WO2018124481A1 - 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 tsch 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법 - Google Patents

혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 tsch 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법 Download PDF

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channels
coordinator
cqe
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정상화
김재영
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    • H04J3/10—Arrangements for reducing cross-talk between channels

Definitions

  • the present invention relates to a TSCH scheme, which is a TDMA-based MAC protocol.
  • the present invention relates to a scheduling apparatus and method for fast synchronization for reducing the read time of nodes wanting to join by reflecting network congestion, node placement, and communication channel quality. It is about.
  • IoT Internet of Thing
  • Wireless HART is a technology that greatly improves the reliability and stability of wireless communication technology.
  • Wireless HART adopts TSCH (Time Slotted Channel Hopping) Media Access Control (MAC) protocol.
  • TSCH Time Slotted Channel Hopping
  • MAC Media Access Control
  • the TSCH MAC protocol used here was adopted as a standard technology by being included in the IEEE 802.15.4e MAC amendment which improved the problems of the existing IEEE 802.15.4-2006 standard.
  • the IEEE 802.15.4e standard belongs to the licencse-free 2.4 GHz Industrial Scientic and Medical (ISM) band and is divided into 16 channels.
  • nodes around the network are time synchronized to match the start time of a slotframe and share channel hopping information.
  • the slot frame is repeated continuously during the operation time, and one slot frame is composed of a plurality of timeslots. Sleep, translate, and receive in one time slot.
  • Channel hopping is a technology that transmits and receives data by changing the frequency used for each timeslot and solves the transmission problem caused by congestion.
  • a synchronization technique is essential and a very important factor.
  • the node participating in the network is kept in a read state because the scheduling information of the network is not known until the ADV message is heard. This lowers the energy efficiency of small battery-powered devices and significantly shortens the period of actual operation, which can cause serious problems in terms of maintenance.
  • Wireless communication is often used in a basic industrial environment to increase productivity. Wireless data exchange for automation has become more frequent. Most of the radios used here share 2.4 GHz ISM bands, and interference caused by manpower and equipment can cause problems indefinitely increasing the latency of nodes reading on certain channels.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the scheduling apparatus and method for fast synchronization to reduce the read time of the nodes that want to join by reflecting the congestion of the network, the arrangement status of the nodes, the quality of the communication channel
  • the purpose is to provide.
  • a scheduling device for fast synchronization for TSCH in a crowded industrial wireless network environment for achieving the above object is an RF transmission and reception module for transmitting and receiving RF signals from a neighboring channel, and received from the RF transmission and reception module RSSI reception and storage module for receiving and storing RSSI value in RF signal and RSSI value for each channel received by RSSI reception and storage module 20 by substituting CQE formula to measure and measure CQE value of each channel.
  • the channel sorting module sorts the CQE values in ascending order (highest channel quality) based on the CQE value, and the channel sorting module receives one channel having the highest CQE value and sets it as a channel. It is configured to include channel setting and ADV receiving module to start reading for ADV reception.
  • the channel alignment module uses a Channel Quality Estimation technique based on a received signal strength indication as a method of measuring a CQE value (channel quality).
  • Another feature of a scheduling apparatus for fast synchronization for a TSCH in a congested industrial wireless network environment for achieving the above object is an RF transmission and reception module for transmitting and receiving RF signals from a neighboring channel, and receiving in the RF transmission and reception module
  • An information collection unit for receiving the ADV and RSSI values from the RF signals, substituting RSSI values for each channel into the CQE formula, measuring the CQE values of each channel, and collecting information on the number of coordinators and a good group; Based on the number of coordinators collected by the information collecting unit and the information of the good group, information about the number of coordinators and the number of allocated ADV slots is transmitted to the PAN coordinator. It is configured to include an ADV packet generation unit and the scheduling unit for generating and transmitting to the designated channel in each coordinator.
  • the information collection unit RSSI receiving and storage module for receiving and storing the RSSI value from the RF signal received from the RF transmission and reception module
  • ADV receiving unit for receiving the ADV received from the RF transmission and reception module and check the number of other coordinators around And measuring the CQE value of each channel by substituting the RSSI value of each channel received from the RSSI receiving and storing module into the CQE formula, and then the highest CQE value based on the measured CQE value (in order of good channel quality).
  • Channel sorting module arranged by the ADV receiver and the channel sorting module, and an algorithm decision unit configured to set the coordinator number and the good group by using the ADV, the coordinator number and the CQE value, and select the channels having the high CQE values. It features.
  • the algorithm determining unit selects and selects a channel that is not congested based on a predetermined threshold value among channels arranged based on CQE values arranged in ascending order in the channel sorting module, and the ADV receiver measures the channel selection module.
  • a group setting module for setting the number of coordinators and a good group.
  • the ADV packet generating unit and the scheduling unit transmit an ADV slot allocation request module for transmitting information on the number of coordinators set in the algorithm determiner 240 and the number of allocated ADV slots to the fan coordinator, and the ADV slot allocation request module.
  • an ADV information generation module for generating an ADV message by receiving an answer from the fan coordinator based on the information transmitted from the transmission unit, and transmitting the ADV message to a designated channel.
  • the fan coordinator is responsible for scheduling the entire topology according to the ADV slot allocation based on the number of good groups and coordinators.
  • Another feature of the scheduling apparatus for fast synchronization for TSCH in a crowded industrial wireless network environment for achieving the above object is to transfer the information of the good group information and the number of neighbor coordinator of each coordinator from the information collector
  • a coordinator number calculating module for calculating the number of coordinators sharing a communication distance with each coordinator based on the received RF transceiver module, the information transmitted from the RF transceiver module, and a CQE value among the information transmitted from the RF transceiver module
  • the channel calculation module in the good group which calculates the number of channels classified into good groups, the number of coordinators calculated and the number of channels classified into good groups, and allocates channels for each coordinator based on the allocated information.
  • To the RF transmission and reception module to each coordinator There is composed, including a control message scheduling module to transmit over the air.
  • a characteristic of the scheduling method for fast synchronization for TSCH in a crowded industrial wireless network environment according to the present invention for achieving the above object is (A) RSSI in all channels received by the RF transmission / reception module through the RSSI reception and storage module. Determining whether a value exists; (B) if no RSSI value exists in any of the channels as a result of the measurement, detecting RSSI in all channels again using an RF transmission / reception module; and (C) the measurement result. If the RSSI value exists in all channels, detecting the RSSI value in two channels among all channels, and (D) measuring the CQE value of each channel by substituting the RSSI value for each channel into the CQE formula through the channel alignment module.
  • Another feature of the scheduling method for fast synchronization for TSCH in a crowded industrial wireless network environment according to the present invention for achieving the above object is (a) received by the RF transceiver module 100 through the RSSI reception and storage module Measuring whether the RSSI value exists in all channels; (b) if the RSSI value does not exist in any of the channels as a result of the measurement, detecting RSSI in all channels again using an RF transceiver module; and (c ) If the RSSI values exist in all channels as a result of the measurement, detecting RSSI values in two channels among all channels, and (d) substituting the RSSI values for each channel received through the channel alignment module into the CQE formula.
  • the method includes selecting a channel having the highest CQE value again based on the collected CQE values, and repeating the above (c) step.
  • the first number of calculating the number of channels classified in the good group based on the CQE value from the channel calculating module in the good group is determined.
  • the number of the first calculation result is 1 to 3, allocating channels (AVD slots) by the number and transmitting the information to the coordinator, and the number of coordinators calculated from the coordinator number calculation module.
  • the coordinator with the lowest number among the IDs is assigned a channel (AVD slot), and the information is transmitted to the coordinator. If the number of channels in the second calculation result is two, the two coordinators are assigned to the channel one by one and conveying the information to the coordinator, and when the number of the second calculation result channel is three When the coordinator with the lower ID is assigned two channels, the remaining coordinator is assigned with one channel, and the information is transmitted to the coordinator, and the number of coordinators calculated from the coordinator number calculation module is three or more.
  • the channels of the good group are allocated in the order of the coordinator IDs in the order of being lower, and the information To the coordinator, and as a result of the comparison, the number of channels in the good group is greater than the number of coordinators If a larger or the same is characterized in that it comprises the step of receiving each of the coordinator allocating a channel it is allocated a channel for sending ADV message on multiple channels at the same time, transfers the information to the coordinator.
  • the first calculation result includes allocating the top three channels (AVD slots) having the best quality (the highest value of the CQE value) and delivering the information to the coordinator. Characterized in that made.
  • the top three channels (AVD slots) having the best quality are allocated to each coordinator and the remaining channels are not used. Characterized in that it comprises a step that does not.
  • the scheduling apparatus and method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment have the following effects.
  • ADVs are sent more frequently to channels with nodes that want to join, allowing for faster synchronization of nodes that want to join the network, enabling faster topology configuration and data exchange.
  • 1 is a slotframe presented in the paper for measuring channel quality.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus for fast synchronization for a TSCH in a congested industrial wireless network environment in a node wishing to participate in a network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a node wishing to participate in a network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus for fast synchronization for a TSCH in a congested industrial wireless network environment in a coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a fan coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a fan coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a time unit in a crowded industrial wireless network environment to which the first to third embodiments of the present invention are applied.
  • the present invention describes an apparatus and method for fast synchronization using channel quality measurement, wherein the operation method of a node wanting to participate in the network, the operation method of the coordinator for transmitting an ADV message, and all information of the coordinators
  • the operation of the Pan Coordinator which knows and schedules it, is different.
  • the first embodiment is described as follows.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment at a node wishing to participate in a network according to an embodiment of the present invention.
  • a scheduling apparatus in a node that wants to participate in a network includes an RF transceiver module 10 that transmits and receives an RF signal from a neighboring channel, and an RSSI value in the RF signal received by the RF transceiver module 10.
  • RSSI reception and storage module 20 for receiving and storing the data, and the RSSI value for each channel received by the RSSI reception and storage module 20 is substituted into the CQE formula of Equation 1 to measure the CQE value of each channel.
  • a channel sorting module 30 for sorting the CQE values in ascending order (highest channel quality) on the basis of the measured CQE value, and inputting one channel having the highest CQE value in the channel sorting module 30. It is composed of a channel setting and the ADV receiving module 40 to set the channel to receive, and start the reading (Listen) for receiving the ADV in the set channel.
  • the channel alignment module 30 uses a channel quality estimation technique based on a received signal strength indication as a method of measuring a CQE value (channel quality).
  • FIG. 1 is a slotframe proposed in the paper for measuring channel quality.
  • the RSSI value of a channel is measured in an NF slot behind the slotframe.
  • the channel quality of the entire topology is equalized by sharing channel quality values between coordinators by using RPT slots on the front side.
  • Equation 1 is a formula used for evaluating channel quality
  • c represents a channel number
  • NE [c] is a current RSSI value of a corresponding channel
  • NE [c] is reflected as is, and after that, And NE [c] are corrected using appropriate weights.
  • a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment at a node wishing to participate in the network according to the present invention configured as described above is as follows.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment at a node wishing to participate in a network according to an embodiment of the present invention.
  • the RSSI value does not exist in any of the channels (S10), the RSSI is detected again in all channels using the RF transmission / reception module 10 (S20). In addition, when RSSI values exist in all channels, the RSSI value is detected in two channels among all channels (S30).
  • the channel alignment module 30 substitutes the RSSI value for each channel into the CQE formula of Equation 1 to measure the CQE value of each channel, and then the highest CQE value based on the measured CQE value. (In good order) (S40).
  • the channel set-up and ADV receiving module 40 receives one channel having the highest CQE value selected and aligned in the channel alignment module 30 and starts reading for receiving ADV from the corresponding channel (S50). ). At this time, if the ADV is not received even after four slot frames, the channel having the highest CQE value is again selected based on the collected CQE values, and the above operation (S30) is repeated (S60).
  • the second embodiment is described as follows.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • the scheduling apparatus in the coordinator receives the RF transmission / reception module 100 that transmits and receives an RF signal from a peripheral channel, and receives the ADV and RSSI values from the RF signal received by the RF transmission / reception module 100.
  • the CQE value of each channel By measuring the CQE value of each channel by substituting the RSSI value of each channel into the CQE formula of Equation 1, and collecting the information of the coordinator number and the good group (200), and collecting the information Based on the number of coordinators collected in the unit 200 and the information of the good group, the information about the number of coordinators and the number of allocated ADV slots is transmitted to the PAN coordinator. It is composed of the ADV packet generation unit and the scheduling unit 300 for generating a transmission to the designated channel in each coordinator.
  • the information collecting unit 200 receives the RSSI receiving and storing module 210 for receiving and storing the RSSI value from the RF signal received from the RF transmitting and receiving module 100 and the ADV received from the RF transmitting and receiving module 100.
  • ADV receiver 220 for receiving and checking the number of other coordinators in the vicinity and the CQE value of each channel by substituting the RSSI value for each channel received from the RSSI reception and storage module 210 into the CQE formula of Equation 1
  • the ADV identified by the channel sorting module 230 and the ADV receiver 220 and the channel sorting module 230 in order of the highest CQE values (highest channel quality) based on the measured CQE values.
  • the algorithm determination unit 240 sets the coordinator number and the good group using the coordinator number and the CQE value, and selects channels having a high CQE value.
  • the algorithm determiner 240 selects and selects a channel that is not congested based on -70bBm among channels arranged based on the CQE values arranged in ascending order in the channel sorting module 230. 241 and a group setting module 242 for setting the number of coordinators and the good group measured by the ADV receiver 220.
  • the ADV packet generation unit and the scheduling unit 300 transmits information to the fan coordinator 400 about the number of coordinators set in the algorithm determiner 240 and the number of allocated ADV slots. ), And an ADV information generation module 320 that receives an answer from the fan coordinator 400 based on the information transmitted from the ADV slot allocation request module 310, generates an ADV message, and transmits the generated ADV message to a designated channel.
  • FIG. 6 is an embodiment of a slot frame in which an ADV slot is added among slot frames, and the ADV information generating module 320 uses an ADV message for each channel allocated to a fan coordinator in a timeslot not used for Tx / Rx based on this. Send it.
  • the fan coordinator 400 is responsible for scheduling the entire topology according to the ADV slot allocation based on the number of good groups and coordinators.
  • the scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in the coordinator according to the present invention configured as described above is as follows.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • the RSSI value does not exist in any of the channels (S100)
  • the RSSI is detected again in all channels using the RF transmission / reception module 100 (S200).
  • the RSSI value is detected in two channels among all channels (S300).
  • the CQE value of each channel is measured by substituting the RSSI value of each channel received through the channel sorting module 230 into the CQE formula of Equation 1, and the higher CQE value is based on the measured CQE value (channels). Order in good quality) (S400).
  • the ADV receiver 220 searches whether there is another coordinator around the ADV received in step S500, sets the number of coordinators found, the good group, and transmits information on channels having a high CQE value to the fan coordinator 400. (S600).
  • a time slot is allocated to each coordinator for ADV (S700), and when time slot information is received at the corresponding coordinator (S800), an ADV message is generated by specifying a time slot. Transmission on the channel (S900).
  • S700 the process of S700 will be described in detail with reference to FIG. 8 in the following third embodiment.
  • the channel having the highest CQE value is again selected based on the collected CQE values, and the above operation is repeated (S400).
  • the third embodiment is described as follows.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a fan coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • the scheduling apparatus of the fan coordinator includes an RF transmission / reception module 410 which receives the information on the coordinator's good group information and the number of neighboring coordinators from the information collection unit 200, and the RF transmission / reception module.
  • Coordinator number calculation module 420 for calculating the number of coordinators sharing a communication distance with each coordinator based on the information transmitted from the (410) and the CQE value of the information transmitted from the RF transmitting and receiving module (410)
  • the channel calculation module 430 in the good group which calculates the number of channels classified as good groups, is compared with the calculated number of coordinators and the number of channels classified as good groups, and based on this, the channel is assigned to each coordinator and assigned.
  • a scheduling method for fast synchronization for a TSCH in a congested industrial wireless network environment in a fan coordinator configured as described above is as follows.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a congested industrial wireless network environment in a fan coordinator according to an embodiment of the present invention.
  • the channel calculation module 430 in the good group is assigned to the good group based on the CQE value.
  • the number of classified channels is calculated (first calculation) (S702).
  • the number of coordinators calculated from the coordinator number calculation module 420 is two (S706)
  • the number of channels classified in the good group is calculated based on the CQE value from the channel calculation module 430 in the good group ( Second calculation) (S707).
  • the coordinator with the lowest number among the coordinator IDs is assigned a channel (AVD slot) (S708), and the information is transmitted to the coordinator (S714).
  • the coordinator ID since the coordinator ID is added in the order in which the coordinators join, there is no overlapping number, and it is preferable that the coordinator ID be assigned first.
  • a number among the coordinator IDs will be described as the lowest numbered allocation. However, the allocation of the numbers in the lowest numbered order among the coordinator IDs is not limited thereto.
  • the two coordinators are assigned channels one by one (S709), and transmits the information to the coordinator (S714).
  • the coordinator with the lower ID is assigned two channels
  • the other coordinator is assigned with one channel (S710), and the information is transmitted to the coordinator. (S714).
  • the number of channels calculated is four or more, the top three channels (AVD slots) having the best quality (the highest CQE value) are allocated to each coordinator as above, and the remaining channels are not used.
  • each coordinator is assigned a channel so that the channel is allocated so that ADV messages can be sent from multiple channels at the same time ( S713), and transfers the information to the coordinator (S714).
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a scheduling method for fast synchronization for TSCH in a time unit in a crowded industrial wireless network environment to which the first to third embodiments of the present invention are applied.
  • a PAN coordinator 400 two coordinators (coordinator 1 (ID: 1), coordinator 2 (ID: 2)) 300a and 300b, and one node participate in participation. This is the situation you want.
  • the node wanting to participate reads the ADV message for participation in channel 20 having the best channel quality.
  • the coordinators 300a and 300b transmit the information of the coordinator to the fan coordinator 400 around the quality of the channel measured by the coordinators and the channel allocation. For reference, in the example situation, since the coordinator 1 300a has a lower ID than the coordinator 2 300b, the upper two channels having good quality are allocated.
  • the channel quality is changed due to the change of surrounding conditions, and the channel quality is changed in the order of 26, 15, 23. Accordingly, in the case of a node that wants to participate, the ADV is read from the channel 26 having the highest quality, and each coordinator 300a or 300b delivers the channel quality information and the surrounding coordinator information to the fan coordinator 400. Allocate a channel matching the algorithm.
  • the coordinator 1 300a has been assigned channels 26 and 15, and the coordinator 2 300b has been assigned channel 23.
  • each node sends an ADV message to the channel and the node that receives it joins the network.
  • the present invention relates to a TSCH scheme, which is a TDMA-based MAC protocol.
  • the present invention relates to a scheduling apparatus and method for fast synchronization for reducing the read time of nodes wanting to join by reflecting network congestion, node placement, and communication channel quality. It is about.

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Abstract

본 발명은 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과, 상기 채널 정렬모듈에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 포함하여 구성되는데 있다.

Description

혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법
본 발명은 TDMA기반 MAC 프로토콜인 TSCH 기법에 관한 것으로, 특히 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 IoT(Internet of Thing)는 실생활에 가장 많이 사용된다고 인식되고 있는 기술이다. IoT는 지속적인 데이터 송신과 에너지 효율이 중요하기 때문에 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)와 같은 저 전력 네트워크 기술이 아주 중요한 역할을 하고 있다. 더불어 산업 적인 측면에서도 IIoT(Industrial Internet of Things) 라는 기술이 새로운 트렌드로 각광 받고 있다.
2000년도 초 제한적인 요구 사항들을 많이 가지고 있는 산업 환경에 적합한 효율성과 확장성을 가진 ISA100.11a, Wireless HART 및 무선 기술 표준이 많이 개발되었다. Wireless HART는 무선통신 기술의 신뢰도와 안정성을 크게 향상시킨 기술로서, IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 하여, TSCH(Time Slotted Channel Hopping) MAC(Media Access Control) 프로토콜을 채택하였다. 2012년도 여기서 사용된 TSCH MAC 프로토콜은 기존 IEEE 802.15.4-2006 표준의 문제점을 개선한 IEEE 802.15.4e MAC 개정안에 포함되어 표준기술로 채택되었다. IEEE 802.15.4e 표준은 licencse-free 2.4 GHz ISM(Industrial Scientic and Medical) 대역에 속해 있으며, 16개의 채널로 나누어 사용하고 있다.
TSCH MAC 프로토콜에서 네트워크 전역의 노드들은 시각 동기화(Time Synchronization)되어 슬롯프레임(Slotframe)의 시작 시점을 일치시키고, 채널 호핑(Channel hopping) 정보를 공유한다. 슬롯프레임은 동작 시간동안 계속 반복되며, 하나의 슬롯프레임은 다수의 타임슬롯(Timeslot)으로 구성되어 있다. 하나의 타임슬롯에서 슬립(sleep), 전송(translate), 수신(receive)을 한다. 채널 호핑(Channel hopping)이라는 기술은 각 타임슬롯마다 사용되는 주파수(frequency)를 다르게 변경하여 데이터 송·수신을 하는 기술로 혼잡에 의한 전송 문제를 해결하는 기술이다.
TSCH MAC 프로토콜에서 전체 토폴로지(Topology) 구성을 위한 단계 중 네트워크를 구성하는 동기화(Synchronization)를 위한 조인 단계가 있다. 네트워크에 참여하고 싶은 새로운 노드들은 이미 네트워크에 참여하고 있는 노드들이 보내는 동기화에 필요한 스케줄링(scheduling) 정보를 담고 있는 광고 패킷(advertisement packet(ADV))을 수신해야 한다.
TSCH MAC에서 동작하는 스케줄링(scheduling) 기술과 채널 호핑(Channel hopping) 기술을 사용하기 위해서는 동기화 기술이 필수적이며 매우 중요한 요소이다. 네트워크 참여를 위한 노드는 ADV 메시지를 듣기 전까지는 네트워크의 스케줄링 정보를 알 수 없기 때문에 한 없이 읽기(listen) 상태를 유지하게 된다. 이는 배터리로 움직이는 작은 장치들의 에너지 효율을 낮춰 실제 동작할 수 있는 기간을 대폭 줄이게 되어 유지 보수 측면에서 심각한 문제가 발생할 수 있다.
기본적인 산업 환경에서 생산성 효율을 높이기 위해 무선 통신이 많이 사용된다. 자동화를 위한 무선 데이터 교환이 보다 빈번하게 일어나게 되었다. 여기서 사용되는 무선 통신의 대부분은 2.4 GHz ISM 대역을 공유해서 사용하고 있으며, 인력과 장비가 움직여 만드는 간섭은 특정 채널에서 읽기를 하고 있는 노드의 대기를 무한정 늘리는 문제를 일으킬 수 있다.
산업 무선 네트워크의 가장 중요한 특성인 신뢰도와 안정성을 만족시키면서 위와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 채널 상태와 변화에 따른 보다 빠르고 유연한 동기화 전략이 필요하다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 특징은 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과, 상기 채널 정렬모듈에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 채널 정렬모듈은 CQE 값(채널 품질)을 측정하는 방법으로 수신된 신호 세기 표시(Received signal strength indication)를 기반으로 한 채널 품질 평가(Channel Quality Estimation) 기법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 다른 특징은 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 ADV와 RSSI 값을 수신하여 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 수집하는 정보 수집부와, 상기 정보 수집부에서 수집된 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 기반으로 팬 코디네이터(PAN coordinator)에게 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하고, 답변을 받으면 ADV 메시지를 생성하여 각 코디네이터에서 지정된 채널에 송신하는 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 정보 수집부는 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과, RF 송수신모듈에서 수신되는 ADV를 수신하고 주변에 다른 코디네이터의 개수를 확인하는 ADV 수신부와, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과, ADV 수신부 및 채널 정렬모듈에서 확인된 ADV, 코디네이터 개수 및 CQE 값을 이용하여 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들을 선택하는 알고리즘 결정부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 알고리즘 결정부는 채널 정렬모듈에서 높은 순으로 정렬되어 있는 CQE 값을 기준으로 정렬되어 있는 채널 중 미리 설정된 임계치를 기준으로 혼잡하지 않은 채널을 선별하여 선택하는 채널 선택모듈과, ADV 수신부에서 측정된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하는 그룹 설정모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부는 팬 코디네이터에게 알고리즘 결정부(240)에서 설정된 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하는 ADV 슬롯 할당 요청모듈과, 상기 ADV 슬롯 할당 요청모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 팬 코디네이터로부터 답변을 수신하여 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 ADV 정보 생성모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 팬 코디네이터는 굿 그룹(good group)과 코디네이터의 개수를 기초로 ADV 슬롯 할당에 따른 전체 토폴로지의 스케줄링을 담당하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 또 다른 특징은 정보 수집부로부터 각 코디네이터의 굿 그룹 정보와 주변 코디네이터 개수의 정보를 전달받는 RF 송수신모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 각 코디네이터와 통신 거리를 공유하는 코디네이터의 개수를 산출하는 코디네이터 개수 산출모듈과, 상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보 중 CQE 값을 기준으로 굿 그룹으로 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 굿 그룹 내 채널 산출모듈과, 상기 산출되는 코디네이터의 개수와 굿 그룹으로 분류된 채널 개수를 비교하고 이를 기반으로 코디네이터 마다 채널을 할당하고, 할당된 정보를 상기 RF 송수신모듈로 전달하여 각각 코디네이터에게 무선으로 송신하도록 하는 제어 메시지 스케줄링 모듈을 포함하여 구성되는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법의 특징은 (A) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와, (B) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와, (C) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와, (D) 채널 정렬모듈을 통해 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와, (E) 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 통해 채널 정렬모듈에서 정렬되어 선정된 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 해당 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 단계와, (F) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (C) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법의 다른 특징은 (a) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와, (b) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와, (c) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와, (d) 채널 정렬모듈을 통해 수신된 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와, (e) ADV 수신부에서 수신된 ADV를 통해 주변에 다른 코디네이터가 있는지 검색하고, 검색된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들의 정보를 팬 코디네이터에게 전달하는 단계와, (f) 상기 팬 코디네이터로부터 전달된 정보를 기반으로 ADV를 위한 각 코디네이터 별로 타임슬롯이 할당되어, 해당 코디네이터에 타임슬롯 정보가 수신되면, 타임슬롯에 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 단계와, (g) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (c) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 (f) 단계는 코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 1개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 1 산출 단계와, 상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 1~3개일 경우에는 그 개수만큼 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 2개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 2 산출 단계와, 상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 하나일 경우에는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호의 코디네이터가 채널(AVD 슬롯)을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 2개인 경우에는 2개의 코디네이터가 하나씩 채널을 할당받게 되고 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 3개인 경우에는 ID가 낮은 순번의 코디네이터가 2개의 채널을 할당받고, 나머지 코디네이터가 하나의 채널을 할당받고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 3개 이상인 경우에는 코디네이터의 개수와 굿 그룹의 채널 개수를 비교하는 단계와, 상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 적을 경우는 코디네이터 ID가 낮은 순서로 굿 그룹의 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와, 상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 크거나 같은 경우는 각 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받아서 동시에 여러 채널에서 ADV 메시지를 보낼 수 있도록 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 4개 이상일 때는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 2 산출결과 산출되는 채널의 개수가 4개 이상인 경우에는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 각 코디네이터에 할당하고 나머지 채널은 사용하지 않는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 채널 품질에 따라 네트워크 합류를 원하는 노드들의 채널 변경이 가능해 혼잡하거나 빈번하게 변화하는 산업 무선 환경에서 적용이 가능하다.
둘째, 합류를 원하는 노드들이 몰려 있는 채널에 ADV를 더 빈번히 보내기 때문에 네트워크 합류를 원하는 노드들의 더 빠르게 동기화 가능해 토폴로지 구성과 데이터 교환을 보다 빠르게 진행할 수 있다.
셋째, 주변에 코디네이터(coordinator)의 개수에 따라 ADV 메시지를 스케줄링하고 동작하기 때문에 동일 채널에서 ADV 메시지 충돌로 인한 혼잡 및 간섭을 줄일 수 있다.
도 1 은 채널 품질 측정을 위해 논문에서 제시한 슬롯프레임(Slotframe)
도 2 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 6 은 슬롯프레임 중 ADV 슬롯이 추가된 슬롯프레임
도 7 는 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예를 적용한 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 시간 단위로 나타낸 흐름도
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 채널 품질 측정을 활용하여 빠른 동기화를 위한 장치 및 방법을 설명하며, 이때, 네트워크 참여를 원하는 노드의 동작방식과, ADV 메시지를 송신하는 코디네이터(coordinator)의 동작방식, 그리고 코디네이터들의 모든 정보를 알고 이를 스케줄링하는 팬 코디네이터(Pan Coordinator)의 동작방식이 서로 다르기 때문에 각각 나누어 설명하겠다.
제 1 실시예를 설명하면 다음과 같습니다.
도 2 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 네트워크 참여를 원하는 노드에서의 스케줄링 장치는 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈(10)과, 상기 RF 송수신모듈(10)에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈(20)과, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 다음 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈(30)과, 상기 채널 정렬모듈(30)에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈(40)로 구성된다.
이때, 상기 채널 정렬모듈(30)은 CQE 값(채널 품질)을 측정하는 방법으로 수신된 신호 세기 표시(Received signal strength indication)를 기반으로 한 채널 품질 평가(Channel Quality Estimation) 기법을 사용한다.
도 1 은 채널 품질 측정을 위해 논문에서 제시한 슬롯프레임(Slotframe)으로, 슬롯프레임 뒤쪽에 NF 슬롯에서 채널의 RSSI 값을 측정한다. 그리고 앞쪽에 RPT 슬롯을 이용하여 코디네이터 간의 채널 품질값을 공유하여 전체 토폴로지의 채널 품질을 동일하게 한다.
그리고 다음 수학식 1은 채널 품질 평가에 사용되는 수식으로, c는 채널의 번호를 나타내며, NE[c]는 해당 채널의 현재 RSSI 값이고,
Figure PCTKR2017013263-appb-I000001
는 최종적으로 계산 후에 저장되는 채널 품질이다. 첫
Figure PCTKR2017013263-appb-I000002
는 NE[c]의 값이 그대로 반영되며, 그 이후부터는 이전의
Figure PCTKR2017013263-appb-I000003
과 NE[c]의 값을 적절한 가중치를 이용하여 보정하게 된다.
Figure PCTKR2017013263-appb-M000001
이때,
Figure PCTKR2017013263-appb-I000004
이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 참여를 원하는 노드에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 RSSI 수신 및 저장모듈(20)을 통해 RF 송수신모듈(10)에서 수신되는 모든 채널(11~26) 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정한다(S10).
그리고 상기 측정결과(S10) 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈(10)을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출한다(S20). 또한 상기 측정결과(S10) 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출한다(S30).
이어, 채널 정렬모듈(30)을 통해 채널별 RSSI 값을 상기 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬한다(S40).
그리고 채널 설정 및 ADV 수신모듈(40)을 통해 채널 정렬모듈(30)에서 정렬되어 선정된 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 해당 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작한다(S50). 이때, 4개의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 위의 동작(S30)을 반복한다(S60).
제 2 실시예를 설명하면 다음과 같습니다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 코디네이터에서의 스케줄링 장치는 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈(100)과, 상기 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 RF 신호에서 ADV와 RSSI 값을 수신하여 각 채널별 RSSI 값을 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 수집하는 정보 수집부(200)와, 상기 정보 수집부(200)에서 수집된 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 기반으로 팬 코디네이터(PAN coordinator)에게 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하고, 답변을 받으면 ADV 메시지를 생성하여 각 코디네이터에서 지정된 채널에 송신하는 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부(300)로 구성된다.
이때, 상기 정보 수집부(200)는 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈(210)과, RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 ADV를 수신하고 주변에 다른 코디네이터의 개수를 확인하는 ADV 수신부(220)와, 상기 RSSI 수신 및 저장모듈(210)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈(230)과, ADV 수신부(220) 및 채널 정렬모듈(230)에서 확인된 ADV, 코디네이터 개수 및 CQE 값을 이용하여 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들을 선택하는 알고리즘 결정부(240)로 구성된다.
한편, 상기 알고리즘 결정부(240)는 채널 정렬모듈(230)에서 높은 순으로 정렬되어 있는 CQE 값을 기준으로 정렬되어 있는 채널 중 -70bBm을 기준으로 혼잡하지 않은 채널을 선별하여 선택하는 채널 선택모듈(241)과, ADV 수신부(220)에서 측정된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하는 그룹 설정모듈(242)로 구성된다.
그리고 상기 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부(300)는 팬 코디네이터(400)에게 알고리즘 결정부(240)에서 설정된 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하는 ADV 슬롯 할당 요청모듈(310)과, 상기 ADV 슬롯 할당 요청모듈(310)에서 전달되는 정보를 기반으로 팬 코디네이터(400)로부터 답변을 수신하여 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 ADV 정보 생성모듈(320)로 구성된다.
도 6 은 슬롯프레임 중 ADV 슬롯이 추가된 슬롯프레임의 실시예로서, ADV 정보 생성모듈(320)은 이를 기초로 해서 Tx/Rx에 사용되지 않는 타임슬롯에서 팬 코디네이터에게 할당받은 채널에 각각 ADV 메시지를 전송한다.
이때, 상기 팬 코디네이터(400)는 굿 그룹(good group)과 코디네이터의 개수를 기초로 ADV 슬롯 할당에 따른 전체 토폴로지의 스케줄링을 담당한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 먼저 RSSI 수신 및 저장모듈(210)을 통해 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 모든 채널(11~26) 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정한다(S100).
그리고 상기 측정결과(S100) 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈(100)을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출한다(S200). 또한 상기 측정결과(S100) 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출한다(S300).
이어, 채널 정렬모듈(230)을 통해 수신된 채널별 RSSI 값을 상기 수학식 1의 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬한다(S400).
그리고 ADV 수신부(220)에서 수신된 ADV를 통해 주변에 다른 코디네이터가 있는지 검색하고(S500), 검색된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들의 정보를 팬 코디네이터(400)에게 전달한다(S600).
상기 팬 코디네이터(400)로부터 전달된 정보를 기반으로 ADV를 위한 각 코디네이터 별로 타임슬롯이 할당되어(S700), 해당 코디네이터에 타임슬롯 정보가 수신되면(S800), 타임슬롯에 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신한다(S900). 이때, 상기 S700의 과정은 다음 제 3 실시예에서 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
이어, 4개의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 위의 동작을 반복한다(S400)
제 3 실시예를 설명하면 다음과 같습니다.
도 7 는 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7에서 도시하고 있는 것과 같이, 팬 코디네이터에서의 스케줄링 장치는 정보 수집부(200)로부터 각 코디네이터의 굿 그룹 정보와 주변 코디네이터 개수의 정보를 전달받는 RF 송수신모듈(410)과, 상기 RF 송수신모듈(410)에서 전달되는 정보를 기반으로 각 코디네이터와 통신 거리를 공유하는 코디네이터의 개수를 산출하는 코디네이터 개수 산출모듈(420)과, 상기 RF 송수신모듈(410)에서 전달되는 정보 중 CQE 값을 기준으로 굿 그룹으로 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 굿 그룹 내 채널 산출모듈(430)과, 상기 산출되는 코디네이터의 개수와 굿 그룹으로 분류된 채널 개수를 비교하고 이를 기반으로 코디네이터 마다 채널을 할당하고, 할당된 정보를 상기 RF 송수신모듈(410)로 전달하여 각각 코디네이터에게 무선으로 송신하도록 하는 제어 메시지 스케줄링 모듈(440)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 팬 코디네이터에서 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 먼저 코디네이터 개수 산출모듈(420)로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 1개인 것으로 판단되면(S701), 굿 그룹 내 채널 산출모듈(430)로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출(제 1 산출)한다(S702).
상기 제 1 산출결과(S702) 채널의 개수가 1~3개일 경우에는 그 개수만큼 채널(AVD 슬롯)을 할당하여(S703)(S704)(S705) 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714). 이때, 채널 개수가 4개 이상일 때는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달한다. 그렇게 하면 하나의 코디네이터가 상황에 맞게 다른 채널에 ADV 메시지를 보내게 된다.
이어 코디네이터 개수 산출모듈(420)로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 2개인 것으로 판단되면(S706), 굿 그룹 내 채널 산출모듈(430)로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출(제 2 산출)한다(S707).
상기 제 2 산출결과(S707) 채널의 개수가 하나일 경우에는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호의 코디네이터가 채널(AVD 슬롯)을 할당받게 되고(S708), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714). 이때, 코디네이터 ID는 코디네이터가 합류한 순서대로 붙여지기 때문에 중복되는 번호가 없으며, 먼저 합류한 코디네이터부터 먼저 할당되도록 하는 것이 바람직하다. 이후 명세서 내에서는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호순으로 할당하는 것으로 기재하도록 한다. 그러나 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호순으로 할당하는 것은 하나의 실시예로서 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제 2 산출결과(S707) 채널의 개수가 2개인 경우에는 2개의 코디네이터가 하나씩 채널을 할당받게 되고(S709), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714).
또한 제 2 산출결과(S707) 채널의 개수가 3개인 경우에는 ID가 낮은 순번의 코디네이터가 2개의 채널을 할당받고, 나머지 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받고(S710), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714). 한편, 산출되는 채널의 개수가 4개 이상인 경우에는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 위에서와 같이 각 코디네이터에 할당하고 나머지 채널은 사용하지 않는다.
마지막으로 코디네이터 개수 산출모듈(420)로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 3개 이상인 경우에는 코디네이터의 개수와 굿 그룹의 채널 개수를 비교한다(S711).
상기 비교결과(S711), 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 적을 경우는 코디네이터 ID가 낮은 순서로 굿 그룹의 채널을 할당받게 되고(S712), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714).
또한, 상기 비교결과(S711), 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 크거나 같은 경우는 각 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받아서 동시에 여러 채널에서 ADV 메시지를 보낼 수 있도록 채널을 할당받게 되고(S713), 그 정보를 코디네이터에게 전달한다(S714).
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예를 적용한 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법을 시간 단위로 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 먼저 PAN 코디네이터(400)와, 2개의 코디네이터(코디네이터1(ID:1), 코디네이터2(ID:2))(300a)(300b)와, 1개의 노드가 참여를 원하는 상황이다.
이때, 처음 채널 품질의 변화가 일어나서 채널이 좋은 순으로 20,14,26 되었다. 이때, 참여를 원하는 노드는 채널 품질이 가장 좋은 채널 20번에서 참여를 위해 ADV 메시지를 읽기(listen) 한다.
코디네이터들(300a)(300b)은 자신이 측정한 채널의 품질과 주변에 코디네이터의 정보를 팬 코디네이터(400)에게 전달하고 채널을 할당 받게 된다. 참고로 예시 상황에서는 코디네이터1(300a)이 코디네이터2(300b)보다 ID가 더 낮기 때문에 품질이 좋은 상위 2개의 채널을 할당받게 된다.
이때 주변 상황의 변화로 인하여 채널 품질이 변해서 채널 품질이 26,15,23의 순서로 변경된다. 이에 따라 참여를 원하는 노드의 경우 가장 품질이 좋은 26번 채널에서 ADV를 읽기하고 각 코디네이터들(300a)(300b)은 자신이 측정한 채널 품질 정보와 주변 코디네이터 정보를 팬 코디네이터(400)에게 전달하고 알고리즘에 맞는 채널을 할당 받는다.
도 9에서 보면 코디네이터1(300a)은 26,15번 채널을 할당 받았고, 코디네이터2(300b)는 23번 채널을 할당 받았다.
그래서 각자 채널에 ADV 메시지를 보내고 그것을 받은 노드는 네트워크에 합류하게 된다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 TDMA기반 MAC 프로토콜인 TSCH 기법에 관한 것으로, 특히 네트워크의 혼잡과 노드들의 배치 상태, 통신 채널의 품질을 반영하여 합류를 원하는 노드들의 읽는 시간을 줄이기 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.

Claims (13)

  1. 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과,
    상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과,
    상기 RSSI 수신 및 저장모듈(20)에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과,
    상기 채널 정렬모듈에서 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 채널로 설정하고, 설정된 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 정렬모듈은 CQE 값(채널 품질)을 측정하는 방법으로 수신된 신호 세기 표시(Received signal strength indication)를 기반으로 한 채널 품질 평가(Channel Quality Estimation) 기법을 사용하는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  3. 주변 채널로부터 RF 신호를 송수신하는 RF 송수신모듈과,
    상기 RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 ADV와 RSSI 값을 수신하여 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 수집하는 정보 수집부와,
    상기 정보 수집부에서 수집된 코디네이터 개수 및 굿 그룹(good group)의 정보를 기반으로 팬 코디네이터(PAN coordinator)에게 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하고, 답변을 받으면 ADV 메시지를 생성하여 각 코디네이터에서 지정된 채널에 송신하는 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 정보 수집부는
    RF 송수신모듈에서 수신되는 RF 신호에서 RSSI 값을 수신하여 저장하는 RSSI 수신 및 저장모듈과,
    RF 송수신모듈에서 수신되는 ADV를 수신하고 주변에 다른 코디네이터의 개수를 확인하는 ADV 수신부와,
    상기 RSSI 수신 및 저장모듈에서 수신되는 각 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 채널 정렬모듈과,
    ADV 수신부 및 채널 정렬모듈에서 확인된 ADV, 코디네이터 개수 및 CQE 값을 이용하여 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들을 선택하는 알고리즘 결정부로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 알고리즘 결정부는
    채널 정렬모듈에서 높은 순으로 정렬되어 있는 CQE 값을 기준으로 정렬되어 있는 채널 중 미리 설정된 임계치를 기준으로 혼잡하지 않은 채널을 선별하여 선택하는 채널 선택모듈과,
    ADV 수신부에서 측정된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하는 그룹 설정모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 ADV 패킷 생성부 및 스케줄링부는
    팬 코디네이터에게 알고리즘 결정부(240)에서 설정된 코디네이터의 개수와 할당하는 ADV 슬롯의 개수에 대한 정보를 전달하는 ADV 슬롯 할당 요청모듈과,
    상기 ADV 슬롯 할당 요청모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 팬 코디네이터로부터 답변을 수신하여 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 ADV 정보 생성모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 팬 코디네이터는 굿 그룹(good group)과 코디네이터의 개수를 기초로 ADV 슬롯 할당에 따른 전체 토폴로지의 스케줄링을 담당하는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  8. 정보 수집부로부터 각 코디네이터의 굿 그룹 정보와 주변 코디네이터 개수의 정보를 전달받는 RF 송수신모듈과,
    상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보를 기반으로 각 코디네이터와 통신 거리를 공유하는 코디네이터의 개수를 산출하는 코디네이터 개수 산출모듈과,
    상기 RF 송수신모듈에서 전달되는 정보 중 CQE 값을 기준으로 굿 그룹으로 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 굿 그룹 내 채널 산출모듈과,
    상기 산출되는 코디네이터의 개수와 굿 그룹으로 분류된 채널 개수를 비교하고 이를 기반으로 코디네이터 마다 채널을 할당하고, 할당된 정보를 상기 RF 송수신모듈로 전달하여 각각 코디네이터에게 무선으로 송신하도록 하는 제어 메시지 스케줄링 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 장치.
  9. (A) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와,
    (B) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와,
    (C) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와,
    (D) 채널 정렬모듈을 통해 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와,
    (E) 채널 설정 및 ADV 수신모듈을 통해 채널 정렬모듈에서 정렬되어 선정된 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 입력받아 해당 채널에서 ADV 수신을 위한 읽기(Listen)를 시작하는 단계와,
    (F) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (C) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
  10. (a) RSSI 수신 및 저장모듈을 통해 RF 송수신모듈(100)에서 수신되는 모든 채널 안에 RSSI 값이 존재하는지를 측정하는 단계와,
    (b) 상기 측정결과 모든 채널 중 하나라도 RSSI 값이 존재하지 않으면, RF 송수신모듈을 이용하여 모든 채널에서 RSSI를 다시 검출하는 단계와,
    (c) 상기 측정결과 모든 채널에 RSSI 값이 존재하는 경우에는 모든 채널 중 2개의 채널에서 RSSI 값을 검출하는 단계와,
    (d) 채널 정렬모듈을 통해 수신된 채널별 RSSI 값을 CQE 공식에 대입하여 각 채널의 CQE 값을 측정하고, 측정된 CQE 값을 기준으로 CQE 값이 높은 순(채널 품질이 좋은 순)으로 정렬하는 단계와,
    (e) ADV 수신부에서 수신된 ADV를 통해 주변에 다른 코디네이터가 있는지 검색하고, 검색된 코디네이터 개수, 굿 그룹을 설정하고, CQE 값이 높은 채널들의 정보를 팬 코디네이터에게 전달하는 단계와,
    (f) 상기 팬 코디네이터로부터 전달된 정보를 기반으로 ADV를 위한 각 코디네이터 별로 타임슬롯이 할당되어, 해당 코디네이터에 타임슬롯 정보가 수신되면, 타임슬롯에 ADV 메시지를 생성하여 지정된 채널에 송신하는 단계와,
    (g) 미리 설정된 개수의 슬롯프레임이 지난 후에도 ADV를 수신하지 못하면, 지금까지 수집된 CQE 값을 기준으로 다시 CQE 값이 가장 높은 하나의 채널을 선택하고, 상기 (c) 단계부터 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 (f) 단계는
    코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 1개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 1 산출 단계와,
    상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 1~3개일 경우에는 그 개수만큼 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
    코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 2개인 것으로 판단되면, 굿 그룹 내 채널 산출모듈로부터 CQE 값을 기준으로 굿 그룹에 분류되어 있는 채널 개수를 산출하는 제 2 산출 단계와,
    상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 하나일 경우에는 코디네이터 ID 중 숫자가 가장 낮은 번호의 코디네이터가 채널(AVD 슬롯)을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
    상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 2개인 경우에는 2개의 코디네이터가 하나씩 채널을 할당받게 되고 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
    상기 제 2 산출결과 채널의 개수가 3개인 경우에는 ID가 낮은 순번의 코디네이터가 2개의 채널을 할당받고, 나머지 코디네이터가 하나의 채널을 할당받고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
    코디네이터 개수 산출모듈로부터 산출되는 코디네이터의 개수가 3개 이상인 경우에는 코디네이터의 개수와 굿 그룹의 채널 개수를 비교하는 단계와,
    상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 적을 경우는 코디네이터 ID가 낮은 순서로 굿 그룹의 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계와,
    상기 비교결과, 코디네이터의 개수보다 굿 그룹의 채널 개수가 더 크거나 같은 경우는 각 코디네이터가 하나의 채널을 할당 받아서 동시에 여러 채널에서 ADV 메시지를 보낼 수 있도록 채널을 할당받게 되고, 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 산출결과 채널의 개수가 4개 이상일 때는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 할당하여 그 정보를 코디네이터에게 전달하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 산출결과 산출되는 채널의 개수가 4개 이상인 경우에는 가장 좋은 품질(CQE 값이 가장 큰 값)을 가지는 상위 3개의 채널(AVD 슬롯)을 각 코디네이터에 할당하고 나머지 채널은 사용하지 않는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼잡한 산업 무선 네트워크 환경에서 TSCH 위한 빠른 동기화를 위한 스케줄링 방법.
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