KR20120130110A - 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법 - Google Patents

Abstract

통신 주파수 대역에서의 다중채널을 이용하여 동일 대역을 사용하는 동종 혹은 이종의 무선 간섭이 발생하는 경우에 간섭을 감지하고 다중채널에서의 채널 전환을 통하여 지그비 센서네트워크 통신의 성능저하를 발생시키지 않고 신뢰성 있는 통신을 가능하게 하는 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법을 개시한다.
일 실시예로서, 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법은, 지그비 센서네트워크에서 초기 네트워크가 운용될 때 간섭 발생 요인 및 내외부 환경을 고려하여 채널 적응 방법과 채널 호핑 방법 중 적절한 모드를 선택하여 사용함으로써 간섭을 감지하고 간섭 이후의 통신이 양호한 채널을 선정하여 전환하는 방법을 활용하여 네트워크를 운영할 수 있고, 와이파이의 간섭을 효과적으로 회피할 수 있을 뿐만 아니라 동종 및 와이파이 이외의 통신 간섭에 대해서도 신속한 채널 선정 과정을 통해서 오버헤드를 줄여 채널을 전환하여 지그비 센서네트워크에서의 효과적인 다중채널의 사용에 이점이 있도록 한다.

Description

멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법{CHANNEL SELECTION AND COMMUNICATION METHOD FOR CONSIDERING INTERFERENCE OF WIFI IN MULTI CANNEL WIRELESS SENSOR NETWORK}

본 발명의 실시예들은 지그비(ZigBee) 센서네트워크 통신에서의 간섭을 감지한 이후 채널 전환을 통한 간섭회피 방법으로서, 보다 상세하게는 2.4GHz 대역에서의 16개의 다중채널을 이용하여 동일 대역을 사용하는 동종 혹은 이종의 무선 간섭이 발생하는 경우에 간섭을 감지하고 다중채널에서의 채널 전환을 통하여 지그비 센서네트워크 통신의 성능저하를 발생시키지 않고 신뢰성 있는 통신을 가능하게 하는 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법에 관한 것이다.

지그비 센서 네트워크는 수 백 또는 수천 개의 센서 노드들을 넓은 지형에 분포시켜 주변 정보를 탐지하고, 탐지된 주변 정보에 대한 데이터를 생성하여 원거리에 있는 정보 수집 장치로 송신하기 위한 것으로, 주로 군사용, 자연 환경 측정용 및 위급상황 감시용 등으로 사용된다. 센서 노드들은 탐지한 주변 정보에 대한 데이터를 생성하는 역할뿐만 아니라 다른 센서 노드로부터 전달받은 데이터를 다음 센서 노드로 전달해주는 라우터로서의 역할도 수행한다. 그런데 센서 노드들은 내외부적인 요인으로 무선 신호에 대해 간섭이 발생할 경우 통신이 불가능해지는 문제점이 있다.

와이파이의 전송 범위는 약 100m이고, 지그비의 전송 범위는 약 10m이며, 와이파이의 전송 전력은 지그비의 전송 전력보다 더 크다. 그러므로 지그비 기반 센서 네트워크 시스템은 와이파이의 간섭에 취약하다. 게다가 와이파이 시스템의 경우 휴대가 가능한 정보 단말기(PDA), 휴대용 컴퓨터 등 많은 휴대용 장치에 사용되고 있어 언제 어디에나 존재할 수 있고, 이동성을 가지고 있기 때문에 같은 영역 내에서 지그비와 와이파이가 동작할 가능성 또한 크다. 또한, 최근 스마트폰의 폭발적인 인기에 따라 전 세계적으로 수많은 와이파이 액세스 포인트(WiFi AP(Access Point))가 비계획적으로 설치되고 있는 환경 또한 지그비와 와이파이의 간섭으로 인한 공존의 문제에 중요한 영향을 미치고 있다.

이러한 무선 시스템들의 특징 및 최근 추세에 의해 현실적으로 동종 지그비 간의 간섭문제보다 지그비와 와이파이와의 간섭문제가 더욱 심각하다는 것을 알 수 있다. 따라서 지그비와 와이파이의 간섭문제를 우선적으로 고려해야 한다. 동종 지그비간의 간섭문제는 와이파이와의 간섭을 회피하기 위한 채널 전환 과정 속에서 부수적으로 해결하는 방안의 제시가 필요하다.

현재까지 다양한 근거리 무선통신에서의 간섭회피 기술이 개발되고 있으며, 그 중 대표적인 것으로 CSMA-RTS-DATA(Carrier Sense Multiple Access-Request To Send-DATA) 프로토콜을 이용한 방법, 채널 전환 테이블을 이용한 방법 및 CCBM(Channel Change Broadcast Message)을 통한 가상 랜덤 시퀀스 발생기(Pseudo Random Sequence Generator)를 이용한 방법 등 무작위에 의한 방법의 채널 전환을 통한 간섭회피 방법 등이 있다.

이 중 CSMA-RTS-DATA 프로토콜에 기반한 채널 전환 방법의 경우 CCA과정, random back-off 과정, 수신 노드에서 정확한 RTS를 받을 때까지 채널을 계속 변경해야 하는 과정으로 인해 발생하는 지연으로 인한 실시간성 저하, 불필요한 오버헤드 발생 및 다중 채널이용 효율저하 등의 문제가 발생한다. 또한 지그비에서는 RTS/CTS를 지원하지 않기 때문에 구현이 어려운 문제가 있다.

채널 전환 테이블을 이용하는 방법의 경우, 사용 가능한 채널의 정보를 채널 전환 테이블에 저장한 목록을 바탕으로 간섭이 감지된 이후에 채널을 전환하기 때문에 간섭이 감지될 때까지 채널의 상태변화를 파악할 수 없어 전환하게 될 채널의 상태를 보장할 수 없고, 채널의 상태를 보장하기 위해 채널 전환 테이블을 주기적으로 갱신하게 되는 경우 해당 주기 선정에 따른 트레이드 오프 문제가 발생할 수 있다.

그리고 가상 랜덤 시퀀스 발생기 등의 무작위에 의한 방법의 채널 전환 알고리즘은 지그비 내부 채널들 간의 간섭을 방지하기 위한 무작위에 의한 채널 선정 방법에 기인한 것으로써 다음 채널에 대한 상태를 전혀 보장할 수 없을 뿐 아니라 확률적으로도 상태가 좋을 가능성이 높은 채널을 선정하는 방법이 아니다. 이러한 과정에서 새로운 채널 선정이 최악의 상황에서는 처음부터 모든 채널에 대해 탐색을 실시하고 전환하는 것보다 좋지 못한 결과가 발생할 가능성도 생긴다.

그러므로 지그비 센서 네트워크에서 다양한 요인의 간섭이 감지된 이후 상태가 보장된 채널로의 신속하면서도 그에 따른 오버헤드가 요구되지 않는 채널 선정 및 전환 과정을 제공해 줄 수 있는 통신 방법이 필요한 상황이다.

본 발명의 일실시예는 지그비 센서 네트워크에서의 무선 간섭이 감지된 이후 통신 상태가 보장된 채널로 전환하는 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는 다양한 간섭 요인들 중 지그비 센서 네트워크 통신의 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와이파이의 간섭에서 신속한 채널 선정 및 전환 통신 방법을 제공함으로써, 와이파이가 전세계에 걸쳐 비계획적으로 설치되어 있는 환경에서 지그비 센서 네트워크의 신뢰성 있는 통신이 가능하게 하는 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는 간섭이 감지된 이후 통신이 필요한 각 노드간의 채널 전환 과정에서 추가적인 오버헤드 없이 채널 전환을 가능하게 하여 신속하면서도 강건한 통신 처리를 제공하는 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법을 제공한다.

상기 일실시예를 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법은, 초기의 채널 값을 설정하고 간섭 감지 과정을 반복하는 단계; 상기 간섭이 감지된 경우 현재 채널에서 와이파이 채널을 고려하여 선정된 채널만큼의 호핑을 수행하여 채널 사용 가능 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 사용 가능한 채널을 찾지 못한 경우 호핑 시퀀스 간격을 조절하여 채널 사용 가능 여부를 검색하는 단계; 및 상기 판단 결과, 또는 상기 검색 결과, 사용 가능한 채널을 찾은 경우 사용 가능한 채널을 통해 통신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 지그비 센서네트워크에서 초기 네트워크가 운용될 때 네트워크 시스템은 간섭 발생 요인 및 내외부 환경을 고려하여 채널 적응 방법과 채널 호핑 방법 중 적절한 모드를 선택하여 사용함으로써 간섭을 감지하고 간섭 이후의 통신이 양호한 채널을 선정하여 전환하는 방법을 활용하여 네트워크를 운영할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 와이파이의 간섭을 효과적으로 회피할 수 있을 뿐만 아니라 동종 및 와이파이 이외의 통신 간섭에 대해서도 신속한 채널 선정 과정을 통해서 오버헤드를 줄여 채널을 전환하여 지그비 센서네트워크에서의 효과적인 다중채널의 사용에 이점이 있도록 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 노드의 GTS(Guaranteed Time Slot) 슬롯 요청에 따라 CAP(Contention Access Period) 축소 모드 사용여부를 결정하고, 간섭 환경에서 16개의 다중 채널을 효과적으로 사용하여 지그비 센서 네트워크를 운영함으로써 신뢰성 있는 지그비 센서네트워크 통신에 효과적이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 와이파이와 지그비의 2.4GHz 대역에서의 채널을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭감지, 간섭감지 이후의 채널 선정 및 채널 전환 절차를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 적용하여 사용할 두 가지 MAC(Media Access Control) 기술의 실시예를 도시한 도면이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

지그비 센서 네트워크에서 와이파이로부터의 간섭이 발생할 경우를 대비하여, 이의 간섭을 회피하기 위한 다중 채널에서의 채널 전환 기술에 대해 설명한다.

2.4GHz 대역을 사용하는 지그비 센서 네트워크에서 와이파이 또는 지그비 동종의 무선간섭이 발생하는 경우 16개의 다중 채널을 이용하여 간섭의 영향을 받지 않고 정상적인 네트워크의 운영이 가능한 다른 채널로의 전환 방법을 제공한다.

또한, 채널 전환 시 신속하면서도 채널상태의 보장이 가능한 채널 탐색기능 및 탐색 후 채널 전환에 있어서 불필요한 추가 처리과정을 발생하지 않게 하여 좀 더 신속하면서도 신뢰성 있는 채널 전환 방법을 제공한다.

또한, 채널 탐색 및 채널 전환 방법은 간섭 발생시 채널 다이버시티를 위해 채널 상태가 정해진 수신 조건보다 열악해질 때 새로운 채널로 변경하여 프레임을 주고 받는 채널 적응 방법과 통신을 위한 예약 주파수 채널 시퀀스를 이용해 송신 노드와 수신 노드가 채널을 옮겨 다니며 프레임을 주고받는 채널 호핑 방법을 활용한다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 2.4GHz 대역을 사용하는 와이파이와 지그비의 채널 정보를 각각 도시하고 있다. 도시된 채널 정보는 각 채널의 개수, 채널의 대역폭, 채널간의 간격 및 전송 전력을 비교하여 보여준다.

도 1에 도시된 정보 및 앞에서 기술한 바와 더불어 와이파이의 간섭으로 인해 지그비 프레임의 92% 이상이 손실된다는 기존 연구를 통해서 알 수 있듯이 비면허로 사용되고 있는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)에서 와이파이의 간섭으로 인한 공존의 문제해결이 가장 시급하며 중요하다는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭을 감지한 후의 채널 선정 및 채널 전환에 관한 절차에 대해 상세히 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, 먼저 201단계에서 통신을 시작하기 위해 두 통신 노드는 현재 채널에 대한 정보를 갖고 있다. 초기에 지그비 코디네이터의 ID로 각 코디네이터마다 디폴트 채널을 설정하여 각 클러스터가 최대한 채널이 중첩되지 않도록 한다.

205 단계에서 두 통신 노드는 현재 채널에 대한 상태가 사용가능한지의 여부를 판단하기 위해 간섭 감지 기법 중 RSSI(Received Signal Strength Indicator)의 임계값을 이용하여 간섭의 유무에 대해 판단한다. 각 코디네이터마다 선택된 채널을 이용하여 비컨을 전송하고, 비컨을 수신한 노드의 요청 메시지 혹은 테스트 프레임으로 확인할 수 있는 RSSI 값의 임계값을 이용하여 채널 사용가능 여부를 판단한 후 슬로우 호핑을 시작하게 된다.

초기 코디네이터의 ID에 의해 선정된 채널이 사용이 불가능한 경우 인접 클러스터들이 사용하지 않는 채널로의 변경을 시도한다. 만약 비컨을 전송 받은 이후에 GTS 슬롯 할당을 원하는 노드가 존재하지 않아 요청 메시지를 전송하지 않은 경우 코디네이터가 간섭으로 인한 채널의 사용 불가능으로 판단할 수 있기 때문에 GTS 슬롯 할당을 원하지 않는 경우라 할지라도 코디네이터에게 RSSI값을 판단할 수 있는 테스트 프레임을 전송하도록 한다.

코디네이터는 요청 메시지 혹은 테스트 프레임이 수신되지 않아 RSSI 값을 판단할 수 없는 경우 노드가 간섭의 영역에 포함되어 있다고 판단하고, 노드는 그에 따른 응답 메시지가 오지 않는 것으로 간섭 여부를 판단하여 약속된 채널 전환 알고리즘으로 채널을 전환하게 된다.

상기 제시한 방법으로 초기의 채널 값을 설정하고 간섭 감지 과정을 반복하게 된다. 203단계에서 초기 호핑 시퀀스 값은 4로 설정이 되어 있다. 그 이유는 지그비의 11번부터 26번까지의 16개 채널 중 하나의 채널에서 간섭이 발생한 경우 도 1에서 확인할 수 있듯이 와이파이의 간섭이 가능한 범위를 벗어나기 위해서 지그비의 현재 채널에서 ±4 채널만큼의 호핑을 해야 가능해지기 때문이다.

207 단계에서, 현재 채널에서 +4 채널만큼의 호핑을 한 이후 209 단계에서 카운트(cnt) 값을 1 만큼 증가시키고, 211단계에서 새로운 채널에 대해 코디네이터가 수신기에서 주변 신호들 세기 정도를 파악하기 위해 ED(Energy Detection)의 임계값과 비교를 하여 채널 사용가능 여부를 판단한다. 코디네이터가 ED의 값을 확인한 결과 ED의 임계값보다 큰 경우 채널의 사용이 불가능하다고 판단하여 채널 선정 및 전환과정을 진행하고, ED의 임계값보다 작은 경우에는 채널의 사용이 가능하다고 판단하여 추후 발생할 간섭의 감지를 모니터링하는 과정을 수행한다.

와이파이의 여러 채널의 간섭이 동시에 진행될 수 있으므로, 1 회의 +4 채널만큼의 호핑으로도 간섭을 피할 수가 없는 경우가 발생하게 된다. 이러한 경우, +4씩의 채널 호핑을 수 회 더 진행한다. +4 간격만큼의 채널 호핑 횟수는 213단계에서 설정된 n 값에 의해 제한되는데 +4 간격만큼의 채널 호핑 과정 속에서 처음 간섭이 발생한 채널까지의 반복 속에도 사용 가능한 채널을 찾지 못한 경우 반복을 제한하게 된다.

제안한 채널 전환 방법에서 와이파이의 간섭을 최우선적으로 고려하지만 지그비 동종간의 또는 와이파이 이외의 통신에 의한 무선 간섭문제의 해결 또한 중요하게 고려하기 때문이다. 와이파이의 간섭이 아니거나 또는 지그비 동종간의 간섭이 발생한 경우의 빈도는 와이파이 간섭에 비해 상대적으로 적을 것이나 발생한 경우에, 16개의 채널에서 +4만큼의 간격을 사용 가능한 채널을 찾을 때까지 계속적으로 반복을 진행하면, 16개의 채널 중 동일한 4개의 채널에 대해서만 탐색을 하게 되어 비효율적인 다중 채널의 사용이 발생하므로 n에 의해 호핑 횟수 제한을 둔다. n 은 4회로 하면 지그비의 총 채널수인 16을 고려하였을 때 1회전을 하게 된다.

만약 +4 간격만큼의 호핑 과정이 213단계에서의 n 값에 의해 제한될 때까지 사용 가능한 채널을 찾지 못한 경우 215단계에서 호핑 시퀀스를 4의 1/2인 2로 호핑 시퀀스 간격을 조절하게 된다. 또한 반복 횟수를 제어하는 카운트(cnt)값의 경우 초기상태인 0으로 다시 설정하게 한다. +4만큼의 간격으로 호핑을 진행한 경우 카운트(cnt)의 최대값은 203단계에서 n값으로 설정된 4였지만, +2로 호핑 시퀀스 간격을 1/2로 조절한 경우 다음단계인 217 단계에서 n의 값은 2배인 8로 바뀌게 되고, 현재 호핑 시퀀스 값인 2가 m값에 저장된다. 호핑 간격이 줄어든 만큼 채널 호핑의 횟수는 증가할 것이며, 카운트(cnt) 값에 의해 측정되는 호핑 횟수는 2배로 증가하지만 실제적인 호핑 횟수는 +4만큼의 호핑 시퀀스인 경우와 마찬가지로 4회에 불과하다. 그 이유는 +2만큼의 간격씩 호핑을 진행하는 경우 +4만큼의 간격씩 호핑을 진행하는 과정에서 채널의 사용이 불가능하다고 판단된 채널이 2회 중에서 한번 꼴로 중복되기 때문이다. 중복되는 채널의 판단은 불필요하기 때문에 225단계에서 카운트(cnt)값을 이용하여 중복되는 채널의 경우 채널의 사용 가능 여부를 판단하는 211단계를 거치지 않고 217단계에서 저장되어 있는 호핑 시퀀스의 간격인 m값을 219단계에서 단순히 현재의 채널에서 증가시켜주고 카운트(cnt)의 값을 증가 시키게 된다.

채널 선정 및 전환 과정을 실제 채널에서의 예를 들어 설명한다. 지그비에서 2.4GHz를 사용하는 경우 11번부터 26번까지의 16개의 다중채널을 사용하게 되는데 코디네이터의 ID에 의해 초기 채널이 11번으로 설정되어있다고 가정하고 시작한다. 간섭이 감지된 경우 우선적으로 와이파이의 간섭이라고 판단하고 +4 간격만큼 호핑을 사용이 가능한 채널을 찾을 때까지 n값으로 제한된 횟수 내에서 카운트(cnt)값을 증가 시키면서 반복한다. n값에 의해 제한되는 4회에 걸친 호핑 과정을 거친 이후에도 사용이 가능한 채널을 발견하지 못했다고 가정하면, 다시 처음의 11번 채널로 돌아오게 된다. 이미 11번 채널을 포함한 +4만큼의 간격인 15번, 19번, 23번의 경우 채널의 사용이 불가능하다고 제안한 본 알고리즘에서 판단하였다.

따라서 11번부터 +2만큼의 간격인 채널에 대한 사용 가능여부를 판단하거나 무시하고 넘어가는 과정을 반복적으로 판단하게 된다. 11번부터 2만큼의 간격에 있는 채널들은 다음과 같다. 13번, 15번, 17번, 19번, 21번, 23번, 25번이 2만큼의 간격에 있는 채널에 해당되는데 +4만큼 간격의 호핑 과정에서 이미 판단된 11번, 15번, 19번, 23번을 제외한 나머지 13번, 17번, 21번, 25번의 채널에 대한 사용여부를 판단하게 된다. 이렇게 2간격 만큼씩 채널에 대한 사용 가능여부 판단 및 무시 과정을 다시 처음의 11번 채널로 돌아올 때까지 반복하였는데도 불구하고 사용 가능한 채널을 찾지 못하는 최악의 경우가 발생할 수도 있다. 예시에 따라 채널의 상태를 확인해보면 현재까지 확인이 가능한 채널들은 표 1의 상태 행에서 (X)로 사용이 불가능 하다고 판단이 되어 있고, 나머지 아직 확인 과정을 거치지 않은 채널에 대한 상태 행은 (?)로 표기 되어 있다.

215단계에서 새로운 호핑 시퀀스 값과 초기화된 카운트(cnt)값을 갖고 현재 채널인 11번부터 다시 진행하게 되는데, 2의 호핑시퀀스의 1/2인 1만큼의 간격을 새로운 호핑 시퀀스 값으로 갖고, 카운트(cnt)의 최대값은 217단계에서 n이 8의 2배인 16이 되어 카운트(cnt)값을 제어하게 되며, m값에 새로운 호핑 시퀀스 값인 1이 저장된다. 호핑 시퀀스의 값이 2인 경우의 방법과 동일한 방법으로 호핑한 횟수를 세는 카운트(cnt)의 값이 16까지 증가하지만, 실제적인 호핑 횟수는 8회에 불과하다. 표 1에서 확인할 수 있듯이 1만큼의 간격씩 호핑을 진행할 경우 2회에 한번 꼴로 채널사용여부 판단과정이 마찬가지로 중복되기 때문이다. 이전의 +4만큼의 간격 또는 +2만큼의 간격의 호핑 과정에서 판단이 끝난 채널에 대해서는 225단계에서 무시를 하고 진행하게 되며, 그렇지 않은 나머지 채널에 대해서만 채널 사용여부를 결정하게 된다. 즉, 예로 들었던 초기 채널인 11번 채널 및 이전의 호핑 과정에서 채널의 사용가능 여부 판단 과정을 거친 채널에 대해서는 이미 이전 과정에서 사용이 불가능하다고 판단되었기 때문에, 마찬가지로 코디네이터의 ED(Energy Detection) 과정을 반복적으로 거치지 않고 무시하고 다른 채널에 대해 현재의 호핑 시퀀스에 맞게 찾게 된다.

이러한 제안 방법으로 채널 선정과 채널 전환을 진행할 경우 와이파이의 간섭이 아닌 경우에 대해서도 +4간격 만큼의 호핑 반복과정 혹은 +2간격 만큼의 호핑 반복과정 속에서 간섭 요인에 의한 채널 전환이 성공적으로 이루어 질 것이다. 만약 +4 간격만큼의 호핑 반복과정 및 +2 간격만큼의 호핑 반복과정 속의 채널 선정의 기회 중에 사용 가능한 새로운 채널을 발견하지 못한 경우 +1 호핑 시퀀스를 이용하여 최종적으로 사용 가능여부 판단을 거치지 않은 나머지 전 채널에 대해 판단과정을 거치게 된다.

처음 간섭이 감지된 이후 +4 간격만큼의 반복과정을 거치고, 채널 전환에 실패한 경우 +2 간격만큼의 반복과정, 그 이후의 나머지 전 채널에 해당하는 +1 간격만큼의 반복과정을 거치는 알고리즘을 사용할 경우의 또 한가지 강력한 장점은 만약 지그비의 16개 모든 채널 사용이 불가능할 정도의 특수한 간섭의 경우가 발생하더라도 간섭의 영역에서 일부분 벗어난 경우 신속히 채널을 선정하고 전환하여 지그비 센서 네트워크의 정상적인 통신이 가능하게 할 수 있다.

최근 지그비의 MAC 부계층 표준인 IEEE 802.15.4 표준은 태스크 그룹 E를 통해서 MAC 부계층을 수정하고 있다. IEEE 802.15.4 표준에서는 MAC 부계층에서 다중 채널 사용을 위하여 채널 상태가 정해진 수신 조건보다 열악해질 때 새로운 채널로 변경하여 프레임을 주고 받는 채널 적응 방법과 통신을 위한 예약 주파수 채널 시퀀스를 이용해 송신 노드와 수신 노드가 채널을 옮겨 다니며 프레임을 주고받는 채널 호핑 방법을 제안하고 있으며, 둘 중에서 택일하여 네트워크를 운용할 수 있다.

본 발명은 다중 채널 사용이 가능한 지그비를 가정하고 있으며, 네트워크 관리자는 최초 네트워크가 운용될 때 내외부적 간섭환경에 따라 제안한 채널 선정 및 채널 전환 방법을 적용하여 효과적인 지그비 센서네트워크의 운용에 활용할 수 있다. 또한, 사용하고 있는 채널의 상태에 따라 적절히 채널을 변경하면서 사용할 수 있는 채널 적응 방법과 사용 가능 채널에 대해 일정한 패턴으로 반복적으로 사용하는 채널 호핑 방법의 두 가지 MAC 기술에 제안한 채널 선정 및 채널 전환 방법을 적용하여 더욱더 효과적인 지그비 센서네트워크의 운용에 활용할 수 있다.

도 3a와 도 3b는 제안한 알고리즘을 적용하여 사용할 두 가지 MAC 기술의 실시 예를 도시하고 있다. 도 3a는 두 가지 MAC 기술 중 채널의 상태에 따라 적절히 채널을 변경하면서 사용하는 채널 적응 방법의 예로써, 1번 채널을 사용하는 과정에서 간섭이 발생한 경우 제안한 알고리즘에 의해 5번 채널로 변경하여 사용하고, 5번 채널에 대한 간섭이 추가적으로 발생한 경우 9번 채널로 변경하여 사용하는 실시예를 도시하고 있다.

도 3b는 사용 가능 채널에 대해 일정한 패턴을 가지고 반복적으로 사용하는 채널 호핑 방법의 예로써, 1번 채널부터 6번 채널까지의 사용가능 채널이 반복적으로 사용되고 있는 과정에서 간섭의 발생으로 인해 5번과 6번 채널의 사용이 불가능해 진 경우 5번과 6번 채널을 9번과 10번 채널로 변경하여 새로운 패턴을 가지고 반복적으로 사용하는 실시예를 도시하고 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 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.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 구성들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (1)

1. 초기의 채널 값을 설정하고 간섭 감지 과정을 반복하는 단계;
   상기 간섭이 감지된 경우 현재 채널에서 와이파이 채널을 고려하여 선정된 채널만큼의 호핑을 수행하여 채널 사용 가능 여부를 판단하는 단계;
   상기 판단 결과, 사용 가능한 채널을 찾지 못한 경우 호핑 시퀀스 간격을 조절하여 채널 사용 가능 여부를 검색하는 단계; 및
   상기 판단 결과, 또는 상기 검색 결과, 사용 가능한 채널을 찾은 경우 사용 가능한 채널을 통해 통신하는 단계
   를 포함하는, 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법.

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