KR20110130273A - A dynamic cfp allocation for beacon-enable mode hybirid superframe structure of wireless body area network mac protocol and network communication method thereof - Google Patents
A dynamic cfp allocation for beacon-enable mode hybirid superframe structure of wireless body area network mac protocol and network communication method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110130273A KR20110130273A KR1020100049836A KR20100049836A KR20110130273A KR 20110130273 A KR20110130273 A KR 20110130273A KR 1020100049836 A KR1020100049836 A KR 1020100049836A KR 20100049836 A KR20100049836 A KR 20100049836A KR 20110130273 A KR20110130273 A KR 20110130273A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cfp
- allocation
- wban
- dynamic
- coordinator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 108700026140 MAC combination Proteins 0.000 claims description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004171 remote diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W74/00—Wireless channel access
- H04W74/04—Scheduled access
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
- H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- 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
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
- H04W72/21—Control channels or signalling for resource management in the uplink direction of a wireless link, i.e. towards the network
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 WBAN의 하이브리드 슈퍼프레임 구조 내의 CFP슬롯을 필요로 하는 WBAN 장치들에게 동적으로 CFP를 할당함으로써 장치들의 불필요한 경쟁 기반의 채널 접근 감소를 통해 통신의 유연성(flexibility)을 보장할 수 있는 비콘 가용 모드의 하이브리드 슈퍼프레임 구조 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network and a wireless network communication method using the same, and more particularly, to a WBAN device that needs a CFP slot in a hybrid superframe structure of the WBAN. Dynamic CFP Allocation Method for MAC Protocol in a Beacon Available Mode Hybrid Superframe Structured Wireless Body Communication Network That Can Ensure Flexibility by Reducing Unnecessary Contention-Based Channel Access of Devices by Allocating CFP It relates to a wireless network communication method used.
본 발명은 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic CFP allocation method for MAC protocol in a wireless body communication network and a wireless network communication method using the same.
WLAN, WPAN 기술에 이어 최근에는 인체영역에서의 의료용/비의료용 통신을 위한 무선 기술은 무선 신체 통신 망(WBAN : Wireless Body Area Network)이 주목받고 있다. Recently, the wireless body area network (WBAN) has attracted attention as a wireless technology for medical / non-medical communication in the human area following WLAN and WPAN technologies.
WBAN은 인체 영역의 무선 통신이 가능한 네트워크다. 여기서, 인체 영역 무선 통신이란 인체 내부 혹은 외부에 위치한 단말들이 약 3M 내외의 범위에서 타 장치와 통신을 할 수 있는 무선 통신을 말한다.WBAN is a network capable of wireless communication in the human body area. Here, the human body wireless communication refers to wireless communication in which terminals located inside or outside the human body can communicate with other devices in a range of about 3M.
WBAN이 WLAN, WPAN 등 다른 네트워크와 구별되는 큰 특징 중 하나는 의료 장치를 하나의 Killer item으로 고려하고 있다는 점이다. 또 다른 큰 특징은 인체 내부에 이식되는 인체 이식형 무선기기의 무선통신을 고려하고 있다는 점이다.One of the big features that distinguishes WBAN from other networks, such as WLAN and WPAN, is that medical devices are considered as a killer item. Another big feature is that it is considering wireless communication of implantable wireless devices that are implanted inside the human body.
이에 따라 WBAN은 현재 다양한 용도로 응용되고 있는데 크게 분류하면 의료용과 비의료용 무선기기로 구분할 수 있다. 즉 가전장치(Comsumer Electronics)들간의 통신을 목적으로 하는 비의료용 분야와 인체 내부에 이식되어 인체 내부의 건강상태에 대한 모니터링이나 인체에 이상이 발생시 대처해 주는 인체 이식형 무선기기와 인체 외부 3미터 이내에서 의료용 센서(sensor)로부터 송수신하는 인체 외부 기기로 구분할 수 있다.Accordingly, WBAN is currently applied for various purposes, and can be classified into medical and non-medical wireless devices. In other words, non-medical field for communication between consumer electronics and human body implanted wireless device that is implanted inside the human body and copes with any abnormality in the human body and monitors the health condition inside the human body and 3 meters outside the human body. It can be divided into external devices to transmit and receive from the medical sensor (sensor) within.
이러한 WBAN은 슈퍼 프레임 구조를 사용하여 각 장치의 미디엄 액세스(medium access)를 조정한다. 하나의 슈퍼 프레임은 장치가 데이터를 주고 받을 수 있는 활성 구간(active period)과, 슬립(sleep) 모드로 동작할 수 있는 비활성 구간(inactive period)로 나누어 진다.This WBAN uses a super frame structure to coordinate medium access of each device. One super frame is divided into an active period in which the device can send and receive data and an inactive period in which the device can operate in a sleep mode.
활성 구간(active period)은 다시 장치 간의 경쟁을 통해 미디엄 액세스가 가능한 CAP(Contention access period)구간과, 지정된 시간에 지정된 장치만 데이터를 주고받을 수 있는 CFP(connection free period)구간으로 나누어진다.The active period is divided into a content access access period (CAP) section in which medium access is possible through competition between devices, and a connection free period (CFP) section in which only a designated device can exchange data at a designated time.
CFP 구간은 소정 갯수의 GTS(Guranteed time slot)으로 나누어져 사용된다. GTS구간에서는 미리 약속된 특정 장치에게만 자원을 예약 할당하여, 해당 장치 외에는 데이터를 보낼 수 없다. The CFP section is divided into a predetermined number of GTSs (Guranteed time slots) and used. In the GTS section, resources are reserved only for a predetermined device, and data cannot be sent except for the corresponding device.
그러나, 종래의 IEEE 802.15.4에서 정의하고 있는 GTS는 한 슈퍼프레임 내에 최대 7개 까지만 사용될 수 있으므로 확정성이 떨어지는 문제점이 있다.However, since up to seven GTSs defined in the conventional IEEE 802.15.4 can be used in one superframe, there is a problem of inferior determinism.
또한, 종래의 IEEE 802.15.4는 코디네이터에 의하여 GTS를 장치에 할당하면 고정할당 방식에 의하여 독점적으로 슬롯을 할당하므로 전송할 데이터의 유무와 상관없이 GTS가 고정적으로 할당되어 주파수 대역의 낭비를 발생시키는 문제점이 있다. 만약 GTS를 할당받은 장치의 데이터 발생주기가 길어진다면, 주파수 대역 낭비의 증가를 피할 수 없게 되는 것이다.In addition, in the conventional IEEE 802.15.4, when a GTS is assigned to a device by a coordinator, a slot is exclusively allocated by a fixed allocation method, and thus GTS is fixedly allocated regardless of the presence or absence of data to be transmitted, causing a waste of frequency bands. There is this. If the data generation period of the device assigned the GTS becomes long, the increase of the frequency band waste is inevitable.
또한, 종래의 WBAN의 데이터는 다양한 주기(1ms ~ 1000s)를 가지고 발생하기 때문에, 고정할당에 의한 방식은 주파수 대역을 효율적으로 사용할 수 있는 방법이 될 수 없는 문제점이 있다.In addition, since the conventional WBAN data is generated with various periods (1ms to 1000s), there is a problem in that the method of fixed allocation cannot be a method that can efficiently use a frequency band.
그리고 WBAN은 다수의 인체 내부 및 표면에서 사용되는 센서 장치들을 요구할 수 있으나, GTS를 최대 7개까지 할당하는 방식에 따라 CFP 슬롯을 이용한 데이터 전송을 요구하는 8번째 장치부터는 CFP를 할당받을 수 없으므로 이들 장치는 상대적으로 CAP를 사용할 수 밖에 없어 확정성이 떨어지는 문제점이 있다.
The WBAN may require a number of sensor devices used in the inside and the surface of the human body, but since the 8th device requiring data transmission using the CFP slot cannot be allocated CFPs according to the method of allocating up to seven GTSs, The device has a problem of inferior determinism because it can only use CAP relatively.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명은 3m 이내의 인체 영역에서 의료/비의료의 상이한 특징과 목적을 가진 어플리케이션과 상기 어플리케이션의 주기/비주기 특징이 혼용되어 사용되는 상기 WBAN 네트워크 시스템에 적합한 유연성(flexibility)의 특징을 가지는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법을 제공하는 데 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, the present invention is the WBAN that is used in combination with the application and the periodic / aperiodic features of the application and different features and purposes of medical / non-medical in the human body within 3m The present invention provides a dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network having flexibility characteristics suitable for a network system, and a wireless network communication method using the same.
본 발명의 다른 목적은 WBAN에서 효율적으로 CFP 슬롯을 사용하고, 효율적으로 주파수 대역을 사용하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network using a CFP slot efficiently in a WBAN and a frequency band and a wireless network communication method using the same.
본 발명의 또 다른 목적은 인체 내부에 이식된 임플란트(implant) 장치, 의료용 센서 장치 등의 전력소모를 줄일 수 있는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is a dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network that can reduce power consumption of an implant device, a medical sensor device, etc. implanted in a human body, and a wireless network communication method using the same To provide.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법은, 슈퍼프레임 구조의 MAC을 사용하는 WBAN MAC 프로토콜의 CFP 사용 요청에 있어서, 코디네이터가 비콘 프레임을 통해 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들에게 dynamicCFPAlpha 상수 정보를 제공하는 단계; 및 상기 WBAN 장치들이 상기 dynamicCFPAlpha 상수 정보에 기초하여 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브 구간을 선택하여 CFP 할당 요청을 하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, the MAC protocol and the wireless network communication method using the same in the wireless physical communication network according to the present invention include a beacon frame in which a coordinator uses a CFP request of the WBAN MAC protocol using a superframe MAC. Providing dynamicCFPAlpha constant information to WBAN devices requiring CFP allocation through the CPC allocation method; And selecting, by the WBAN devices, a sub-interval within the CFP allocation period based on the dynamicCFPAlpha constant information to request a CFP allocation.
이때, CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치가 8개 이상인 경우, 비콘 프레임의 비대화로 인한 추가적인 전력 소모를 줄이기 위하여 비콘 프레임 전송 후에 CFP 할당 구간(CFP allocation period)을 제공한다.In this case, when there are eight or more WBAN devices requiring CFP allocation, a CFP allocation period is provided after the beacon frame transmission in order to reduce additional power consumption due to oversize of the beacon frame.
그리고 상기 코디네이터는 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치에게 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period)을 제공한다. The coordinator provides the CFP allocation period to a WBAN device requesting CFP allocation.
이때, 상기 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들은 CFP 할당 프레임(CFP allocation frame)을 전송하여 상기 코디네이터로부터 상기 CFP 슬롯을 할당받는 다.In this case, the WBAN devices requesting the CFP allocation receive the CFP slot from the coordinator by transmitting a CFP allocation frame.
한편, 상기 코디네이터는 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period)의 마지막에 상기 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들로부터 받은 CFP 할당 프레임(CFP allocation frame)에 대한 응답인 CFP REQ ACK를 그 CFP 할당을 요청한 WBAN 장치들에게 전송하여 상기 WBAN 장치들이 할당받은 CFP 슬롯을 통보하며, 상기 WBAN 장치들이 저전력 통신을 할 수 있도록 필요한 시간에만 웨이크업(wake-up)하여 동작하도록 처리한다.Meanwhile, at the end of the CFP allocation period, the coordinator sends a CFP REQ ACK, which is a response to the CFP allocation frame received from the WBAN devices requesting the CFP allocation, to request the CFP allocation. The WBAN devices are notified of the CFP slots allocated to the WBAN devices, and the WBAN devices wake-up and operate only at a time necessary for low power communication.
그리고 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들은 상기 코디네이터로부터 전송받은 dynamicCFPAlpha값과 각 WBAN 장치들의 주기에 기초하여 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브 구간을 선택하는 것이 바람직하다.The WBAN devices requesting CFP allocation may select a sub-section within the CFP allocation period based on the dynamicCFPAlpha value received from the coordinator and the period of each WBAN device.
한편, 상기 코디네이터는 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들에게 추가적인 CFP 구간을 할당하여 다수의 WBAN 장치가 보장된 슬롯을 통해 데이터 전송을 하도록 한다.Meanwhile, the coordinator allocates an additional CFP interval to WBAN devices requiring CFP allocation so that a plurality of WBAN devices transmit data through the guaranteed slot.
또한, 코디네이터가 7개 이하의 WBAN 장치로부터 CFP 할당을 요청받은 경우, 코디네이터는 그 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들을 상기 제1그룹으로 지정하고, 비콘에 그 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치에 할당된 CFP 슬롯 정보를 전송한다.In addition, when the coordinator receives a request for CFP allocation from seven or fewer WBAN devices, the coordinator designates the WBAN devices requesting the CFP allocation as the first group, and is assigned to the WBAN device requesting the CFP assignment in the beacon. Send CFP slot information.
그리고 코디네이터가 8개 이상의 WBAN 장치로부터 CFP 할당을 요청받은 경우, 코디네이터는 dynamicCFPAlpha 값보다 작은 주기를 갖는 WBAN 장치들을 제2그룹으로 지정한다.When the coordinator receives a CFP allocation request from eight or more WBAN devices, the coordinator designates the WBAN devices having a period less than the dynamicCFPAlpha value as the second group.
이때, 제2그룹의 WBAN 장치들은 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 Fixed CFP 서브구간에서 CFP 할당 요청을 하고, 그 Fixed CFP 서브구간과 1:1로 맵핑되는 추가 CFP 구간을 할당받아 데이터 전송에 필요한 슬롯을 보장받는다.In this case, the WBAN devices of the second group make a CFP allocation request in a fixed CFP subsection within a CFP allocation period, and are allocated an additional CFP section that is mapped 1: 1 with the fixed CFP subsection to receive data. The necessary slots are guaranteed.
한편, 코디네이터는 dynamicCFPAlpha 값보다 긴 주기를 갖는 WBAN 장치들을 제3그룹으로 지정하고, 제3그룹의 WBAN 장치들이 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 Random CFP 서브구간에서 CFP 할당 요청을 하도록 처리하며, CFP 슬롯의 낭비를 줄이기 위해 상기 Random CFP 서브구간의 미니슬롯 중 무작위로 1개의 미니슬롯을 선택하며 CFP 슬롯을 요청하여 필요한 주기에만 CFP 슬롯을 할당한다.Meanwhile, the coordinator designates WBAN devices having a period longer than the dynamicCFPAlpha value as the third group, and processes the WBAN devices of the third group to make a CFP allocation request in a random CFP subsection within the CFP allocation period. In order to reduce the waste of the CFP slots, one minislot is randomly selected among the minislots of the Random CFP subsection, and the CFP slot is requested and the CFP slot is allocated only in the required period.
그리고 상기 dynamicCFPAlpha값은 CFP 할당을 요청하는 WBAN 장치들의 수가 증가함에 따라 변동된다.The dynamicCFPAlpha value changes as the number of WBAN devices requesting CFP allocation increases.
이때, 상기 코디네이터는 CFP 할당 구간(CFP allocation period)의 불필요한 확장을 줄이기 위해 상기 dynamicCFPAlpha값이 균등하게 16등분 된 전체 슬롯 중 3번 슬롯 이내로 CFP 할당 구간(CFP allocation period)이 유지되도록 조정한다.In this case, the coordinator adjusts the CFP allocation period to be maintained within 3 slots among all slots in which the dynamicCFPAlpha value is equally divided into 16 in order to reduce unnecessary expansion of the CFP allocation period.
또한, 상기 코디네이터는 컨트롤 프레임 전송을 위한 구간이 비대화를 방지하기 위해 상기 dynamicCFPAlpha 값의 변화를 이미 CFP 할당을 받은 WBAN 장치들에게 브로드케스트하고, 그 변화하는 dynamicCFPAlpha 값에 기초하여 그 WBAN 장치들의 재배치를 유도하는 것이 바람직하다.In addition, the coordinator broadcasts the change of the dynamicCFPAlpha value to the WBAN devices that have already been assigned the CFP to prevent the congestion of the control frame transmission, and relocate the WBAN devices based on the changing dynamicCFPAlpha value. It is desirable to induce.
그리고 상기 코디네이터는 CFP 할당 요청을 하지 않은 WBAN 장치들의 전송을 보장하기 위해 maginot line을 지정하여 최소한의 CAP 구간을 보장한다.The coordinator designates a maginot line to guarantee transmission of WBAN devices that do not make a CFP allocation request to ensure a minimum CAP interval.
이때, IEEE 802.15.4를 이용하되, 비콘에서의 Final CAP 설정필드를 maginot line of CFP slot으로 대체한다.In this case, IEEE 802.15.4 is used, but the Final CAP setting field in the beacon is replaced with a maginot line of CFP slots.
또한, WBAN 장치들은 동적으로 변화하게 되는 CFP 구간의 시작점을 탐색하기 위해 maginot line 이후에 backoff period boundary에 맞추어 early CCA(clear channel assessment)를 수행하여 채널 상태를 미리 확인하고 충돌을 회피하도록 한다.In addition, the WBAN devices perform an early clear channel assessment (CCA) at a backoff period boundary after the maginot line to search for a start point of a CFP section that is dynamically changing, so as to confirm a channel state in advance and avoid collisions.
한편, 상기 WBAN 장치들은 상기 early CCA가 필요하지 않는 구간에서의 전력 소모량을 최소화하기 위해 maginot line 이후에 CFP 구간이 동작할 수 있는 시간부터 early CCA를 수행하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the WBAN devices preferably perform early CCA from the time when the CFP section can operate after the maginot line in order to minimize power consumption in the section where the early CCA is not needed.
본 발명에 따르면, 본 발명은 WBAN의 하이브리드 슈퍼프레임 구조 내의 CFP슬롯을 필요로 하는 장치들에게 동적으로 CFP를 할당함으로써 장치들의 불필요한 경쟁 기반의 채널 접근 감소를 통해 통신의 유연성(flexibility)을 보장할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the present invention can guarantee the flexibility of communication through reducing unnecessary contention-based channel access of devices by dynamically allocating CFPs to devices requiring CFP slots in the hybrid superframe structure of the WBAN. There are advantages to it.
또한, 본 발명은 3m 이내의 인체 영역에서 의료/비의료의 상이한 특징과 목적을 가진 어플리케이션과 상기 어플리케이션의 주기/비주기 특징이 혼용되어 사용되는 상기 WBAN 네트워크 시스템에 적합한 유연성(flexibility)의 특징을 가지는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention provides a feature of flexibility that is suitable for the WBAN network system in which applications having different characteristics and purposes of medical and non-medical and periodic / aperiodic features of the application are used in a human body within 3 m. There is an advantage to provide a dynamic CFP allocation method for the MAC protocol in a wireless body communication network and a wireless network communication method using the same.
또한, 본 발명은 WBAN에서 효율적으로 CFP 슬롯을 사용하고, 효율적으로 주파수 대역을 사용하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention is to provide a dynamic CFP allocation method for the MAC protocol in a wireless body communication network using a CFP slot efficiently in the WBAN, and efficiently using a frequency band and a wireless network communication method using the same have.
본 발명의 또 다른 목적은 인체 내부에 이식된 임플란트(implant) 장치, 의료용 센서 장치 등의 전력소모를 줄일 수 있는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
Another object of the present invention is a dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network that can reduce power consumption of an implant device, a medical sensor device, etc. implanted in a human body, and a wireless network communication method using the same There is an advantage that can provide.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 보여주는 도면
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무선 신체 통신 망에서의 동적 CFP 할당 방법을 보여주는 순서도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 IEEE 802.15.4의 Final CAP 설정필드를 maginot line을 표시하는 용도로 대체하여 사용함을 보여주는 도면
도 5는 본 발명에 의한 early CCA를 수행하는 과정을 설명하는 도면1 illustrates a MAC protocol in a wireless body communication network according to a preferred embodiment of the present invention.
2 and 3 are flowcharts illustrating a dynamic CFP allocation method in a wireless body communication network according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing that a final cap setting field of IEEE 802.15.4 is replaced by an indication of a maginot line according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of performing early CCA according to the present invention.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of a dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network and a wireless network communication method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 CFP 슬롯을 사용하여 데이터를 전송하기를 요구하는 WBAN 장치들에게 충분하게 CFP 슬롯을 할당을 제공하고, 고정적인 CFP 슬롯 할당 기법을 피하며, 주파수 대역의 효율적인 사용을 위해서 demand-driven 기법의 동적 CFP 할당(Dynamic CFP allocation) 방법에 관한 것이다.The present invention provides a sufficient CFP slot allocation for WBAN devices requiring data transmission using a CFP slot, avoids fixed CFP slot allocation scheme, and demand-driven scheme for efficient use of frequency bands. A dynamic CFP allocation method of the present invention.
본 발명에 의한 CFP 할당 구간(CFP allocation period)은 CFP를 요구하는 WBAN 장치가 7개 이내일 경우에는 기존의 IEEE 802.15.4와 같이 동작하지만, CFP를 요구하는 WBAN 장치가 7개를 넘는 경우, 코디네이터의 비콘 정보에 의해 슈퍼프레임의 비콘 전송 이후 CFP 할당 구간(CFP allocation period)이 수행되며, 이 구간에 의해 동적으로 CFP 슬롯을 할당할 수 있다.
The CFP allocation period according to the present invention operates like the existing IEEE 802.15.4 when there are less than seven WBAN devices requiring CFP, but when there are more than seven WBAN devices requiring CFP, The CFP allocation period is performed after the beacon transmission of the superframe by the beacon information of the coordinator, and the CFP slot can be dynamically allocated by this period.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 보여주는 도면이 도시되어 있다.1 is a diagram showing a MAC protocol in a wireless body communication network according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, CFP 할당 구간(CFP allocation period)은 Fixed CFP REQ와 Random CFP REQ의 서브구간(subperiod)로 나누어진다. 이때, 나누어진 각 서브 구간은 CFP를 요청할 수 있는 컨트롤 프레임(CFP request frmae)을 전송할 수 있는 작은 미니 슬롯(mini-slot)으로 구성된다. 또한, CFP 할당 구간(CFP allocation period)에는 2개의 서브구간 이후 CFP REQ ACK 서브 구간이 포함된다.Referring to FIG. 1, a CFP allocation period is divided into sub periods of a fixed CFP REQ and a random CFP REQ. At this time, each divided sub-section is composed of a small mini-slot (mini-slot) that can transmit a control frame (CFP request frmae) that can request the CFP. In addition, the CFP allocation period includes a CFP REQ ACK sub-interval after two sub-sections.
코디네이터는 최종적으로 CFP REQ ACK 서브 구간에서 REQ ACK frame을 브로드캐스트 함으로써 동적으로 CFP를 할당하는 것이다. The coordinator finally allocates CFP dynamically by broadcasting a REQ ACK frame in the CFP REQ ACK sub-interval.
[표 1]에는 IEEE 802.15.4의 헤더에서 추가되는 프레임 비트값과 그에 대한 설명이 기재되어 있다.Table 1 describes frame bit values added in the header of IEEE 802.15.4 and a description thereof.
한편, [표 2]에는 IEEE 802.15.4의 헤더에서 추가되는 명령 프레임 비트값과 그에 대한 설명이 기재되어 있다.On the other hand, Table 2 describes the command frame bit value added in the header of IEEE 802.15.4 and a description thereof.
한편, [표 3]에는 IEEE 802.15.4의 헤더에서 추가되는 옵션의 비트값과 옵션의 범위, 그에 대한 설명이 기재되어 있다.On the other hand, Table 3 describes the bit values of the option added to the header of the IEEE 802.15.4, the range of the option, and a description thereof.
도 2 및 도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법을 설명하는 순서도가 도시되어 있다.2 and 3 are flowcharts illustrating a dynamic CFP allocation method for the MAC protocol in a wireless body communication network according to a preferred embodiment of the present invention.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 슈퍼프레임 구조의 MAC을 사용하는 WBAN MAC 프로토콜의 CFP 사용 요청에 있어서, 우선 코디네이터가 비콘 프레임을 통해 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들에게 dynamicCFPAlpha 상수 정보를 제공한다.As shown in these figures, the present invention, in the CFP use request of the WBAN MAC protocol using the MAC of the superframe structure, the coordinator first provides dynamicCFPAlpha constant information to WBAN devices that require CFP allocation through a beacon frame do.
그러면, 상기 WBAN 장치들이 상기 dynamicCFPAlpha 상수 정보에 기초하여 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브 구간을 선택하여 CFP 할당 요청을 한다.Then, the WBAN devices select a sub-interval in the CFP allocation period based on the dynamicCFPAlpha constant information to request a CFP allocation.
이때, CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치가 8개 이상인 경우, 비콘 프레임의 비대화로 인한 추가적인 전력 소모를 줄이기 위하여 비콘 프레임 전송 후에 CFP 할당 구간(CFP allocation period)을 제공한다. 즉, 코디네이터가 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치에게 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period)을 제공하는 것이다.In this case, when there are eight or more WBAN devices requiring CFP allocation, a CFP allocation period is provided after the beacon frame transmission in order to reduce additional power consumption due to oversize of the beacon frame. That is, the coordinator provides the CFP allocation period to the WBAN device requesting CFP allocation.
이때, 상기 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들은 CFP 할당 프레임(CFP allocation frame)을 전송하여 상기 코디네이터로부터 상기 CFP 슬롯을 할당받는 다.In this case, the WBAN devices requesting the CFP allocation receive the CFP slot from the coordinator by transmitting a CFP allocation frame.
한편, 상기 코디네이터는 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period)의 마지막에 상기 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들로부터 받은 CFP 할당 프레임(CFP allocation frame)에 대한 응답인 CFP REQ ACK를 그 CFP 할당을 요청한 WBAN 장치들에게 전송하여 상기 WBAN 장치들이 할당받은 CFP 슬롯을 통보한다.Meanwhile, at the end of the CFP allocation period, the coordinator sends a CFP REQ ACK, which is a response to the CFP allocation frame received from the WBAN devices requesting the CFP allocation, to request the CFP allocation. It transmits to the devices to inform the CFP slots allocated by the WBAN devices.
또한, 상기 코디네이터는 상기 WBAN 장치들이 저전력 통신을 할 수 있도록 필요한 시간에만 웨이크업(wake-up)하여 동작하도록 처리한다.In addition, the coordinator processes the WBAN devices to wake-up and operate only at a time necessary for low power communication.
그리고 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들은 상기 코디네이터로부터 전송받은 dynamicCFPAlpha값과 각 WBAN 장치들의 주기에 기초하여 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브 구간(Fixed CFP REQ 서브구간, Random CFP REQ 서브구간)을 선택을 통해 CFP 구간의 낭비를 줄이도록 한다.The WBAN devices requiring CFP allocation may have a sub-interval within the CFP allocation period based on the dynamicCFPAlpha value received from the coordinator and the period of each WBAN device (Fixed CFP REQ subsection, Random CFP REQ subsection). Select to reduce the waste of the CFP section.
한편, 상기 코디네이터는 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들에게 추가적인 CFP 구간을 유연하게 할당하여 다수의 의료용 장치 및 상기 다수의 사용자 전자장치가 보장된 슬롯을 통해 데이터 전송을 하도록 한다.Meanwhile, the coordinator flexibly allocates an additional CFP section to WBAN devices requiring CFP allocation so that a plurality of medical devices and the plurality of user electronic devices transmit data through guaranteed slots.
한편, 코디네이터가 7개 이하의 WBAN 장치로부터 CFP 할당을 요청받은 경우, 코디네이터는 그 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들을 상기 제1그룹으로 지정하고, 비콘에 그 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치에 할당된 CFP 슬롯 정보를 전송한다. 상술한 바에 따르면, 상기 WBAN 장치들이 수신하는 비콘이 최대 크기를 넘지 않고 경량화될 수 있기 때문에 네트워크 전체의 전력소모를 줄이는 장점이 있다.On the other hand, when the coordinator receives a request for CFP allocation from seven or fewer WBAN devices, the coordinator designates the WBAN devices requesting the CFP allocation as the first group, and is assigned to the WBAN device requesting the CFP assignment in the beacon. Send CFP slot information. As described above, since the beacons received by the WBAN devices can be reduced without exceeding the maximum size, there is an advantage of reducing power consumption of the entire network.
그리고 코디네이터가 8개 이상의 WBAN 장치로부터 CFP 할당을 요청받은 경우, 코디네이터는 dynamicCFPAlpha 값보다 작은 주기를 갖는 WBAN 장치들을 제2그룹으로 지정한다.When the coordinator receives a CFP allocation request from eight or more WBAN devices, the coordinator designates the WBAN devices having a period less than the dynamicCFPAlpha value as the second group.
이때, 제2그룹의 WBAN 장치들은 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 Fixed CFP 서브구간에서 CFP 할당 요청을 하고, 그 Fixed CFP 서브구간과 1:1로 맵핑되는 추가 CFP 구간을 할당받아 데이터 전송에 필요한 슬롯을 보장받는다.In this case, the WBAN devices of the second group make a CFP allocation request in a fixed CFP subsection within a CFP allocation period, and are allocated an additional CFP section that is mapped 1: 1 with the fixed CFP subsection to receive data. The necessary slots are guaranteed.
한편, 코디네이터는 dynamicCFPAlpha 값보다 긴 주기를 갖는 WBAN 장치들을 제3그룹으로 지정하고, 제3그룹의 WBAN 장치들이 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 Random CFP 서브구간에서 CFP 할당 요청을 하도록 처리하며, CFP 슬롯의 낭비를 줄이기 위해 상기 Random CFP 서브구간의 미니슬롯 중 무작위로 1개의 미니슬롯을 선택하며 CFP 슬롯을 요청하여 필요한 주기에만 CFP 슬롯을 할당한다. 상술한 바에 따르면 사용되지 않는 CFP 슬롯의 낭비를 줄일 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, the coordinator designates WBAN devices having a period longer than the dynamicCFPAlpha value as the third group, and processes the WBAN devices of the third group to make a CFP allocation request in a random CFP subsection within the CFP allocation period. In order to reduce the waste of the CFP slots, one minislot is randomly selected among the minislots of the Random CFP subsection, and the CFP slot is requested and the CFP slot is allocated only in the required period. According to the above, there is an advantage of reducing waste of unused CFP slots.
한편, dynamicCFPAlpha값은 CFP 할당을 요청하는 WBAN 장치들의 수가 증가함에 따라 변동된다. 즉, 코디네이터가 비콘을 통해 전송하는 dynamicCFPAlpha값은 CFP 할당을 요청하는 WBAN 장치들의 수가 증가함에 따라 유동적으로 바뀌어 CFP 슬롯의 할당량이 많아짐에 따른 슬롯의 활용률을 동적으로 조절하는 것이다.Meanwhile, the dynamicCFPAlpha value changes as the number of WBAN devices requesting CFP allocation increases. That is, the dynamicCFPAlpha value that the coordinator transmits through the beacon is changed dynamically as the number of WBAN devices requesting CFP allocation increases, thereby dynamically adjusting the slot utilization rate as the allocation of CFP slots increases.
[표 4]에는 dynamicCFPAlpha값으로 나누어지는 그룹의 조건과 각 그룹의 CFP할당 요청이 이루어지는 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브구간이 설명되어 있다.Table 4 describes the conditions of the group divided by the dynamicCFPAlpha value and the sub-section within the CFP allocation period in which the CFP allocation request of each group is made.
한편, 상기 코디네이터는 CFP 할당 구간(CFP allocation period)의 불필요한 확장을 줄이기 위해 상기 dynamicCFPAlpha값이 균등하게 16등분 된 전체 슬롯 중 3번 슬롯 이내로 CFP 할당 구간(CFP allocation period)이 유지되도록 조정한다.In order to reduce unnecessary expansion of the CFP allocation period, the coordinator adjusts the CFP allocation period to be maintained within three slots among all slots in which the dynamicCFPAlpha value is equally divided into sixteen equal slots.
또한, 상기 코디네이터는 컨트롤 프레임 전송을 위한 구간이 비대화를 방지하기 위해 상기 dynamicCFPAlpha 값의 변화를 이미 CFP 할당을 받은 WBAN 장치들에게 브로드케스트하고, 그 변화하는 dynamicCFPAlpha 값에 기초하여 그 WBAN 장치들의 재배치를 유도한다.
In addition, the coordinator broadcasts the change of the dynamicCFPAlpha value to the WBAN devices that have already been assigned the CFP to prevent the congestion of the control frame transmission, and relocate the WBAN devices based on the changing dynamicCFPAlpha value. Induce.
한편, 상술한 바에 따르면, 코디네이터에 의해 동적으로 CFP 슬롯이 할당됨에 따라 활성 구간(Active period)에서의 데이터 전송영역이 CAP + CFP로 이루어지게된다. 그리하면 본 발명에 따른 동적 CFP 할당 방법은 각 미니슬롯(GMS, NGMS)에 요청된 CFP request frame을 기반으로 CFP 동적 할당을 수행할 때 CAP 영역을 전부 침범할 수 있다. 따라서 본 발명은 네트워크 유지를 위한 최소한의 CAP 영역을 보호하기 위해 Maginot line을 제공한다.On the other hand, as described above, as the CFP slot is dynamically allocated by the coordinator, the data transmission area in the active period is made of CAP + CFP. Then, the dynamic CFP allocation method according to the present invention may invade all CAP areas when performing CFP dynamic allocation based on the CFP request frame requested for each minislot (GMS, NGMS). Therefore, the present invention provides a Maginot line to protect the minimum CAP area for network maintenance.
즉, 코디네이터는 CFP 할당 요청을 하지 않은 WBAN 장치들의 전송을 보장하기 위해 maginot line을 지정하여 최소한의 CAP 구간을 보장하는 것이다. 다시 말해 코디네이터는 상기 maginot line을 정해두어 최소한의 CAP 구간을 보장함으로써 슈퍼프레임 구조의 균형을 통해 CFP 할당 요청을 하지 않은 WBAN 장치들의 전송을 보장하는 것이다.That is, the coordinator designates a maginot line to guarantee transmission of WBAN devices that do not make a CFP allocation request to guarantee a minimum CAP period. In other words, the coordinator sets the maginot line to guarantee the minimum CAP interval to ensure transmission of WBAN devices that do not make a CFP allocation request through the balance of the superframe structure.
이때, IEEE 802.15.4를 이용하되, 비콘에서의 Final CAP 설정필드를 maginot line of CFP slot으로 대체한다. 즉, 종래의 IEEE 802.15.4 비콘에서의 Final CAP 설정필드가 필요 없어짐에 따라 이를 maginot line of CFP slot으로 대체하여 maginot line에 대한 정보를 위한 추가적인 설정필드의 정의가 필요 없이 기존의 IEEE 802.15.4의 설정 필드를 사용할 수 있는 것이다. 도 4에는 IEEE 802.15.4의 Final CAP 설정필드를 maginot line을 표시하는 용도로 대체하여 사용함을 보여주는 도면이 도시되어 있다.
In this case, IEEE 802.15.4 is used, but the Final CAP setting field in the beacon is replaced with a maginot line of CFP slots. That is, as the Final CAP setting field in the conventional IEEE 802.15.4 beacon is no longer needed, it is replaced with a maginot line of CFP slots, thereby eliminating the need for defining an additional setting field for information on the maginot line. You can use the setting field of. FIG. 4 is a diagram illustrating that the Final CAP setting field of IEEE 802.15.4 is replaced with the purpose of displaying a maginot line.
한편, WBAN 장치 측면에서 슈퍼프레임 구간을 고려해 볼 때, 비콘 이후에 CFP 슬롯이 동적으로 할당되고 CAP 영역도 CFP 슬롯 할당과 함께 영역이 동적으로 감소하게 된다. On the other hand, when considering the superframe section from the WBAN device side, the CFP slot is dynamically allocated after the beacon, and the CAP area is dynamically reduced along with the CFP slot allocation.
따라서 CAP를 이용해 채널을 획득하고 데이터를 전송하는 WBAN 장치는 비콘을 통해서 CAP의 시작 슬롯의 정보를 알 수 있지만, CAP 슬롯이 끝나는 정보를 알 수 없다. Therefore, the WBAN device that acquires the channel and transmits data using the CAP can know the information of the start slot of the CAP through the beacon, but cannot know the information of the end of the CAP slot.
따라서 WBAN 장치들은 동적으로 변화하게 되는 CFP 구간의 시작점을 탐색하기 위해 maginot line 이후에 backoff period boundary에 맞추어 early CCA(clear channel assessment)를 수행하여 채널 상태를 미리 확인하고 충돌을 회피하도록 한다. 즉, slotted CSMA-CA 이전에 CCA(clear channel assessment)를 통해 채널의 상태를 우선적으로 판단하고, 그 이후에 slotted CSMA-CA를 수행하는 Early CCA를 수행하도록 하는 것이다 Therefore, the WBAN devices perform early clear channel assessment (CCA) at the backoff period boundary after the maginot line to detect the starting point of the CFP section that is dynamically changing, so as to check the channel state in advance and avoid collisions. In other words, prior to slotted CSMA-CA, the channel status is first determined through clear channel assessment (CCA), and after that, early CCA performing slotted CSMA-CA is performed.
slotted CSMA-CA가 수행되기 전에 동작하는 Early CCA는 다음의 두 조건을 만족하면 수행한다. 첫째, 최소한의 CAP 영역을 보장하기 위한 한계선인 Maginot line 슬롯을 넘어야 한다. 이때, Maginot line으로 설정된 슬롯보다 시간 흐름상 이전의 CAP 슬롯은 CFP 영역일 수 없는 안전한 CAP 구간이므로 Early CCA를 수행할 필요가 없다. Early CCA, which runs before slotted CSMA-CA is executed, fulfills the following two conditions. First, it must cross the Maginot line slot, which is the limit line to guarantee the minimum CAP area. At this time, since the CAP slot that is earlier in time than the slot set as the maginot line is a safe CAP section that cannot be a CFP region, it is not necessary to perform Early CCA.
둘째, backoff period boundary에 위치해야 한다. slotted CSMA-CA를 동일하게 사용하므로 slotted CSMA-CA 기법에 따라 데이터가 발생하자마자 채널경쟁을 하는 것이 아니라 backoff period boundary에서 상대 디바이스들과 함께 동일하게 경쟁을 시작해야 한다. 이처럼 Early CCA 미리 채널의 상태를 판단하고 채널이 혼잡하거나 CFP 영역이 접근했다고 판단하면, 안전한 다음의 CAP 영역에서 채널 경쟁을 수행하도록 유도하는 것이다. 도 5에는 본 발명에 의한 early CCA를 수행하는 과정을 설명하는 도면이 도시되어 있다.Second, it must be located at the backoff period boundary. Since slotted CSMA-CA is used identically, the contention should be started with the other devices at the backoff period boundary rather than channel competition as soon as data is generated according to the slotted CSMA-CA technique. In this way, when the channel state is judged in advance and the channel is congested or the CFP area is approached, the channel competition is performed in the next safe CAP area. 5 is a diagram illustrating a process of performing early CCA according to the present invention.
한편, 상기 WBAN 장치들은 상기 early CCA가 필요하지 않는 구간에서의 전력 소모량을 최소화하기 위해 maginot line 이후에 CFP 구간이 동작할 수 있는 시간부터 early CCA를 수행하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the WBAN devices preferably perform early CCA from the time when the CFP section can operate after the maginot line in order to minimize power consumption in the section where the early CCA is not needed.
본 발명은 WBAN 장치(의료용 장치, 사용자 가전장치 등)를 포괄하는 근거리 통신의 방식에 대해 정의하고 있다. 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 낮은 지연과 유연한 전송 방식을 통해 실시간으로 원격 진단/처방이 가능하게 함과 동시에 비 의료용 서비스(동영상, mp3, 포털 서비스 등) 또한 가능하게 하는 장점이 있다.The present invention defines a method of short-range communication encompassing WBAN devices (medical devices, user home appliances, etc.). According to the present invention as described above, the present invention has the advantage of enabling non-medical services (video, mp3, portal services, etc.) while enabling remote diagnosis / prescription in real time through a low delay and flexible transmission method. have.
또한, 본 발명은 여러 서비스를 동시에 제공할 수 있는 틀을 마련하여 기업의 생산 비용 감소 및 사용자의 편의성을 도모할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that can provide a service that can provide a number of services at the same time to reduce the production cost of the enterprise and the user convenience.
또한, 본 발명은 의료 서비스를 제공받지 못하는 지역의 주민들이나 노인, 장애인에게 효율적인 원격 진단/처방을 할 수 있게 하는 장점이 있다.
In addition, the present invention has the advantage of enabling efficient remote diagnosis / prescription for residents, the elderly, disabled people in the area not receiving medical services.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments thereof. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention by those skilled in the art. Accordingly, the scope of the present invention should be construed as being determined not by the specific embodiments but by the appended claims.
Claims (16)
코디네이터가 비콘 프레임을 통해 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들에게 dynamicCFPAlpha 상수 정보를 제공하는 단계; 및
상기 WBAN 장치들이 상기 dynamicCFPAlpha 상수 정보에 기초하여 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브 구간을 선택하여 CFP 할당 요청을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
In the CFP use request of the WBAN MAC protocol using the MAC of the superframe structure,
Providing, by the coordinator, dynamicCFPAlpha constant information to WBAN devices requiring CFP allocation through a beacon frame; And
Selecting, by the WBAN devices, a sub-interval within the CFP allocation period based on the dynamicCFPAlpha constant information, and requesting a CFP allocation request; Dynamic CFP Allocation Method and Wireless Network Communication Method Using the Same.
CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치가 8개 이상인 경우, 비콘 프레임의 비대화로 인한 추가적인 전력 소모를 줄이기 위하여 비콘 프레임 전송 후에 CFP 할당 구간(CFP allocation period)을 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 1,
When there are 8 or more WBAN devices requiring CFP allocation, in a wireless body communication network, a CFP allocation period is provided after the beacon frame transmission to reduce additional power consumption due to oversize of the beacon frame. Dynamic CFP Allocation Method for Mac Protocol and Wireless Network Communication Method Using the Same.
상기 코디네이터는 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치에게 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period)을 제공하고,
상기 WBAN 장치들은 CFP 할당 프레임(CFP allocation frame)을 전송하여 상기 코디네이터로부터 상기 CFP 슬롯을 할당받는 것을 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 2,
The coordinator provides the CFP allocation period to a WBAN device requesting CFP allocation,
The WBAN devices are allocated to the CFP slot from the coordinator by transmitting a CFP allocation frame (CFP allocation frame) and a dynamic CFP allocation method for the MAC protocol in a wireless body communication network and a wireless network communication method using the same.
상기 코디네이터는 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period)의 마지막에 상기 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들로부터 받은 CFP 할당 프레임(CFP allocation frame)에 대한 응답인 CFP REQ ACK를 그 CFP 할당을 요청한 WBAN 장치들에게 전송하여 상기 WBAN 장치들이 할당받은 CFP 슬롯을 통보하며, 상기 WBAN 장치들이 저전력 통신을 할 수 있도록 필요한 시간에만 웨이크업(wake-up)하여 동작하도록 처리함을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 3,
The coordinator, at the end of the CFP allocation period (CFP allocation period), the WBAN devices requesting the CFP allocation the CFP REQ ACK, which is a response to the CFP allocation frame received from the WBAN devices requesting the CFP allocation In the wireless body communication network characterized in that the WBAN devices are notified of the assigned CFP slot and transmits to the WBAN devices to wake up only when necessary to enable low-power communication Dynamic CFP Allocation Method for Mac Protocol and Wireless Network Communication Method Using the Same.
CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들은 상기 코디네이터로부터 전송받은 dynamicCFPAlpha값과 각 WBAN 장치들의 주기에 기초하여 상기 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 서브 구간을 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 1,
WBAN devices requiring CFP allocation select a sub-section within the CFP allocation period based on the dynamicCFPAlpha value received from the coordinator and the period of each WBAN device. Dynamic CFP Allocation Method for Protocol and Wireless Network Communication Method Using the Same.
상기 코디네이터는 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들에게 추가적인 CFP 구간을 할당하여 다수의 WBAN 장치가 보장된 슬롯을 통해 데이터 전송을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 1,
The coordinator allocates additional CFP intervals to WBAN devices requiring CFP allocation so that a plurality of WBAN devices transmit data through the guaranteed slots. Method and wireless network communication method using same.
코디네이터가 7개 이하의 WBAN 장치로부터 CFP 할당을 요청받은 경우, 코디네이터는 그 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치들을 상기 제1그룹으로 지정하고, 비콘에 그 CFP 할당을 요구하는 WBAN 장치에 할당된 CFP 슬롯 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 5,
If the coordinator is requested to assign CFPs from seven or fewer WBAN devices, the coordinator designates the WBAN devices requiring the CFP allocation as the first group, and the CFP slots assigned to the WBAN devices requesting the CFP allocation to the beacons. A dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network, characterized by transmitting information, and a wireless network communication method using the same.
코디네이터가 8개 이상의 WBAN 장치로부터 CFP 할당을 요청받은 경우, 코디네이터는 dynamicCFPAlpha 값보다 작은 주기를 갖는 WBAN 장치들을 제2그룹으로 지정하고,
제2그룹의 WBAN 장치들은 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 Fixed CFP 서브구간에서 CFP 할당 요청을 하고, 그 Fixed CFP 서브구간과 1:1로 맵핑되는 추가 CFP 구간을 할당받아 데이터 전송에 필요한 슬롯을 보장받는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 7, wherein
If the coordinator is requested to allocate CFP from 8 or more WBAN devices, the coordinator designates WBAN devices having a period less than the dynamicCFPAlpha value as the second group,
The WBAN devices of the second group make a CFP allocation request in a fixed CFP subsection within a CFP allocation period, and are allocated an additional CFP section that is mapped 1: 1 with the fixed CFP subsection, thereby receiving data slots. A dynamic CFP allocation method for MAC protocol in a wireless body communication network and a wireless network communication method using the same.
코디네이터는 dynamicCFPAlpha 값보다 긴 주기를 갖는 WBAN 장치들을 제3그룹으로 지정하고, 제3그룹의 WBAN 장치들이 CFP 할당 구간(CFP allocation period) 내 Random CFP 서브구간에서 CFP 할당 요청을 하도록 처리하며, CFP 슬롯의 낭비를 줄이기 위해 상기 Random CFP 서브구간의 미니슬롯 중 무작위로 1개의 미니슬롯을 선택하며 CFP 슬롯을 요청하여 필요한 주기에만 CFP 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 8,
The coordinator designates the WBAN devices having a period longer than the dynamicCFPAlpha value as the third group, processes the WBAN devices in the third group to request CFP allocation requests in the random CFP subsection within the CFP allocation period, and CFP slots. In order to reduce the waste of the random CFP subsegments of the mini slots randomly select one minislot and the CFP slots for requesting the CFP slots, characterized in that for the MAC protocol in the wireless body communication network, characterized in that Dynamic CFP Allocation Method and Wireless Network Communication Method Using the Same.
상기 dynamicCFPAlpha값은 CFP 할당을 요청하는 WBAN 장치들의 수가 증가함에 따라 변동되는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 5,
The dynamicCFPAlpha value changes as the number of WBAN devices requesting CFP allocation increases, and the dynamic CFP allocation method for the MAC protocol in the wireless body communication network and the wireless network communication method using the same.
상기 코디네이터는 CFP 할당 구간(CFP allocation period)의 불필요한 확장을 줄이기 위해 상기 dynamicCFPAlpha값이 균등하게 16등분 된 전체 슬롯 중 3번 슬롯 이내로 CFP 할당 구간(CFP allocation period)이 유지되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 10,
The coordinator adjusts the CFP allocation period to be maintained within 3 slots among all slots in which the dynamicCFPAlpha value is equally divided into 16 to reduce unnecessary expansion of the CFP allocation period. Dynamic CFP Allocation Method for MAC Protocol in Wireless Body Communication Network and Wireless Network Communication Method Using the Same.
상기 코디네이터는 컨트롤 프레임 전송을 위한 구간이 비대화를 방지하기 위해 상기 dynamicCFPAlpha 값의 변화를 이미 CFP 할당을 받은 WBAN 장치들에게 브로드케스트하고, 그 변화하는 dynamicCFPAlpha 값에 기초하여 그 WBAN 장치들의 재배치를 유도하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 10,
The coordinator broadcasts the change of the dynamicCFPAlpha value to the WBAN devices that have already been assigned CFP to prevent the congestion of the control frame transmission, and induces relocation of the WBAN devices based on the changing dynamicCFPAlpha value. A dynamic CFP allocation method for a MAC protocol in a wireless body communication network, and a wireless network communication method using the same.
상기 코디네이터는 CFP 할당 요청을 하지 않은 WBAN 장치들의 전송을 보장하기 위해 maginot line을 지정하여 최소한의 CAP 구간을 보장하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 1,
The coordinator assigns a maginot line to guarantee transmission of WBAN devices that do not make a CFP allocation request, and guarantees a minimum CAP period. The dynamic CFP allocation method for the MAC protocol in a wireless body communication network and using the same Wireless network communication method.
IEEE 802.15.4를 이용하되, 비콘에서의 Final CAP 설정필드를 maginot line of CFP slot으로 대체하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 13,
A method for allocating a dynamic CFP for a MAC protocol in a wireless body communication network using IEEE 802.15.4, but replacing a final cap setting field in a beacon with a maginot line of CFP slots.
WBAN 장치들은 동적으로 변화하게 되는 CFP 구간의 시작점을 탐색하기 위해 maginot line 이후에 backoff period boundary에 맞추어 early CCA(clear channel assessment)를 수행하여 채널 상태를 미리 확인하고 충돌을 회피하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
The method of claim 13,
WBAN devices perform an early clear channel assessment (CCA) at a backoff period boundary after a maginot line to detect the starting point of a dynamically changing CFP period. Dynamic CFP Allocation Method for MAC Protocol in Body Communication Network and Wireless Network Communication Method Using the Same
상기 WBAN 장치들은 상기 early CCA가 필요하지 않는 구간에서의 전력 소모량을 최소화하기 위해 maginot line 이후에 CFP 구간이 동작할 수 있는 시간부터 early CCA를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 신체 통신 망에서의 맥 프로토콜을 위한 동적 CFP 할당 방법 및 이를 이용한 무선 네트워크 통신 방법.
16. The method of claim 15,
The WBAN devices perform the early CCA from the time when the CFP section can operate after the maginot line to minimize the power consumption in the section where the early CCA is not needed. Dynamic CFP Allocation Method and Wireless Network Communication Method Using the Same.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100049836A KR101211157B1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | A dynamic CFP allocation for beacon-enable mode hybirid superframe structure of Wireless Body Area Network MAC protocol and network communication method thereof |
| PCT/KR2010/007065 WO2011149154A1 (en) | 2010-05-27 | 2010-10-15 | Dynamic cfp allocation method for mac protocol in a wireless body area network and a communication method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100049836A KR101211157B1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | A dynamic CFP allocation for beacon-enable mode hybirid superframe structure of Wireless Body Area Network MAC protocol and network communication method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110130273A true KR20110130273A (en) | 2011-12-05 |
| KR101211157B1 KR101211157B1 (en) | 2012-12-12 |
Family
ID=45004126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100049836A KR101211157B1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | A dynamic CFP allocation for beacon-enable mode hybirid superframe structure of Wireless Body Area Network MAC protocol and network communication method thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101211157B1 (en) |
| WO (1) | WO2011149154A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013191470A1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | 한국전자통신연구원 | Device and method for controlling slot-based channel access in wirless lan system, and slot-based channel access terminal in wireless lan |
| KR20130142947A (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-30 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for slot based channel access control in wireless local area network system, slot based channel access terminal in wlan |
| KR101596198B1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-02-19 | 경희대학교 산학협력단 | Wireless communication apparatus and method of the same |
| KR102136147B1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-07-21 | 한림대학교 산학협력단 | System, apparatus, method and program for transmitting and receiving power and data considering residual power via superframe |
| KR20210006783A (en) * | 2019-07-09 | 2021-01-19 | 국방과학연구소 | Wireless body area network communication method using super frame |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103200132B (en) * | 2013-04-22 | 2016-08-10 | 东南大学 | A kind of medical body area network MAC cut-in method of real-time task scheduling |
| CN105101448B (en) * | 2014-05-05 | 2018-11-23 | 普天信息技术有限公司 | A kind of data transmission method |
| CN110167177B (en) * | 2019-05-21 | 2023-01-31 | 河南科技大学 | Wireless body area network cooperative communication transmission method based on dynamic time slot allocation |
| CN110312313B (en) * | 2019-05-21 | 2023-04-07 | 河南科技大学 | Wireless body area network MAC protocol based on multiple channels, communication method and system |
| CN113472456B (en) * | 2021-06-28 | 2023-03-24 | 江苏大学 | Method for allocating channels among WBAN (white light network) in dynamic environment |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101117684B1 (en) * | 2008-11-18 | 2012-02-29 | 나사렛대학교 산학협력단 | Method and apparatus for QoS support and multiple link connections in low-rate wireless network |
-
2010
- 2010-05-27 KR KR1020100049836A patent/KR101211157B1/en not_active IP Right Cessation
- 2010-10-15 WO PCT/KR2010/007065 patent/WO2011149154A1/en active Application Filing
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013191470A1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | 한국전자통신연구원 | Device and method for controlling slot-based channel access in wirless lan system, and slot-based channel access terminal in wireless lan |
| KR20130142947A (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-30 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for slot based channel access control in wireless local area network system, slot based channel access terminal in wlan |
| US9781741B2 (en) | 2012-06-19 | 2017-10-03 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Device and method for controlling slot-based channel access in wireless LAN system, and slot-based channel access terminal in wireless LAN |
| US10356810B2 (en) | 2012-06-19 | 2019-07-16 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Device and method for controlling slot-based channel access in wireless LAN system, and slot-based channel access terminal in wireless LAN |
| KR20200013017A (en) * | 2012-06-19 | 2020-02-05 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for slot based channel access control in wireless local area network system, slot based channel access terminal in wlan |
| KR20200057688A (en) * | 2012-06-19 | 2020-05-26 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for slot based channel access control in wireless local area network system, slot based channel access terminal in wlan |
| US10779318B2 (en) | 2012-06-19 | 2020-09-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Device and method for controlling slot-based channel system, and slot-based channel access terminal in wireless LAN |
| KR20200132822A (en) * | 2012-06-19 | 2020-11-25 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for slot based channel access control in wireless local area network system, slot based channel access terminal in wlan |
| KR101596198B1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-02-19 | 경희대학교 산학협력단 | Wireless communication apparatus and method of the same |
| KR20210006783A (en) * | 2019-07-09 | 2021-01-19 | 국방과학연구소 | Wireless body area network communication method using super frame |
| KR102136147B1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-07-21 | 한림대학교 산학협력단 | System, apparatus, method and program for transmitting and receiving power and data considering residual power via superframe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101211157B1 (en) | 2012-12-12 |
| WO2011149154A1 (en) | 2011-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101211157B1 (en) | A dynamic CFP allocation for beacon-enable mode hybirid superframe structure of Wireless Body Area Network MAC protocol and network communication method thereof | |
| KR102218619B1 (en) | Method and apparatus for flexible transmission slot allocation in wireless lan system | |
| CA3010259C (en) | Apparatus and method for prioritization of random access in a multi-user wireless communication system | |
| US10321453B2 (en) | System and method for allocating periodic resources | |
| KR101251406B1 (en) | An emergency handling scheme for beacon - enable mode hybrid superframe structure of wireless body area network mac protocol and network mac protocol and network communication method thereof | |
| JP6040245B2 (en) | MAC extension to support multi-periodic GTS assignment for personal area network (PAN) systems | |
| US20130070734A1 (en) | Network apparatus for accessing channel in contention free period | |
| US20140064252A1 (en) | Method and device for selecting a channel according to a device's mobility | |
| KR20100055865A (en) | Method and apparatus for qos support and multiple link connections in low-rate wireless network | |
| Ashraf et al. | Energy-efficient dynamic channel allocation algorithm in wireless body area network | |
| Bouani et al. | A comprehensive survey of medium access control protocols for wireless body area networks | |
| CN104579547A (en) | Data transmission method | |
| Seo et al. | A dynamic CFP allocation and opportunity contention-based WBAN MAC protocol | |
| KR20080092774A (en) | Mechanism for sending and/or receiving a beacon frame in coordinator-based network | |
| Nabila | MAC Protocols for WBAN healthcare applications | |
| Al Rasyid et al. | PEGAS: Partitioned GTS allocation scheme for IEEE 802.15. 4 networks | |
| KR20140071168A (en) | Apparatus and method of allocating resource for media access control | |
| Ambigavathi et al. | A review of channel access techniques in wireless body area network | |
| Wong et al. | A simple time shift scheme for beacon broadcasting based on cluster-tree IEEE 802.15. 4 low-rate WPANs | |
| KR20130104426A (en) | A method for resource management in multi-user hybrid medium access control (hmac)-based wireless networks | |
| KR20100113963A (en) | Method of setting up period for ban | |
| KR101121048B1 (en) | A beacon-enable mode hybirid superframe structure of contention-based wireless body area network mac protocol and network communication method thereof | |
| KR101936255B1 (en) | Channel assignment method for emergency handling in wireless boby area network | |
| KR20100120045A (en) | Apparatus and method for medium access control in wireless communication network and frame structure thereof | |
| EP3254505A1 (en) | Traffic indication map association mechanism for low-energy devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151120 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161117 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |