KR100932926B1 - 다중채널 액세스를 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 MAC에서 다중채널 액세스를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 다중채널액세스제어장치는 송신센서노드에서 데이터채널 중 가용할 수 있는 적어도 하나 이상의 가용채널을 검색하는 채널검색부; 송신센서노드는 컨트롤채널센싱 및 백오프를 통해 상기 컨트롤채널을 선점한 후 프리앰블을 컨트롤 채널에 주기적으로 방송하는 컨트롤채널선점부;및 수신센서노드는 수신한 프리앰블을 기초로 송신센서노드가 가용할 수 있는 가용채널을 파악하고 그 중 수신센서노드에서 가용할 수 있는 채널을 선택하여 그 정보를 송신센서노드에 전송하는 가용채널교환부;를 포함한다.
Figure R1020070133744
채널검색, 채널 협상

Description

다중채널 액세스를 제어하는 장치 및 방법{Method and Apparatus of controlling multi-channel}
본 발명은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 MAC에서 다중채널 액세스를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-106-03, 과제명: RFID/USN용 센서 태그 및 센서 노드 기술 개발].
본 발명이 속하는 기술 분야인 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 MAC은 에너지 소모를 줄여 망의 생존 시간을 늘리고 신뢰성을 향상시키는 것을 추구한다. 이를 위해, 센서 노드의 다중 채널 지원이 가능한 다중 채널 MAC 개발이 중요하다.
다중 채널을 사용할 경우 신뢰성 증가와 충돌에 의한 손실 감소로 전력 소모량이 줄어드므로 USN 망의 생존 시간을 늘릴 수 있고 QoS 요구조건을 만족할 수 있다. 이러한 이유로, 다중 접속 방안의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다.
다중 채널 무선 센서 네트워크는 하드웨어 자체가 작은 센서이고 작은 배터 리로 동작한다는 특징으로 인해 일반적인 다중 채널 무선 네트워크와는 다른 중요한 차이점이 발생한다.
통상의 센서 노드 RF 모듈은 단일 반이중 무선(single half-duplex radio) 트랜시버를 사용한다. 그래서 통상의 무선 ad-hoc 환경에서 사용하는 응용보다 하드웨어 능력이 부족하며, 센서 노드가 작기 때문에 통상 1개를 쓰는 것이 일반적이다.
또한 무선 센서 네트워크에 사용하는 센서 노드는 교체가 쉽지 않은 배터리를 전원으로 사용하는 경우가 대부분이므로, 제한된 전력으로 수신 상태를 계속 유지할 수 없어서 sleep과 listening을 반복하는 절전형 설계를 사용한다.
이와 같이 하드웨어적인 제약을 지니는 센서망에서 다중채널 무선 센서네트워크를 이용하는 주요 목적은 짧은 레이턴시(latency)와 많은 경우 충돌에 의한 재전송을 최소화 하여 전력 이득을 얻기 위해서이다.
센서망은 산불이나, 환자 발생, 교통사고 발생과 같이 급박한 후속조치가 필요한 상황과 같이 자연환경이나 주변 환경의 모니터링에 사용될 수 있다. 모니터링 과정에서 다수의 센서가 갑작스럽게 데이터를 싱크노드(sink node)로 전달할 경우, 단일 채널만 사용하게 되면, 경쟁 기반의 MAC 프로토콜의 경우 경쟁이 심해져 데이터의 전송이 제대로 이뤄지지 않거나, 손실에 의한 재전송으로 전력 손실이 증가할 수 있다.또한, 비 경쟁 기반의 경우에는 어느 정도의 latency를 보장하지만, 이를 위해 평상시에도 계속 일정 양의 에너지를 계속 소비하게 된다.
따라서, 무선 센서 망에서의 다중 채널 무선 액세스 제어 기법은 제한적인 배터리의 수명과 응급 상황의 품질 보장형 서비스와 같이 일반적인 무선 망 다중 채널 무선 액세스 제어 기법과 다른 고려가 필요하다.
본 발명은 채널검색(Channel Scanning)을 이용하여 복수의 채널을 사용하는 다중채널 무선 네트워크에서 채널 손실 및 재전송을 방지하여 에너지 효율성을 높이고자 한다.
복수의 채널을 사용하는 다중채널 무선 네트워크에서 하나의 채널을 채널협상 채널로 사용하고 채널 검색을 이용하여 채널에서 충돌에 의한 손실 및 재전송을 방지한다.
기존의 단일 채널을 이용하는 무선 액세스 제어 기법에 비해 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어 기법에서는 데이터 송수신 상태가 아닐 때에는 웨이크업 주기만을 이용해 컨트롤 채널을 확인하고, 데이터를 송수신 할 때에는 사용이 가능한 데이터 채널을 이용하여 데이터를 송수신함으로써, 즉시 전송 확률의 증가로 지연과 충돌에 의한 손실을 최소화하여 전송품질 향상과 재전송 등에 의한 전력 소비를 줄이게 되는 이점이 있다.
또한, 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어 방법을 위해서는, 데이터 송신을 원하는 노드는 채널 검색을 통해 가용한 채널을 찾으므로, 각 채널의 사용 상태를 계속 유지하고 있을 필요는 없다. 즉, 수신센서노드는 송신단에서 보내온 채널 목록에 대해 검색을 하여 수신센서노드가 사용할 수 있는 채널을 선택 하여 송신센서노드에 알려주므로, 센서 노드들이 송수신을 위해 다른 세션 각각에 대한 정보를 복잡하게 관리할 필요가 없는 것이다.
본 발명의 무선센서네트워크 시스템에서 N+1 개의 다중채널이 사용되는 경우, 1개의 채널은 센서노드간 채널 협상을 수행하는 컨트롤 채널로 사용하고, 나머지 N개의 채널은 데이터 전송을 위한 데이터 채널로 사용된다.
또한, 무선센서네트워크 시스템 내의 각각의 센서 노드들은 데이터를 송수신 할 때에만 트랜시버의 채널을 특정 데이터 채널로 설정하고, 그렇지 않은 경우 기본적으로 트랜시버의 채널은 컨트롤 채널로 설정하여 수신을 대기한다.
그리고, 각각의 센서 노드들은 일정한 주기의 슬립구간(sleep period)과 웨이크업 구간(wake-up period)를 갖는다. 웨이크업 구간에 센서 노드는 컨트롤 채널을 리슨(listen)하여 자신에게 데이터를 송신하고자 하는 노드가 있는가를 판단하게 된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 무선센서네트워크시스템에서 컨트롤 채널과 N개의 데이터 채널을 포함하는 다중채널 액세스를 제어하는 방법은 송신센서노드에서 상기 데이터채널 중 가용할 수 있는 적어도 하나 이상의 가용채널을 검색하는 채널검색단계; 상기 송신센서노드가 컨트롤채널센싱 및 백오프를 통해 상기 컨트롤채널을 선점한 후 프리앰블을 상기 컨트롤 채널에 주기적으로 방송하는 컨트롤채널선점단계;및 수신센서노드에서 상기 수신한 프리앰블을 기초로 상기 송신센서노드에서 가용할 수 있는 상기 가용채널을 파악하고 그 중 상기 수신센서노드에서 가용할 수 있는 채널을 선택하여 그 정보를 상기 송신센서노드에 전송하는 가용채널교환단계;를 포함한다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 본 발명에 보다 더 충실하도록 하기 위해서, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자 수준의 변경이나 변형이 있을 수 있음을 명기하는 바이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예로서, 다중채널액세스제어장치의 내부 구성도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어방법의 전체 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다중채널액세스제어장치는 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어 기법은 송신센서노드를 통해 현재 데이터 채널의 상태를 확인한 후, 사용 가능한 채널이 존재할 때 수신센서노드에게 이를 기준으로 통신을 위한 채널을 선택하도록 하는 방법이다.
이를 위하여, 본 발명의 다중채널액세스제어장치는 채널검색부(110), 컨트롤 채널선점부(120), 가용채널교환부(130) 및 데이터전송부(140)을 포함한다. 이하에서는 도 1 및 도 2 를 기초로 본 발명의 주요 특징을 기술하겠다.
채널검색부(110)에서는 무선센서네트워크시스템 내의 송신센서노드에서 상기 데이터채널 중 가용할 수 있는 적어도 하나 이상의 가용채널을 검색한다. 데이터를 전송하고자 하는 송신센서노드는 채널검색을 수행한 후 컨트롤 채널로 돌아오게 된다.
컨트롤채널선점부(120)에서 송신센서노드는 컨트롤채널센싱 및 백오프를 통해 상기 컨트롤채널을 선점한 후 프리앰블을 상기 컨트롤 채널에 주기적으로 방송한다.
다수의 송신 노드가 존재할 경우 컨트롤 채널 내에서 충돌이 발생할 수 있다. 이를 위해 송신센서노드간에 컨트롤채널을 선점하기 위해 컨트롤채널을 센싱하는 방법은 다음과 같다.
*컨트롤 채널 센싱
먼저, 컨트롤 채널의 현재 상태를 파악하기 위한 기준은 다음과 같다. 송신센서노드는 프리앰블 전송 구간 중, TWaitAck(231) 만큼 아무런 데이터도 전송하지 않는다. TWaitAck(231)는 프리앰블을 전송하고 다음 프리앰블을 전송하기까지 수신센서노드로부터 Ack메시지를 기다리는 시간이다. 즉, 프리앰블의 전송은 데이터 전송을 의미하므로 데이터 전송후 다음 데이터 전송하기 전까지 수신확인 정보인 Ack메시 지를 기다린 후 전송을 시작한다는 것을 의미한다.
TWaitAck(231) 만큼 아무런 데이터도 전송하지 않는다는것은 새로운 노드가 참여하는 경우, 다른 노드가 데이터를 전송하고 나서 Ack메시지 수신을 대기하는 기간으로서, 채널이 조용하다는 것을 채널을 비어있는 것으로 오인하지 않기 위해 기다리는 시간이다.
그러므로 해당 수신센서노드가 ACK 메시지를 전송하지 않는다면, 이 시간 동안은 컨트롤 채널이 사용 중이지만 컨트롤 채널 내에는 아무런 데이터도 전송되고 있지 않는다는 의미이다.
따라서, 컨트롤 채널을 선점하고자 하는 다른 송신센서노드는 위와 같은 시간 이상의 충분한 시간 동안 컨트롤 채널을 센싱하여야 하므로, 컨트롤 채널의 상태를 판단하기 위한 시간(TCtrlSense , 232)을 수학식 (1)과 같이 정의하였다.
TCtrlSense(232) = TWaitAck(231) + TCCA
이 경우, TCCA는 트랜시버에 의한 CCA(Clear Channel Assessment) 시간이다. 이는 트랜시버에 의해 해당 채널에 노이즈가 아닌 의미 있는 데이터가 존재하는가 판단하기 위해 필요한 시간이다. 이 시간은 트랜시버의 bit rate(B)에 의해 결정되고, TCCA=1/B로 나타낼 수 있다. 예를들어 CC2500 트랜시버의 에너지 효율적인 전송률은 250Kbps이므로, 의미 있는 데이터 한 비트를 판단하기 위한 TCCA 는 1/250Kbps= 4μsec이다.
모든 노드들은 duty cycle에 따라 주기적으로 깨어나 Wake-up 구간동안 컨트롤 채널을 센싱한다. 이때의 프리앰블 수신을 위한 노드들의 Wake-up 구간도 TCtrlSense(232)이다.
TCtrlSense(232)동안 컨트롤 채널이 사용 중이지 않으면, 송신센서노드는 컨트롤 채널을 선점하게 된다. 하지만 같은 시간에 컨트롤 채널을 센싱한 노드들간의 충돌 등을 막기 위해 IEEE 802.11 DCF에서의 백오프(back-off)와 동일한 백오프(back-off) 과정을 수행한다.
가용채널교환부(130)에서는 송신센서노드가 채널검색부(110)에서 검색한 채널리스트 중에서 수신센서노드가 사용할 수 있는 채널을 파악하여, 수신센서노드가 사용할 수 있는 채널의 정보를 Ack와 함께 송신센서노드로 전송하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 송신센서노드에서 컨트롤채널을 선점하면, 그 후 송신센서노드가 채널검색부(110)에서 채널검색을 통해 선택한 채널리스트를 바탕으로 컨트롤채널에서 수신센서노드와 채널협상을 수행한다.
즉, 수신센서노드는 상기 수신한 프리앰블을 기초로 상기 송신센서노드가 가용할 수 있는 데이터채널을 파악하고 그 중 수신센서노드에서 가용할 수 있는 채널을 선택하여 그 정보를 Ack 메시지와 함께 송신센서노드에 전송한다. 이로써, 컨트 롤 채널에서 채널 협상에 성공한 송신센서노드와 수신센서노드는 하나의 데이터 채널을 선점하게 된다.
한 쌍의 송신센서노드와 수신센서노드가 데이터 채널을 선점하는 시간은 데이터를 전송하고, 이에 대한 ACK메시지 수신을 위한 시간이다. 이 시간은(233) 도 2에 도시된 바와 같이 TD+SIFS+TA(233) 만큼의 시간이다.
여기서 TD는 송신센서노드에 의한 데이터 전송 시간이며, TA는 수신센서노드에 의한 ACK 메시지 전송 시간, SIFS는 송신센서노드와 수신센서노드가 각자의 트랜시버를 Rx, Tx모드에서 Tx, Rx모드로 변경하는 등의 시간이다.
이 시간들 중, SIFS 만큼 데이터 채널상에 데이터 전송이 이루어지지 않아, 해당 채널이 사용 중이지 않은 것처럼 보이게 된다. 따라서 데이터 송수신을 위해 데이터 채널을 검색하는 노드들은 SIFS 이상의 충분한 시간 동안 데이터 채널을 검색하여야 한다. 따라서, 하나의 데이터 채널을 검색하는 시간(TChSense)은 수학식 2와 같이 정의하였다.
TChSense = SIFS + TCCA
각각의 데이터 채널의 상태를 판단하기 위한 시간을 TChSense 라 하고, 트랜시버의 채널을 변경하는데 걸리는 시간을 TFreqHopping, 망 내에 컨트롤 채널을 제외한 데이터 채널이 N개라고 할 때, 데이터 채널 스캐닝을 위한 총 시간(TChScan)은 수학식 3과 같이 정의할 수 있다.
TChScan=( TChSense+TFreqHopping ) *N
송신센서노드는 위의 시간 동안 데이터 채널을 스캐닝하고, 가용한 채널 n개를 선택하여 컨트롤 채널에서 프리앰블을 통해 수신센서노드에게 선택한 채널 정보를 전달하게 된다. 수신센서노드는 프리앰블 수신 후, 프리앰블 내의 채널 리스트들을 각각 위의 TChSense 만큼 검출하게 되고, 수신센서노드에 의한 채널 스캐닝 시간은 TChScan (N=n)과 같다.
데이터전송부(140)는 수신센서노드가 선택한 채널로 상기 송신센서노드는 채널을 변경한 후 데이터를 전송한다.
도 3은 본 발명에서 이용되는 프리앰블의 내부 구조를 도시한다.
데이터 채널 결정을 위해 프리앰블을 사용하는 자세한 방법은 다음과 같다. 송신센서노드는 데이터 전송을 위해 컨트롤 채널을 통해 프리앰블을 전송한다.
송신센서노드가 전송하는 프리앰블이 수신센서노드의 슬립 구간에서 종료되면, 수신센서노드는 송신되는 프리앰블을 수신할 수 없다. 따라서 수신센서노드가 프리앰블을 인식할 수 있도록 프리앰블의 전송 유지 시간을 한 슬립 구간보다 긴 충분한 시간을 가져야 한다.
프리앰블 메시지에는 Packet_Lenth, Type, Sender_ID(310), Receiver_ID(320), Available_Ch_List (Available_Ch_Total#, Availabl_Ch#...), CRC 등의 정보를 담고 있다. Packet_Lenth은 메시지의 길이를, 메시지 타입(Type=1), Sender_ID(310)는 송신센서노드의 ID, Receiver_ID(320)는 송신센서노드가 통신하고자 하는 목적지 노드의 ID이며, Available_Ch_List는 데이터 채널 스캐닝을 통해 선택한 (N=n)개의 가용 데이터 채널 리스트로 총 수와 0을 제외하고 할당된 해당 채널번호들의 리스트이다.
송신센서노드는 도 3에 도시된 바와 같은 정보를 담은 짧은 프리앰블을 반복하여 주기적으로 전송한다. 각각의 프리앰블 사이에는 수신센서노드로부터 ACK 메시지를 수신하기 위한 시간(TWaitAck)만큼의 공백을 갖는다.
ACK 메시지를 전송하는데 걸리는 시간을 TA라 하면, ACK 메시지 수신을 위한 시간 TWaitAck 은 수학식 4와 같이 정의한다.
TWaitAck = SIFS +TA
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 수신센서노드에서 송신센서노드에 보내는 Ack 메시지의 일 예를 도시한다.
Ack 메시지에는 Packet_Lenth, Type, Sender_ID(410), Receiver_ID(420), Available_Ch_List (Available_Ch_Total#, Availabl_Ch#...), CRC 등의 정보를 담고 있다. Packet_Lenth은 메시지의 길이를, 메시지 타입(Type=2), Sender_ID(410)는 송신센서노드의 ID, Receiver_ID(420)는 수신센서노드의 ID이며, Available_Ch_List는 데이터 채널 스캐닝을 통해 선택한 (N=n)개의 가용 데이터 채널 리스트로 총 수와 0을 제외하고 할당된 해당 채널번호들의 리스트이다.
도 5는 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어방법의 흐름도를 도시한다.
먼저, 송신센서노드는 데이터 전송을 위해 idle한 데이터 채널을 검색하여 가용한 데이터 채널을 최대 n개까지 선택한다. (data channel scanning)(S510~S540). 이 때, 다중 채널은 총 N+1개의 채널로서 하나의 채널은 컨트롤 채널로 사용한다.
그 후, 송신센서노드는 컨트롤 채널에서의 충돌을 회피하기 위해, 컨트롤 채널 센싱과 백 오프를 수행하고, 컨트롤 채널 센싱과 백 오프 수행 후(S550, S560, S561), 컨트롤 채널을 선점한 송신센서노드는 수신센서노드 정보와 선택한 채널 등의 데이터 전송을 위한 정보를 담은 프리앰블을 컨트롤 채널에 주기적으로 방송(Broadcast) 한다(S562).
무선센서네트워크 시스템 내에서 송신센서노드를 제외한 각각의 노드들은 자신의 웨이크업 구간에 주기적으로 깨어나 송신센서노드가 송신하는 프리앰블을 수신한다(S562). 프리앰블을 수신한 노드들은 프리앰블 내 정보를 확인하여, 송신센서노드가 데이터를 전송하고자 하는 노드가 자신인지를 판단하고, 해당 노드가 아닐 경우 다시 슬립 구간로 들어간다.
송신센서노드가 데이터를 전송하고자 하는 노드가 맞는 경우, 프리앰블 과 함께 송신센서노드가 데이터 전송을 위해 선택한 데이터 채널들에 대해 해당 수신 센서노드에서도 가용 여부를 확인하여, 사용 가능한 채널 하나를 선택한 후 ACK 메시지를 통해 송신센서노드에게 전달하고, 선택한 데이터 채널로 트랜시버의 채널을 변경한다(S570, S580). 수신센서노드로부터 ACK를 수신한 송신센서노드는 ACK 메시지 내 채널로 자신의 채널을 변경하여 데이터 전송을 시작한다(S590). 데이터 전송이 끝나면, 송신센서노드는 다시 컨트롤 채널센싱상태로 돌아간다(S591).
도 6 은 수신센서노드에서 다중 채널 무선 액세스 제어를 위한 흐름을 도시한다.
송신센서노드에서 컨트롤채널센싱(S620)을 수행할 때, 송신센서노드는 프리앰블 전송하고, 수학식 1의 TCtrlSense(232) 만큼 컨트롤 채널이 사용중이지 않은 경우, 컨트롤 채널을 선점한다.
컨트롤 채널을 센싱한 송신센서노드가 컨트롤채널에서 송신한 프리앰블을 수신센서노드에서 웨이크업 구간동안 수신한다(S630). 프리앰블을 수신한 노드는 프리앰블에 포함된 수신센서노드 주소를 통해, 송신센서노드가 데이터를 전송하고자 하는 노드가 자신인가를 판단한다(S640). 송신센서노드가 데이터를 전송하려는 노드가 자신이 아닐 경우 자신의 duty cycle에 따라 슬립 구간으로 들어간다.
수신할 수신센서노드가 자신일 경우(ID가 일치하는 경우) 수신센서노드에서는 송신센서노드가 보내온 이용가능한 데이터 채널 중에서 수신센서노드에서도 이용가능한 데이터 채널을 선택한다(S650). 신센서노드에서 채널 스캐닝을 하는 이유는 송신센서노드의 전송 범위 내에는 존재하지 않나, 수신센서노드의 전송 범위 내 에는 포함되는 숨겨진 단말(hidden terminal) 등의 문제를 회피하기 위해서다.
그 후 수신센서노드에서는 선택된 채널정보와 함께 Ack 메시지를 송신센서노드의 프리앰블 사이의 TWaitAck구간에 송신센서노드측에 전송한다(S651). 정상적으로 할당된 경우에는 수신센서노드는 ACK 메시지를 전송한 후 해당 데이터 채널로 채널을 변경한다. ACK 메시지를 수신한 송신센서노드 또한 ACK 메시지 내의 채널로 자신의 채널을 변경한다(S652, S653).
Ack 메시지를 수신한 송신센서노드는 선택된 채널로 데이터 채널을 변환한 후 데이터를 송수신한다.
그 후 프리앰블내의 ID(320)와 수신센서노드의 ID가 일치하지 않는 경우, 적합하지 않은 수신센서노드임을 의미하는 Fail 정보와 함께 Ack 메시지를 송신센서노드에 전송하고 idle 상태로 돌아간다(S660, S661). 이때 채널번호를 사용하지 않는 번호인 0으로 송신하면 채널 할당에 실패한 것으로 간주한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예로서, 다중채널액세스제어장치의 내부 구성도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어방법의 전체 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 이용되는 프리앰블의 내부 구조를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 수신센서노드에서 송신센서노드에 보내는 Ack 메시지의 일 예를 도시한다.
도 5는 채널검색을 이용한 다중 채널 무선 액세스 제어방법의 흐름도를 도시한다.
도 6 은 수신센서노드에서 다중 채널 무선 액세스 제어를 위한 흐름을 도시한다.

Claims (16)

  1. 컨트롤 채널과 N개의 데이터 채널을 포함하는 다중채널 액세스를 제어하는 장치로서,
    송신센서노드에서 상기 데이터채널 중 가용할 수 있는 적어도 하나 이상의 가용채널을 검색하는 채널검색부;
    상기 송신센서노드는 컨트롤채널센싱 및 IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function)의 백오프를 통해 상기 컨트롤채널을 선점한 후 프리앰블을 상기 컨트롤 채널에 주기적으로 방송하는 컨트롤채널선점부;및
    수신센서노드는 상기 수신한 프리앰블을 기초로 상기 송신센서노드가 가용할 수 있는 상기 가용채널을 파악하고 그 중 상기 수신센서노드에서 가용할 수 있는 채널을 선택하여 그 정보를 상기 송신센서노드에 전송하는 가용채널교환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신센서노드가 선택한 채널로 상기 송신센서노드는 채널을 변경한 후 데이터를 전송하는 데이터전송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리앰블은 상기 송신센서노드가 데이터를 전송하고자 하는 수신센서노드정보와 상기 송신센서노드가 검색한 가용채널 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 송신센서노드 및 상기 수신센서노드는
    기본적으로 트랜시버의 채널은 컨트롤 채널로 설정하고, 데이터를 송수신하는 경우에만 트랜시버의 채널을 특정채널로 설정하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 송신센서노드 및 상기 수신센서노드는
    주기적인 웨이크업(wake-up) 구간과 슬립(sleep)구간을 지니고,
    상기 송신센서노드를 제외한 무선 센서네트워크 시스템 내의 센서노드들은 상기 웨이크업 주기에 컨트롤 채널을 리슨(listen)하여 주기적으로 상기 프리앰블을 수신하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤채널센싱을 위한 시간(TCtrlSense)은 트랜시버에서 노이즈가 아닌 데이터가 존재하는지를 판단하는 시간(TCCA)과 수신센서노드로부터 상기 프리앰블을 수신하였다는 Ack메시지를 기다리는 시간(TWaitAck)의 합인 것을 특징으로 하는 다중 채널액세스제어장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 채널검색부에서
    하나의 데이터 채널을 검색하는데 소용되는 시간(TChSense)은 송신센서노드와 수신센서노드가 각자의 트랜시버를 Rx/Tx 모드에서 Tx/Rx 모드로 변경하는 시간인 SIFS(shortest interframe space) 시간과 트랜시버에서 노이즈가 아닌 데이터가 존자하는지를 판단하는 시간(TCCA)의 합인 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어장치.
  8. 삭제
  9. 무선센서네트워크시스템에서 컨트롤 채널과 N개의 데이터 채널을 포함하는 다중채널 액세스를 제어하는 방법으로서,
    송신센서노드에서 상기 데이터채널 중 가용할 수 있는 적어도 하나 이상의 가용채널을 검색하는 채널검색단계;
    상기 송신센서노드가 컨트롤채널센싱 및 IEEE 802.11 DCF의 백오프를 통해 상기 컨트롤채널을 선점한 후 프리앰블을 상기 컨트롤 채널에 주기적으로 방송하는 컨트롤채널선점단계;및
    수신센서노드에서 상기 수신한 프리앰블을 기초로 상기 송신센서노드에서 가용할 수 있는 상기 가용채널을 파악하고 그 중 상기 수신센서노드에서 가용할 수 있는 채널을 선택하여 그 정보를 상기 송신센서노드에 전송하는 가용채널교환단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신센서노드가 선택한 채널로 상기 송신센서노드는 채널을 변경한 후 데이터를 전송하는 데이터전송단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 프리앰블은 상기 송신센서노드가 데이터를 전송하고자 하는 수신센서노드정보와 상기 송신센서노드가 검색한 가용채널 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 송신센서노드 및 상기 수신센서노드는
    기본적으로 트랜시버의 채널은 컨트롤 채널로 설정하고, 데이터를 송수신하는 경우에만 트랜시버의 채널을 특정채널로 설정하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 송신센서노드 및 상기 수신센서노드는
    주기적인 웨이크업(wake-up) 구간과 슬립(sleep)구간을 지니고,
    상기 송신센서노드를 제외한 무선 센서네트워크 시스템 내의 센서노드들은 상기 웨이크업 주기에 컨트롤 채널을 리슨(listen)하여 주기적으로 상기 프리앰블을 수신하는 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 컨트롤채널센싱을 위한 시간(TCtrlSense)은 트랜시버에서 노이즈가 아닌 데이터가 존재하는지를 판단하는 시간(TCCA)과 수신센서노드로부터 상기 프리앰블을 수신하였다는 Ack메시지를 기다리는 시간(TWaitAck)의 합인 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 채널검색단계에서
    하나의 데이터 채널을 검색하는데 소용되는 시간(TChSense)은 송신센서노드와 수신센서노드가 각자의 트랜시버를 Rx/Tx 모드에서 Tx/Rx 모드로 변경하는 시간인 SIFS 시간과 트랜시버에서 노이즈가 아닌 데이터가 존자하는지를 판단하는 시간(TCCA)의 합인 것을 특징으로 하는 다중채널액세스제어방법.
  16. 삭제
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