KR102070301B1 - Method and apparatus for improving system throughput in slotted CSMA/CA network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬롯기반 CSMA/CA(slotted carrier sense multiple access with collision avoidance) 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 성능 향상을 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a slot-based slotted carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) network, and more particularly, to a method and apparatus for improving the performance of a slot-based CSMA / CA network.
저비용 및 저전력 통신을 위해 제안된 IEEE 802.15.4 LR-WPAN(Low Rate Wireless Personal Area Network) 표준 프로토콜은 저전력 통신을 위한 지그비(ZigBee) 같은 센서와 사물인터넷(Internet of Things, IoT)에서 사용될 수 있는 프로토콜이다. IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA(Slotted Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 네트워크에서는 한정된 배터리로 오랜 시간동안 통신하기 위하여 각 단말은 프레임을 전송할 때, 채널을 센싱하지 않는 랜덤 백오프(bakcoff)를 수행하고, 그 후에 채널을 센싱하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행한다. CCA의 수행결과 다른 단말이 채널을 사용 중이면, CCA를 수행한 단말은 백오프 기간(backoff period)을 두 배 늘려서 랜덤 백오프를 다시 수행한다. 이로 인해 채널 센싱에 소비되는 전력은 줄어들 수 있지만 시스템 처리율(throughput)은 낮아질 수 있다. 단말은 남아 있는 슈퍼프레임(superframe)의 길이동안 데이터 전송을 끝낼 수 없을 때에는 전송을 시도하지 않는다. 또한, IEEE 802.15.4 표준에서는 Ack(Acknowledgment) 메커니즘이 필수는 아니고 PAN(Personal Area network) 코디네이터(coordinator)가 수신한 프레임의 AR(Acknowledgement Request) 필드의 값에 따라 PAN 코디네이터가 Ack 프레임을 전송할지를 결정하게 된다.The IEEE 802.15.4 LR-WPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network) standard protocol proposed for low cost and low power communication can be used in sensors such as ZigBee for low power communication and the Internet of Things (IoT). Protocol. In an IEEE 802.15.4 slot-based slotted carrier multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) network, each terminal transmits a random backoff that does not sense a channel when transmitting a frame in order to communicate with a limited battery for a long time. After that, a clear channel assessment (CCA) for sensing a channel is performed. If the other terminal is using the channel as a result of performing the CCA, the terminal performing the CCA doubles the backoff period to perform the random backoff again. This may reduce power consumed by channel sensing, but may result in lower system throughput. The terminal does not attempt transmission when data transmission cannot be finished for the remaining superframe length. In addition, in the IEEE 802.15.4 standard, the acknowledgment (ACK) mechanism is not required, and whether the PAN coordinator transmits an Ack frame according to the value of the Acknowledgment Request (AR) field of the frame received by the PAN coordinator. Will be decided.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA 네트워크에서 각 단말들의 추가적인 채널 센싱 없이 실시간 추정한 단말 수에 따른 최적의 백오프 기간을 이용하여 시스템 처리율을 향상시키는 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method and method for improving system throughput using an optimal backoff period according to the estimated number of terminals in real time without additional channel sensing of each terminal in an IEEE 802.15.4 slot-based CSMA / CA network. To provide a device.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 시스템 성능 향상 방법의 일 예는, 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크에서 PAN 코디네이터가 수행하는 시스템 성능 향상 방법에 있어서, 채널 상태를 관측하여 k(k는 1이상의 자연수)번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수를 추정하는 단계; 상기 단말 개수를 기초로 (k+1)번째 슈퍼프레임에서 사용할 백오프 기간을 산출하는 단계; 및 상기 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 연결된 단말들에게 전송하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an example of a method for improving system performance of a slot-based CSMA / CA network according to an embodiment of the present invention is a system performance improvement method performed by a PAN coordinator in a slot-based CSMA / CA network. Estimating the number of terminals operating in a k (k is a natural number of 1 or more) th superframe by observing a channel state; Calculating a backoff period to be used in a (k + 1) th superframe based on the number of terminals; And transmitting the backoff period in a beacon frame to the connected terminals.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 일 예는, 채널 상태를 관측하여 k(k는 1이상의 자연수)번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 개수를 추정하는 단말수추정부; 상기 단말 개수를 기초로 (k+1)번째 슈퍼프레임에서 사용할 백오프 기간을 산출하는 백오프산출부; 및 상기 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 연결된 단말들에게 전송하는 전송부;를 포함한다.One example of a PAN coordinator according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, the terminal estimation unit for observing the channel state to estimate the number of terminals operating in the k (k is a natural number of 1 or more) th superframe ; A backoff calculation unit calculating a backoff period to be used in a (k + 1) th superframe based on the number of terminals; And a transmitter configured to transmit the backoff period in a beacon frame to connected terminals.
본 발명의 실시 예에 따르면, 슬롯 기반 CSMA/CA 네트워크에서 각 단말들의 추가적인 채널 센싱 없이 실시간 추정한 단말 수에 따른 최적의 백오프 기간을 이용하여 시스템 처리율을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a system throughput may be improved by using an optimal backoff period according to the estimated number of terminals in real time without additional channel sensing of each terminal in a slot-based CSMA / CA network.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯기반 CSMA/CA가 적용되는 네트워크의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 시스템 성능 향상 방법의 일 예를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 프레임 길이별로 백오프 기간과 동작 중인 단말 수 사이의 관계를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 구성의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 성능 향상 방법의 시뮬레이션 결과의 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a network to which a slot-based CSMA / CA is applied according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating an example of a method for improving system performance of a slot-based CSMA / CA network according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram illustrating a relationship between a backoff period and the number of terminals in operation for each data frame length according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing an example of a configuration of a PAN coordinator according to an embodiment of the present invention, and
5 to 8 illustrate examples of simulation results of a method for improving system performance according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크에서의 시스템 처리율 향상 방법 및 그 장치에 관한 것이다.Hereinafter, a method and apparatus for improving system throughput in a slot-based CSMA / CA network according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯기반 CSMA/CA가 적용되는 네트워크의 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a network to which slot-based CSMA / CA is applied according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, PAN 코디네이터(100)와 복수의 단말(110,112,114,116,118)은 스타 토폴로지(star topology) 네트워크를 형성한다. 본 실시 예에서 각 단말(110,112,114,116,118)의 데이터 프레임 길이는 동일하고, 실시 예에 따라 Ack 메커니즘을 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. Referring to FIG. 1, the
각 단말(110,112,114,116,118)은 데이터 프레임을 전송하고, PAN 코디네이터(100)는 비콘 프레임을 방송한다. 본 실시 예에서 PAN 코디네이터(100)는 채널을 언제든지 센싱할 수 있으나, 각 단말(110,112,114,116,118)은 에너지 절약을 위하여 채널을 항상 센싱하지는 않는다. Each
PAN 코디네이터(100)는 채널을 센싱하여 단말 수를 추정하고, 추정한 단말 수에 따라 산출한 최적의 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 연결된 단말들(110,112,114,116,118)에게 전달한다. 각 단말들(110,112,114,116,118)은 전달받은 최적의 백오프 기간을 이용하여 데이터 프레임을 전송한다. The PAN
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 시스템 성능 향상 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an example of a method for improving system performance of a slot-based CSMA / CA network according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, PAN 코디네이터(100)는 네트워크의 채널 상태를 관측하여 k(k는 1이상의 자연수) 번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수를 추정한다(S200). 예를 들어, PAN 코디네이터는 채널 상태를 관측하여 파악한 k번째 슈퍼프레임의 백오프 기간(W)과 각 단말이 백오프 단계에 있을 때 CCA를 수행할 확률(PCCA)을 이용하여 k번째 슈퍼프레임에 동작한 단말 수를 추정할 수 있다. Referring to FIG. 2, the PAN
먼저, 단말이 백오프 단계에 있을 때 CCA를 수행할 확률(PCCA)에 대해 살펴본다. 각 단말이 항상 전송할 데이터 프레임이 있다고 가정하면, 백오프 기간(W)를 사용하는 네트워크에서 각 단말이 백오프 단계에 있을 때 CCA를 수행할 확률은 2/(W+1)로 나타낼 수 있다. 네트워크에서 동작 중인 단말의 수가 n이라고 가정하면, 각 단말이 백오프 단계에 있을 때 적어도 한 단말이 임의의 백오프 슬롯에서 CCA를 수행할 확률(PCCA)은 다음과 같다.First, the probability (P CCA ) of performing the CCA when the UE is in the backoff phase will be described. Assuming that each terminal always has a data frame to transmit, the probability of performing CCA when each terminal is in the backoff phase in a network using the backoff period (W) may be represented by 2 / (W + 1). Assuming that the number of UEs operating in the network is n, the probability (P CCA ) of at least one UE performing CCA in any backoff slot when each UE is in the backoff stage is as follows.
동작 중인 단말 수(n)을 추정하기 위하여 위 수학식 1을 n에 대한 식으로 정리하면 다음과 같다. 즉, 동작 중인 단말 수(n)는 백오프 기간과 CCA를 수행할 확률(PCCA)에 대한 함수이다.In order to estimate the number of terminals (n) in operation, Equation 1 is summarized as an equation for n as follows. That is, the number of operating terminals n is a function of the backoff period and the probability P CCA to perform CCA .
본 실시 예는 시스템 처리율을 최대로 하는 최적의 백오프 기간(W)과 동작 중인 단말 수(n)와 데이터 프레임 길이(L) 사이의 관계를 미리 파악하고 있다고 가정한다. 예를 들어, 본 실시 예는 도 3과 같이 데이터 프레임 길이에 대해 시스템 처리율을 최대로 하는 백오프 기간(W)과 동작 중인 단말 수(n) 사이의 관계를 실험적으로 구하여 미리 저장하고 있을 수 있다. 즉, 본 실시 예는 W=f(n,L)의 함수관계를 미리 정의하고 있다고 가정한다. In the present embodiment, it is assumed that the relationship between the optimal backoff period W for maximizing the system throughput and the number of operating terminals n and the data frame length L is known in advance. For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the relationship between the backoff period W that maximizes the system throughput for the data frame length and the number n of operating terminals may be experimentally obtained and stored in advance. . In other words, it is assumed that the present embodiment has previously defined a functional relationship of W = f (n, L).
따라서 IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA 네트워크의 k번째 슈퍼프레임에서 각 단말이 사용할 백오프 기간(W(k))은 (k-1)번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수(n(k-1))를 이용하여, k번째 슈퍼프레임의 시작에서 PAN 코디네이터가 계산할 수 있다. 또한, PAN 코디네이터는 k번째 슈퍼프레임에서 각 단말이 백오프 단계에 있을 때 적어도 한 단말이 CCA를 수행할 확률(PCCA(k))을 구하면, k번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수(n(k))를 추정할 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.Therefore, the backoff period W (k) to be used by each UE in the kth superframe of the IEEE 802.15.4 slot-based CSMA / CA network is the number of UEs operated in the (k-1) th superframe (n (k-1). Can be calculated by the PAN coordinator at the beginning of the kth superframe. In addition, when the PAN coordinator obtains the probability (P CCA (k)) of at least one terminal performing CCA when each terminal is in the backoff phase in the kth superframe, the number of terminals operating in the kth superframe ( k)) can be estimated. This is expressed as the following equation.
여기서, W(k)는 k번째 슈퍼프레임에서 각 단말이 사용한 백오프 기간을 나타내고, PCCA(k)는 k번째 슈퍼프레임에서 각 단말이 백오프 단계에 있을 때 CCA를 수행할 확률을 나타낸다.Here, W (k) represents the backoff period used by each terminal in the kth superframe, and P CCA (k) represents the probability of performing CCA when each terminal is in the backoff phase in the kth superframe.
또한, PAN 코디네이터는 k번째 슈퍼프레임에서 적어도 한 단말이 CCA를 수행할 확률 PCCA(k)를 다음과 같이 추정할 수 있다.In addition, the PAN coordinator may estimate the probability P CCA (k) that at least one UE performs CCA in the k-th superframe as follows.
여기서, 
위 수학식 4에 수학식 5의 CCA를 수행할 확률의 추정 값을 사용하면 k번째 슈퍼프레임에서 동작 중인 단말 수(n(k))의 추정은 다음 수학식과 같다.Using the estimated value of the probability of performing the CCA of
여기서, 
일 실시 예로, PAN 코디네이터는 단말 수 추정에 단순 이동 평균(simple moving average) 필터를 사용할 수 있다. 단말 수 추정에 단순 이동 평균 필터를 사용하는 예를 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.According to an embodiment, the PAN coordinator may use a simple moving average filter to estimate the number of terminals. An example of using a simple moving average filter for estimating the number of terminals may be expressed as in the following equation.
여기서, q는 이동 윈도(moving window) 크기(예를 들어, 10)를 나타낸다. 이동 윈도의 크기는 실시 예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. min(k+1,q)와 j=max(0,k-q+1)는 샘플의 수가 q개가 되지 않았을 때는 이동 평균 계산에 샘플 전체를 사용한다는 것을 의미한다. Where q represents a moving window size (eg, 10). The size of the moving window may be variously set according to the embodiment. min (k + 1, q) and j = max (0, k-q + 1) mean that the whole sample is used for moving average calculation when the number of samples is not q.
이와 같은 방법으로 k번째 슈퍼프레임에서 동작 중인 단말 수가 추정되면, PAN 코디네이터는 추정한 단말 수를 기초로 (k+1)번째 슈퍼프레임에서 사용할 최적 백오프 기간을 산출한다(S210). 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.In this way, if the number of terminals operating in the k-th superframe is estimated, the PAN coordinator calculates an optimal backoff period to be used in the (k + 1) th superframe based on the estimated number of terminals (S210). This is expressed as the following equation.
여기서, [x]는 x의 소수점 첫째 자리의 수가 5 이상이면 x보다 큰 정수 중 가장 작은 값을, 그렇지 않으면 x보다 작거나 같은 정수 중 가장 큰 값을 의미한다.Here, [x] means the smallest value of integers greater than x if the first digit of the decimal point of x is 5 or more, and the largest value of integers less than or equal to x.
최적 백오프 기간이 산출되면, PAN 코디네이터는 최적 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 연결된 단말들에게 전송한다(S220).When the optimal backoff period is calculated, the PAN coordinator transmits the optimal backoff period in the beacon frame to the connected terminals (S220).
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 프레임 길이별로 백오프 기간과 동작 중인 단말 수 사이의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a backoff period and the number of operating terminals for each data frame length according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 데이터 프레임 길이(L)가 3 백오프 슬롯인 경우와 7 백오프 슬롯인 경우에, 단말 수와 최적 백오프 기간 사이의 관계를 나타내고 있다. 도 3은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예일 뿐 단말 수와 최적 백오프 기간 사이의 관계는 실시 예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 일 예로, 데이터 프레임 길이별로 단말 수와 최적 백오프 기간 사이의 관계를 실험적으로 구할 수 있다.Referring to FIG. 3, the relationship between the number of terminals and the optimal backoff period is shown when the data frame length L is three backoff slots and seven backoff slots. 3 is only one example for better understanding of the present invention, and the relationship between the number of terminals and the optimal backoff period may be variously set according to embodiments. For example, a relationship between the number of terminals and the optimal backoff period may be experimentally obtained for each data frame length.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a PAN coordinator according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, PAN 코디네이터(100)는 단말수추정부(400), 백오프산출부(410) 및 전송부(420)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
단말수추정부(400)는 네트워크 채널을 관측하여 k번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수를 추정한다. 구체적으로, 단말수추정부(400)는 단말이 백오프 단계에 있을 때 적어도 한 단말이 CCA를 수행할 확률(PCCA(k))을 구하고, k번째 슈퍼프레임에서 사용된 백오프 기간을 파악한다. 그리고 단말수추정부(400)는 수학식 6을 이용하여 k번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수를 추정할 수 있다.The
백오프산출부(410)는 추정한 단말 수를 기초로 (k+1)번째 슈퍼프레임에서 사용할 백오프 기간을 산출한다. 백오프 기간의 산출은 수학식 8을 이용할 수 있다. The
전송부(420)는 산출한 백오프 기간을 연결된 단말들에게 방송한다The
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 성능 향상 방법의 시뮬레이션 결과의 일 예를 도시한 도면이다.5 to 8 illustrate examples of simulation results of a method for improving system performance according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA 표준 기법을 사용하는 경우에 단말 수가 증가하면서 시스템 처리율이 급격히 감소하는 것을 볼 수 있다. 반면에, 본 실시 예에 따라 실시간 추정한 단말 수에 따른 최적의 백오프 기간을 사용하는 경우에 단말 수가 많아져도 0.35 정도의 시스템 처리율을 유지하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, when using the IEEE 802.15.4 slot-based CSMA / CA standard scheme, it can be seen that the system throughput rapidly decreases as the number of terminals increases. On the other hand, it can be seen that the system throughput of about 0.35 is maintained even when the number of terminals increases when the optimal backoff period according to the number of terminals estimated in real time is used according to the present embodiment.
도 6을 참조하면, 실제 단말 수와 본 발명의 실시 예에서 추정한 단말 수를 비교한 결과가 도시되어 있다. 실제 단말 수가 10개인 경우에 PAN 코디네이터가 추정한 평균 단말 수는 9.5794이고, 이 시뮬레이션 구간 동안 추정한 단말 수에 대한 표준편차는 0.4509이다. 또한, 실제 단말 수가 20개인 경우에 PAN 코디네이터가 추정한 단말 수는 19.5788이고, 이 시뮬레이션 구간 동안 추정한 단말 수에 대한 표준편차는 0.9464이다. Referring to FIG. 6, the result of comparing the actual number of terminals with the estimated number of terminals in the embodiment of the present invention is shown. If the actual number of terminals is 10, the average number of terminals estimated by the PAN coordinator is 9.5794, and the standard deviation of the estimated number of terminals during this simulation period is 0.4509. In addition, when the actual number of terminals is 20, the number of terminals estimated by the PAN coordinator is 19.5788, and the standard deviation of the number of terminals estimated during the simulation period is 0.9464.
도 7을 참조하면, 실제 단말 수를 기초로 파악한 최적 백오프 기간과 본 발명의 실시 예에 따라 PAN 코디네이터가 추정한 최적 백오프 기간을 비교한 결과가 도시되어 있다. 실제 단말 수를 기준으로 파악한 최적 백오프 기간이 37인 경우에, PAN 코디네이터가 추정한 백오프 기간은 35.2893이고, 표준편차는 2.8374이다. 실제 단말 수를 기준으로 파악한 최적 백오프 기간이 74인 경우에, PAN 코디네이터가 추정한 백오프 기간은 72.3541이고, 표준편차는 5.6540이다. PAN 코디네이터는 최적의 백오프 기간을 구하기 위하여 추정한 단말 수를 반올림하기 때문에, 추정한 단말 수의 오차가 0.5보다 작으면 PAN 코디네이터는 최적의 백오프 기간을 얻을 수 있다. Referring to FIG. 7, there is shown a result of comparing the optimal backoff period determined based on the actual number of terminals with the optimal backoff period estimated by the PAN coordinator according to an embodiment of the present invention. When the optimal backoff period determined based on the actual number of terminals is 37, the backoff period estimated by the PAN coordinator is 35.2893 and the standard deviation is 2.8374. If the optimal backoff period determined based on the actual number of terminals is 74, the backoff period estimated by the PAN coordinator is 72.3541 and the standard deviation is 5.6540. Since the PAN coordinator rounds up the estimated number of terminals in order to obtain an optimal backoff period, if the error of the estimated number of terminals is less than 0.5, the PAN coordinator may obtain an optimal backoff period.
도 8을 참조하면, 400 슈퍼프레임 동안 진행한 시뮬레이션 결과이다. 시뮬레이션에서 동작하는 단말 수는 80 슈퍼프레임마다 (20,40,60,20,40)으로 변화한다. IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA 표준 기법을 사용하는 경우 단말 수가 많은 구간에서는 시스템 처리율이 크게 감소하지만, 본 실시 예에서 실시간 단말 수 추정을 통한 최적 백오프 산출을 이용하는 경우에 전반적으로 0.35 정도의 시스템 처리율을 유지할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the simulation result is performed during 400 superframes. The number of terminals operating in the simulation changes to (20, 40, 60, 20, 40) every 80 superframes. In the case of using the IEEE 802.15.4 slot-based CSMA / CA standard scheme, the system throughput is greatly reduced in a large number of terminals. However, in the present embodiment, when the optimal backoff calculation using the real-time terminal estimation is used, the overall throughput is about 0.35. It can be seen that the system throughput can be maintained.
본 실시 예는 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 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present embodiment can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
Claims (10)
채널 상태를 관측하여 k(k는 1이상의 자연수)번째 슈퍼프레임에서 동작한 단말 수를 추정하는 단계;
상기 단말 개수를 기초로 (k+1)번째 슈퍼프레임에서 사용할 백오프 기간을 산출하는 단계; 및
상기 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 연결된 단말들에게 전송하는 단계;를 포함하고,
상기 단말 개수를 추정하는 단계는,
k번째 슈퍼프레임에서 새로운 전송이 시작된 횟수를 파악하는 단계;
k번째 슈퍼프레임에서 두 백오프 슬롯동안 연속해서 채널이 유휴상태를 유지한 횟수를 파악하는 단계;
상기 새로운 전송이 시작된 횟수와 상기 유휴상태를 유지한 횟수의 비를 기초로 임의의 단말이 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 확률을 산출하는 단계; 및
상기 CCA를 수행할 확률과 상기 k번째 슈퍼프레임의 백오프 기간을 기초로 단말 개수를 파악하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 시스템 성능 향상 방법.In the system performance improvement method performed by the PAN coordinator in a slot-based CSMA / CA network,
Estimating the number of UEs operating in the k (k is a natural number of 1 or more) th superframe by observing the channel state;
Calculating a backoff period to be used in a (k + 1) th superframe based on the number of terminals; And
And transmitting the backoff period in a beacon frame to the connected terminals.
Estimating the number of terminals,
determining a number of times a new transmission is started in a kth superframe;
determining the number of times the channel remains idle for two backoff slots in the k-th superframe;
Calculating a probability that any terminal performs a clear channel assessment (CCA) based on a ratio of the number of times that the new transmission is started and the number of times the idle state is maintained; And
Determining the number of terminals based on the probability of performing the CCA and the backoff period of the k-th superframe. 2.
상기 PAN 코디네이터와 복수의 단말은 스타 토폴로지 네트워크로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 시스템 성능 향상 방법.The method of claim 1,
The PAN coordinator and a plurality of terminals are connected to the star topology network, the system performance improvement method of a slot-based CSMA / CA network.
백오프 기간과 단말 수 사이에 미리 정의된 함수관계를 기초로 상기 추정한 단말 개수에 따른 백오프 기간을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯기반 CSMA/CA 네트워크의 시스템 성능 향상 방법.The method of claim 1, wherein the calculating of the backoff period comprises:
And calculating a backoff period according to the estimated number of terminals based on a predefined functional relationship between a backoff period and the number of terminals.
상기 단말 개수를 기초로 (k+1)번째 슈퍼프레임에서 사용할 백오프 기간을 산출하는 백오프산출부; 및
상기 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 연결된 단말들에게 전송하는 전송부;를 포함하고,
상기 단말수추정부는, k번째 슈퍼프레임에서 새로운 전송이 시작된 횟수와 두 백오프 슬롯동안 연속해서 채널이 유휴상태를 유지한 횟수의 비를 기초로 임의의 단말이 CCA를 수행할 확률을 산출하고, 상기 CCA를 수행할 확률과 상기 k번째 슈퍼프레임의 백오프 기간을 기초로 단말 개수를 파악하는 것을 특징으로 하는 PAN 코디네이터.A terminal number estimator observing a channel state and estimating the number of terminals operated in a k (k is a natural number of 1 or more) th superframe;
A backoff calculation unit calculating a backoff period to be used in a (k + 1) th superframe based on the number of terminals; And
And a transmitter configured to transmit the backoff period in a beacon frame to the connected terminals.
The terminal estimation unit calculates a probability that any terminal performs CCA based on a ratio of the number of times a new transmission is started in the kth superframe and the number of times the channel remains idle for two backoff slots in succession. And determining the number of UEs based on the probability of performing the CCA and the backoff period of the k-th superframe.
백오프 기간과 단말 수 사이에 미리 정의된 함수 관계를 기초로 상기 추정한 단말 개수에 따른 백오프 기간을 산출하는 것을 특징으로 하는 PAN 코디네이터.The method of claim 6, wherein the back-off calculation unit,
And calculating a backoff period according to the estimated number of terminals based on a predefined function relationship between the backoff period and the number of terminals.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180101567A KR102070301B1 (en) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Method and apparatus for improving system throughput in slotted CSMA/CA network |
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