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KR101769866B1 - 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법 및 저출력 무선 기기 - Google Patents

저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법 및 저출력 무선 기기 Download PDF

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KR101769866B1
KR101769866B1 KR1020110073023A KR20110073023A KR101769866B1 KR 101769866 B1 KR101769866 B1 KR 101769866B1 KR 1020110073023 A KR1020110073023 A KR 1020110073023A KR 20110073023 A KR20110073023 A KR 20110073023A KR 101769866 B1 KR101769866 B1 KR 101769866B1
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interframe space
radio
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wireless
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황효선
김낙명
배치성
홍영준
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삼성전자주식회사
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Abstract

저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법 및 저출력 무선 기기를 제안한다.
특히, 저출력 무선 기기에서의 각 프레임의 전송 전에 미리 채널의 상태를 감시(carrier sensing)함으로서 간섭으로 인한 재전송 회수를 줄일 수 있어 에너지 소모를 감소시킬 수 있는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법 및 저출력 무선 기기를 제공할 수 있다.

Description

저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법 및 저출력 무선 기기{A SHARING METHOD OF RADIO RESOURCE FOR LOW LEVEL POWER RADIO DEVICE AND A LOW LEVEL POWER RADIO DEVICE}
아래의 실시예들은 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법 및 저출력 무선 기기에 관한 것이다.
2.4GHz와 같은 ISM(Industrial Scientific and Medical equipment) 밴드에서는 전송 출력이 서로 다른 다양한 무선 기기가 서로 다른 무선 접속 프로토콜을 이용하여 공존한다. 이 중에는 WLAN(Wireless LAN)과 같이 높은 전송 출력을 사용하여 100m 정도의 통신 거리를 갖는 무선 접속 프로토콜도 있고, 블루투스(Bluetooth)나 지그비(Zigbee)와 같이 낮은 전송 출력을 사용하여 10m 이내의 근거리를 통신 거리로 갖는 무선 접속 프로토콜도 있다. 또한, 저전력 또는 초저전력을 사용하는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 또는 WBAN(Wireless Body Area Network)도 등장할 수 있다.
이러한 무선 환경에서 저출력 무선 기기의 전송 신호는 상대적으로 고출력을 사용하는 고출력 무선 기기에 의해 인지되지 않을 수 있다. 즉, 저출력 무선 기기가 데이터를 전송하고 있더라도, 저출력 무선 기기의 전송 신호의 세기가 너무 작으면 고출력 기기의 캐리어 센싱(carrier sensing) 시에 무선 채널의 상태를 아이들(idle)로 인지하고 데이터를 전송할 수 있다.
결국, 저출력 무선 기기가 무선 자원을 점유하고 있더라도 저출력 무선 기기의 전송 신호는 언제든 다른 무선 기기의 신호(즉, 간섭 신호)와 충돌할 수 있다.
일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법은 적어도 하나의 고출력 무선 기기 및 적어도 하나의 저출력 무선 기기를 포함하는 무선 환경에서 상기 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법에 있어서, 연속적으로 전송되는 복수의 프레임들을 버퍼링 하는 단계; 상기 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임이 전송된 이후에, 다음 프레임에 대응하는 무선 자원을 사용하기 위하여 중간 인터프레임 스페이스(Medium Interframe Space) 동안에 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 단계; 및 상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면, 상기 무선 자원을 이용하여 상기 다음 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 무선 자원의 상태를 감지하는 단계는 매 프레임마다에 대하여 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 비지(busy)이면, 상기 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 대기하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 최소 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계는 상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 이용하여 상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계일 수 있다.
상기 인터프레임 스페이스의 하한에 상기 무선 자원의 상태 변화를 인지하기 위한 마진 타임(margin time)을 더 고려하여 상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계는 상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 적어도 두 개인 경우, 상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계는 상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향에 기초한 가중치를 이용하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계일 수 있다.
상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계는 상기 무선 접속 프로토콜 각각마다에 대하여 서로 다른 가중치를 설정하는 단계; 상기 서로 다른 가중치에 기초하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 평균값 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 인터프레임 스페이스의 하한 평균값 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한 평균값 각각을 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무선 접속 프로토콜에서 연속으로 프레임을 전송하는 경우의 인터프레임 스페이스를 상기 인터프레임 스페이스의 하한으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 접속 프로토콜에서 적어도 하나의 저출력 무선 기기 또는 적어도 하나의 고출력 무선 기기들 서로 간에 상기 무선 자원의 획득을 경쟁하는 경우의 인터프레임 스페이스를 상기 인터프레임 스페이스의 상한으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 환경이 변화함에 따라 상기 가중치를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 저출력 무선 기기는 적어도 하나의 고출력 무선 기기 및 적어도 하나의 저출력 무선 기기를 포함하는 무선 환경에서의 저출력 무선 기기에 있어서, 연속적으로 전송되는 복수의 프레임들을 버퍼링 하는 버퍼링부; 상기 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임이 전송된 이후에, 다음 프레임에 대응하는 무선 자원을 사용하기 위하여 중간 인터프레임 스페이스(Interframe Space) 동안에 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 감지부; 및 상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면, 상기 무선 자원을 이용하여 상기 다음 프레임을 전송하는 전송부를 포함한다.
상기 감지부는 매 프레임마다에 대하여 상기 무선 자원의 상태를 감지할 수 있다.
상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 비지(busy)이면, 상기 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 대기하는 대기부를 더 포함할 수 있다.
상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 설정부는 상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 하한과 상기 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 상한을 이용하여 상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정할 수 있다.
상기 설정부는 상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 적어도 두 개인 경우, 상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 결정 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 결정 수단은 상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향에 기초한 가중치를 이용하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한과 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각 프레임의 전송 전에 미리 채널의 상태를 감지함으로서 간섭으로 인한 재전송 횟수를 줄여 저출력 무선 기기의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 무선랜(WLAN), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 및 LDR(Low Data Rate) 등과 같이 다양한 무선 접속 프로토콜에 따른 다양한 간섭이 존재하는 통신 환경에서 저출력 무선 기기가 보다 효율적으로 프레임을 전송할 수 있다.
도 1은 일반적인 통신 프로토콜에서 연속으로 프레임을 전송하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법에서 연속으로 프레임을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기에서 프레임을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일반적인 통신 프로토콜에서 연속으로 프레임을 전송하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, TDMA(Time Division Multiple Access) 기반 또는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 기반의 무선 전송 시스템에서 연속으로 프레임을 전송하는 경우를 살펴볼 수 있다.
일반적으로 무선 전송 시스템(또는 무선 기기)은 지정된 MAC 프로토콜에 의해 무선 자원을 획득하면, 버퍼 혹은 메모리에 저장되어 있던 데이터(또는 프레임)을 전송한다. 이때, 전송하고자 하는 데이터의 크기가 최대 페이로드(Max payload)보다 크면 단편화(fragmentation)하여 전송할 수 있다.
무선 전송 시스템은 경쟁 또는 비경쟁 방식으로 무선 자원을 한 번 확보하면, 도 1과 같이 TTG(Transmit to Transmit Gap) 또는 SIFS(Short InterFrame Space) 등과 같이 미리 정해진 프레임 간격에 따라 정해진 시간 또는 양만큼 무선 자원을 이용해서 프레임을 전송한다.
이 때, 무선 기기들 간에는 첫 프레임의 전송 시점에 대한 경쟁만 있을 뿐이며, 일단 경쟁에 의해 무선 자원을 획득한 무선 기기는 획득한 무선 자원을 점유하여 자신의 자원처럼 사용할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 저출력 무선 기기들은, 저출력 무선 기기들의 전송 신호를 인지하지 못한 다른 무선 기기들에 의한 신호(또는 간섭 신호)에 의해서 전송을 실패하기 쉽다. 따라서, 저출력 무선 기기들에서 간섭에 의한 영향이 없이 프레임을 전송할 수 있는 방법이 필요하다.
도 2는 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법에서 연속으로 프레임을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
저출력 무선 기기는 에너지 소모를 줄이거나, 혹은 에너지 효율을 높이기 위하여 듀티 싸이클(duty cycle)을 최소화하여 데이터를 전송한다. 그러므로, 저출력 무선 기기는 슬립(sleep) 상태 동안 메모리(또는 버퍼)에 저장된 데이터를 웨이크업(wakeup) 상태로 전환된 후 전송한다.
또한, 저출력 무선 기기는 고출력 무선 기기보다 전송 프레임(frame)의 길이가 짧으므로 버퍼에 저장된 데이터는 단편화(fragmentation)된 프레임(frame)의 형태로 전송한다. 이 밖에도 저출력 무선 기기는 고출력 무선 기기에 비하여 전송 신호의 세기가 작아 고출력 무선 기기에 의해 저출력 무선 기기의 전송 신호가 인지 되지 않을 수 있다. 그러므로, 저출력 무선 기기가 무선 자원을 점유하고 있더라고 저출력 무선 기기의 전송 신호는 언제든 다른 기기(특히, 고출력 무선 기기)의 전송 신호(또는 간섭 신호)와 충돌할 수 있다.
결국, 동일한 무선 접속 프로토콜을 사용하더라도 저출력 무선 기기의 전송 오류율이 더 높을 수 밖에 없고, 이로 인한 저출력 무선 기기의 재전송율 및 에너지 소모 또한 증대된다.
따라서, 일 실시예에서는 연속 프레임을 전송할 때, 저출력 무선 기기가 무선 자원의 상태에 따라 전송 시점을 조절함으로써 210과 같이 간섭이 발생하지 않는 경우 및 230과 같이 간섭이 발생하는 경우 모두에 대하여 적용할 수 있는 무선 자원 점유 방법을 이용한다.
저출력 무선 기기는 캐리어 센싱(carrier sensing) 등을 통해 인지된 무선 자원의 상태에 따라 전송 시점을 조절함으로써 재전송율을 줄이고, 에너지 소모를 감소 시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 210은 간섭이 존재하지 않는 환경에서 연속 프레임을 전송하는 방법을 나타낸다. 간섭이 없는 경우에는 도 1과 마찬가지로, 연속 프레임에 포함된 각 데이터(또는 프레임)(213)을 전송한 후, 미리 정해진 CTG(Carrier Sensing to Transmit Gap)(216)의 시간 후에 다음 데이터(또는 프레임)를 전송할 수 있다. 간섭이 없는 환경에서는 연속 프레임의 전송이 끝날 때까지 각 데이터에 대한 전송 시점에 변화가 없이 일정 시간 간격에 따라 지속적으로 데이터를 전송할 수 있다.
반면에, 230과 같이 간섭이 존재하는 환경(이하, '간섭 환경')에서 데이터(또는 프레임)(233)의 전송 중에 간섭(Interference)(236)이 발생하면, 저전력 무선 기기는 무선 자원(예를 들어, 채널)의 상태에 따라 전송 시점을 가변할 수 있다.
연속 프레임의 전송 시에 간섭(236)이 발생하면, 저출력 무선 기기는 간섭(236)이 끝날 때까지 기다렸다가 데이터의 전송을 시작한다. 이때, 저출력 무선 기기는 일정한 인터프레임 스페이스(여기서는, MIFS(Medium InterFrame Space)(239)) 동안에 데이터(또는 프레임)(233)에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면, 해당 무선 자원을 이용하여 데이터(또는 프레임)(233)을 전송한다. 이때, 저출력 무선 기기는 매 프레임의 전송에 앞서 무선 자원의 상태를 감지하여 프레임의 전송 시점을 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 저출력 무선 기기가 연속 프레임을 전송하는 방법은 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기가 연속 프레임을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 간섭 환경에서 저출력 무선 기기들은, 저출력 무선 기기들의 전송 신호를 인지하지 못하고 전송하는 다른 무선 기기들(주로 고출력 무선 기기)에서 발생하는 간섭에 의해서 전송을 실패할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서는 저출력 무선 기기들이 도 2와 같은 연속 프레임의 전송 시에 캐리어 센싱(carrier sensing) 등을 통해 인지한 채널 상태에 따라 전송 시점을 조절할 수 있도록 한다. 전송 시점을 조절하는 구체적인 방법은 다음과 같다.
저출력 무선 기기는 버퍼링하고 있던 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임을 전송(310)한 후, 다른 프레임의 전송 가능 여부를 판단한다(330). 이 때, 저출력 무선 기기의 MAC 프로토콜이 CSMA계열일 경우 연속된 다음 프레임의 존재 여부를 판단하고, TDMA 계열일 경우 연속 프레임들을 전송하기 위해 할당된 시간 중에 남은 시간이 다음 프레임 전송을 위한 시간보다 큰 지를 판단할 수 있다. 더 이상 전송할 다른 프레임이 없으면, 저출력 무선 기기는 동작을 종료할 수 있다.
반면에, 330에서 연속된 다른 프레임이 존재하면, 저출력 무선 기기는 무선 자원의 상태(예를 들어, 채널의 상태(channel state; CS))가 비지(busy) 인지 여부를 판단한다(350).
350에서 채널의 상태가 비지(busy)이면, 저출력 무선 기기는 채널의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 대기한다(370). 이때, 저출력 무선 기기는 채널의 상태가 아이들(idle)이 된 후, 일정 기간(예를 들어, 중간 인터프레임 스페이스(MIFS)) 동안 아이들(idle)이 지속되면 다시 310으로 가서 다음 프레임의 전송을 시작한다.
또한, 350에서 채널의 상태가 비지가 아니면(즉, 아이들(idle)이면), 저출력 무선 기기는 바로 310로 가서 다음 프레임의 전송을 시작할 수 있다.
저출력 무선 기기는 연속된 복수의 프레임들 중 마지막 프레임을 전송할 때까지 상술한 과정을 수행할 수 있다.
이러한 방식으로 연속된 프레임들을 전송할 경우, 간섭이 존재하더라도 다음 프레임의 전송 시점이 간섭이 종료한 이후로 연기되기 때문에 간섭으로 인한 저출력 무선 기기의 재전송율이 감소되는 효과가 있다.
이때 중요한 것이 중간 인터프레임 스페이스(Medium InterFrame Space; 이하, MIFS)를 설정하는 방법이다.
중간 인터프레임 스페이스(MIFS)는 저출력 무선 기기의 전송 신호에 대하여 간섭으로 작용하는 무선 통신 프로토콜(또는 무선 기기)들에 의한 프레임이 연속으로 전송되는 상황을 연속된 간섭 신호로 인지하고, 연속된 간섭 신호의 전송이 끝나는 시점에 저출력 무선 기기의 다음 프레임을 전송하기 위한 것이다.
이하에서, 간섭으로 작용하는 무선 통신 프로토콜은 간섭으로 작용하는 무선 기기와 동일한 의미로 사용된다.
이 때, 저출력 무선 기기의 전송 신호에 대하여 간섭으로 작용하는 무선 통신 프로토콜들은 저출력 무선 기기에게는 간섭 영향을 주지만, 저출력 무선 접속 기술의 전송 신호를 간섭으로 인식하지 못하는 무선 통신 프로토콜들이다.
저출력 무선 기기의 전송 신호에 대하여 간섭 영향이 큰 간섭원이 하나인 경우, 중간 인터프레임 스페이스(MIFS)은 다음의 [수학식 1]과 같이 구할 수 있다.
Figure 112011056788538-pat00001
여기서, I_SIFS는 간섭 영향을 미치는 다른 무선 접속 프로토콜에서 연속으로 프레임을 전송하는 경우의 인터프레임 스페이스이다. I_LIFS는 간섭 영향을 미치는 다른 무선 접속 프로토콜에서 사용하는 무선 기기(예를 들어, 적어도 하나의 저출력 무선 기기 또는 적어도 하나의 고출력 무선 기기들)들 서로 간에 무선 자원의 획득을 경쟁하는 경우의 인터프레임 스페이스이다. 또한, α는 무선 자원의 상태 변화를 인지 하기 위한 마진 타임(margin time)이다.
저출력 무선 기기는 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 이용하여 중간 인터프레임 스페이스(MIFS)를 설정할 수 있다. 또한, 저출력 무선 기기는 상술한 [수학식 1]과 같이 인터프레임 스페이스의 하한(I_SIFS)에 무선 자원의 상태 변화를 인지하기 위한 마진 타임(margin time)(α)을 더 고려하여 중간 인터프레임 스페이스(MIFS)를 설정할 수도 있다.
예를 들어, IEEE 802.11b의 경우 I_SIFS가 20us이고, I_LIFS가 50us라고 가정하자. 그러면, 중간 인터프레임 스페이스(MIFS)은 20+α보다는 크고, 50보다 작거나 같은 값을 가질 수 있다.
또한, 저출력 무선 기기는 무선 환경에서의 간섭의 변화에 따라 중간 인터프레임 스페이스는 적응적으로 조절할 수 있다.
만약, 저출력 무선 기기의 전송 신호에 대하여 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 두 개 이상(n>2)일 경우, 저출력 무선 기기는 무선 접속 프로토콜 각각이 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 아래의 [수학식 2]와 같이 I_SIFS와 I_LIFS를 결정할 수 있다.
Figure 112011056788538-pat00002
여기서, ai는 각 무선 접속 프로토콜에 의하여 저출력 무선 기기가 간섭을 받은 영향의 정도를 나타내는 간섭 영향도이고, n은 저출력 무선 기기의 전송 신호에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜의 개수이다.
또한, I_SIFSi는 각 무선 접속 프로토콜에서 연속으로 프레임을 전송하는 경우의 인터프레임 스페이스이고, I_LIFSi는 각 무선 접속 프로토콜에서 서로 간에 무선 자원의 획득을 경쟁하는 경우의 인터프레임 스페이스일 수 있다.
또한, 저출력 무선 기기는 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 적어도 두 개인 경우, 무선 접속 프로토콜 각각이 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 결정할 수도 있다.
이때, 저출력 무선 기기는 무선 접속 프로토콜 각각이 무선 환경에 미치는 간섭의 영향에 기초한 가중치를 이용하여 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 결정할 수 있다. 이때, 가중치는 무선 접속 프로토콜에 의하여 저출력 무선 기기가 간섭을 받은 영향의 정도를 나타내는 간섭 영향도(ai)일 수 있다.
예를 들면, WBAN(Wireless Body Area Network)을 이용하는 저출력 무선 기기가 포함된 무선 환경에 무선랜(WLAN), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 및 LDR(Low Data Rate) 등과 같이 저출력 무선 기기에게 간섭을 미치는 다수의 무선 접속 프로토콜들이 존재한다고 가정하자.
또한, 무선 환경에서 주로 사용되고 있는 무선 접속 프로토콜은 지그비(Zigbee)이고, I_SIFSi와 I_LIFSi가 가장 큰 값을 갖는 무선 접속 프로토콜은 무선랜(WLAN)이라고 하자.
저출력 무선 기기는 무선 환경에서 주로 사용되고 있는 무선 접속 프로토콜인 지그비(Zigbee) 또는 I_SIFSi와 I_LIFSi가 가장 큰 값을 갖는 무선 접속 프로토콜인 무선랜(WLAN) 각각의 인터프레임 스페이스에 의해 저출력 무선 기기의 인터프레임 스페이스의 하한(I_SIFS)과 인터프레임 스페이스의 상한(I_LIFS)을 선택할 수 있다.
즉, 저출력 무선 기기는 무선 환경에서 주로 사용되고 있는 지그비(Zigbee) 또는 I_SIFSi와 I_LIFSi가 큰 값을 가지는 무선랜(WLAN)의 간섭 영향도(ai)를 '1'로 설정하고, 그 외의 무선 접속 프로토콜의 간섭 영향도를 '0'으로 설정할 수 있다.
만약, I_SIFSi와 I_LIFSi 들 중 가장 큰 값을 갖는 무선 접속 프로토콜(여기서는 무선랜(WLAN))의 자원 점유율이 낮을 때는 저출력 무선 기기는 자원 점유율을 고려하여 간섭 영향도(ai)의 값을 0 ~ 1중 어느 하나의 값으로 선택할 수 있다. 이에 따라 저출력 무선 기기는 전송 효율의 증대시킬 수 있다.
또한, 저출력 무선 기기는 다음과 같은 방법으로 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 결정할 수도 있다.
저출력 무선 기기는 무선 접속 프로토콜 각각마다에 대하여 서로 다른 가중치를 설정한 후, 서로 다른 가중치에 기초하여 인터프레임 스페이스의 하한 평균값 및 인터프레임 스페이스의 상한 평균값을 산출할 수 있다.
그 후, 저출력 무선 기기는 인터프레임 스페이스의 하한 평균값을 인터프레임 스페이스의 하한으로 설정하고, 인터프레임 스페이스의 상한 평균값을 인터프레임 스페이스의 상한으로 설정할 수 있다.
저출력 무선 기기는 무선 환경이 변화함에 따라 간섭 영향도(ai)의 값을 변경하여 중간 인터프레임 스페이스(MIFS)를 적응적(adaptively)으로 변경할 수 있다.
이때, 무선 환경의 변화는 무선 환경에서 새로운 무선 기기가 인입되거나, 기존의 무선 기기가 이동함에 따라 무선 환경에서 주로 사용하는 무선 접속 프로토콜이 변경되는 경우를 예로 들 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 전송 출력이 서로 다른 적어도 하나의 고출력 무선 기기 및 적어도 하나의 저출력 무선 기기를 포함하는 무선 환경에서 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법은 다음과 같다.
저출력 무선 기기는 연속적으로 전송되는 복수의 프레임들을 버퍼링 한다(410).
저출력 무선 기기는 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임이 전송된 이후에, 다음 프레임에 대응하는 무선 자원을 사용하기 위하여 중간 인터프레임 스페이스(MIFS) 동안에 무선 자원의 상태를 감지한다(430). 이때, 저출력 무선 기기는 매 프레임마다에 대하여 전송 전에 무선 자원의 상태를 감지할 수 있다.
저출력 무선 기기는 중간 인터프레임 스페이스를 설정할 수 있다(420). 다만, 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 과정은 일 실시예에서의 순서에 한정되는 것은 아니며, 무선 자원의 상태를 감지하기 이전에는 언제든지 무선 환경의 변화에 따라 중간 인터프레임 스페이스를 설정하거나 변경할 수 있다. 저출력 무선 기기가 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 다양한 방법은 도3의 설명을 참조하기로 한다.
저출력 무선 기기는 중간 인터프레임 스페이스 동안에 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태를 감지한다(430).
430에서 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면(440), 저출력 무선 기기는 무선 자원을 이용하여 다음 프레임을 전송한다(450). 반면에, 중간 인터프레임 스페이스 동안에 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들이 아니면(즉, 비지(busy)이면), 저출력 무선 기기는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 대기한다(460). 이때, 무선 자원의 상태가 아이들(idle) 상태가 되고, 중간 인터프레임 스페이스 동안 아이들(idle) 상태가 유지 되면(430, 440), 저출력 무선 기기는 대기 중이던 다음 프레임을 전송할 수 있다(450).
상술한 바와 같은 실시예에 따라 연속 프레임을 전송하는 경우, 프레임의 전송 시간은 증가되나 간섭으로 인한 재전송 회수를 줄일 수 있다. 따라서, 결과적으로 저출력 무선 기기의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다. 이는 프레임을 재전송하는 데에 소모되는 에너지 보다, 캐리어 센싱(carrier sensing), 즉 무선 자원의 상태를 감지하는 데에 사용되는 에너지가 더 낮기 때문이다. 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 에너지 이득은 저출력 무선 기기의 수신 파워보다 전송 파워가 클수록, 캐리어 센싱(carrier sensing)의 파워가 작을 수록, 또한 저출력 무선 기기의 전송 신호에 대한 간섭의 양이 증가할수록 증가한다.
도 5는 일 실시예에 따른 저출력 무선 기기의 블록도이다.
저출력 무선 기기(500)는 버퍼링부(510), 감지부(530) 및 전송부(550)를 포함한다. 또한, 저출력 무선 기기(500)는 대기부(570) 및 설정부(590)를 더 포함할 수 있다.
버퍼링부(510)는 연속적으로 전송되는 복수의 프레임들을 버퍼링할 수 있다.
감지부(530)는 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임이 전송된 이후에, 다음 프레임에 대응하는 무선 자원을 사용하기 위하여 중간 인터프레임 스페이스(Interframe Space) 동안에 무선 자원의 상태를 감지할 수 있다. 감지부(530)는 매 프레임마다에 대하여 무선 자원의 상태를 감지할 수 있다.
전송부(550)는 중간 인터프레임 스페이스 동안에 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면, 무선 자원을 이용하여 다음 프레임을 전송할 수 있다.
대기부(570)는 중간 인터프레임 스페이스 동안에 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 비지(busy)이면, 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 다음 프레임을 대기시킬 수 있다.
따라서, 대기부(570)에서 대기하던 다음 프레임은 무선 자원의 상태가 비지(busy)에서 아이들(idle) 상태가 되고, 중간 인터프레임 스페이스 동안 아이들(idle) 상태가 유지 되면, 전송부(550)를 통해 전송될 수 있다.
설정부(590)는 중간 인터프레임 스페이스를 설정할 수 있다.
설정부(590)는 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 하한과 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 상한을 이용하여 중간 인터프레임 스페이스를 설정할 수 있다.
설정부(590)는 결정 수단(595)을 더 포함할 수 있다.
결정 수단(595)은 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 적어도 두 개인 경우, 무선 접속 프로토콜 각각이 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 결정할 수 있다.
결정 수단(595)은 무선 접속 프로토콜 각각이 무선 환경에 미치는 간섭의 영향에 기초한 가중치를 이용하여 인터프레임 스페이스의 하한과 인터프레임 스페이스의 상한을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
510: 버퍼링부
530: 감지부
550: 전송부
570: 대기부
590: 설정부
595: 결정 수단

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 고출력 무선 기기 및 적어도 하나의 저출력 무선 기기를 포함하는 무선 환경에서 상기 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법에 있어서,
    연속적으로 전송되는 복수의 프레임들을 버퍼링 하는 단계;
    상기 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임이 전송된 이후에, 다음 프레임에 대응하는 무선 자원을 사용하기 위하여 중간 인터프레임 스페이스(Medium Interframe Space) 동안에 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 단계; 및
    상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면, 상기 무선 자원을 이용하여 상기 다음 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 중간 인터프레임 스페이스는
    상기 무선 환경에서의 간섭의 변화에 따라 자원 점유율을 고려하여 선택된 간섭 영향도의 값을 변경하여 적응적으로 조절되는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 자원의 상태를 감지하는 단계는
    매 프레임마다에 대하여 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 비지(busy)이면, 상기 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 대기하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계는
    상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 하한 및 인터프레임 스페이스의 상한을 이용하여 상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계인 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인터프레임 스페이스의 하한에 상기 무선 자원의 상태 변화를 인지하기 위한 마진 타임(margin time)을 더 고려하여 상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 단계는
    상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 적어도 두 개인 경우, 상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계는
    상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향에 기초한 가중치를 이용하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계인 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 단계는
    상기 무선 접속 프로토콜 각각마다에 대하여 서로 다른 가중치를 설정하는 단계;
    상기 서로 다른 가중치에 기초하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 평균값 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한 평균값을 산출하는 단계; 및
    상기 인터프레임 스페이스의 하한 평균값 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한 평균값 각각을 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한으로 설정하는 단계
    를 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 무선 접속 프로토콜에서 연속으로 프레임을 전송하는 경우의 인터프레임 스페이스를 상기 인터프레임 스페이스의 하한으로 설정하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 무선 접속 프로토콜에서 적어도 하나의 저출력 무선 기기 또는 적어도 하나의 고출력 무선 기기들 서로 간에 상기 무선 자원의 획득을 경쟁하는 경우의 인터프레임 스페이스를 상기 인터프레임 스페이스의 상한으로 설정하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 무선 환경이 변화함에 따라 상기 가중치를 변경하는 단계
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기의 무선 자원 점유 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  14. 적어도 하나의 고출력 무선 기기 및 적어도 하나의 저출력 무선 기기를 포함하는 무선 환경에서의 저출력 무선 기기에 있어서,
    연속적으로 전송되는 복수의 프레임들을 버퍼링 하는 버퍼링부;
    상기 복수의 프레임들 중 어느 하나의 프레임이 전송된 이후에, 다음 프레임에 대응하는 무선 자원을 사용하기 위하여 중간 인터프레임 스페이스(Medium Interframe Space) 동안에 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 감지부; 및
    상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이면, 상기 무선 자원을 이용하여 상기 다음 프레임을 전송하는 전송부
    를 포함하고,
    상기 중간 인터프레임 스페이스는
    상기 무선 환경에서의 간섭의 변화에 따라 자원 점유율을 고려하여 선택된 간섭 영향도의 값을 변경하여 적응적으로 조절되는 저출력 무선 기기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 감지부는
    매 프레임마다에 대하여 상기 무선 자원의 상태를 감지하는 저출력 무선 기기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 중간 인터프레임 스페이스 동안에 상기 다음 프레임에 대응하는 무선 자원의 상태가 비지(busy)이면, 상기 무선 자원의 상태가 아이들(idle)이 될 때까지 대기하는 대기부
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 설정부
    를 더 포함하는 저출력 무선 기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 설정부는
    상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 하한과 상기 무선 접속 프로토콜에 의한 인터프레임 스페이스의 상한을 이용하여 상기 중간 인터프레임 스페이스를 설정하는 저출력 무선 기기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 설정부는
    상기 무선 환경에 간섭을 미치는 무선 접속 프로토콜이 적어도 두 개인 경우, 상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향을 고려하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한 및 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 결정 수단을 더 포함하는 저출력 무선 기기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 결정 수단은
    상기 무선 접속 프로토콜 각각이 상기 무선 환경에 미치는 간섭의 영향에 기초한 가중치를 이용하여 상기 인터프레임 스페이스의 하한과 상기 인터프레임 스페이스의 상한을 결정하는 저출력 무선 기기.
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