위한 제어부(430)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(430)는 상기 멀티 슈퍼프레임 별로 할당되는 타임 슬롯 및 상기 멀티 슈퍼프레임에 포함되는 적어도 하나의 비컨 구간 시작 시 비컨을 청취하는 이외에는 트랜시버를 오프(off)함으로써, 상기 노드 장치(400)의 배터리 수명을 연장하는 동시에 네트워크의 사용시간을 확장할 수 있다.
상기 노드 장치(400)는 무선 센서 네트워크에 가입하는 경우, 네트워크 가입을 위한 DSME MAC 규격에서 정의되는 DSME-Association request에, DSME Association Type 필드 및 Extended DSME-GTS Allocation 필드를 포함시킬 수 있다.
여기서, 상기 DSME Association Type 필드는 DSME MAC 가입 절차(Association Procedure)를 구별하는 바이너리 인덱스 필드를 의미한다.
또한, 상기 Extended DSME-GTS Allocation 필드는 상기 DSME Association Type 필드의 값이 1인 경우에 활성화되며, 타임 슬롯 할당 요청 정보를 나타낸다.
도 5는 일실시에에 따른 확장된 멀티 슈퍼프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 1의 일반적인 멀티 슈퍼프레임 구조를 이용하는 경우 발생할 수 있는 채널/타임슬롯 자원의 낭비와 불필요한 전력 소모의 문제점을 보완하기 위해, 도 5의 확장된 멀티 슈퍼프레임 구조가 고려될 수 있다.
상기 확장된 멀티 슈퍼프레임 구조는, 보다 긴 데이터 샘플링 주기를 갖는 응용 서비스를 지원하기 위해, 수학식 2의 BO, MO, SO의 관계식을 수학식 3 및 4와 같이 변경할 수 있다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000003
Figure PCTKR2013001910-appb-I000004
수학식 3은 슈퍼 프레임의 길이 (SD)와 비컨 주기 (BI)를 결정하기 위한 SO, BO값의 범위를 나타내는 것으로, 이는 현재 IEEE802.15.4에 명기된 식이다.
또한, 수학식 4는 긴 데이터 샘플링 주기를 갖는 응용 서비스를 지원하기 위해, 상기 확장된 멀티 슈퍼프레임에서 제시하는 것으로, 기존 IEEE802.15.4e에서 명시하는 수학식 2와는 다른 멀티 슈퍼프레임 구조를 갖는다.
여기서, len(BSN)은 BSN의 길이를 나타내며, 강화된 비컨 프레임(enhanced beacon frame)이 시퀀스 번호 필드(the Sequence Number field)를 포함하는 경우에는 8의 값을, 시퀀스 번호 필드가 존재하지 않는 경우에는 0의 값을 가질 수 있다.
또한, 수학식 2에 의해 BO의 최대값은 8이고, len(BSN)은 시퀀스 번호 필드를 포함하는 경우 최대값 8을 가질 수 있으므로, 이를 각각 수학식 4에 대입하면 SO 및 MO는 수학식 5와 같은 관계로 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000005
일반적인 멀티 슈퍼프레임의 경우, 수학식 2와 같이 MO값은 항상 BO값보다 작은 값을 취하게 되어, 한 비컨 주기 안에 적어도 하나 이상의 멀티 슈퍼프레임이 존재해야 한다. 그러나, 상기 확장 멀티 슈퍼프레임 구조의 경우, MO값의 BO에 대한 제약을 제거하여, 독립적인 MO값을 취할 수 있게 한다.
도 5를 참조하면, MO값이 BO값보다 큰 값으로 설정되어, 하나의 멀티 슈퍼프레임 구간 (MD, 530)내 복수 개의 비컨 구간 (BI, 520)을 갖는 구조가 된다. 보다 구체적으로, 한 MD(530) 내에 존재하는 BI(520)의 개수는 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000006
여기서, 함수 floor(x)는 x는 넘지 않는 최대 정수 값을 나타낸다.
상기 확장된 멀티 슈퍼프레임 구조를 기존의 일반적인 멀티 슈퍼프레임 구조와 비교하면, 상기 확장된 멀티 슈퍼프레임 구조에서는 MO 값의 확장으로 인해 보다 신축적인 데이터 샘플링 주기를 지원할 수 있다.
이를 테면, 62.5 ksymbol/sec의 데이터 전송속도를 갖는 네트워크에서 네트워크 내 모든 노드 장치는 한 MD 구간(530) 동안 하나의 데이터 전송 슬롯을 할당받는 경우, 각 노드 장치는 수학식 1에 의해 최대 MD 심벌에 한번씩 타임슬롯이 할당될 수 있다.
이를 상기 확장된 멀티 슈퍼프레임에 적용하면, 수학식 7과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000007
상기 확장된 멀티 슈퍼프레임의 경우, 각 노드 장치는 약 16.8분에 한번씩 타임슬롯을 할당되게 된다.
또한, MO값을 최대 22로 설정하는 경우, 동일한 네트워크 구성에 대해 한 노드 장치는 약 17.9시간에 한번씩 타임슬롯을 할당받게 된다.
따라서, 긴 데이터 샘플 주기를 갖는 응용 서비스를 지원할 수 있다. 특히, 이러한 응용 서비스는 예시에서 제시하는 데이터 전송 속도보다 훨씬 낮은 전송속도를 갖는 경우가 일반적이며, 실제 타임슬롯 할당 주기는 훨씬 길어지게 된다.
타임슬롯 할당 주기의 증가는 단순히 긴 데이터 샘플 주기를 갖는 응용 서비스를 지원하기 위함이 아니라, 노드 장치의 배터리 수명을 연장하여 네트워크의 사용 시간을 확장하는 효과를 가져올 수 있다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 네트워크내의 모든 노드 장치는 각각 할당된 타임 슬롯(511)과 각 BI(520)의 시작 부분에서 송신되는 비컨(beacon)을 청취하는 것을 제외하고는, 트랜시버(transceiver)를 off하여 배터리 전력 소모를 최소화할 수 있다.
상기 확장된 멀티 슈퍼프레임에서 확장된 MO는 주기적으로 방송되는 비컨 프레임에 포함되어 방송될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 적어도 하나의 파라미터를 이용한 타임슬롯 할당 위치를 설명하는 도면이다.
기존 DSME MAC에서는 노드 장치간 통신을 위해 타임 슬롯을 할당할 때 MD 단위로 슬롯 할당이 이루어지게 된다. 이를 테면, 노드 장치 A와 B가 통신을 위해 타임 슬롯 할당 절차를 거쳐 첫 번째 슈퍼프레임의 두 번째 타임 슬롯을 할당받은 경우, 동일 BI 내의 두 번째 멀티 슈퍼프레임 내의 동일 위치에 타임 슬롯이 자동으로 할당된다. 따라서, 두 노드 간의 통신을 위한 타임슬롯 할당은 멀티 슈퍼 프레임 단위로 이루어지게 되며, 이는 동일 네트워크를 구성하는 모든 노드의 장치마다 공통된 할당 주기로 적용된다.
유틸리티 모니터링과 같은 응용 서비스에서는, 정보양이 많지 않은 여러 종류의 모니터링 데이터를 주기적으로 수집하여 코디네이터 장치에게 전송하게 되는데, 이는 모니터링 데이터 종류에 따라 서로 다른 모니터링 데이터 수집 주기를 가질 수 있다.
따라서 동일 타임슬롯 할당 주기를 갖는 기존의 DSME MAC로는 이러한 이종의 데이터 생성 주기를 갖는 응용 서비스를 지원하기에는 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하고자, 멀티 슈퍼프레임에 제어 파라미터인 할당 오더(Allocation Order, AO)를 추가할 수 있다. 상기 AO가 적용된 타임슬롯 할당 주기는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2013001910-appb-I000008
도 6을 참조하면, 타임 슬롯을 할당받은 노드 장치의 타임 슬롯 위치는 AO, BI Index, SuperframeID, SlotID를 통해 나타낼 수 있으며, 611 내지 614와 같이 표시되어 BI(610) 내의 특정 위치에 포함될 수 있다.
AO는 타임 슬롯 할당을 원하는 두 노드 장치 별로 임의 양의 정수 값을 선택하여 설정할 수 있으며, 타임 슬롯 할당 시에 할당을 원하는 타임 슬롯의 위치는 BI Index, SuperframeID, SlotID를 이용하여 지정할 수 있다.
BI Index는 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스로서, 하나의 멀티 슈퍼 프레임 구간(MD) 동안 존재하는 복수 개의 비컨 주기(BI)에 대한 순번을 나타낸다. 상기 BI Index는 MD에서 PAN 코디네이터 장치가 비컨을 전송하는 첫 BI를 BI Index 0으로 가지고, 이후의 BI는 순차적으로 오름차순으로 순번 값을 가지며, BI Index를 통해 해당 타임 슬롯이 속하는 BI를 표시할 수 있다.
SuperframeID는 상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯에 대한 할당 오더의 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스로서, BI 동안 존재하는 복수개의 슈퍼프레임에 대한 순번을 나타낼 수 있다. 상기 SuperframeID는 BI구간에서 PAN 코디네이터 장치가 비컨을 전송하는 첫 슈퍼프레임을 SuperframeID 0으로 갖는다. 또한, 상기 SuperframeID는 이후의 슈퍼프레임은 순차적으로 오름차순으로 순번 값을 가지며, SuperframeID를 통해 해당 타임슬롯이 속하는 슈퍼프레임을 명시할 수 있다.
SlotID는 상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스로서, BI 동안 존재하는 복수 개의 타임슬롯에 대한 순번을 나타내며, BI구간에서 PAN 코디네이터 장치가 비컨을 전송하는 첫 슈퍼프레임의 처음 타임 슬롯을 0으로 순차적으로 오름차순으로 값을 갖는다. 이 경우, 슈퍼프레임내의 비컨을 전송하는 구간과 CAP 구간은 순번 값에서 제외되며, SlotID를 통하여 해당 타임 슬롯의 순번을 표시할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따라 확장된 DSME-GTS Allocation 필드 구조를 나타내는 도면이다.
상기 노드 장치(400)는 통신을 위해 타임 슬롯을 할당받을 때까지 네트워크 가입 절차와 타임슬롯 할당 절차를 거치게 된다.
DSME MAC을 사용하는 네트워크의 경우, 이를 위하여 네트워크 가입 절차에서 3개의 커맨드 프레임(DSME-Allocation Request, Response, Beacon Allocation Notification 커맨드 프레임)과 타임 슬롯 할당 절차에서 3개의 커맨드 프레임(DSME-GTS Request, Reply, Notify 커맨드 프레임)을 교환하게 된다.
노드 장치에서 소비되는 전력 중 상당 부분을 차지하는 부분이 통신시 사용되는 전력이라는 점을 고려할 때, 이와 같이 많은 커맨드 프레임을 사용하여 통신 자원을 할당하는 방식은 노드 장치의 수명을 단축시키고 네트워크의 수명을 단축시키는 문제점을 갖는다.
또한, 커맨드 프레임은 랜덤 액세스 방식으로 채널을 접근하여 송/수신을 하게 되므로, 프레임 충돌이 일어날 경우 각 절차를 다시 수행해야 하는 번거로움과 추가의 전력 소비 문제를 갖는다.
따라서, 전력 소모를 최소화하기 위해, 네트워크 가입 절차에 타임 슬롯 할당 절차를 병합하는 방식을 고려해볼 수 있으며, 이는 다음과 같이 수행될 수 있다.
먼저, 상기 노드 장치(400)는 네트워크에 가입하기 위해 주기적으로 방송되는 비컨을 청취하게 되는데, 비컨을 통해 네트워크에서 운용되고 있는 멀티 슈퍼 프레임 구조, 채널 다이버시티 모드(Channel Diversity Mode), 시각 동기 정보(Time Synchronization Specification) 등을 얻게 된다.
이후 상기 노드 장치(400)는 기존 DSME MAC에서 사용하는 DSME-Association Request와 DSME-Association Response 커맨드를 이용하여 네트워크에 가입하게 되는데, 네트워크 가입을 원하는 노드 장치는 비컨을 송신하는 주변 노드 장치 중 적어도 하나를 선택하여 DSME-Association Request 커맨드를 송신할 수 있다.
이 경우, 네트워크 가입 시 기존의 DSME MAC에서 정의한 방식으로 네트워크에 가입할지, 혹은 통합 절차에 의한 가입 방식을 선택할지를 지정하여 타임 슬롯 자원을 할당받기 위한 정보를 포함할 수 있다.
상기 노드 장치(400)가 DSME-Association Request 커맨드를 수신하면, 자신의 자원 정보를 이용하여, 네트워크 가입 요청에 대한 결과 상태 정보, 타임슬롯 할당 정보 등을 포함하는 DSME-Association Response 커맨드를 회신하여 통합 절차를 마치게 된다.
DSME-Association Request 커맨드는 DSME MAC 규격에서 정의한 DSME-Association Request 커맨드에 DSME Association Type 필드, Extended DSME-GTS Allocation 필드를 추가로 가질 수 있다.
DSME Association Type 필드는 '0'과 '1'의 값을 갖는 1비트 길이의 필드로써, 기존과 같은 DSME MAC의 가입 절차를 갖는 경우에는 '0'의 값으로, 통합 가입 절차를 갖는 경우에는 '1'의 값으로 설정될 수 있다.
Extended DSME-GTS Allocation 필드는 DSME Association Type 필드 값이 '1'인 경우에 활성화되고, 타임 슬롯 할당을 요청하기 위한 정보를 포함할 수 있으며, 이는 도 7과 같이 표시될 수 있다.
도 7을 참조하면, Direction 서브필드(710)는 요청하는 타임 슬롯이 송신을 위함인지 수신을 위함인지 나타내는 것으로서, 송신의 경우에는 '1'로, 수신의 경우에는 '0'으로 설정될 수 있다.
또한, Allocation Order 서브필드(720)는 도 6의 AO 값을 포함할 수 있다. Hopping Sequence Request 서브필드(730)는 기존 DSME MAC 규격에서 정의한 macHoppingSequenceID값에 따라 정해지며, macHoppingSequenceID이 '1'인 경우에만 '1'의 값으로 설정되고, 나머지 값에 대해서는 '0'으로 설정된다.
도 8은 일실시예에 따른 DSME-Association 응답 커맨드 구조를 나타내는 도면이다.
DSME-Association Response 커맨드는 DSME MAC 규격에서 정의한 DSME-Association Response 커맨드에, Allocation Order 필드, BI Index 필드, SuperframeID 필드, Slot ID 필드, Channel Index 필드를 추가하고, Association Status 필드의 상태 값을 한 가지 더 추가하는 형태로 정의될 수 있다.
여기서, Allocation Order 필드는 도 5의 AO값을 포함하며, BI Index 필드, SuperframeID 필드, Slot ID 필드는 할당할 타임 슬롯의 위치를 표시하기 위한 인덱스 정보 값을 가질 수 있다.
또한, Channel Index 필드는 채널 다이버시티 모드(Channel Diversity Mode) 중 channel adaptation 모드로 동작될 경우에 활성화되는 필드로, 할당할 타임슬롯에서 사용되는 채널 값을 포함할 수 있다.
한편, 기존 DSME MAC에서는 macHoppingSequenceID의 값에 따라 네트워크에서 사용되는 호핑 시퀀스(Hopping Sequence)의 종류를 정의하고 있다.
macHoppingSequenceID값이 '0'인 경우, PAN 코디네이터 장치는 네트워크에서 사용할 호핑 시퀀스를 생성하여 네트워크에 가입하는 노드 장치에게 알려 주어야 한다.
따라서, 상기 노드 장치(400)에 의한 통합 절차에서는 기존 DSME MAC과의 동작 호환을 유지하기 위해, 비컨 정보에 포함되어 방송되는 macHoppingSequenceID의 값이 '0'인 경우, 네트워크에 가입을 원하는 노드 장치가 DSME-Association Request 커맨드의 Extended DSME-GTS Allocation 필드에 존재하는 Hopping Sequence Request 서브 필드값을 '1'로 설정하여 네트워크 가입 요청하도록 할 수 있다.
상기 노드 장치가 네트워크 요청(DSME-Association Request 커맨드)을 수신하면, DSME-Association response 커맨드의 Hopping Sequence Length 필드와 Hopping Sequence 필드를 활성화하여, 해당 정보를 삽입 후 커맨드를 송신할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 확장 DSME MAC을 이용한 통합 네트워크 가입 절차의 메시지 시퀀스를 설명하는 도면이다.
DSME-enabled PAN에서 디바이스들은 가입 절차(association procedure) 동안 DSME-GTSs에 할당될 수 있다.
만약, 'macExtendedDSMEenabled'가 TRUE인 경우, '1'로 설정된 DSME-AssociationType 파라미터를 가지는 MLME-ASSOCIATE.request primitive(910)를 통해 PAN에 가입되고, 상기 디바이스는 DSME-Association Request 커맨드를 확장된 DSME-GTS 할당 필드와 함께 코디네이터(coordinator)에 전송함으로써, DSME-GTS 할당(allocation)을 요청할 수 있다.
상기 MLME-ASSOCIATE.request(910)는 DSMEAssociationType, Direction, AllocationOrder, HoppingSequenceRequest 등의 서브 필드를 포함할 수 있다.
DSME-Association Request 커맨드가 수신되면, 코디네이터의 MAC 서브 레이어는 '1'로 설정된 DSMEAssociationType 파라미터와 함께 MLME-ASSOCIATE.indication primitive(920)를 통해 DSME-GTS 할당이 요청되는 다음 레이어(next higher layer)에 알려준다.
상기 MLME-ASSOCIATE.indication(920)은 DSMEAssociationType, Direction, AllocationOrder, HoppingSequenceRequest 등의 서브 필드를 포함할 수 있다.
코디네이터의 상기 다음 레이어는 상기 MAC 서브 레이어가 MLME-ASSOCIATE.response primitive(930)를 통해 DSME-GTS 할당 요청에 응답하도록 지시할 수 있다.
상기 MLME-ASSOCIATE.response(930)는 DSMEAssociationType, AllocationOrder, BIIndex, SuperframeID, SlotID, ChannelIndex, HoppingSequenceLength, HoppingSequence 등의 서브 필드를 포함할 수 있다.
이후, 상기 MAC 서브레이어는 DSME-GTS 할당 정보를 포함하는 DSME-Association 응답 커맨드를 디바이스에 전송한다.
DSME-Association 응답 커맨드가 수신되면, 상기 디바이스의 MAC 서브레이어는 DSME-GTS를 할당하고, MLME-ASSOCIATE.confirm primitive(940)를 통해 그 결과를 다음 레이어에 보고한다.
상기 MLME-ASSOCIATE.confirm(940)은 DSMEAssociationType, AllocationOrder, BIIndex, SuperframeID, SlotID, ChannelIndex, HoppingSequenceLength, HoppingSequence 등의 서브 필드를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 멀티 슈퍼프레임 구성 방법에 있어서,
    상기 멀티 슈퍼프레임 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함하고, 상기 설정하는 단계는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는, 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 슈퍼프레임 오더(SO) 이상이고 제1 값 이하로 설정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 값은 양의 정수 22인 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구성하는 단계는, 각각의 멀티 슈퍼프레임 마다 floor(2^(MO-BO)) 개의 비컨 구간이 포함되도록 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 - floor(x)는 x를 넘지 않는 최대 정수를 출력하는 함수임 - 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터는, 상기 방법에 연관되는 노드 장치에 의해 선택되는 양의 정수인 할당 오더(AO)를 더 포함하고,
    상기 노드 장치의 타임 슬롯 할당 주기는 2(MO-BO)/2AO 로 결정되는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노드 장치의 상기 타임 슬롯 할당 위치는, DSME-GTS 슬롯 기술자(slot description)에 의해 결정되며,
    상기 DSME-GTS 슬롯 기술자는,
    상기 구성되는 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스인 BI 인덱스;
    상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당 오더는 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스인 SuperframeID; 및
    상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스인 SlotID
    를 포함하는 방법.
  7. 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치가 타임 슬롯을 할당하는 방법에 있어서,
    타임 슬롯 할당 주기를 결정하기 위해 양의 정수인 할당 오더(AO)를 결정하는 단계; 및
    상기 할당 오더에 따라 상기 타임 슬롯을 할당하는 단계
    를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노드 장치는, 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 이용하여 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 장치이며 - 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)는 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정됨 -,
    상기 타임 슬롯을 할당하는 단계는, 상기 할당 오더(AO)를 이용하여 상기 타임 슬롯 할당 주기를 2(MO-BO)/2AO 로 할당하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 타임 슬롯의 할당 위치는, DSME-GTS 슬롯 기술자(slot description)에 의해 결정되며,
    상기 DSME-GTS 슬롯 기술자는,
    상기 구성되는 멀티 슈퍼프레임의 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당되는 위치에 연관되는 비컨 구간의 식별 인덱스인 BI 인덱스;
    상기 비컨 구간 내에서의 상기 타임 슬롯이 할당 오더는 위치에 연관되는 슈퍼프레임 식별 인덱스인 SuperframeID; 및
    상기 비컨 구간 내에서의 타임 슬롯의 식별 인덱스인 SlotID
    를 포함하는 방법.
  10. 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치에 있어서,
    멀티 슈퍼프레임의 구성을 위한 적어도 하나의 파라미터를 설정하여 관리하는 관리부; 및
    상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 구성부
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 양의 정수인 슈퍼프레임 오더(SO), 비컨 오더(BO) 및 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 포함하고, 상기 관리부는 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 비컨 오더(BO)보다 큰 값으로 설정하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 관리부는, 상기 멀티 슈퍼프레임 오더(MO)를 상기 슈퍼프레임 오더(SO) 이상이고 제1 값 이하로 설정하는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 구성부는, 각각의 멀티 슈퍼프레임 마다 floor(2^(MO-BO)) 개의 비컨 구간이 포함되도록 상기 멀티 슈퍼프레임을 구성하는 - floor(x)는 x를 넘지 않는 최대 정수를 출력하는 함수임 - 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 멀티 슈퍼프레임 별로 할당되는 타임 슬롯 및 상기 멀티 슈퍼프레임에 포함되는 적어도 하나의 비컨 구간 시작 시 비컨을 청취하는 경우 이외에는 트랜시버를 오프하는 제어부
    를 더 포함하는 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 노드 장치는,
    상기 무선 센서 네트워크에 가입하는 경우, 네트워크 가입을 위한 DSME MAC 규격에서 정의되는 DSME-Association request에,
    DSME MAC 가입 절차를 구별하는 바이너리 인덱스 필드인 DSME Association Type 필드; 및
    상기 DSME Association Type 필드 값이 1인 경우에 활성화 되며, 타임 슬롯 할당 요청 정보를 나타내는 Extended DSME-GTS Allocation 필드
    를 포함시키는 장치.
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