(57)【要約】【課題】本発明は端末及びネットワーク状況により電力節約モードの水準を選択し、変更することによって各メッシュ端末の電力消費を改善するだけでなく、ネットワークの生存時間を増大させることができる無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法に関する。【解決手段】本発明は、一定周期で、ネットワークトポロジを考慮して各メッシュ端末をデータ中継の役割を行うアクティブメッシュ端末と、データ中継の役割を行わないスーパーセービングメッシュ端末とを選択した後、前記選択によって前記スーパーセービングメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の電力節約モードの水準を、前記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の電力節約モードの水準より高く設定し、前記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末に沿ってツリー状のルーティング経路を生成して、データを伝送するように具現される。【選択図】図１
2010148088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークトポロジを考慮して各メッシュ端末をデータ中継の役割を行うアクティブメッシュ端末と、データ中継の役割を行わないスーパーセービングメッシュ端末とに区分する役割区分過程と、
前記スーパーセービングメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の電力節約モードの水準を、前記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の電力節約モードの水準より高く設定する電力節約モード設定過程と、
前記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末に沿ってツリー状のルーティング経路を生成するルーティング経路生成過程と、
前記生成されたルーティング経路に沿って各メッシュ端末が活性化状態の間にデータを伝達するデータ伝送過程と
を一定周期で繰り返して行う無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項２】
前記スーパーセービングメッシュ端末は、１つ以上のアクティブメッシュ端末（ＡＭ）から単一ホップの距離に位置するように選択することを特徴とする請求項１に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項３】
前記スーパーセービング端末が活性化状態の期間の間には、前記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の最大バックオフ時間（ｂａｃｋｏｆｆ  ｔｉｍｅ）を、スーパーセービング端末として選択されたメッシュ端末より高く設定して、スーパーセービングメッシュ端末に対して無線資源接近の優先権を付与することを特徴とする請求項１に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項４】
前記役割区分過程は、
周期的に、各メッシュ端末が自身の単一ホップの隣接情報及びアクティブメッシュ端末を選択するためのメトリック値をルート端末に伝送するステップと、
前記ルート端末が、各メッシュ端末から受信された情報に基づいてネットワークのトポロジ情報を構築するステップと、
前記構築されたネットワークトポロジ情報に基づき、前記ルート端末がアクティブメッシュ端末を選択するステップと、
前記ルート端末がアクティブメッシュ端末の選択情報を全てのメッシュ端末に通知するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項５】
前記メトリック値は各メッシュ端末に残っている電力資源の量と、前記端末がアクティブメッシュ端末として参加した割合と、隣接端末とのリンクの平均品質との和で定義されることを特徴とする請求項４に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項６】
2010148088.tif 000011
【請求項７】
前記アクティブメッシュ端末を選択するステップは、
アクティブメッシュ端末として選択された端末の集合ＳAと、アクティブメッシュ端末によりルート端末と連結されるメッシュ端末の集合Ｓcと、まだルート端末と連結されていない端末の集合ＳDとを定義するステップと、
ルート端末を集合ＳAに含み、かつ、前記ルート端末の全ての単一ホップの隣接端末を集合ＳDから集合ＳCに移すステップと、
前記集合ＳCに含まれた端末の中で、集合ＳDに含まれた１つ以上の隣接端末を有し、かつ、最も高いメトリック値を持つ端末をアクティブメッシュ端末として選択するステップと、
前記アクティブメッシュ端末として選択された端末を集合ＳAに移し、前記アクティブメッシュ端末として選択された端末の全ての単一ホップの隣接端末を集合ＳDから集合ＳCに移すステップと、
前記集合ＳDが空集合になるまで、前記アクティブメッシュ端末として選択するステップを繰り返して行うようにするステップと、
前記集合ＳDが空集合になると、前記集合ＳCに含まれた端末の中でルーティング経路を分散させるように、追加アクティブメッシュ端末を選択するステップと
を含むことを特徴とする請求項４に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項８】
前記ルート端末がアクティブメッシュ端末の選択情報を全てのメッシュ端末に通知するステップは、ルート通知（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）パケットに前記アクティブメッシュ端末の選択情報を含んで、全てのメッシュ端末に伝送するステップであることを特徴とする請求項４に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項９】
前記生成されたルーティング経路に沿ってデータを伝達する間に、各メッシュ端末がデータ発生量により電力節約モードの水準を変更する電力節約モード変更過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項１０】
前記電力節約モード変更過程は、
前記メッシュ端末がデータパケットのキューイング遅延時間（Ｑｕｅｕｅｉｎｇ  Ｄｅｌａｙ）を測定するステップと、
前記測定したキューイング遅延時間に基づいて指数加重移動平均値（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ  Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｅｖｅｒａｇｅ：
ＥＭＡ）を計算するステップと、
前記計算された指数加重移動平均値と既に設定された１つ以上の閾値を比較するステップと、
前記比較結果にしたがって前記メッシュ端末の電力節約モードを現在より高水準または低水準に変更するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項１１】
前記キューイング遅延時間は、
データパケットがメッシュ端末のパケットキュー（Ｑｕｅｕｅ）に入ってきた時点から前記パケットキューから取り出されて他のメッシュ端末に伝送される直前までの時間差であることを特徴とする請求項１０に記載の無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法。
【請求項１２】
2010148088.tif 000012
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末及びネットワーク状況により無線メッシュネットワークを構成する各メッシュ端末の電力節約モードを効果的に選択し、変更することによって各メッシュ端末の電力消耗を改善するだけでなく、ネットワークの性能を最適に保持させることができる無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線メッシュネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｅｓｈ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）は、無線で連結されたメッシュルータ（Ｍｅｓｈ  Ｒｏｕｔｅｒ）間にマルチホップ通信を通じて複数のユーザ端末にインターネット接続などのサービスを提供することができるネットワーク技術である。
【０００３】
メッシュネットワークは、基地局中心の移動通信網やホットスポット（Ｈｏｔｓｐｏｔ）中心の無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ）網とは異なり、メッシュルータ間の無線マルチホップ通信を通じてデータを伝達するため、ネットワークの拡張及び保持と補修が容易であるという長所がある。近年、多様な標準化団体がこのようなメッシュネットワーク機能を導入しようと活動しており、無線ＬＡＮ標準であるＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓもこれに属する。
【０００４】
ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓ標準では、マルチホップルーティングのためにＨＷＭＰ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｅｓｈ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を提案している。ＨＷＭＰプロトコルは、オン・デマンド（Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）のＡＯＤＶ形態のルーティング技法と、ツリー状にルーティング経路を周期的に管理する技法とを同時に使用する。ツリー状にルーティング経路を管理するために、ネットワークには１つのルート（Ｒｏｏｔ）端末が存在し、このルート端末は周期的にルート通知メッセージ（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）をネットワーク全体に伝送する。また、メッシュ端末の電力消費を減らすために、電力節約モードをライトスリープ（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｌｅｅｐ）モードとディープスリープ（Ｄｅｅｐ  Ｓｌｅｅｐ）モードとに細分化されている。ライトスリープモードで動作するメッシュ端末は、周期的にビーコン（ｂｅａｃｏｎ）フレームを伝送し、このビーコンの内部に存在するＴＩＭ情報により自身が伝送すべきデータがあることを周辺端末に通知する。ライトスリープモードで動作するメッシュ端末は、周辺端末の全てのビーコンフレームを受信し、自身に送られるデータがない場合、次のビーコン周期まで端末の送受信装置の電源を消すことができる。しかし、自身に送られるデータがある場合は、送受信装置の電源を消さずにデータを受信する。なお、ディープスリープモードで動作するメッシュ端末は、周辺端末のビーコンフレームを受信する必要がなく、より長い周期を有するＤＴＩＭビーコンのみを送信する。特定端末が、ディープスリープモードで動作する端末に伝送するデータを持つとき、ＤＴＩＭを送り、起動中にデータを伝送する。ディープスリープモードで動作するメッシュ端末は、このとき以外、常に自身の送受信装置の電源を消すことができるので、より多くの電力資源を節約することができる。
【０００５】
しかしながら、現在の標準案では、どのような場合にディープスリープを使用し、また、どのような場合にライトスリープを使用するのか、即ち、両モード間の切り換え条件などのような実際の運用方法については定義していない。若し、各端末が他端末との関係及び網への接続状態を考慮せずに一方的に自身のモードを選択すると、ネットワークの遅延時間が増加して処理量が減少するといった副作用が発生するようになり、結局、ネットワークの生存時間が減少する可能性がある。従って、このような点を考慮してメッシュ端末の電力節約モードを選択することができる技術が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、メッシュ端末で提供する様々な水準の電力節約モードを端末及びネットワークの状況により効果的に選択し、変更することによって各メッシュ端末の電力消費を改善するだけでなく、ネットワークの生存時間を増大させることができる無線メッシュネットワークにおける電力資源の利用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段として、本発明の一実施形態による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法は、一定周期ごとにネットワークトポロジを考慮して各メッシュ端末をデータ中継の役割を行うアクティブメッシュ端末と、データ中継の役割を行わないスーパーセービングメッシュ端末とに区分する役割区分過程と、上記スーパーセービングメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の電力節約モードの水準を、上記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の電力節約モードの水準より高く設定する電力節約モード設定過程と、上記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末に沿ってツリー状のルーティング経路を生成するルーティング経路生成過程と、上記生成されたルーティング経路を通じて各メッシュ端末が活性化状態の間にデータを伝達するデータ伝送過程と、を含む。
【０００８】
上記無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、上記スーパーセービングメッシュ端末は、１つ以上のアクティブメッシュ端末（ＡＭ）から単一ホップの距離に位置するように選択される。
【０００９】
上記無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、上記スーパーセービング端末が活性化状態の間には、上記アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末の最大バックオフ時間（ｂａｃｋｏｆｆ  ｔｉｍｅ）を、スーパーセービング端末として選択されたメッシュ端末より高く設定して、スーパーセービングメッシュ端末に対して無線資源接近の優先権を付与することが好ましい。
【００１０】
また、上記無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、上記役割区分過程は、周期的に各メッシュ端末が自身の単一ホップの隣接情報及びアクティブメッシュ端末を選択するためにメトリック値をルート端末に伝送するステップと、上記ルート端末が、各メッシュ端末から受信された情報に基づいてネットワークのトポロジ情報を構築するステップと、上記構築されたネットワークトポロジ情報に基づき、上記ルート端末がアクティブメッシュ端末を選択するステップと、上記ルート端末が、アクティブメッシュ端末の選択情報を全てのメッシュ端末に通知するステップと、を含む。
【００１１】
2010148088.tif 000003
【００１２】
また、上記無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、上記アクティブメッシュ端末を選択するステップは、アクティブメッシュ端末として選択された端末の集合ＳAと、アクティブメッシュ端末によりルート端末と連結されるメッシュ端末の集合ＳCと、まだルート端末と連結されていない端末の集合ＳDとを定義するステップと、ルート端末を集合ＳAに含み、かつ、上記ルート端末の全ての単一ホップの隣接端末を集合ＳDから集合ＳCに移すステップと、上記集合ＳCに含まれた端末の中で、集合ＳDに含まれた１つ以上の隣接端末を有し、かつ、最も高いメトリック値を持つ端末をアクティブメッシュ端末として選択するステップと、上記アクティブメッシュ端末として選択された端末を集合ＳAに移し、上記アクティブメッシュ端末として選択された端末の全ての単一ホップの隣接端末を集合ＳDから集合ＳCに移すステップと、上記集合ＳDが空集合になるまで、上記アクティブメッシュ端末として選択するステップを繰り返して行うようにするステップと、上記集合ＳDが空集合になると、上記集合ＳCに含まれた端末の中でルーティング経路を分散させるように、追加アクティブメッシュ端末を選択するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、上記アクティブメッシュ端末の選択情報は、ルート通知（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）パケットに含まれて全てのメッシュ端末に伝送されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法は、上記生成されたルーティング経路に沿ってデータを伝達する間に、各メッシュ端末がデータ発生量により電力節約モードの水準を変更する電力節約モード変更過程をさらに含むことができ、上記電力節約モード変更過程は、上記メッシュ端末がデータパケットのキューイング遅延時間（Ｑｕｅｕｅｉｎｇ  Ｄｅｌａｙ）を測定するステップと、上記測定したキューイング遅延時間に基づいて指数加重移動平均値（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ  Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｅｖｅｒａｇｅ：ＥＭＡ）を計算するステップと、上記計算された指数加重移動平均値と既に設定された１つ以上の閾値を比較するステップと、上記比較結果にしたがって上記メッシュ端末の電力節約モードを現在より高水準または低水準に変更するステップと、を含むことができる。
【００１５】
2010148088.tif 000004
【００１６】
2010148088.tif 000005
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ネットワークの連結状態のみならず、メッシュ端末において変化する電力状態を反映して能動的にメッシュ端末の電力節約モードの水準を変更することができ、ネットワーク上でのデータの流れと発生量に応じて、オンデマンドにメッシュ端末の電力節約モードを変更することができ、各メッシュ端末に最適の電力効率を提供し、かつ、無線メッシュネットワークに最適の性能を提供することができる。
【００１８】
また、本発明は、各端末の電力節約モードを効率的に選択することにより、端末の電力資源が枯渇してこれ以上ネットワークの構造を維持することができなくなることを防止し、全体のネットワークが維持される生存時間を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法の全体的な流れを示したフローチャートである。
【図２】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、各メッシュ端末の役割区分過程の詳細な流れを示したフローチャートである。
【図３】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、アクティブメッシュ選択ステップを詳細に示したフローチャートである。
【図４】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、データ発生量による電力節約モードの変更過程を詳細に示したフローチャートである。
【図５】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法による無線メッシュネットワークの例示図である。
【図６】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、電力節約モードの水準によるデータ伝送期間と低電力睡眠（ｓｌｅｅｐ）の例示図である。
【図７】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、ルーティング経路の生成例を示した図面である。
【図８】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、アクティブメッシュ端末とルーティング経路が各ラウンドによって変化する様子を示す例示図である。
【図９】本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法において、データ発生量による電力節約モードの変更例を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照し、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳細に説明するに当たって、関連する公知の機能、または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明瞭にする虞があると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
また、図面全体において類似した機能及び作用をする部分については同一の図面符号を使用する。
【００２２】
図１ないし図４は、本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法を説明するフローチャートであり、これを参照して本発明による無線メッシュネットワークにおける効率的な電力資源の使用方法について説明する。
【００２３】
図１は、本発明による無線メッシュネットワークにおけるメッシュ端末の電力使用方法の全過程を示したフローチャートである。
【００２４】
図１を参照すると、本発明は、１つ以上の電力節約モードを支援するメッシュ端末で構成された無線メッシュネットワークにおいて電力を効率的に節約するために、ネットワークトポロジ（網形態）を考慮して各メッシュ端末の役割を区分する（Ｓ１００）。より具体的に説明すると、無線メッシュネットワークを構成する全てのメッシュ端末の中でデータを中継する役割を行うメッシュ端末をアクティブメッシュ端末（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍｅｓｈ：ＡＭ）として区分し、残りのメッシュ端末をスーパーセービングメッシュ端末（Ｓｕｐｅｒ  Ｓａｖｉｎｇ  Ｍｅｓｈ：ＳＳＭ）として区分する。
【００２５】
そして、ステップ（Ｓ１００）でのアクティブメッシュ端末の選択結果を反映して、各メッシュ端末の電力節約モードを設定する。より具体的に、アクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末は、電力節約モードの中で低い水準の電力節約モード（例えば、Ｌｉｇｈｔ  Ｓｌｅｅｐ  ｍｏｄｅ）に設定し、それ以外のスーパーセービングメッシュ端末は、このアクティブメッシュ端末より高い水準の電力節約モード（Ｄｅｅｐ  Ｓｌｅｅｐ  Ｍｏｄｅ）に設定する。即ち、データ中継機能を行うアクティブメッシュ端末は、ネットワークへの連結を保障して遅延時間及び処理量を阻害しないために自身の電力を消費し、データ中継機能を行わないスーパーセービングメッシュ端末は、より高い水準の電力節約モードを通じて電力を最大限に節約する。
【００２６】
従って、本発明において、最適なアクティブメッシュ端末の選択が、電力資源の効率性の増大とネットワーク性能の保持という両方の目標を達成するための重要な要素となり、これに対する具体的な方法は、以下でより詳しく説明する。
【００２７】
また、この選択されたアクティブメッシュ端末に沿って、ツリー状のルーティング経路を生成し（Ｓ３００）、生成されたルーティング経路を通じてアクティブメッシュ端末が活性化状態となっている活性化中継期間の間にデータを伝達する（Ｓ４００）。
【００２８】
これによると、複数のメッシュ端末からなる無線メッシュネットワークの性能を維持しながら、各メッシュ端末の電力使用を効率的に節約することができるようになる。
【００２９】
さらに、本発明は、一定周期ごとに前述の過程（Ｓ１００〜Ｓ４００）を繰り返し（Ｓ５００）、各メッシュ端末の電力状態に従って、アクティブメッシュ端末及びルーティング経路を適切に変更することで、特定の端末の電力資源が枯渇することを防止し、無線メッシュネットワークの構造を常に保持することができる。
【００３０】
図５は、本発明によって具現された無線メッシュネットワークの一例を示したものであり、これを参照すると、アクティブメッシュ端末（ＡＭ）として選択された端末によってルート端末（Ｒｏｏｔ  ＭＰ）からツリー状のルーティング経路が生成されている様子を確認することができる。また、各スーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）は、１つ以上のアクティブメッシュ端末（ＡＭ）から単一ホップの距離に位置する。従って、無線メッシュネットワーク性能をそのまま維持することができる。
【００３１】
次に、図６は、各メッシュ端末の役割による電力節約モードの水準による送受信状態を示したタイミング図である。この例示において、アクティブメッシュ端末（ＡＭ）とスーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）の電力節約モードは、それぞれ、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓ標準のライトスリープモード（ｌｉｇｈｔ  ｓｌｅｅｐ）とディープスリープモード（Ｄｅｅｐ  ｓｌｅｅｐ）に設定される。
【００３２】
図６を参照すると、アクティブメッシュ端末（ＡＭ）は、ビーコン周期（Ｂｅａｃｏｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）ごとに送受信装置に電源を供給して、ビーコンと共にデータを送受信する。この時、やり取りするデータは自身の送受信データと共に、他のアクティブメッシュ端末及びスーパーセービングメッシュ端末を目的地とする送受信データを含む。本発明では、前述のようにアクティブメッシュ端末（ＡＭ）の送受信装置に電源が供給されてデータを送受信するこの区間を活性化中継期間（Ａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｌａｙ  Ｐｅｒｉｏｄ）とする。
【００３３】
これに対し、スーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）は、ＤＴＩＭ周期（ＤＴＩＭ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）ごとにＤＴＩＭビーコンを伝送する期間（Ａｗａｋｅ  Ｗｉｎｄｏｗ）のみデータを送受信し、それ以外の期間ではデータを送受信しない。この時、Ａｗａｋｅ  ｗｉｎｄｏｗ期間は活性化中継期間に含まれるので、この期間の間にはスーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）とアクティブメッシュ端末（ＡＭ）の両方とも送受信状態となり、スーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）が自身のデータを周辺のアクティブメッシュ端末（ＡＭ）に伝送するか、または、アクティブメッシュ端末（ＡＭ）がスーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）にデータを伝送することができるようになる。
【００３４】
この時、Ａｗａｋｅ  ｗｉｎｄｏｗ期間の間、アクティブメッシュ端末（ＡＭ）の無線資源接近の時、最大バックオフ時間（ｂａｃｋｏｆｆ  ｔｉｍｅ）を平常より高くし（例えば、２倍）、アクティブメッシュ端末（ＡＭ）より周辺のスーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）に無線資源接近の優先権を付与することが好ましい。これは、ビーコン周期より長いＤＴＩＭ周期ごとにデータを伝送するスーパーセービングメッシュ端末（ＳＳＭ）にデータ伝送の優先権を与えるためであり、これによって、より円滑なデータ伝送が可能となる。
【００３５】
前述の過程（Ｓ１００）において、複数のメッシュ端末の中でアクティブメッシュ端末を選択する方法は、図２に図示したように幾つかのステップを経て行われ、図２に示す全てのステップを行うことを１ラウンド（Ｒｏｕｎｄ）と定義する。本発明では、設定周期ごとに新しいラウンドを始めることで、各メッシュ端末の役割に変化を与えている。
【００３６】
図２は、本発明による電力資源の使用方法において、メッシュ端末をアクティブメッシュ端末とスーパーセービング端末とに区分する過程（Ｓ１００）を詳細に示したフローチャートである。
【００３７】
図２を参照すると、本発明は、過程（Ｓ１００）において、無線メッシュネットワークを構成するメッシュ端末をアクティブメッシュ端末とスーパーセービングメッシュ端末とに区分するために、各メッシュ端末が周期的に自身の単一ホップの隣接情報及びアクティブメッシュ端末を選択するためのメトリック値をルート端末に伝送し（Ｓ１１０）、ルート端末はこれらの情報を受信してネットワークのトポロジ情報を構築する（Ｓ１２０）。
【００３８】
メトリック値は以下の式で求められる。
【００３９】
【数１】
2010148088.tif 000006
【００４０】
式１を参照すると、メトリック値であるＰscoreは大きく３つの項目の和で構成され、ここで、α、β、γは、それぞれ３つの項目の反映割合を決定する加重値で、それぞれ最小０から最大１の値を持ち、この３つの値の和は１となる。
【００４１】
メトリック値を構成する１番目の項目であるＥresidualは、自身の電力資源の残量を意味するが、０から１の値で正規化（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）された値を使用する。即ち、電力資源の残量が大きい端末であるほど１に近い値を持つ。若し、メッシュ端末の電力資源の再充電が可能であれば、この値は再充電される前までの電力の残量を意味する。即ち、再充電されて電力が完全に充電された端末はＥresidual値が再び１に回復する。
【００４２】
2010148088.tif 000007
【００４３】
2010148088.tif 000008
【００４４】
結果的に、メトリック値は、現在残っている電力資源が多く、その間のアクティブメッシュの参加が小さく、隣接端末とのリンク品質の良いメッシュ端末であるほど大きい値を持つようになるので、今後、アクティブメッシュ端末として選択される可能性が高くなる。メトリック値は、０から１の値に正規化される。
【００４５】
上記のように、ルート端末が各メッシュ端末から情報を収集し、ネットワークトポロジを再構成すると、このルート端末は、構築したトポロジ情報及びメトリック値に基づいて最適なアクティブメッシュ端末を選択する（Ｓ１３０）。
【００４６】
図３は、アクティブメッシュ端末選択ステップ（Ｓ１３０）を詳細に示したフローチャートである。
【００４７】
これを参照して、アクティブメッシュ端末の選択測定方法を説明すると、本発明は、アクティブメッシュ選択のためにＳA、ＳC、ＳDの３つ集合を定義する。ＳAはアクティブメッシュ端末として選択された端末の集合であり、ＳCはアクティブメッシュ端末によりルート端末と連結されるメッシュ端末の集合であって、即ち、スーパーセービングメッシュ端末の集合となり、ＳDはまだルート端末と連結されていない端末の集合である。初期においては、全てのメッシュ端末がＳDに含まれており、ＳAとＳCは空集合である。
【００４８】
本発明は、この状態で、先ず、ルート端末をＳAに含みながらルート端末の全ての単一ホップの隣接端末をＳDからＳCに移す（Ｓ１３１）。次に、ＳCに含まれる端末のうちまだＳAではない端末の中で、次のアクティブメッシュ端末を選択する（Ｓ１３２）。より具体的には、ＳDに含まれた１つ以上の隣接端末を有しながら、最も高いメトリック値（Ｐscore）を持つ端末をアクティブメッシュ端末として選択する。アクティブメッシュ端末として選択された端末は、ＳAに移され、アクティブメッシュ端末として選択された端末の全ての単一ホップの隣接端末をＳDからＳCに移す。このようなアクティブメッシュ選択過程を、ＳDが空集合になるまで繰り返す（Ｓ１３３）。この過程を通じて全てのアクティブメッシュ端末を選択した以後には、ルーティング経路が端末に集中せず、分散されるように余分のアクティブメッシュ端末を追加選択する。このように、ネットワークの性能が維持されながら、最適の電力資源が可能となるようにアクティブメッシュ端末を適切に選択することができる。
【００４９】
再び図２を参照すると、このように１ラウンドで全てのアクティブメッシュ端末が選択されると、ルート端末は、ステップ（Ｓ１３０）で選択したアクティブメッシュ情報を無線メッシュネットワークの全てのメッシュ端末に通知する（Ｓ１４０）。アクティブメッシュ選択情報は、ルート通知メッセージ（Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）に含まれて伝送される。
【００５０】
図７は、本発明において、上述した過程を経て選択されたアクティブメッシュ端末を通じてツリー状のルーティング経路が生成される過程を示した図面である。
【００５１】
図７で、Ｂは各ラウンドから選択されたアクティブメッシュ端末を示し、Ｒはルート端末を示し、Ｎは残りの端末、即ち、スーパーセービングメッシュ端末を示す。
【００５２】
図２のステップ（Ｓ１４０）を経てアクティブメッシュ選択情報が含まれたルート通知メッセージを受信した各メッシュ端末は、アクティブメッシュ選択情報により、スーパーセービングメッシュ端末（Ｎ）はツリーの最下段ノード（Ｌｅａｆ  ｎｏｄｅ）となり、アクティブメッシュ端末はツリー中間ノード（Ｂｒａｎｃｈ  ｎｏｄｅ）となってツリー状のルーティング経路を生成するようになる。ルーティング経路においてアクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末のみ再伝送を行う。
【００５３】
図８は、本発明による電力資源の使用方法に従って各ラウンド別にアクティブメッシュ端末及びルーティング経路が変化する例を示した図面である。図８で、Ｒはルート端末であり、Ａ〜Ｍはメッシュ端末であり、実線で示す円はアクティブメッシュ端末として選択されたメッシュ端末を示し、点線で示す円はスーパーセービングメッシュ端末として選択されたメッシュ端末を示す。
【００５４】
図８を参照すると、ラウンド１からラウンド６に進行しながら、各メッシュ端末は１つの役割のみに固定されずアクティブメッシュ端末とスーパーセービングメッシュ端末として適切に選択され、これによりルーティング経路が変わることが分かる。
【００５５】
従って、本発明は、特定メッシュ端末にアクティブメッシュ、即ち、データ中継の役割を集中させず複数の端末に分散させることによって、電力消費を最適化すると共にネットワーク性能の低下を防ぐことができる。
【００５６】
本発明において、各メッシュ端末の役割、即ち、アクティブメッシュ端末かスーパーセービングメッシュ端末かによって電力節約モードの水準が決まっているが、これは環境により可変することが好ましい。即ち、データ伝送がほとんど発生しない場合は、アクティブメッシュ端末であってもより高い水準の電力節約モードに変更することで電力資源をさらに節約することができる。但し、高い水準の電力節約モード状態で、周辺端末から、または、自身にデータ伝送が発生する場合には、直ちに元の低い水準の電力節約モードに戻り、ネットワークの性能（遅延時間、処理量）が低下されないようにすることが好ましい。また、スーパーセービングメッシュ端末であっても送受信データの発生量が増加する場合、より低い水準の電力節約モードに変更することで、より効率的なネットワークの運用が可能となる。
【００５７】
例えば、無線メッシュネットワークの各メッシュ端末がライトスリープモード（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｌｅｅｐ  Ｍｏｄｅ）、セミディープスリープモード（Ｓｅｍｉ−ｄｅｅｐ  Ｓｌｅｅｐ  Ｍｏｄｅ）、ディープスリープモード（ Ｄｅｅｐ  Ｓｌｅｅｐ  Ｍｏｄｅ）の３つの電力節約モードを有すると仮定する。ここで、セミディープスリープモードはディープスリープモードに比べ、基本動作は同一であるが、ディープスリープモードのＤＴＩＭ周期よりは短く、ライトスリープモードのビーコン周期よりは長いＤＴＩＭ周期を有する。
【００５８】
基本的に、各メッシュ端末は初期にディープスリープモードを選択し、データ発生量が増加するほどセミディープスリープモードやライトスリープモードへと電力節約モードを下げ、より多くのデータを迅速に処理することができるようにする。これに対し、データ発生量が減少すると、ライトスリープモードからセミディープスリープモードとディープスリープモードへと電力節約モードの水準を高めて、より多くの電力資源を節約することができるようにする。このようにデータ発生量により電力節約モードを変更する場合、モードの切り換えがデータ伝達の経路に沿って順次に伝播される。
【００５９】
図４は、本発明による電力資源の使用方法の他の実施例を図示したフローチャートであって、データの発生及び伝送経路を通じて電力節約モードを変更する過程を示す。図４の過程は、図１に示した過程中、ルーティング経路を通じてデータが伝送される間に独立的に行われ、区分された役割により設定された電力節約モードの水準をデータの発生及び伝送経路に沿って適切に可変することができる。
【００６０】
図４を参照すると、本発明において各メッシュ端末は、データ発生量を計量するために、データパケットのキューイング遅延時間（Ｑｕｅｕｅｉｎｇ  Ｄｅｌａｙ）を測定する（Ｓ６００）。前記キューイング遅延時間は、データパケットがメッシュ端末のパケットキュー（Ｑｕｅｕｅ）に入ってきた時点からパケットキューから取り出されて他の端末に伝送する直前までの時間差で定義する。各端末はそれぞれのパケットに対して計算したキューイング遅延時間に基づき、次の式のように指数加重移動平均値（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ  Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｅｖｅｒａｇｅ：ＥＭＡ）を計算する（Ｓ７００）。
【００６１】
【数２】
2010148088.tif 000009
【００６２】
2010148088.tif 000010
【００６３】
即ち、この指数加重移動平均値が大きいほど現在のパケットキューで遅延されるデータ量が多くなる。
【００６４】
次いで、計算された指数加重移動平均値と既に設定された閾値とを比較し（Ｓ８００）、比較結果にしたがって端末の電力節約モードを高水準または低水準に変更する（Ｓ９００）。
【００６５】
図９は、上述したデータ発生量による電力節約モードの変更例を示した模式図である。以下の実施例において前記閾値は、第１閾値（Ｔｈｒｅｓlow）と第２閾値（Ｔｈｒｅｓhigh）とからなり、前記第１閾値（Ｔｈｒｅｓlow）が第２閾値（Ｔｈｒｅｓhigh）より指数加重移動平均値が低い。
【００６６】
図９を参照すると、ステップ（Ｓ８００）を比較した結果、算出した指数加重移動平均値が第１閾値（Ｔｈｒｅｓlow）より増加すると、端末の現在状態がディープスリープモードの場合はＳＳモードに変更し、引き続き指数加重移動平均値が第２閾値（Ｔｈｒｅｓhigh）より増加すると、ＳＳモードからライトスリープモードに変更する。
【００６７】
それに対し、ライトスリープモード状態の端末の指数加重移動平均値が第２閾値（Ｔｈｒｅｓhigh）より小さくなると、ライトスリープモードをセミディープスリープモードに変更し、引き続き指数加重移動平均値が減少して第１閾値（Ｔｈｒｅｓlow）より小さくなると、ライトスリープモードからディープスリープモードに変更する。
【００６８】
従って、データ発生量により適切に電力節約モードの水準を変更することによってデータ伝送遅延を増加させないようにすることができる。
【００６９】
以上の通り説明した本発明による無線メッシュネットワークにおける電力資源の使用方法は、プログラムとして具現され、コンピュータ読み取りが可能な記録媒体に保存される形態に具現されることができる。
【００７０】
本発明は、上述の実施例及び添付の図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内において多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは本発明が属する技術分野の通常の知識を有する当業者には明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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