KR100667354B1 - Wireless sensor network for energy efficiency and communication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특정 장소 또는 불특정 장소 등에 배치된 다수의 센싱 디바이스가 유무선 네트워크 인프라를 매개로 상기 센싱 디바이스로부터 정보데이터를 수신ㆍ처리하는 사용자와 연결되어, 상기 장소의 지리적ㆍ환경적ㆍ사회적 변화 등을 감지 및 인식한 후 발생된 정보데이터를 상기 사용자에게 전송하는 무선 센서네트워크 시스템과, 이 시스템의 효율적인 동작을 위한 무선 센서네트워크의 인스톨 및 통신방법에 관한 것으로, 상기 통신방법은, ID수단을 포함하는 다수의 노드와, ID판독모듈 및 수집노드결정모듈을 포함하는 어플리케이션이 기지국을 통해 무선으로 통신하는 무선 센서네트워크 시스템에서, 일정 구역 내에 배치되고 ID를 갖는 노드들 중 임의의 노드를 수집노드로 하고, 남은 노드는 센싱노드로 지정하는 최초 수집노드 임의지정단계; 배치된 상기 노드들로부터 발신되는 시그널을 상기 수집노드에서 수집하고, 상기 수집노드는 상기 어플리케이션이 배치된 노드들의 위치를 확인할 수 있도록 상기 시그널을 상기 어플리케이션으로 전송하는 시그널 발신단계; 지정된 수집노드를 중심으로 남은 노드들을 센싱노드로 하여 집단화하는 클러스터링단계; 상기 노드들이 배치된 구역에서 발생된 변화를 감지하는 이벤트 인지단계; 감지된 이벤트의 정보데이터를 해당 노드의 ID를 첨부하여 상기 어플리케이션으로 전송하는 정보데이터 발신단계; 및, 상기 ID판독모듈은 수신된 정보데이터 내 포함된 ID를 판독하고, 상기 수집노드결정모듈은 해당 클러스터의 기존 수집모듈 또는 센싱모듈들 중 하나 이상을 선택하여 새로운 수집노드로 지정하는 클러스터 수집노드 변경단계로 된 것이다.According to the present invention, a plurality of sensing devices arranged in a specific place or an unspecified place are connected to a user who receives and processes information data from the sensing device through a wired or wireless network infrastructure, thereby preventing geographical, environmental, and social changes of the place. A wireless sensor network system for transmitting information data generated after detection and recognition to the user, and a method for installing and communicating a wireless sensor network for efficient operation of the system, the communication method comprising an ID means. In a wireless sensor network system where a plurality of nodes and an application including an ID reading module and a collecting node determining module communicate wirelessly through a base station, any node among the nodes having an ID and located in a predetermined area may be a collecting node. , The first collection node randomization node designates remaining node as sensing node. .; A signal transmitting step of collecting a signal transmitted from the deployed nodes in the collecting node, wherein the collecting node transmits the signal to the application to identify the location of the deployed node; Clustering the remaining nodes around the designated collection node as a sensing node; An event recognition step of detecting a change occurring in an area in which the nodes are arranged; An information data transmission step of transmitting information data of the detected event to the application by attaching an ID of the corresponding node; And the ID reading module reads the ID included in the received information data, and the collection node determining module selects one or more of the existing collection modules or sensing modules of the cluster and designates the cluster as a new collection node. It is a change phase.
Description
도 1은 종래 및 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템을 이루는 노드 및 기지국 간의 구성을 도시한 도면이고,1 is a diagram illustrating a configuration between a node and a base station constituting a wireless sensor network system according to the related art and the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템을 도시한 구성도이고,2 is a block diagram showing a wireless sensor network system according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법의 일실시예를 순차도시한 플로우차트이고,3 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a wireless sensor network communication method according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법의 다른 실시예를 순차도시한 플로우차트이고,4 is a flowchart sequentially illustrating another embodiment of a wireless sensor network communication method according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 이벤트 인지단계의 실시과정을 도시한 도면이고,5 is a view showing an implementation of the event recognition step according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 클러스터의 수집노드 변경단계의 실시과정을 도시한 도면이고,6 is a view illustrating an implementation process of a collection node change step of a cluster according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 섹터안테나가 설치된 노드 및 기지국 간의 구성을 도시한 도면이고, 7 is a diagram illustrating a configuration between a node and a base station in which a sector antenna is installed according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 리클러스터링 단계의 실시과정을 도시한 도면이다.8 is a view showing an implementation of the reclustering step according to the present invention.
본 발명은 특정 장소 또는 불특정 장소 등에 배치된 다수의 센싱 디바이스가 유무선 네트워크 인프라를 매개로 상기 센싱 디바이스로부터 정보데이터를 수신ㆍ처리하는 사용자와 연결되어, 상기 장소의 지리적ㆍ환경적ㆍ사회적 변화 등을 감지 및 인식한 후 발생된 정보데이터를 상기 사용자에게 전송하는 무선 센서네트워크 시스템과, 이 시스템의 효율적인 동작을 위한 무선 센서네트워크의 인스톨 및 통신방법에 관한 것이다.According to the present invention, a plurality of sensing devices arranged in a specific place or an unspecified place are connected to a user who receives and processes information data from the sensing device through a wired or wireless network infrastructure, thereby preventing geographical, environmental, and social changes of the place. The present invention relates to a wireless sensor network system for transmitting information data generated after detection and recognition to the user, and a method of installing and communicating a wireless sensor network for efficient operation of the system.
통신기술의 발달은 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네크워크를 접속할 수 있는 환경을 만들기에 이르렀다. 이를 일명 유비쿼터스라 하여 근래 통신기술 분야의 연구는 이런 유비쿼터스를 실생활에 접목시키는데 그 목표를 두고 발전하고 있다.The development of communication technology has led to the creation of an environment in which a user can freely access the network regardless of a location without being aware of a computer or a network. This is known as ubiquitous and the recent researches in the field of communication technology are developing with the goal of incorporating such ubiquitous into real life.
이러한 유비쿼터스의 핵심기술은 무선 센서네트워크 시스템이다. 상기 무선 센서네트워크 시스템은 특정 장소 또는 불특정 장소 등에 배치되는 센싱 디바이스(노드)가 상기 장소에서 독립적으로 활동하면서 지리적ㆍ환경적ㆍ사회적 변화 등의 정보를 감지하고, 감지된 정보데이터를 근접하는 다른 센싱 디바이스 또는 다수의 센싱 디바이스가 지정된 범위의 공간 내에서 군집하는 클러스터로 전송하거나, 상기 정보데이터를 최종적으로 수집하는 기지국 등으로 전송하도록 된 것이다.The core technology of such ubiquitous is wireless sensor network system. The wireless sensor network system senses information such as geographical, environmental, and social changes while a sensing device (node) disposed in a specific place or an unspecified place independently operates in the place, and detects other sensing data in proximity to the detected information data. A device or a plurality of sensing devices are transmitted to clusters clustering within a designated range of space or to a base station which finally collects the information data.
일반적인 상기 센싱 디바이스는 배치된 장소에서 발생되는 각종 이벤트를 감지하는 센서와, 현재 배치된 장소를 확인하는 로컬저장모듈과, 감지된 이벤트에 관 한 정보데이터를 발신하거나 기지국 또는 다른 센싱 디바이스로부터 전송된 정보데이터를 수신하는 통신모듈과, 상기 센서ㆍ로컬저장모듈ㆍ통신모듈 등을 연산처리하는 프로세서를 포함한다. 또한, 상기 센서ㆍ로컬저장모듈ㆍ통신모듈ㆍ프로세서 등의 구동을 위한 에너지를 공급하는 배터리가 더 포함된다.In general, the sensing device may include a sensor for detecting various events occurring at a deployed place, a local storage module for identifying a current deployed place, and transmitting information data about the detected event or transmitted from a base station or another sensing device. A communication module for receiving information data, and a processor for calculating and processing the sensor, the local storage module, the communication module, and the like. The apparatus further includes a battery for supplying energy for driving the sensor, the local storage module, the communication module, the processor, and the like.
앞서 설명한 바와 같이, 무선 센서네트워크 시스템의 센싱 디바이스는 상기 배터리에 관에서 타 노드 또는 기지국과는 독립적으로 작동되므로, 비축된 에너지는 그 양이 유한하다. 즉, 상기 센싱 디바이스는 별도의 물리적인 파손이 없는 한 비축된 상기 에너지량이 곧 센싱 디바이스의 수명이라 할 것이다. As described above, since the sensing device of the wireless sensor network system operates independently of other nodes or base stations in the battery, the amount of stored energy is finite. That is, the sensing device will be referred to as the life of the sensing device as long as there is no physical damage.
한편, 센싱 디바이스에서 비축된 에너지의 주요 소모자는 센싱ㆍ프로세싱ㆍ커뮤니팅이며, 이들 중에서도 특히 커뮤니팅은 상대적으로 많은 에너지를 소모하는 인자이다. 따라서 센싱 디바이스의 잦은 통신은 그 수명을 현저하게 단축시키고 결과적으로 새로운 센싱 디바이스를 설치해야 하는 문제를 낳는다.On the other hand, the main consumers of energy stored in the sensing device are sensing, processing, and communication, and among these, communication is a factor that consumes a relatively large amount of energy. Thus, frequent communication of sensing devices significantly shortens their lifespan, resulting in the need to install new sensing devices.
또한, 특정 또는 불특정 장소에 배치된 다수의 센싱 디바이스가 균등하게 에너지를 소모한다는 보장이 없다. 즉, 어느 장소에서는 이벤트의 빈번한 발생으로 센싱 디바이스의 구동횟수가 증가되는 반면 어느 장소에서는 상대적으로 적은 이베트 발생으로 해당 장소에 배치된 센싱 디바이스의 구동횟수가 적어짐으로서, 에너지 소모에 차가 발생된다.In addition, there is no guarantee that multiple sensing devices placed in a particular or unspecified location consume energy evenly. That is, in some places, the number of driving of the sensing device is increased due to frequent occurrence of an event, while in some places, the driving frequency of the sensing device arranged in the corresponding place is reduced due to the occurrence of a relatively small event, resulting in a difference in energy consumption.
따라서, 임의 구역에 분포된 다수의 센싱 디바이스가 개별적으로 그 수명을 마감하게 되면서 센싱 디바이스의 부족을 초래하게 되고, 결과적으로 무선 센서네트워크가 설치된 목적을 달성하지 못하게 되어 현재 구동되고 있는 센싱 디바이스 가 존재하고 있음에도 불구하고 새로운 센싱 디바이스를 설치해야 하는 문제를 낳았다.Therefore, a plurality of sensing devices distributed in any zone individually end their lifespan, resulting in a shortage of sensing devices, and as a result, there is a sensing device that is currently running because the wireless sensor network does not achieve the purpose for which it is installed. In spite of this, the new sensing device has to be installed.
이상 상술된 무선 센서네트워크 시스템의 문제점은 간략히 두 가지로 압축될 수 있는데, 그 첫번째는 센싱 디바이스의 에너지 소모를 가능한한 줄임으로서 그 수명을 연장하는 것이고, 두번째는 다수의 센싱 디바이스들이 균등한 에너지를 소모하게 함으로서 무선 센서네트워크 시스템의 경제적이고 효율적인 활용을 가능하게 하는 것이다.The above-described problems of the wireless sensor network system can be briefly compressed into two types, the first of which is to extend the life of the sensing device by reducing the energy consumption as much as possible, and the second is to provide even energy for the sensing devices. By consuming, it is possible to economically and efficiently use the wireless sensor network system.
이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 클러스터를 이루는 다수의 센싱 디바이스가 균등한 에너지 소모를 통해 무선 센서네트워크 시스템의 효율성을 높이고, 구성된 센싱 디바이스의 수명을 가능한한 연장할 수 있도록 하는 무선 센서네트워크 시스템과 무선 센서네트워크 통신방법을 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, so that a plurality of sensing devices forming a cluster can increase the efficiency of the wireless sensor network system through an equal energy consumption and extend the life of the configured sensing device as much as possible. An object of the present invention is to provide a wireless sensor network system and a wireless sensor network communication method.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
다수개의 센싱노드와 상기 센싱노드들로부터 전송되는 정보데이터를 수집하는 수집노드로 구성되어 집단화 된 클러스터와, 상기 수집노드로부터 전송된 정보데이터를 기지국을 통해 수신하는 어플리케이션이 포함된 무선 센서네트워크 시스템에 있어서, The wireless sensor network system includes a plurality of sensing nodes and a collection node configured to collect information data transmitted from the sensing nodes, and a clustered cluster, and an application for receiving the information data transmitted from the collection nodes through a base station. In
상기 센싱노드 및 수집노드는, 상기 어플리케이션으로 전송하는 정보데이터 에 해당 노드의 ID를 첨부하는 ID수단을 더 포함하고;The sensing node and the collecting node further include ID means for attaching an ID of the corresponding node to the information data transmitted to the application;
상기 어플리케이션은, 상기 정보데이터에 첨부된 ID를 판독하여 해당 정보데이터의 발신노드를 확인하는 ID판독모듈과, 동일한 클러스터 내에서 기존 수집노드 및 센싱노드들 중 새로운 노드를 선택하여 프로토콜을 수집노드형으로 변경하고 기존 수집노드는 프로토콜을 센싱노드형으로 변경하는 수집노드결정모듈이 더 포함된 무선 센서네트워크 시스템이다.The application, the ID reading module for reading the ID attached to the information data to identify the originating node of the information data, and the collection node type to select a new node of the existing collection node and sensing nodes in the same cluster In addition, the existing collection node is a wireless sensor network system further includes a collection node determination module for changing the protocol into a sensing node type.
본 발명에 따른 상기 무선 네서네트워크 시스템은,The wireless network network system according to the present invention,
상기 기지국은, 소정의 할당된 영역에서 일정한 방향에 위치된 상기 수집노드와 무선통신하고 다수개가 조합되어 다중섹터로 구현되는 섹터안테나를 포함하는 것이다.The base station includes a sector antenna wirelessly communicating with the collecting node located in a predetermined direction in a predetermined allocated area and a plurality of sectors are combined and implemented as multiple sectors.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
ID수단을 포함하는 다수의 노드와, ID판독모듈 및 수집노드결정모듈을 포함하는 어플리케이션이 기지국을 통해 무선으로 통신하는 무선 센서네트워크 시스템에서,In a wireless sensor network system in which a plurality of nodes including ID means and an application including an ID reading module and a collection node determination module communicate wirelessly through a base station,
상기 노드들에 각각 ID가 설정ㆍ입력되는 노드ID입력단계;A node ID input step of setting and inputting IDs to the nodes, respectively;
일정 구역 내에 배치된 상기 노드들 중 임의의 ID를 갖는 노드를 수집노드로 하고, 남은 노드는 센싱노드로 지정하는 최초 수집노드 임의지정단계;An initial collecting node random designating step of designating a node having any ID among the nodes arranged in a predetermined area as a collecting node and remaining nodes as a sensing node;
배치된 상기 노드들로부터 발신되는 시그널을 상기 수집노드에서 수집하고, 상기 수집노드는 상기 어플리케이션이 배치된 노드들의 위치를 확인할 수 있도록 상기 시그널을 상기 어플리케이션으로 전송하는 시그널 발신단계;A signal transmitting step of collecting a signal transmitted from the deployed nodes in the collecting node, wherein the collecting node transmits the signal to the application to identify the location of the deployed node;
지정된 수집노드를 중심으로 남은 노드들을 센싱노드로 하여 집단화하는 클러스터링단계;Clustering the remaining nodes around the designated collection node as a sensing node;
상기 노드들이 배치된 구역에서 발생된 변화를 감지하는 이벤트 인지단계;An event recognition step of detecting a change occurring in an area in which the nodes are arranged;
감지된 이벤트의 정보데이터를 해당 노드의 ID를 첨부하여 상기 어플리케이션으로 전송하는 정보데이터 발신단계; 및,An information data transmission step of transmitting information data of the detected event to the application by attaching an ID of the corresponding node; And,
상기 ID판독모듈은 수신된 정보데이터 내 포함된 ID를 판독하고, 상기 수집노드결정모듈은 해당 클러스터의 기존 수집모듈 또는 센싱모듈들 중 하나 이상을 선택하여 새로운 수집노드로 지정하는 클러스터 수집노드 변경단계;The ID reading module reads an ID included in the received information data, and the collecting node determining module selects one or more of the existing collecting modules or sensing modules of the cluster to designate a new collecting node. ;
로 된 무선 센서네트워크 통신방법이다.Wireless sensor network communication method.
본 발명에 따른 상기 무선센서네트워크 통신방법은,The wireless sensor network communication method according to the present invention,
상기 수집노드 변경단계는The collecting node change step
해당 클러스터의 현재 수집모듈이 상기 어플리케이션과 지정된 횟수를 초과하여 통신될 경우, 상기 수집노드결정모듈이 구동되는 것이다.When the current collection module of the cluster communicates with the application more than the specified number of times, the collection node determination module is driven.
본 발명에 따른 상기 무선센서네트워크 통신방법은,The wireless sensor network communication method according to the present invention,
상기 수집노드 변경단계는The collecting node change step
새로운 수집노드를 지정함에 있어, 해당 클러스터의 현재 수집모듈과 인접하 는 노드들을 검색하는 인접노드 검색단계;In designating a new collection node, a neighbor node search step of searching for nodes adjacent to the current collection module of the cluster;
상기 검색단계를 통해 검색된 노드들 중 임의로 하나 이상을 선택하고, 수집노드로서의 기능 수행을 위한 프로토콜 변경을 시도하는 임의 노드선택단계; 및,A random node selection step of selecting at least one of nodes searched through the searching step and attempting to change a protocol for performing a function as a collecting node; And,
기존 수집노드의 센싱노드화를 위한 프로토콜 변경을 시도하는 프로토콜 변경단계;Protocol change step of attempting to change the protocol for the sensing node of the existing collecting node;
가 더 포함되는 것이다.Is to be included more.
본 발명에 따른 상기 무선센서네트워크 통신방법은,The wireless sensor network communication method according to the present invention,
해당 클러스터 내 노드들로부터 배터리 잔여량에 대한 정보데이터를 수신하여 잔여량을 확인하는 배터리 잔여량 확인단계;Remaining battery level checking step of receiving information data on the remaining battery level from the nodes in the cluster to determine the remaining amount;
상기 확인단계를 통해 확인된 노드들 중 배터리의 잔여량이 최다인 노드를 하나 이상 선택하고, 수집노드로서의 기능 수행을 위한 프로토콜 변경을 시도하는 노드선택단계;A node selecting step of selecting one or more nodes having the highest remaining battery level among the nodes identified through the checking step, and attempting to change a protocol for performing a function as a collecting node;
기존 수집노드의 센싱노드화를 위한 프로토콜 변경을 시도하는 프로토콜 변경단계;Protocol change step of attempting to change the protocol for the sensing node of the existing collecting node;
가 더 포함되는 것이다.Is to be included more.
본 발명에 따른 상기 무선센서네트워크 통신방법은,The wireless sensor network communication method according to the present invention,
상기 최초 수집노드 임의지정단계에서 지정된 수집노드를 임의로 변경하기 위해 상기 지정된 수집노드는 센싱노드로, 선택된 센싱노드는 수집노드로 각각 그 기능 수행을 위한 프로토콜변경을 시도하는 수집노드 재설정단계가 더 포함된 것이다.In order to arbitrarily change the collection node specified in the initial collection node arbitrary designation step, the designated collection node is a sensing node, and the selected sensing node is a collection node, further comprising a collection node resetting step of attempting to change a protocol for performing its function. It is.
본 발명에 따른 상기 무선센서네트워크 통신방법은,The wireless sensor network communication method according to the present invention,
노드의 망실ㆍ추가ㆍ교체 등에 따른 클러스터의 상태변화에 대응하여 기존 클러스터를 재구성하기 위해, 상기 최초 수집노드 임의지정단계ㆍ시그널 발신단계ㆍ클러스터링단계가 반복적으로 수행되도록 하는 리클러스터링단계가 더 포함된 것이다.In order to reconfigure the existing cluster in response to the state change of the cluster due to network loss, addition, replacement, etc. of the node, a reclustering step for repeatedly performing the initial collection node randomization step, signal transmission step, and clustering step is further included. will be.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 및 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템을 이루는 노드 및 기지국 간의 구성을 도시한 도면인바 이를 참조하여 설명한다.1 is a diagram illustrating a configuration between a node and a base station constituting a wireless sensor network system according to the related art and the present invention.
종래 무선 센서네트워크는 물론 본 발명에 따른 무선센서네트워크 시스템이 포함된 무선 센서네트워크는 일반적으로 도 1에 도시된 (a)도면 및 (b)도면에서와 같이 구성된다. 즉, 하나이상의 기지국(40)을 매개로 하나이상의 클러스터(10, 20, 30)가 어플리케이션(50 ; 도 2 참조)과 통신하고, 클러스터(10, 20, 30)를 구성하는 노드는 배치된 해당 구역에서의 지리적ㆍ환경적ㆍ사회적 변경에 따른 발생 이벤트를 감지하여 어플리케이션(50)으로 전송한다.A wireless sensor network including a wireless sensor network system according to the present invention as well as a conventional wireless sensor network is generally configured as shown in (a) and (b) of FIG. 1. That is, one or
이때, 상기 노드는 이벤트를 감지하는 센싱 디바이스(이하 센싱노드로 함)와, 상기 센싱노드(110 내지 140, 210 내지 240, 310 내지 340, 이하 110, 210, 310 만 대표로 인출)에서 감지한 이벤트의 정보데이터를 수집하여 상기 기지국(40)으로 전송하는 수집노드(100, 200, 300)로 된다. 상기 수집노드(100, 200, 300)는 센싱노드(110, 210, 310)가 갖는 센싱 기능을 포함할 수 있다.In this case, the node detects an event detected by a sensing device (hereinafter referred to as a sensing node) and the sensing node (110 to 140, 210 to 240, 310 to 340, hereinafter referred to as 110, 210, and 310 million representatives). Collecting nodes (100, 200, 300) for collecting the information data of the event and transmits to the base station (40). The
상기 노드를 센싱노드(110, 210, 310)와 수집노드(100, 200, 300)로 구분하고, 이들을 일정 구역 내에서 집단적으로 작동되도록 된 무선 센서네트워크의 구성을 클러스터(10, 20, 30)라 한다.The nodes are divided into
일반적으로, 상기 클러스터(10, 20, 30)는 센싱노드(110, 210, 310)가 이벤트를 감지하면, 해당 센싱노드(110, 210, 310)가 이벤트에 대한 정보데이터를 수집노드(100, 200, 300)로 전송하고, 상기 수집노드(100, 200, 300)는 기지국(40)으로 상기 정보데이터를 전송하게 된다.In general, when the
이외에도, (b)도면에 도시된 바와 같이, 하나의 클러스터(10) 내에 다수개의 작은 클러스터(11, 12, 13)가 포함되고, 이 작은 클러스터(11, 12, 13) 내에는 상기 수집노드(100, 200, 300) 및 센싱노드(110, 210, 310)가 구성되면서, 상기 수집노드(100, 200, 300) 간의 통신으로, 이벤트에 대한 정보데이터가 기지국(40)으로 전달된다.In addition, as shown in (b), a plurality of
이러한 구성을 이루는 무선 센서네트워크를 기반으로 본 발명에 따른 무선센서네트워크 시스템과 무선센서네트워크 통신방법을 설명한다.A wireless sensor network system and a wireless sensor network communication method according to the present invention will be described based on the wireless sensor network constituting such a configuration.
도 2는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템을 도시한 구성도인바 이를 참조하여 설명한다.2 is a block diagram illustrating a wireless sensor network system according to the present invention.
본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템은, 다수개의 센싱노드(110)와 상 기 센싱노드(110)들로부터 전송되는 정보데이터를 수집하는 수집노드(100)로 구성되어 집단화 된 클러스터와, 상기 수집노드(100)로부터 전송된 정보데이터를 기지국(40)을 통해 수신하는 어플리케이션(50)이 포함된 무선 센서네트워크 시스템에 있어서, 상기 센싱노드(110) 및 수집노드(100)는, 상기 어플리케이션(50)으로 전송하는 정보데이터에 해당 노드의 ID를 첨부하는 ID수단(104a, 104a')을 더 포함하고; 상기 어플리케이션(50)은, 상기 정보데이터에 첨부된 ID를 판독하여 해당 정보데이터의 발신 노드(100, 110)를 확인하는 ID판독모듈(52)과, 동일한 클러스터 내에서 기존 수집노드(100) 및 센싱노드(110) 들 중 새로운 수집노드를 선택하는 수집노드결정모듈(53)이 더 포함된 것이다.The wireless sensor network system according to the present invention comprises a cluster consisting of a plurality of
종래 클러스터를 포함하는 무선 센서네트워크 시스템은, 이벤트를 감지하는 센서(102, 102')와, 현 위치를 확인하는 로컬저장모듈(103, 103')과, 상기 센서(102, 102') 및 로컬저장모듈(103, 103')을 제어하는 프로세서(104, 104')와, 기지국(40)과 무선통신하는 통신모듈(101, 101')과, 상기 센서(102, 102')ㆍ로컬저장모듈(103, 103')ㆍ프로세서(104, 104')ㆍ통신모듈(101, 101')에 구동에너지를 공급하는 배터리(105, 105')를 구비하는 다수의 노드(100, 110); 상기 기지국(40)을 통해 상기 노드(100, 110)로부터 전송되는 정보데이터를 수신하는 통신모듈(51)과, 상기 정보데이터에 포함된 상기 노드(100, 110)의 위치를 확인ㆍ관리하는 위치확인모듈(55)과, 상기 통신모듈(51) 및 위치확인모듈(55)을 제어하는 제어모듈(54)을 구비하는 어플리케이션(50)으로 된다.A wireless sensor network system including a conventional cluster includes a sensor (102, 102 ') for detecting an event, a local storage module (103, 103') for identifying a current position, the sensor (102, 102 ') and a
이곳에 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템은 각 노드(100, 110)에 ID 수단(104a, 104a')이 더 포함되고, 상기 어플리케이션(50)에는 ID판독모듈(52)과 수집노드결정모듈(53)이 더 포함된다.The wireless sensor network system according to the present invention further includes ID means 104a and 104a 'at each
상기 ID수단(104a, 104a')은, 각 노드(100, 110)에 지정된 ID를 관리하면서 다른 노드 또는 기지국(40)으로의 데이터전송 시 상기 ID를 데이터에 첨부한다. 또한, 상기 ID수단(104a, 104a')을 통해 어플리케이션(50)에서는 규칙 또는 불규칙적으로 분포된 노드(100, 110)들을 상세하게 검색하고 이를 제어 및 관리할 수 있다.The ID means 104a and 104a 'attach the ID to the data upon data transmission to another node or the
한편, 상기 어플리케이션(50)은 유/무선통신망을 매개로 기지국(40)과 연통되어서, 최종적으로는 노드(100, 110)와 연통된다. 본 발명에 따른 상기 어플리케이션(50)은 ID판독모듈(52)과 수집노드결정모듈(53)이 더 포함된다.On the other hand, the
상기 ID판독모듈(52)은 상기 노드(100, 110)로부터 전송된 정보데이터로부터 해당 노드(100, 110)의 ID를 검출 및 판독하여, 당해 정보데이터의 출처를 상세하게 확인할 수 있도록 하는 한편, 어플리케이션(50)으로부터 지정된 특정 노드(100, 110)로의 통신을 가능하게 한다.The
상기 수집노드결정모듈(53)은 클러스터를 구성하는 수집노드(100)를 어플리케이션(50)에서 컴퓨팅 또는 인위적인 방식을 통해 지정할 수 있도록 하는 것으로, 상기 ID판독모듈(52)과 연동하여 원격지에 배치된 다수의 노드(100, 110)들을 관리한다.The collection
상기 수집노드결정모듈(53)에 대해서는 이하에서 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법을 기술하면서 더불어 명세한다.The collection
인출된 미설명부호 "106, 106'"은 배터리량 감지모듈로 노드(100, 110)의 구동에 에너지를 공급하는 배터리(103)의 잔존량을 확인하여 상기 기지국(40)을 통해 어플리케이션(50)으로 전송한다.The withdrawn reference numerals "106, 106" are the amount of battery detection module to check the remaining amount of the
따라서, 본 발명에 따른 시스템은 배치된 다수의 노드(100, 110)에 각각 구성되어 있는 배터리량을 어플리케이션(50)에서 확인할 수 있게 된다.Therefore, the system according to the present invention can determine the amount of battery each configured in the plurality of nodes (100, 110) arranged in the
도 3은 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법의 일실시예를 순차도시한 플로우차트인바 이를 참조하여 설명한다.3 is a flowchart sequentially illustrating an embodiment of a wireless sensor network communication method according to the present invention.
본 발명에 따른 무선센서네트워크 통신방법은 다음과 같은 과정을 통해 수행된다.Wireless sensor network communication method according to the present invention is carried out through the following process.
ID수단을 포함하는 다수의 노드(100, 110)와, ID판독모듈(52) 및 수집노드결정모듈(53)을 포함하는 어플리케이션(50)이 기지국(40)을 통해 무선으로 통신하는 무선 센서네트워크 시스템에서, A wireless sensor network in which a plurality of
S10 ; 상기 노드(100, 110)들에 각각 ID가 설정ㆍ입력되는 노드ID입력단계;S10; A node ID input step of setting and inputting IDs to the
상기 노드(100, 110)에는 감지된 이벤트를 정보데이터로서 기지국(40)으로 전송할 때 그 발원지인 해당 노드을 구별시키기 위한 ID가 각각 설정된다. 따라서, 전송되는 정보데이터의 헤더에는 해당 노드의 ID가 포함된다. 일반적으로, 상기 ID는 배치된 다수의 노드들을 구분하기 위한 것이므로, 노드들의 구분을 위한 최소한의 기록이면 가능할 것이다. 또한, 데이터 송신 시 소모되는 배터리량을 최소화하기 위해 그 데이터량을 줄이는 것이 바람직하다.The
일예로, 일정 구역에 상기 노드(100, 110) 1000개를 배치해야 할 경우, 0001 부터 1000까지를 각 노드들의 ID로 지정하면 될 것이다.For example, when 1000
S20 ; 일정 구역 내에 배치된 상기 노드(100, 110)들 중 임의의 ID를 갖는 노드를 수집노드(100)로 하고, 남은 노드는 센싱노드로 지정하는 최초 수집노드 임의지정단계;S20; An initial collection node random designation step of designating a node having any ID among the
관찰하고자 하는 일정 구역에 다수의 노드(100, 110)를 배치하여 무선 센서네트워크를 이룬다. 이때, 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 시스템은 상기 노드(100, 110)가 센싱노드는 물론 수집노드의 기능을 수행하므로, 종래 무선 센서네트워크에서와 같이 수집노드와 센싱노드를 초기 설치과정에서 명확히 구분할 필요가 없다. 따라서, 노드의 초기배치 시 관리자는 배치된 노드(100, 110) 중 구성될 클러스터의 수에 상응하는 만큼의 수집노드를 지정해야 한다.A plurality of nodes (100, 110) are arranged in a certain area to be observed to form a wireless sensor network. At this time, in the wireless sensor network system according to the present invention, since the
일예로, 노드(100, 110) 1000개를 배치하면서 10개의 클러스터를 형성시킬 경우에는 한 개의 클러스터 당 100개씩의 노드로 구성하고, 각 클러스터에는 하나이상의 수집노드를 설정하므로, 결과적으로 10개의 수집노드를 지정하면 된다. 이때, 배치되는 노드(100, 110)는 계획적으로 지정된 위치에 배치될 수 있으며, 결과적으로 그 분포도를 결정할 수 있다. 또한, 상기 수집노드의 고정위치는 클러스터를 구성하는 센싱노드의 중심에 위치시켜 기지국(40)과 노드 간의 통신을 효율적으로 이루도록 하는 것이 바람직하다.For example, in the case of forming 10 clusters while arranging 1000
S30 ; 배치된 상기 노드(100, 110)들로부터 발신되는 시그널을 상기 수집노드(100)에서 수집하고, 상기 수집노드(100)는 상기 어플리케이션(50)이 배치된 노드(100, 110)들의 위치를 확인할 수 있도록 상기 시그널을 상기 어플리케이션(50) 으로 전송하는 시그널 발신단계;S30; The
노드(100, 110)가 일정구역에 배치된 후, 상기 수집노드(100)가 결정되면 노드(100, 110)의 배치가 성공적으로 되었는지 확인할 수 있도록 노드(100, 110)에서 시그널을 발신하다.After the
상기 시그널(100, 110)은 노드(100, 110)의 설치가 정상적으로 되었다는 사실을 상기 어플리케이션(50)이 인식하도록 발신되며, 각 클러스터의 최초 수집노드(100)를 통해 기지국(40)으로 전송된다. 물론, 당해 시그널은 상기 기지국(40)을 통해 어플리케이션(50)으로 전송된다.The
S50 ; 지정된 수집노드(100)를 중심으로 남은 노드들을 센싱노드(110)로 하여 집단화하는 클러스터링단계;S50; A clustering step of grouping the remaining nodes around the designated
수집노드(100)가 지정되면, 이를 중심으로 분포되어 있는 노드들은 센싱노드(110)로서 그 기능을 수행하게 된다. 또한, 상기 수집노드(100)를 통신매개로 하여 분포되는 다수개의 센싱노드들은 하나의 집단을 이루며 클러스터링 된다.When the collecting
결과적으로, 클러스터링 된 노드(100, 110)가 관할하는 구역에서 일어나는 각종 이벤트에 대해서는 해당 클러스터에서 감지하게 되고, 상기 클러스터의 수집노드(100)를 통해 이벤트에 대한 정보데이터가 기지국(40)으로 전송된다.As a result, various events occurring in the area under the jurisdiction of the clustered
S60 ; 상기 노드(100, 110)들이 배치된 구역에서 발생된 변화를 감지하는 이벤트 인지단계;S60; An event recognition step of detecting a change occurring in a region where the
상기 클러스터의 구역 내에 이벤트가 발생하면, 상기 노드(100, 110)들은 상기 이벤트를 감지한다. 상기 이벤트의 종류에 대해서는 다양할 수 있다. When an event occurs in the zone of the cluster, the
일예로, 온도ㆍ습도ㆍ 움직임ㆍ 소리ㆍ 빛 또는 물체의 존재여부 등을 감지하는 환경적 요소와, 생리학적인 모니터링, 공기ㆍ물ㆍ토양ㆍ화학물 등의 모니터링, 군대의 감독확인, 정확한 농업ㆍ지구물리학 모니터링, 동물 모니터링, 서식지 모니터링 등이다.For example, environmental factors that detect the presence of temperature, humidity, movement, sound, light, or objects, physiological monitoring, monitoring of air, water, soil, chemicals, etc. Geophysical monitoring, animal monitoring, and habitat monitoring.
S70 ; 감지된 이벤트의 정보데이터를 해당 노드의 ID를 첨부하여 상기 어플리케이션으로 전송하는 정보데이터 발신단계; S70; An information data transmission step of transmitting information data of the detected event to the application by attaching an ID of the corresponding node;
상기 노드(100, 110)에서 감지된 정보데이터는 해당 정보데이터를 감지한 센싱노드(110) 또는 수집노드(100)의 ID를 헤더에 첨부시켜 전송된다. 또한, 상기 정보데이터를 수신한 수집노드(100)는 헤더가 포함된 정보데이터에 자신의 ID를 첨부하여 기지국(40)으로 전송한다.The information data detected by the
S80 ; 상기 ID판독모듈(52)은 수신된 정보데이터 내 포함된 ID를 판독하고, 상기 수집노드결정모듈(53.)은 해당 클러스터의 기존 수집모듈 또는 센싱모듈들 중 하나 이상을 선택하여 새로운 수집노드로 지정하는 클러스터 수집노드 변경단계;S80; The
상기 수집노드(100)로부터 전송되는 정보데이터에는 수집노드(100)의 센싱노드(110)의 ID가 포함되므로, 이를 수신한 어플리케이션(50)은 상기 ID판독모듈(52)을 통해 해당 정보데이터의 발신지를 추적할 수 있다.Since the information data transmitted from the
일예로, 일정 구역에 배치된 1000개의 노드(100, 110) 중 임의로 지정된 수집노드의 ID가 '0200'이고, 이를 기지국(40)과의 통신매개로 하는 클러스터 내 센싱노드(110) 중 해당 정보데이터를 감지한 센싱노드의 ID가 '0123'이라면, 해당 센싱노드에서 감지된 정보데이터의 헤더에는 '0123'에 대한 데이터가 첨부되고, 이를 수신한 상기 수집노드(100)에서는 해당 정보데이터의 헤더에 '0200'이라는 데이터를 첨부하게 된다. 결과적으로, 상기 정보데이터를 수신하는 어플리케이션(50)의 ID판독모듈(52)은 헤더에 첨부된 '0200' 및 '0123'을 통해 수신되고 있는 정보데이터의 발원지를 확인할 수 있다.For example, an ID of an arbitrarily designated collection node among 1000
상기 수집노드(100)는 센싱노드(110)로부터 정보데이터를 수신하여 이를 기지국(40)으로 전송할 때 많은 에너지를 소비해야 한다. 따라서, 수집노드(100)가 고정되면 상기 수집노드(100)의 배터리는 센싱노드(110)의 배터리보다 그 소모량이 클 것이며, 따라서 그 수명은 단축된다.The collecting
본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법에서는, 상기 수집노드결졍모듈(53)은, 상기 수집노드(100)가 지정된 횟수를 초과하여 기지국(40)과 통신을 시도한 경우, 수집노드(100)를 변경한다.In the wireless sensor network communication method according to the present invention, the collection
결과적으로, 기존의 수집노드는 센싱노드로 변환되고, 상기 수집노드결정모듈(53)을 통해 선택된 센싱노드는 당해 클러스터의 새로운 수집노드로 그 기능을 수행하게 될 것이다.As a result, the existing collecting node is converted into a sensing node, and the sensing node selected through the collecting
상기 노드의 센싱노드 및 수집노드로의 변환은 통신계층의 프로토콜을 변경함으로서 가능하다. 즉, 클러스터를 구성하는 센싱노드 및 수집노드는 양방향 통신이 가능하면서도 수집노드의 경우에는 상대적으로 원격지에 위치된 기지국(40)으로 해당 정보데이터를 발송해야하므로, 그 거리에 상응하는 만큼의 발신에너지를 소비해야한다. 따라서, 상기 노드(100, 110)의 프로토콜은 상술된 수집노드와 센싱노드의 차이를 관할하고, 상기 수집노드결정모듈(53)은 차기 수집노드를 해당 클 러스터 내에 존재하는 노드들 중 하나를 선택하여 상기 프로토콜을 변경한다.The node may be converted into a sensing node and a collecting node by changing a protocol of a communication layer. That is, the sensing node and the collecting node constituting the cluster can transmit bidirectional communication, but in the case of the collecting node, the corresponding information data should be sent to the
도 5는 본 발명에 따른 이벤트 인지단계의 실시과정을 도시한 도면인바 이를 참조하여 설명한다.5 is a view illustrating an implementation process of an event recognition step according to the present invention.
이벤트라 하면, 상술된 지리적ㆍ환경적ㆍ사회적 변경에 대한 발생정보 이외에도, 클러스터 내에 새로운 노드가 확인되거나 망실되는 것을 확인하는 것등이 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 수집노드(100) 에너지소모의 주 인자는 원격통신이다. 따라서, 수집노드(100)의 변경기준은 감지된 이벤트에 상관없이 해당 이벤트를 정보데이터로서 기지국(40)으로 전송한 횟수가 될 것이다.In addition to the occurrence information on the geographical, environmental, and social change described above, the event may be such as to confirm that a new node is identified or lost in the cluster. As described above, the main factor in energy consumption of the
한편, 상기 신규 노드는 클러스터 내 부족한 노드를 보강하기 위해 새로히 배치되는 것으로, 다수의 노드가 동시에 그 수명을 마치는 것은 불가능하므로 우선적으로 그 수명이 다한 노드를 대신하여 새로운 노드를 설치할 수 있다.On the other hand, the new node is newly placed to reinforce the shortage of nodes in the cluster, and since a plurality of nodes cannot end their life at the same time, a new node can be installed in place of the node whose life has expired.
신규 노드는 배치와 동시에 시그널을 발신하게 되고, 이와 인접한 수집노드는 이를 수신하여 어플리케이션(50)으로 전송한다. 어플리케이션(50)은 이를 수신하여 신규 노드를 등록한 후, 해당 클러스터에 편입시킨다.The new node transmits a signal at the same time as the deployment, and the neighboring collection node receives the signal and transmits it to the
이상 상술된 바와 같이 이벤트 발생에 따른 감지와, 노드의 망실과, 신규 노드의 확인을 위해서는 해당 클러스터의 수집모듈(100)은 기지국(40)과의 통신을 시도해야 하므로, 이 또한 수집노드 변경사유의 요건이 된다. As described above, the
도 6은 본 발명에 따른 클러스터의 수집노드 변경단계의 실시과정을 도시한 도면인바 이를 참조하여 설명한다.6 is a view illustrating an implementation process of a collection node change step of a cluster according to the present invention.
상기 수집노드결정모듈(53)은 현재 수집노드(100)를 대신할 새로운 노드를 검색한다. The collection
그 기준으로 현재 수집노드(100)와 인접하고 있는 센싱노드(110)가 될 것이다. 이를 (a)도면을 통해 설명한다.As a reference, the
S81 ; 새로운 수집노드를 지정함에 있어, 해당 클러스터의 현재 수집모듈과 인접하는 노드들을 검색하는 인접노드 검색단계;S81; In designating a new collection node, a neighbor node search step of searching for nodes adjacent to the current collection module of the cluster;
현재의 수집노드(100)와 인접하는 센싱노드(110)를 검색한다. 이미 노드들(100, 110)의 각 위치에 대한 정보가 어플리케이션(50)에서 관리되고 있으므로, 현재의 수집노드(100)와 인접하는 센싱노드(110)를 쉽게 구할 수 있다.The
S82 ; 상기 검색단계를 통해 검색된 노드들 중 임의로 하나 이상을 선택하고, 수집노드로서의 기능 수행을 위한 프로토콜 변경을 시도하는 임의 노드선택단계; 및,S82; A random node selection step of selecting at least one of nodes searched through the searching step and attempting to change a protocol for performing a function as a collecting node; And,
검색된 노드 중 하나이상을 선택하여 수집노드(100)로서의 기능을 수행토록 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 수집노드에서 센싱노드로, 센싱노드에서 수집노드로의 변환은 통신 프로토콜을 변경하므로서 간단히 수행될 수 있다.One or more of the retrieved nodes are selected to perform a function as the collecting
S83 ; 기존 수집노드의 센싱노드화를 위한 프로토콜 변경을 시도하는 프로토콜 변경단계;S83; Protocol change step of attempting to change the protocol for the sensing node of the existing collecting node;
검색된 센싱노드가 수집노드로서의 기능을 수행하게 되면, 기존의 수집노드는 센싱노드화 되어야 한다. 이때도 물론 해당 노드의 프로토콜을 변경시킴으로서 가능해진다.If the detected sensing node performs a function as a collecting node, the existing collecting node should be a sensing node. At this time, of course, it is possible to change the protocol of the node.
이외에도 다음과 같은 방법으로 차기 수집노드를 선택할 수 있다.In addition, the following collection nodes can be selected in the following manner.
도 6의 (b)도면을 첨부하여 설명한다.It demonstrates attaching drawing of FIG.
S81' ; 해당 클러스터 내 노드들로부터 배터리 잔여량에 대한 정보데이터를 수신하여 잔여량을 확인하는 배터리 잔여량 확인단계;S81 '; Remaining battery level checking step of receiving information data on the remaining battery level from the nodes in the cluster to determine the remaining amount;
본 발명에 따른 노드(100, 110)에는 배터리량감지모듈(106, 106')이 포함되면서, 배터리(105, 105')에 비축된 에너지량을 실시간 또는 요청에 의해 상기 어플리케이션(50)으로 정보를 전송한다.The
이를 통해 수집노드의 변경 시 노드(100, 110)들의 에너지량을 확인할 수 있다.Through this, the amount of energy of the
S82' ; 상기 확인단계를 통해 확인된 노드들 중 배터리의 잔여량이 최다인 노드를 하나 이상 선택하고, 수집노드로서의 기능 수행을 위한 프로토콜 변경을 시도하는 노드선택단계;S82 '; A node selecting step of selecting one or more nodes having the highest remaining battery level among the nodes identified through the checking step, and attempting to change a protocol for performing a function as a collecting node;
확인된 노드(100, 110)의 에너지량을 비교하여 해당 클러스터 내에서 최다의 에너지를 비축하고 하고 있는 노드를 차기 수집노드로 결정한다. 이때도 역시 프로토콜의 변경을 통해 진행된다.The energy amount of the identified nodes (100, 110) is compared to determine the node storing the most energy in the cluster as the next collection node. In this case, too, the protocol is changed.
S83' ; 기존 수집노드의 센싱노드화를 위한 프로토콜 변경을 시도하는 프로토콜 변경단계;S83 '; Protocol change step of attempting to change the protocol for the sensing node of the existing collecting node;
앞서 기술된 바와 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.Since it is the same as described above, the description thereof is omitted here.
도 4는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법의 다른 실시예를 순차도시한 플로우차트이고, 도 7은 본 발명에 따른 섹터안테나가 설치된 노드 및 기지국 간의 구성을 도시한 도면인바 이를 참조하여 설명한다.4 is a flowchart sequentially illustrating another embodiment of a wireless sensor network communication method according to the present invention, and FIG. 7 is a view illustrating a configuration between a node and a base station in which a sector antenna is installed according to the present invention. .
상술된 실시예는 클러스터를 구성하는 노드(100, 110)들이 배치된 위치에서 부동으로 고정된 경우에 대한 것으로, 무선 센서네트워크는 유동적으로 배치된 노드가 클러스터를 이루며 구성될 수도 있다.The above-described embodiment is for the case where the
이러한 경우, 배치된 노드들은 부동으로 고정된 기지국과의 통신이 원활시 진행되어야 하며, 이를 위해 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기지국(40)은 섹터안테나가 설치될 수 있다.In this case, the deployed nodes should be smoothly communicated with the fixed base station, and as shown in FIG. 7, the
상기 섹터안테나는 수많은 클러스터를 포함하는 무선 센서네트워크에서 채널자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 노드가 이동하면서 기지국과의 통신 시 각 섹터 간 핸드오프를 소프트핸드오프로 처리함으로서 신호 트래픽 증가 및 처리시간 지연문제를 해결할 수 있다.The sector antenna can efficiently use channel resources in a wireless sensor network including a large number of clusters, and increase signal traffic and delay processing time by processing handoffs between soft sectors when communicating with a base station as nodes move. You can solve the problem.
도시된 도면을 설명하면, 본 발명에 따른 섹터안테나는 α섹터와, β섹터, γ섹터로 공간을 구획하고, 해당 공간에서 이동하는 클러스터(10, 20, 30, 40)와 실시간으로 통신한다. 이때, 상기 클러스터(10, 20, 30, 40)의 이동은 곧 노드(100, 110, 200, 210, 300, 310, 400, 410)의 이동을 뜻하는 바, 결과적으로 기지국(40')과 직접 통신하는 수집노드(100, 200, 300, 400) 또한 위치적으로 지속해서 가변된다.Referring to the figure, the sector antenna according to the present invention partitions a space into sectors α, β, and γ, and communicates in real time with
이때, 그 통신의 원활한 진행을 위해, 기지국(40')은 소정의 할당된 영역에서 일정한 방향에 위치된 상기 수집노드(100, 200, 300, 400)와 무선통신하고 다수개가 조합되어 다중섹터로 구현되는 섹터안테나를 포함한다.At this time, in order to facilitate the communication, the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 또 다른 실시예는 다음과 같다.As shown in FIG. 4, another embodiment according to the present invention is as follows.
앞서 기술된 실시예는 노드의 배치가 고정되어 그 이동 가능성이 없는 것인 반면, 본 실시예는 노드의 배치가 유동적으로 되어 그 이동 가능성이 높은 경우에 이루어지는 무선 센서네트워크의 통신방법이다.In the above-described embodiment, the arrangement of the nodes is fixed and there is no movement possibility, while the present embodiment is a communication method of a wireless sensor network in which the arrangement of nodes is flexible and the movement thereof is high.
상술된 바와 같이, 노드의 시그널 발신단계(S30)를 거치면서 어플리케이션(50)에서는 배치된 노드(100, 110)들의 위치를 확인할 있다. 이는 노드의 이동가능성이 없는 이전 실시예는 물론 바다에 살포하거나 동물 등에 이식하는 방식으로 배치된 본 실시예 모두에 해당한다.As described above, the
그런데, 노드를 배치하기 전 수집노드가 될 노드는 임의로 결정된다. 따라서, 노드를 설치하는 관리자가 직접 노드(100, 110)를 균등하게 배치하는 경우를 제외하고는 노드가 랜덤하게 배치되면 임의로 결정된 수집노드의 배치 위치가 비효율적으로 근접할 수 있다. 따라서, 어플리케이션(50)에서는 노드로부터 발신된 시그널을 확인하여 차후에 수집노드를 강제로 변경시킬 수 있다.By the way, the node to be a collection node is randomly determined before the node is arranged. Therefore, except when the administrator who installs the node directly arranges the
이는 각 노드에 ID를 입력함으로서 어플리케이션(50)에서 노드에 대한 보다 정확한 컨트롤이 가능해짐에 기인한다.This is because inputting an ID to each node enables more accurate control of the node in the
따라서, 어플리케이션(50)을 제어하는 관리자는 노드의 시그널에 따라 노드의 위치를 확인하여 효율적인 센싱을 위해 수집노드를 재설정한다.(S40, S41)Therefore, the administrator controlling the
한편, 노드(100, 110)의 배치위치가 유동적인 경우 다수의 노드가 최초로 집단화된 클러스터가 분산되어 이웃하는 다른 클러스터와 혼합될 수 있고, 수집노드로부터 당해 클러스터를 구성하는 센싱노드가 멀어지면서 망실되거나, 자신이 소속된 클러스터의 수집노드를 제외한 이웃하는 다른 클러스터의 수집노드와 통신되면 서 무선 센서네트워크 시스템에 부하를 가중할 수 있다.On the other hand, when the arrangement position of the nodes (100, 110) is flexible, a cluster in which a plurality of nodes are initially clustered may be distributed and mixed with other neighboring clusters, and the sensing node constituting the cluster is separated from the collecting node and is lost. Alternatively, it may add a load to the wireless sensor network system while communicating with a collection node of another cluster except for the collection node of the cluster to which the cluster belongs.
따라서, 본 발명에 따른 무선 센서네트워크 통신방법에서는 일정시간 또는 수집노드와 기지국간의 통신횟수를 기준으로 리클러스터링을 진행한다.Therefore, in the wireless sensor network communication method according to the present invention, reclustering is performed based on a predetermined time or the number of times of communication between a collection node and a base station.
도 4에 도시된 바와 같이, 수집노드(100)와 기지국(40) 간의 통신이 소정횟수 이상 있었거나, 일정시간의 경과여부에 따라 'A'과정을 거쳐 리클러스터링(S90 ; 도 8 참조) 여부가 결정되고, 리클러스터링의 대상이 되면 'B' 이후의 과정을 반복수행한다.As shown in FIG. 4, whether the communication between the
이상 상기와 같은 본 발명에 따르면, 노드에 ID가 부여되면서 개개의 노드에 대한 어플리케이션의 정확한 제어가 가능하고, 클러스터를 구성하는 노드의 에너지 소모가 보다 균등하게 조절되면서 무선 센서네트워크의 수명을 가능한한 연장할 수 있게 된다.According to the present invention as described above, as the ID is given to the node, it is possible to precisely control the application for each node, the energy consumption of the nodes constituting the cluster is more evenly adjusted and the life of the wireless sensor network as much as possible It can be extended.
또한, 클러스터 내 노드의 가감이 가능하고, 센싱을 위한 노드의 결핍에 대응하여 이를 보완할 수도 있으므로, 무선 센서네트워크의 부분적인 기능상실로 인해 새로운 무선 센서네트워크를 설치해야하는 비경제성을 극복할 수 있다.In addition, it is possible to add or subtract nodes in the cluster, and to compensate for the lack of nodes for sensing, thereby overcoming the inefficiency of installing a new wireless sensor network due to partial loss of the wireless sensor network. .
또한, 특정시간에 특정 방향으로 수집노드의 위치를 주기적으로 변경하는 정보를 알고 있으므로 수집 노드에서 섹터안테나를 적용하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since information for periodically changing the position of the collecting node in a specific direction at a specific time is known, energy efficiency can be improved by applying a sector antenna at the collecting node.
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