KR101798065B1 - Wireless sensor network System to be available to redistribute connetion of node and method thereof - Google Patents

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조진웅
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전자부품연구원
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a wireless sensor network system capable of redistributing a connection node improves a throughput of data transmission. The wireless sensor network system is composed of a plurality of clusters, wherein each of the clusters includes one coordinator node and at least one sensor node. The wireless sensor network system further comprises a sink node which analyzes a traffic amount in each of the clusters and transmits a separating or joining command of the sensor node to a specific coordinator node among the coordinator node based on the analyzed result. The coordinator node receiving the command separates or joins the sensor node according to the separating or joining command of the sink node.

Description

접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템 및 그 방법 {Wireless sensor network System to be available to redistribute connetion of node and method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a wireless sensor network system capable of redistributing access nodes, and a wireless sensor network system capable of redistributing connection nodes,

본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 센서 노드들이 싱크 노드까지 데이터를 전달할 때에 각 노드의 트래픽 양을 조절하는 기술로서 데이터 전달의 신뢰성과 시의성을 제공하기 위하여 멀티 홉 환경의 무선 센서 네트워크의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless sensor network. More particularly, the present invention relates to a technology for controlling the amount of traffic of each node when sensor nodes transmit data to a sink node. In order to provide reliability and timeliness of data transmission, And methods.

무선 센서 네트워크는 여러 개의 센서 노드들과 하나의 싱크 노드로 구성되어 있다. 혼잡한 트래픽이 발생되는 이유는 첫 번째는 모든 노드들이 싱크 노드로 전송됨에 따라 수렴하는 형태의 혼잡한 환경이 만들어지는 경우가 있다. 두 번째는 혼잡한 지역 내지 노드가 존재함에 따라 혼잡한 환경을 만들 수 있다. 이러한 혼잡이 발생하면 버퍼 오버플로우, 패킷 충돌, 패킷 손실 등의 문제점이 발생되기 때문에 어플리케이션의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다. 따라서, 혼잡을 해결하기 위해 데이터 병합 방법, 혼잡 지역 감지 및 처리 방법 등의 연구가 진행되어 왔다.A wireless sensor network consists of several sensor nodes and one sink node. The reason for the congested traffic is that congested environment of convergence occurs when all the nodes are transmitted to the sink node. Second, congested environments can be created by the presence of congested areas or nodes. Such congestion causes problems such as buffer overflow, packet collision, packet loss, and the like, thereby reducing the reliability of the application. Therefore, in order to solve congestion, researches on data merging method, congested area detection and processing method and the like have been carried out.

앞에서 언급한 첫 번째 경우의 해결 기술은 데이터 병합 기법으로 무선 센서 네트워크에서 트리 형태의 데이터 수집을 할 때 공간적으로 가까운 노드에서 데이터를 병합하여 수집하는 방법이다. 이 기법은 공간적으로 거리가 가까운 노드는 유사한 데이터를 수집할 확률이 높다는 점을 감안하여 고안되었다. 이런 방법은 데이터를 병합하여 트래픽을 감소시킬 수 있다는 장점이 있지만 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.    In the first case, the data merge method is a method of merging and collecting data from spatially close nodes when collecting data in a tree form in a wireless sensor network. This technique is designed in consideration of the fact that nodes with close spatial proximity are likely to collect similar data. This method has the merit that it can reduce the traffic by merging the data, but there is a problem that the reliability is low.

다음으로, 두 번째 경우의 해결 기술로서 혼잡 지역 감지 및 처리 기법은 혼잡 지역 감지 후 혼잡 지역의 트래픽을 해결하기 위해 센싱 주기를 늘이거나 패킷을 버림으로서 트래픽 양을 줄이거나 혼잡 지역으로의 라우팅을 차단하여 트래픽을 우회, 분산시키는 방법을 사용하는 것이다. 하지만, 이 방법은 센싱 주기를 늘이거나 패킷을 버리기 때문에 센싱 정보의 정확성과 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.     Next, as a solution technique of the second case, the congestion area detection and processing technique increases the sensing period in order to solve the traffic in the congested area after detecting the congested area, reduces the amount of traffic by discarding the packet or blocks the routing to the congested area The traffic is bypassed and distributed. However, this method has a problem that accuracy and reliability of the sensing information are degraded because the sensing period is extended or the packet is discarded.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여, 각 클러스터를 구성하고 운영하는 코디네이터에 명령을 내려 혼잡한 클러스터에 포함된 노드들을 분리하고, 혼잡한 클러스터로부터 분리된 노드들을 다른 클러스터에 합류시켜 클러스터의 노드들을 재분배하여 무선 센서 네트워크의 혼잡도를 제어하여 데어터 전달의 처리율(throughput)을 향상 시키는데 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is directed to a system and method for solving the above-mentioned problems, in which a command is issued to a coordinator constituting and operating each cluster to separate nodes included in a congested cluster, And the throughput of data transmission is improved by controlling the congestion degree of the wireless sensor network.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템은 하나의 코디네이터 노드와 하나 이상의 센서 노드를 각각 포함하는 복수의 클러스터로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 각 클러스터 내 트래픽량을 분석하여 분석 결과를 토대로 상기 코디네이터 노드 중 특정 코디네이터 노드에 센서 노드의 분리 또는 합류 명령을 전송하는 싱크 노드를 더 포함하되, 상기 명령을 전송받은 코디네이터 노드는 상기 싱크 노드의 분리 또는 합류 명령에 따라 상기 센서 노드를 분리하거나 합류시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless sensor network system including a plurality of clusters each including a coordinator node and at least one sensor node, Further comprising a sink node for analyzing a traffic amount in each cluster and transmitting a separation or merging command of a sensor node to a specific coordinator node among the coordinator nodes based on the analysis result, wherein the coordinator node, Or the sensor node is separated or merged according to a joining command.

본 발명의 다른 일면에 따른 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템은 하나의 코디네이터 노드와 하나 이상의 센서 노드를 각각 포함하는 복수의 클러스터로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 각 클러스터 내 트래픽량을 분석하여 분석 결과를 토대로 상기 코디네이터 노드 중 특정 코디네이터 노드에 센서 노드의 분리 명령을 전송하는 싱크 노드를 더 포함하되, 상기 명령을 전송받은 코디네이터 노드는 상기 싱크 노드의 분리 명령에 따라 해당 센서 노드를 분리하는 것을 특징으로 한다.A wireless sensor network system capable of redistributing access nodes according to another aspect of the present invention is a wireless sensor network system including a plurality of clusters each including one coordinator node and one or more sensor nodes, And a sink node for transmitting a separation command of the sensor node to a specific coordinator node among the coordinator nodes based on the analysis result, wherein the coordinator node having received the command separates the corresponding sensor node according to the separation command of the sink node .

본 발명의 다른 일면에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법은 하나의 코디네이터 노드와 하나 이상의 센서 노드를 각각 포함하는 복수의 클러스터와, 상기 복수의 클러스터로부터 클러스터 정보를 수집하는 싱크 노드로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법에 있어서, 상기 싱크 노드가 (1) 상기 복수의 코디네이터 노드로부터 클러스터 정보를 수신하여 데이터 베이스에 저장하는 단계, (2) 상기 수신한 클러스터 정보로부터 각 클러스터의 수퍼프레임이 시간적으로 중첩되지 않도록 스케줄을 생성하는 단계, (3) 상기 저장된 클러스터 트래픽 정보를 분석하는 단계, (4) 상기 코디네이터에 센서의 분리 또는 합류 명령을 생성하는 단계, (5) 제1 코디네이터에게 제1 클러스터에서 센서 노드를 분리할 것을 명령하는 단계 및 (6) 2 코디네이터에게 제2 클러스터에 상기 센서 노드를 합류시킬 것을 명령하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a connection redistribution method of a wireless sensor network system, including a plurality of clusters each including a coordinator node and at least one sensor node, and a sink node for collecting cluster information from the plurality of clusters, (1) receiving cluster information from the plurality of coordinator nodes and storing the received cluster information in a database, (2) receiving, from the received cluster information, the superframe of each cluster in a temporal (3) analyzing the stored cluster traffic information, (4) generating a sensor separation or joining command to the coordinator, (5) assigning a first cluster to the first coordinator, To detach the sensor node from the sensor node; and (6) instructing the two coordinators to join the sensor node to the second cluster.

본 발명에 따르면, 모든 노드들의 전송량을 조절하여 혼잡을 제어할 수 있음에 따라 전체적인 패킷 손실률을 최소화시켜 무선 센서 네트워크 환경에서의 신뢰성과 시의성 있는 통신을 가능하게 하는 효과가 있다.According to the present invention, since congestion can be controlled by controlling the amount of transmission of all nodes, the overall packet loss rate can be minimized, thereby achieving reliability and timely communication in a wireless sensor network environment.

도 1은 무선 센서 네트워크의 구조도.
도 2는 무선 센서 네트워크의 수퍼프레임 구조도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 싱크 노드가 혼잡 제어를 위하여 클러스터의 수퍼프레임 스케줄링을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 할당 채널의 재분배 처리를 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법의 절차 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 트래픽 분석에 의한 노드 재분배 방법의 순서도.
1 is a structural view of a wireless sensor network;
2 is a superframe structure diagram of a wireless sensor network;
FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a superframe scheduling of a cluster for congestion control according to an embodiment of the present invention; FIG.
4 is an exemplary diagram for explaining redistribution processing of an allocation channel according to the present invention;
5 is a configuration diagram of a wireless sensor network system capable of redistributing access nodes according to the present invention;
6 is a flow chart of a procedure of a connection redistribution method of a wireless sensor network system according to the present invention.
7 is a flowchart of a node redistribution method by traffic analysis according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms " comprises, " and / or "comprising" refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 무선 센서 네트워크의 구조도를 나타낸다.1 shows a structure of a wireless sensor network.

무선 센서 네트워크(Wireless sensor network, WSN)는 와이파이(IEEE 802.11 및 그 하위호환), 블루투스(IEEE 802.15.4) 등의 통신표준을 이용하여 구축할 수 있는데, 최근 IEEE 802.15.4를 따르는 지그비(Zigbee), 와이어리스하트(WirelessHART), 마이와이(MiWi)는 무선 센서 네트워크(Wireles sensor network, WSN)를 그 대상으로 하여 설계되고 발전되고 있다. 지그비, 와이어리스하트, 마이와이는 IEEE 802.15.4-2006 표준이 포함하지 않는 상위 프로토콜 스택을 정의하여 완전한 통신망 솔루션을 제공하고자 한다.A wireless sensor network (WSN) can be constructed using communication standards such as Wi-Fi (IEEE 802.11 and its downward compatibility) and Bluetooth (IEEE 802.15.4). Recently, Zigbee ), WirelessHART, and MiWi are designed and developed for the wireless sensor network (WSN). ZigBee, WirelessHart, and MaiWeb define a higher protocol stack that does not include the IEEE 802.15.4-2006 standard to provide a complete network solution.

싱크 노드(110)는 외부망과 연결되는 지점으로 무선 네트워크 시스템을 전체로서 식별하는 단위가 된다. 일반적으로 다른 객체(object)나 기능(function)들로부터 발생한 이벤트들을 취합하는 것으로 설계된 클래스(class) 또는 기능(function)을 의미하나, 무선 센서 네트워크 분야에서는 멀티홉 환경에서 데이터를 전송하는 베이스 스테이션(base station)을 의미하는 용어로 사용한다.The sink node 110 is a unit for identifying the wireless network system as a whole as a point connected to the external network. Generally, a class or a function designed to collect events arising from other objects or functions. In the field of wireless sensor networks, a base station transmitting data in a multi-hop environment base station.

코디네이터(120)는 무선 네트워크 시스템의 부분을 이루는 클러스터의 운영을 담당하고, 코디네이터(120)가 위치하는 노드를 코디네이터 노드라 한다. 각 클러스터(140)에 하나의 코디네이터(120)가 존재한다. 코디네이터(120)은 비콘 신호를 이용하여 클러스터 내의 센서 노드를 동기화한다. The coordinator 120 manages a cluster constituting a part of a wireless network system, and a node where the coordinator 120 is located is called a coordinator node. There is one coordinator 120 in each cluster 140. The coordinator 120 uses the beacon signal to synchronize the sensor nodes in the cluster.

코디네이터(120)는 클러스터에 포함된 센서 노드를 분리할 수 있고, 클러스터에 합류를 요청한 센서 노드를 클러스터에 합류시킬 수 있다. The coordinator 120 can separate the sensor nodes included in the cluster and join the sensor nodes that request the joining to the cluster to the cluster.

또한 코디네이터(120)는 센서 노드(130)들의 데이터 전송 요청을 받아 도 2의 할당구간에 포함된 GTS(Guaranteed time slot)에 각 센서 노드(130)의 데이터 전송구간을 할당할 수 있고, 이를 이용하여 클러스터 내의 모든 노드에 대하여 데이터 전송 스케줄을 담고 있는 클러스터 별 수퍼프레임을 생성한다. 즉, 코디네이터는 자신이 운영하는 클러스터에 센서 노드(130)를 포함할 것인지를 결정하고, 클러스터에 포함된 모든 센서 노드(130)의 데이터 전송 스케줄을 작성한다. In addition, the coordinator 120 can allocate a data transmission interval of each sensor node 130 to a guaranteed time slot (GTS) included in the allocation interval of FIG. 2 in response to a data transmission request of the sensor nodes 130, And generates a cluster-specific superframe containing a data transmission schedule for all nodes in the cluster. That is, the coordinator determines whether to include the sensor node 130 in the cluster operated by the coordinator, and creates a data transmission schedule of all the sensor nodes 130 included in the cluster.

센서 노드(130)는 상기 표준문서상의 전기능장치(Full-functioned device, FFD) 또는 제한기능장치(Reduced-functioned device)로 구성될 수 있다. 다만, 전기능장치(FFD)인 코디네이터(120)는 센서 노드(130)일 수는 없다.The sensor node 130 may be configured as a full-function device (FFD) or a reduced-function device on the standard document. However, the coordinator 120, which is a full function device (FFD), can not be the sensor node 130.

라우터(Router)는 전기능장치(FFD)로서 기능할 수 있고, 통상의 센서 노드(130)는 제한기능장치(RFD)에 해당하나, 전기능장치(FFD)의 역할을 하는 경우도 있다.The router may function as a full function device (FFD), and the normal sensor node 130 corresponds to a restriction function device (RFD), but may also serve as a full function device (FFD).

도 1의 무선 센서 네트워크의 구조는 스타 구조(star topology), 트리 구조(Tree topology), 메시 구조(Mesh Topology), 피어투피어 구조(Peer-to-peer topology) 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명은 각 클러스터에 속한 센서 노드들의 전송 스케줄을 조정하여 신뢰성과 시의성 있는 통신을 가능하게 하고자 하는 것이므로, 스타 구조 내지 트리 구조를 갖는 무선 센서 네트워크 구조를 전제로 설명한다. 다만, 이는 수퍼프레임간의 스케줄 조정을 위하여 트래픽을 재분배하기 위한 것이고, 실제 데이터 전송 및 클러스터 구성은 메시 구조를 전제로 이루어져도 무관하다.1 may be any one of a star topology, a tree topology, a mesh topology, and a peer-to-peer topology, The invention is based on the premise of a wireless sensor network structure having a star structure or a tree structure because it is intended to enable reliable and timely communication by adjusting transmission schedules of sensor nodes belonging to each cluster. However, this is for redistributing traffic for scheduling between superframes, and actual data transmission and cluster configuration may be based on a mesh structure.

클러스터(140)는 하나의 코디네이터 노드(120)와 하나 이상의 센서 노드(130)를 포함한다.The cluster 140 includes one coordinator node 120 and one or more sensor nodes 130.

도 2는 무선 센서 네트워크의 수퍼프레임 구조도를 나타낸다.2 shows a superframe structure diagram of a wireless sensor network.

비콘을 사용하는(Beacon-enabled network) 수퍼프레임은 비콘(Beacon)을 이용하여 시간동기를 맞춘다. 싱크 노드(110)는 코디네이터(120)의 비콘 신호를 받고, 수퍼프레임의 크기를 고려하여 각 코디네이터의 수퍼프레임의 활성화구간이 겹치지 않도록 스케줄을 생성한다. A beacon-enabled network superframe uses beacons to synchronize its time. The sink node 110 receives the beacon signal of the coordinator 120 and generates a schedule so that the activation periods of the superframes of the respective coordinators do not overlap in consideration of the size of the superframe.

무선 센서 네트워크의 저전력 특성상 비활성화 구간(inactive portion)을 두어 전력소모를 최소화하며, 예컨대, 센싱 주기는 초당 1회 이하로 설정할 수 있고, 이 중 비콘을 포함한 활성화 구간은 50ms 이상 100ms 이하일 수 있고, 각 타임 슬롯은 1ms 이내일 수 있다. For example, the sensing period may be set to be less than once per second, and the active period including the beacon may be less than or equal to 50 ms and less than or equal to 100 ms. The time slot may be within 1 ms.

활성화구간(active portion)은 경쟁구간(Contention access period)과 할당구간(Contention-free period)으로 나뉘며, 할당구간에 할당되는 타임슬롯을 GTS(Guaranteed time slot)이라 부른다. IEEE 802.15.4의 경우 타임슬롯이 비콘을 포함하여 16개로 제한되나 본 발명에서는 타임슬롯의 개수 제한은 고려할 필요가 없다. 다만, 사용되는 용어와 각 구성요소의 용도는 IEEE 802.15.4 및 ZigBee 표준문서의 내용을 참고할 수 있으나, 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 예컨대 본 발명에서는 경쟁구간을 제1경쟁구간과 제2경쟁구간으로 나눈다. 도 3에서 비콘 다음에 오는 경쟁구간을 제1경쟁구간, 제1경쟁구간 다음에 오는 경쟁구간을 제2경쟁구간이라 한다.The active portion is divided into a contention access period and a contention-free period. A time slot allocated to an allocation period is called a GTS (Guaranteed Time Slot). In the case of IEEE 802.15.4, the time slot is limited to 16 including the beacon, but the number limitation of the time slot need not be considered in the present invention. However, the terminology used and the use of each component can refer to the contents of IEEE 802.15.4 and ZigBee standard documents, but the scope of the present invention is not limited. For example, in the present invention, a contention period is divided into a first contention period and a second contention period. In FIG. 3, a contention interval following the beacon is referred to as a first contention interval, and a contention interval following the first contention interval is referred to as a second contention interval.

본 발명에서는 각 센서 노드(130)가 자신이 포함된 코디네이터에 접속 및 데이터 전송을 요청하는 구간으로서 제1경쟁구간을 활용하고, 트래픽이 과도한 클러스터에 포함되어 재분배된 센서 노드(130)의 코디네이터 접속 및 데이터 전송을 위한 할당 요청을 위하여는 제2경쟁구간을 활용하도록 한다. In the present invention, each sensor node 130 utilizes a first contention period as a period for requesting connection and data transmission to a coordinator included therein, and transmits a coordinator connection And a second contention period is used for an allocation request for data transmission.

특정 클러스터에 포함된 센서 노드(130)들은 해당 코디네이터(120)에게 합류(join)를 요청한 후, 코디네이터에게 확인(confirm)을 받으면 네트워킹이 완성되고 할당구간을 활용하여 데이터를 전송한다.The sensor nodes 130 included in the specific cluster request joining to the corresponding coordinator 120, and upon receiving a confirmation from the coordinator 120, the networking is completed and the data is transmitted using the allocation period.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 싱크 노드가 혼잡 제어를 위하여 클러스터의 수퍼프레임 스케줄링을 설명하기 위한 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a superframe scheduling of a cluster for congestion control in a sink node according to an embodiment of the present invention.

각 센서 노드들은 위치적으로 해당 클러스터가 결정되고 클러스터를 운영하는 코디네이터에게 합류를 요청하여 확인(confirm)을 받으면, 해당 클러스터에 동기화하여 센서 정보를 목적노드로 전송하게 된다.Each sensor node locates the corresponding cluster, requests the coordinator that operates the cluster, and transmits the sensor information to the destination node in synchronization with the cluster when it receives the confirm request.

싱크 노드(110)는 하나 이상의 클러스터에 대하여 전송순서를 스케줄링한다. 코디네이터(120)로부터 클러스터의 수퍼프레임 정보를 전송받아 각 클러스터의 비콘 동기화 정보를 고려하여 각 클러스터 별 수퍼프레임의 활성화구간이 중첩되지 않도록 스케줄을 생성한다. 도 3에서는 클러스터1, 클러스터2, 클러스터3 순서대로 데이터전송이 이루어지도록 스케줄링된 것을 확인할 수 있다.The sink node 110 schedules the transmission order for one or more clusters. The superframe information of the cluster is received from the coordinator 120, and a schedule is generated so that activation periods of superframes for each cluster are not overlapped in consideration of beacon synchronization information of each cluster. In FIG. 3, it can be confirmed that data is scheduled to be transmitted in order of cluster 1, cluster 2, and cluster 3.

도 4는 본 발명에 따른 할당 채널의 재분배 처리를 설명하기 위한 예시도이다.4 is a diagram illustrating an allocation channel redistribution process according to the present invention.

도 3에서와 같이 클러스터별로 스케줄링이 이루어졌다 하더라도 특정 클러스터에 트래픽이 집중되는 문제가 발생할 수 있고, 이 경우 클러스터의 노드를 재분배하여 트래픽을 분산할 필요가 있다.As shown in FIG. 3, even if scheduling is performed for each cluster, traffic may be concentrated in a specific cluster. In this case, it is necessary to distribute the traffic by redistributing the nodes of the cluster.

도 4에 따르면 클러스터1에 5개의 센서 노드(A,B,C,D,E)에 대한 할당구간이 포함되고, 클러스터2에 1개의 센서 노드(F)에 대한 할당구간이 포함되어 있는데, 만약 현상황이 클러스터1에 트래픽이 집중된 것이라면, 싱크노드는 클러스터1에 포함된 센서 노드 중 일부를 클러스터2로 옮겨 전체 트래픽을 재분배 할 수 있다. 예컨대, 도 4의 경우 클러스터1의 2개의 노드(D,E)를 클러스터2로 옮길 수 있다. Referring to FIG. 4, an allocation period for five sensor nodes A, B, C, D, and E is included in cluster 1 and an allocation period for one sensor node F is included in cluster 2. If the current situation is that traffic is concentrated in cluster 1, the sink node can move some of the sensor nodes in cluster 1 to cluster 2 and redistribute the entire traffic. For example, in the case of FIG. 4, two nodes (D, E) of cluster 1 can be moved to cluster 2.

도 4에서와 같이 센서 노드가 재분배 될 경우에는 재분배된 센서 노드는 합류할 클러스터 수퍼프레임의 제2경쟁구간 타이밍에 맞추어 데이터 전송을 요청하고, 해당 클러스터의 다음 수퍼프레임에서 상기 데이터 전송이 이루어진다. When the sensor node is redistributed as shown in FIG. 4, the redistributed sensor node requests data transmission according to the second contention period timing of the cluster superframe to be joined, and the data transmission is performed in the next superframe of the cluster.

도 4에서 혼잡한 클러스터1과 같이 센서 노드를 분리할 클러스터를 본 발명에서 제1 클러스터라 지칭한다. 상기 분리된 노드를 합류시킬 클러스터를 제2 클러스터라 지칭한다. 제1 클러스터의 코디네이터를 제1 코디네이터라 하고, 제2 클러스터의 코디네이터를 제2 코디네이터라 한다. 이는 설명의 편의를 위한 정의이고, 제1 코디네이터와 제2 코디네이터가 고정된 것은 아니다.In FIG. 4, a cluster for separating the sensor node like the congested cluster 1 is referred to as a first cluster in the present invention. The cluster to join the separated nodes is referred to as a second cluster. The coordinator of the first cluster is referred to as a first coordinator, and the coordinator of the second cluster is referred to as a second coordinator. This is a definition for convenience of explanation, and the first coordinator and the second coordinator are not fixed.

도 5는 본 발명에 따른 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템의 구성도를 나타낸다.5 is a block diagram of a wireless sensor network system capable of redistributing access nodes according to the present invention.

본 발명에 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템은 싱크 노드(110)와 하나 이상의 클러스터(140)를 포함하며 클러스터(140)는 하나의 코디네이터(120)와 하나 이상의 센서 노드(130)를 포함한다.A wireless sensor network system capable of redistributing access nodes in the present invention includes a sink node 110 and one or more clusters 140 and a cluster 140 includes one coordinator 120 and one or more sensor nodes 130 do.

싱크 노드(110)에서는 클러스터의 트래픽, 초기 센서로부터 발생한 노드 정보 및 각 클러스터의 수퍼프레임 정보 등의 클러스터 정보를 저장하여 데이터베이스를 구축한다.The sink node 110 stores the cluster information such as the traffic of the cluster, the node information generated from the initial sensor, and the superframe information of each cluster to construct a database.

싱크 노드(110)는 코디네이터(120)와 인터페이스 역할을 하는 WSN 모듈(540)과, WSN 모듈(540)과의 관계에서 데이터 패킷을 수신하고 명령 패킷을 전송하는 CPU(500), 클러스터 정보가 저장되는 데이터 베이스로 구성된다. CPU(500)는 클러스터 정보를 데이터 베이스에 저장하는 저장부, 데이터 베이스에 저장된 클러스터의 트래픽 정보를 분석하는 분석부, 분석된 결과에 따라 코디네이터에 내릴 명령을 생성하는 명령 생성부를 포함한다.The sink node 110 includes a CPU 500 that receives a data packet and transmits a command packet in a relationship between the WSN module 540 serving as an interface with the coordinator 120 and the WSN module 540, . The CPU 500 includes a storage unit for storing cluster information in a database, an analyzing unit for analyzing the traffic information of the cluster stored in the database, and an instruction generating unit for generating a command to be issued to the coordinator according to the analyzed result.

WSN 모듈(540)은 CPU(500)에게 클러스터 정보가 담겨 있는 데이터 패킷을 전송하고, CPU(500)로부터 코디네이터(120)에게 내릴 명령 정보가 담겨 있는 명령 패킷을 수신하며, 코디네이터(120)로부터 클러스터 정보를 수신하고, 코디네이터(120)에 명령을 내린다.The WSN module 540 transmits a data packet containing cluster information to the CPU 500 and receives a command packet containing command information to be sent to the coordinator 120 from the CPU 500. The WSN module 540 receives a command packet containing command information to be sent to the coordinator 120 from the CPU 500, Receives the information, and issues a command to the coordinator 120.

WSN 모듈(540)는 코디네이터(120)에 분리 명령과 합류 명령을 내릴 수 있고, 분리 명령은 제1 코디네이터가 관리하는 제1 클러스터에 포함된 센서 노드(130)를 제1 클러스터로부터 분리하는 명령이고, 합류 명령은 특정 센서 노드를 제2 클러스터(140)에 합류시키는 명령이다.The WSN module 540 may issue a detach command and a join command to the coordinator 120 and the detach command is an instruction to detach the sensor node 130 included in the first cluster managed by the first coordinator from the first cluster , The join command is an instruction to join a specific sensor node to the second cluster 140. [

CPU(500)와 WSN 모듈(540) 사이에는 I/F 통신이 이루어지며, 상기 I/F 통신에 의하여 CPU가 WSN 모듈부로 명령 패킷을 전송하고, WSN 모듈은 CPU로 데이터 패킷을 전송한다. 보다 구체적으로 CPU(500)의 명령 생성부가 명령 패킷을 WSN 모듈(540)에 전송하고, CPU(500)의 저장부가 WSN 모듈(540)로부터 데이터 패킷을 수신하여 데이터 베이스에 저장한다.I / F communication is performed between the CPU 500 and the WSN module 540, and the CPU transmits an instruction packet to the WSN module unit through the I / F communication, and the WSN module transfers the data packet to the CPU. More specifically, the command generation unit of the CPU 500 transmits a command packet to the WSN module 540, and the storage unit of the CPU 500 receives the data packet from the WSN module 540 and stores it in the database.

상기 데이터 패킷은 각 코디네이터로부터 수신한 클러스터의 정보를 패킷 형태로 가공한 것이고, 상기 명령 패킷을 이용하여 WSN 모듈(540)는 특정 코디네이터(120)에게 센서 노드(130)의 분리 및 합류 명령을 한다.The WSN module 540 instructs the specific coordinator 120 to separate and join the sensor node 130 by using the command packet, which is obtained by processing the cluster information received from each coordinator into a packet form .

도 6은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법의 절차 흐름도를 나타낸다.6 is a flowchart illustrating a procedure of a connection redistribution method of a wireless sensor network system according to the present invention.

본 발명에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법은 싱크 노드(110)가 (1) 복수의 코디네이터(120)로부터 클러스터 정보를 전송받는 단계(S610), (2) 상기 수신한 클러스터 정보로부터 각 클러스터의 수퍼프레임이 시간적으로 중첩되지 않도록 스케줄을 생성하는 단계 (3) 전송받은 클러스터 정보를 저장하는 단계(S620), 저장된 클러스터 정보를 분석하는 단계(S630), 코디네이터에 내릴 명령을 생성하는 단계(S640), 제1 코디네이터에 특정 센서 노드의 분리를 명령하는 단계(S650), 제2 코디네이터에 상기 분리한 노드의 합류를 명령하는 단계(S670)를 포함한다.The connection redistribution method of a wireless sensor network system according to the present invention is characterized in that the sink node 110 receives (1) receiving cluster information from a plurality of coordinators 120 (S610), (2) A step S620 of storing the received cluster information, a step S630 of analyzing the stored cluster information, a step of generating a command to be dropped to the coordinator S640 (S650) instructing the first coordinator to separate the specific sensor node, and instructing the second coordinator to merge the separated nodes (S670).

상기 클러스터 정보는 클러스터 트래픽 정보, 클러스터 내의 노드 정보 및 클러스터의 수퍼프레임 정보를 포함한다.The cluster information includes cluster traffic information, node information in a cluster, and superframe information of a cluster.

싱크 노드(110)는 모든 코디네이터로부터 클러스터 정보를 수신하므로, 도 6에 기재된 제1 코디네이터와 제2 코디네이터로부터도 클러스터 정보를 수신한다(S610).Since the sink node 110 receives cluster information from all the coordinators, the sink node 110 also receives the cluster information from the first coordinator and the second coordinator described in FIG. 6 (S610).

싱크 노드(110)는 수신한 클러스터 정보를 데이터 베이스에 저장한다.The sink node 110 stores the received cluster information in a database.

싱크 노드(110)는 저장된 클러스터의 수퍼프레임 정보로부터 각 클러스터의 수퍼프레임이 시간적으로 중첩되지 않도록 스케줄을 생성한다. 싱크 노드(110)는 생성된 스케줄에 맞추어 비콘이 생성되도록 코디네이터에게 생성된 스케줄을 알려준다.The sink node 110 generates a schedule so that superframes of the respective clusters are not overlapped temporally from the superframe information of the stored clusters. The sink node 110 informs the coordinator of the schedule so that a beacon is generated according to the generated schedule.

싱크 노드(110)는 저장된 데이터 베이스를 이용하여 클러스터 트래픽 정보를 분석하여 특정 클러스터가 혼잡한 클러스터인지 판단한다. 클러스터의 혼잡 여부는 클러스터의 트래픽이 임계 전송량을 초과하는지 여부에 의해 판단한다. 판단 결과, 혼잡한 클러스터는 제1 클러스터로 지칭한다. 제1 클러스터에 포함된 센서 노드 중 분리할 센서 노드를 선별하고, 분리할 센서 노드를 합류시킬 제2 클러스터를 선택한다.The sink node 110 analyzes the cluster traffic information using the stored database to determine whether the specific cluster is a congested cluster. Whether or not the cluster is congested depends on whether or not the traffic of the cluster exceeds the threshold transmission amount. As a result of the determination, the congested cluster is referred to as the first cluster. A sensor node to be separated from among the sensor nodes included in the first cluster is selected and a second cluster to join the sensor nodes to be separated is selected.

선별된 센서 노드를 제1 클러스터에서 분리시킬 명령 프레임에는 명령 타입 정보(leave), 시간동기 정보, 프레임의 길이 정보, 목적 노드 주소 정보, 소스 노드 주소 정보, 페이로드 정보(코디네이터 정보 및 센서 노드 정보), 에러체크(CRC) 등을 포함한다.The command frame for separating the selected sensor node in the first cluster includes command type information (leave), time synchronization information, frame length information, destination node address information, source node address information, payload information (coordinator information and sensor node information ), An error check (CRC), and the like.

선별된 센서 노드를 제2 클러스터에서 합류시킬 명령 프레임에는 명령 타입 정보(join), 시간동기 정보, 프레임의 길이 정보, 목적 노드 주소 정보, 소스 노드 주소 정보, 페이로드 정보(코디네이터 정보 및 센서 노드 정보), 에러체크(CRC) 등을 포함한다.The command frame to join the selected sensor nodes in the second cluster includes command type information, time synchronization information, frame length information, destination node address information, source node address information, payload information (coordinator information and sensor node information ), An error check (CRC), and the like.

싱크 노드(110)는 제1 코디네이터의 수퍼프레임의 제2경쟁구간의 타이밍에 맞추어 제1코디네이터에게 분리명령(S650)을 전송하고, 제1 코디네이터는 해당 센서 노드를 분리하고, 싱크 노드(110)에 확인 명령 프레임을 전송한다. 싱크 노드(110)는 제2 코디네이터를 선택하여 분리된 센서 노드(130)를 합류시키라는 명령 프레임을 보낸다. 이 때, 제2 코디네이터에 합류되는 센서 노드(130)의 노드 접속 및 데이터 전송을 요청은 제2코디네이터의 수퍼프레임의 제2 경쟁구간을 이용한다. 새롭게 합류한 센서 노드(130)의 데이터 전송은 다음 수퍼프레임에서 보내게 된다.The sink node 110 transmits a separation command S650 to the first coordinator in accordance with the timing of the second contention period of the superframe of the first coordinator. The first coordinator separates the corresponding sensor node, Lt; / RTI > The sink node 110 selects the second coordinator and sends an instruction frame to join the separated sensor node 130. [ At this time, the node access and data transmission request of the sensor node 130 joined to the second coordinator uses the second contention period of the superframe of the second coordinator. The data transmission of the newly joined sensor node 130 is transmitted in the next superframe.

도 7은 본 발명에 따른 트래픽 분석에 의한 노드 재분배 방법의 순서도를 나타낸다.FIG. 7 shows a flowchart of a node redistribution method by traffic analysis according to the present invention.

도 6의 클러스터 정보 분석 단계(S630)는 각 클러스터에 포함된 각 센서 별로 단위시간당 트래픽을 합산하여 클러스터의 트래픽을 산출하고, 산출된 클러스터의 트래픽이 임계 전송량을 초과하는 경우 재분배해야할 클러스터로 결정한다. 이를 제1 클러스터라 지칭한다.The cluster information analysis step S630 of FIG. 6 calculates the traffic of the cluster by summing the traffic per unit time for each sensor included in each cluster, and determines the cluster to be redistributed when the traffic of the calculated cluster exceeds the threshold transmission amount . This is referred to as a first cluster.

상기 각 클러스터에 포함된 각 센서 노드 별로 단위시간당 트래픽을 산출하는 프로그램 코드는 다음과 같다.The program code for calculating traffic per unit time for each sensor node included in each cluster is as follows.

for ( i=0 ; i < L : i ++) for (i = 0; i < L: i ++)

for ( j=0 ; j < M[i] : j ++) for (j = 0; j < M [i]: j ++)

traffic_buffer[i][j] = wsn_buffer[i][j]/T ; traffic_buffer [i] [j] = wsn_buffer [i] [j] / T;

상기 L는 클러스터의 개수, 상기 M[i]는 i번째 클러스터에 포함된 센서 노드의 개수, 상기 wsn_buffer는 각 센서 노드의 버퍼 사이즈(트래픽), 상기 traffic_buffer는 각 센서 노드 별 단위시간당 트래픽을 의미한다. T는 단위시간을 나타낸다.The L denotes the number of clusters, M [i] denotes the number of sensor nodes included in the i-th cluster, wsn_buffer denotes buffer size (traffic) of each sensor node, and traffic_buffer denotes traffic per unit time per sensor node . T represents the unit time.

산출된 각 센서 노드 별 단위시간당 트래픽을 각 클러스터별로 합산하는 프로그램 코드는 다음과 같다.The program code for summing the traffic per unit time for each sensor node calculated for each cluster is as follows.

for ( i=0 ; i < L : i ++)for (i = 0; i < L: i ++)

for ( j=0 ; j < M[i] : j ++) for (j = 0; j < M [i]: j ++)

cluster_buffer[i] += traffic_buffer[i][j] ;cluster_buffer [i] + = traffic_buffer [i] [j];

상기 L는 클러스터의 개수, 상기 M[i]는 i번째 클러스터에 포함된 센서 노드의 개수, T는 단위시간을 나타낸다. 상기 산출한 센서 별 단위시간당 트래픽(traffic_buffer[i][j])을 클러스터 별 트래픽(cluster_buffer[i])으로 합산한다.L denotes the number of clusters, M [i] denotes the number of sensor nodes included in the i-th cluster, and T denotes unit time. And the traffic per unit time per sensor (traffic_buffer [i] [j]) is added to the per-cluster traffic (cluster_buffer [i]).

상기 클러스터 별 트래픽이 임계 전송량을 초과하는지 여부를 확인하는 프로그램 수도코드(pseudo code)는 다음과 같다. The pseudo code for confirming whether or not the per-cluster traffic exceeds the threshold transmission amount is as follows.

for ( i=0 ; i < L : i ++) for (i = 0; i < L: i ++)

if (γ < cluster_buffer[i] )if (? <cluster_buffer [i])

임계 전송량 초과 클러스터 존재Exceeding the threshold transmission volume

상기 γ는 임계 전송량을 뜻한다. 임계 전송량(γ)은 무선 센서 네트워크의 싱크 노드의 트래픽 처리한도, 전체 클러스터의 트래픽, 클러스터의 구조 등을 고려하여 실험적으로 산출한다. And γ represents the threshold transmission amount. The critical transmission amount (γ) is calculated experimentally considering the traffic processing limit of the sink node of the wireless sensor network, the traffic of the entire cluster, the structure of the cluster, and the like.

특정 클러스터의 트래픽(cluster_buffer[i])이 임계전송량(γ)을 초과할 경우, 전술한대로 해당 클러스터를 제1 클러스터로 지칭한다. 제1 클러스터에서 분리할 센서 노드를 선별한다. 예컨대, 전송량이 가장 많은 센서 노드를 분리할 센서 노드로 선별하여 제1 클러스터로부터 분리하여 제1 클러스터의 트래픽이 임계 전송량 이하가 되도록 한다. 제1 클러스터의 트래픽이 임계 전송량을 크게 초과할 경우에는, 2 이상의 센서 노드를 분리할 수 있다. When the traffic (cluster_buffer [i]) of a specific cluster exceeds the threshold transmission amount (gamma), the cluster is referred to as the first cluster as described above. A sensor node to be separated in the first cluster is selected. For example, the sensor node having the largest transmission amount is selected by the sensor node to be separated and separated from the first cluster so that the traffic of the first cluster is less than the critical transmission amount. When the traffic of the first cluster greatly exceeds the threshold transmission amount, it is possible to separate two or more sensor nodes.

상기 임계 전송량은 클러스터 평균 트래픽보다 크게 설정되어야 한다. 예컨대 클러스터 평균 트래픽의 140% 수준으로 임계전송량을 설정할 수 있다. 클러스터 평균 트래픽이란 싱크 노드와 연결된 무선 센서 네트워크에 포함된 모든 센서 노드의 단위시간당 트래픽의 총합을 클러스터 수로 나눈 것을 말한다. 만약 임계 전송량이 클러스터 평균 트래픽보다 작게 설정된 경우, 센서 노드를 재분배하는 방법으로 각 클러스터의 트래픽이 모두 임계 전송량 이하가 되도록 할 수 없는 문제가 생긴다. 본 발명은 모든 클러스터의 트래픽이 임계 전송량 이하가 되도록 클러스터에 포함된 노드를 재분배하여 전송 효율성을 올리고, 시의성을 확보하기 위한 것이고, 전송량이 전체적으로 과도한 경우에는 본 발명을 적용할 실익이 적다 할 것이다. The threshold transmission amount should be set to be larger than the cluster average traffic. For example, the threshold transmission amount can be set to 140% of the average traffic of the cluster. Cluster mean traffic is the sum of the traffic per unit time of all the sensor nodes included in the wireless sensor network connected to the sink node divided by the number of clusters. If the threshold transmission rate is set smaller than the average traffic of the cluster, there is a problem that the traffic of each cluster can not be all below the critical transmission rate by redistributing the sensor node. The present invention is intended to increase the transmission efficiency and ensure the timeliness by redistributing the nodes included in the clusters so that the traffic of all the clusters is less than the critical transmission amount, and if the transmission amount is excessively large as a whole, the benefit of applying the present invention will be small.

다만, 전송량이 전체적으로 과도한 경우에는 각 클러스터의 트래픽이 균등하도록 노드를 재분배하는 방법을 사용할 수는 있다. 이 때에는 클러스터의 트래픽이 임계 전송량 이하가 되도록 하는 노드 중 단위시간 당 트래픽이 가장 작은 노드를 클러스터에 분리하도록 한다. 그러나, 이 경우에는 무선 센서 네트워크의 전체 구조를 변경하여 시스템이 수용할 수 있는 트래픽을 증가시키는 시스템 개선 작업이 바람직하다 할 것이다. However, in the case where the overall amount of traffic is excessive, a method of redistributing nodes so that the traffic of each cluster is equal can be used. At this time, the node having the smallest traffic per unit time among the nodes that make the traffic of the cluster less than the threshold transmission amount is divided into clusters. However, in this case, it would be desirable to modify the entire structure of the wireless sensor network to improve the system acceptable traffic.

예컨대, 전체 수용가능용량 대비 70% 수준으로 임계 전송량을 설정한다면, 클러스터의 노드를 재분배함으로써 데이터 전달의 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있을 것이다.For example, if the threshold transmission amount is set to 70% of the total available capacity, the throughput of data transmission can be improved by redistributing the nodes of the cluster.

한편, 센서 노드는 자신에게 수신되는 수퍼프레임의 비콘 신호를 전송하는 코디네이터 노드에 합류 요청을 할 수 있다. 구체적으로 싱코 노드(110)는 제1 코디네이터(120)에 특정 센서 노드를 분리하는 요청만 하고, 싱크 노드(110)가 제2 코디네이터(120)에 상기 특정 센서 노드를 합류하는 요청을 하지 않고, 제1 코디네이터로부터 분리된 센서 노드(130)가 제2 코디네이터(120)에게 합류 요청을 할 수 있다. 분리 된 센서 노드(130)는 자신에게 수신된 비콘 신호를 전송하는 코디네이터 노드의 수퍼프레임 2번째 경쟁구간을 이용하여 합류 요청을 하게 된다. Meanwhile, the sensor node can request the coordinator node to transmit the beacon signal of the superframe received by itself to the sensor node. Specifically, the sink node 110 requests only the first coordinator 120 to separate a specific sensor node, and the sink node 110 does not request the second coordinator 120 to join the specific sensor node, The sensor node 130 separated from the first coordinator may request the second coordinator 120 to join. The separated sensor node 130 makes a request for joining by using the second frame of the superframe of the coordinator node that transmits the received beacon signal to itself.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니 되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, Of course, this is possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the description of the following claims.

110 : 싱크 노드
120 : 코디네이터 노드
130 : 센서 노드
140 : 클러스터
500 : CPU
540 : WSN 모듈
110: sink node
120: coordinator node
130: sensor node
140: Cluster
500: CPU
540: WSN module

Claims (12)

하나의 코디네이터 노드와 하나 이상의 센서 노드를 각각 포함하는 복수의 클러스터로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템에 있어서,
i) 상기 각 클러스터 내 트래픽량을 분석하여 분석 결과를 토대로 상기 코디네이터 노드 중에서 선택된 코디네이터 노드에 센서 노드의 분리 또는 합류 명령을 전송하고, ii) 상기 각 클러스터에 포함된 상기 코디네이터 노드가 생성한, 각 클러스터 내의 모든 노드에 대한 데이터 전송 스케줄을 담고 있는 클러스터 별 수퍼프레임을 복수의 클러스터에 포함된 복수의 코디네이터 노드로부터 수신하여, 수신된 복수의 수퍼프레임이 중첩되지 않도록 데이터전송 스케줄을 작성하는 싱크 노드를 추가로 포함하되,
이 싱크 노드의 상기 수퍼프레임은 비콘, 제1경쟁구간, 제2경쟁구간, 할당구간으로 구성되는 활성화구간 및 비활성화 구간으로 이루어지고,
상기 센서 노드의 분리 또는 합류 명령을 전송받은 코디네이터 노드는 전송받은 싱크 노드의 분리 또는 합류 명령에 따라 클러스터로부터 상기 센서 노드를 분리 또는 합류시키고,
클러스터에서 분리되어 다른 클러스터로 합류할 센서 노드는 다른 클러스터의 수퍼프레임의 제2경쟁구간을 이용하여 데이터 전송을 위한 GTS 할당을 요청하는 것을 특징으로 하는, 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템.
1. A wireless sensor network system comprising a plurality of clusters each including a coordinator node and at least one sensor node,
i) analyzing the amount of traffic in each of the clusters and transmitting a separation or merging command of a sensor node to a coordinator node selected from among the coordinator nodes based on the analysis result, ii) A sink node that receives a cluster-specific superframe containing a data transmission schedule for all nodes in the cluster from a plurality of coordinator nodes included in a plurality of clusters and creates a data transmission schedule so that a plurality of received superframes are not overlapped, In addition,
The superframe of the sink node includes an active period and an inactive period, which are configured by a beacon, a first contention period, a second contention period, and an allocation period,
The coordinator node, which has received the separation or merging command of the sensor node, separates or joins the sensor node from the cluster according to the separation or join command of the received sink node,
Wherein a sensor node to be separated from the cluster and to be joined to another cluster requests a GTS allocation for data transmission using a second contention period of a superframe of another cluster.
제1항에 있어서, 상기 싱크 노드는
각 클러스터 내 트래픽량을 분석하기 위하여, 각 센서 노드 별 단위 시간 당 트래픽을 각 클러스터 별로 합산하여 클러스터의 트래픽을 산출하고, 상기 클러스터의 트래픽이 임계 전송량을 초과한 경우, 해당 클러스터에 포함된 특정 센서 노드를 분리하는 상기 분리 명령을 생성하고, 다른 클러스터에 상기 분리한 센서 노드를 합류시키는 상기 합류 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는, 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템.
2. The method of claim 1, wherein the sink node
In order to analyze the amount of traffic in each cluster, the traffic of the cluster is calculated by summing traffic per unit time per each sensor node, and when the traffic of the cluster exceeds the threshold transmission amount, Generating the detach command to detach the node, and generating the join command to join the detached sensor node to another cluster. &Lt; Desc / Clms Page number 19 &gt;
삭제delete 삭제delete 삭제delete 하나의 코디네이터 노드와 하나 이상의 센서 노드를 각각 포함하는 복수의 클러스터로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템에 있어서,
i) 상기 각 클러스터 내 트래픽량을 분석하여 분석 결과를 토대로 상기 코디네이터 노드 중 선택된 코디네이터 노드에 센서 노드의 분리 명령을 전송하고, ii) 상기 각 클러스터에 포함된 상기 코디네이터 노드가 생성한, 각 클러스터 내의 모든 노드에 대한 데이터 전송 스케줄을 담고 있는 클러스터 별 수퍼프레임을 복수의 클러스터에 포함된 복수의 코디네이터 노드로부터 수신하여, 수신된 복수의 수퍼프레임이 중첩되지 않도록 데이터전송 스케줄을 작성하는 싱크 노드를 추가로 포함하되,
상기 수퍼프레임은 비콘, 제1경쟁구간, 제2경쟁구간, 할당구간으로 구성되는 활성화구간 및 비활성화 구간으로 이루어지고,
상기 센서 노드 분리 명령을 전송받은 코디네이터 노드는 이 분리 명령에 따라 클러스터로부터 상기 센서 노드를 분리하고,
클러스터에서 분리되는 센서 노드는 다른 클러스터의 수퍼프레임의 제2경쟁구간을 이용하여 데이터 전송을 위한 GTS 할당을 요청하는 것을 특징으로 하는, 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템.
1. A wireless sensor network system comprising a plurality of clusters each including a coordinator node and at least one sensor node,
i) analyzing a traffic volume in each of the clusters and transmitting a separation command of a sensor node to a selected one of the coordinator nodes based on an analysis result; and ii) A sink node that receives a cluster-specific superframe containing a data transmission schedule for all nodes from a plurality of coordinator nodes included in a plurality of clusters and creates a data transmission schedule so that a plurality of received superframes do not overlap, Including,
The superframe includes a beacon, a first contention period, a second contention period, an activation period and an inactivation period,
The coordinator node receiving the sensor node separation command separates the sensor node from the cluster according to the separation command,
Wherein the sensor node separated from the cluster requests a GTS allocation for data transmission using a second contention period of a superframe of another cluster.
제6항에 있어서,
상기 싱크 노드의 분리 명령에 따라 분리된 센서 노드는 접속 가능한 코디네이터 노드에 합류 요청을 하고,
상기 센서 노드로부터 합류 요청을 받은 코디네이터 노드는 이 합류 요청에 응답하여, 상기 센서 노드를 클러스터에 합류시킨 후, 자신의 수퍼프레임의 GTS를 할당하는 것을 특징으로 하는, 접속 노드의 재분배가 가능한 무선 센서 네트워크 시스템.
The method according to claim 6,
The sensor node, which is separated according to the sink node's separation command, makes a joining request to the coordinator node,
Wherein the coordinator node receiving the joining request from the sensor node, in response to the joining request, joins the sensor node to the cluster and then assigns the GTS of its own superframe. Network system.
하나의 코디네이터 노드와 하나 이상의 센서 노드를 각각 포함하는 복수의 클러스터와, 상기 복수의 클러스터로부터 클러스터 정보를 수집하는 싱크 노드로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법에 있어서,
상기 싱크 노드가
(1) 상기 복수의 코디네이터 노드로부터 클러스터 정보를 수신하여 데이터 베이스에 저장하는 단계;
(2) 상기 수신한 클러스터 정보로부터 각 클러스터의 수퍼프레임이 시간적으로 중첩되지 않도록 스케줄을 생성하는 단계;
(3) 상기 저장된 클러스터 정보의 트래픽을 분석하는 단계;
(4) 상기 코디네이터에 센서의 분리 또는 합류 명령을 생성하는 단계로서, 제1 코디네이터에게 제1 클러스터에서 센서 노드를 분리할 것을 명령하고, 제2 코디네이터에게 제2 클러스터에 상기 센서 노드를 합류시킬 것을 명령하는 단계를 포함하되,
상기 수퍼프레임은 비콘, 제1경쟁구간, 제2경쟁구간, 할당구간으로 구성되는 활성화구간 및 비활성화 구간으로 이루어져, 상기 제1경쟁구간은 센서 노드가 접속 및 데이터 전송을 요청하는 데 이용되고, 상기 제2경쟁구간은 상기 분리된 센서 노드가 클러스터 접속 및 데이터 전송을 요청하는 데 이용되고, 상기 할당구간은 실제 데이터가 전송되는 데 이용되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법.
1. A connection redistribution method for a wireless sensor network system comprising a plurality of clusters each including a coordinator node and at least one sensor node, and a sink node for collecting cluster information from the plurality of clusters,
The sink node
(1) receiving cluster information from the plurality of coordinator nodes and storing the cluster information in a database;
(2) generating a schedule such that superframes of the clusters are not overlapped temporally from the received cluster information;
(3) analyzing traffic of the stored cluster information;
(4) generating a sensor detachment or confluence command in the coordinator, the method comprising: instructing the first coordinator to detach the sensor node in the first cluster; and instructing the second coordinator to join the sensor node to the second cluster Comprising the steps of:
Wherein the superframe includes an active period and an inactive period, the active period including a beacon, a first contention period, a second contention period, and an allocation period, wherein the first contention period is used for requesting connection and data transmission by the sensor node, Wherein the second contention period is used by the separated sensor node to request cluster access and data transmission, and the allocation period is used to transmit actual data.
제8항에 있어서
상기 클러스터 정보의 트래픽을 분석하는 단계에서는 각 노드의 단위 시간당 트래픽을 클러스터 별로 합산하여 클러스터의 트래픽을 산출하고, 상기 산출된 클러스터의 트래픽이 임계 전송량을 초과하는지 판단하는 것을 특징으로 하는
무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법.
The method of claim 8, wherein
Wherein analyzing the traffic of the cluster information comprises calculating traffic of the cluster by summing traffic per unit time of each node per cluster and determining whether the traffic of the calculated cluster exceeds the critical transmission amount
A method for access redistribution in a wireless sensor network system.
제8항에 있어서
상기 명령을 생성하는 단계에서 상기 분리 명령은 제1 클러스터에서 분리할 센서 노드로 클러스터 내에서 전송량이 가장 큰 센서 노드를 선별하는 것을 특징으로 하고, 상기 합류 명령은 상기 제2 클러스터로 트래픽이 가장 작은 클러스터를 선택하는 것을 특징으로 하는
무선 센서 네트워크 시스템의 접속 재분배 방법.
The method of claim 8, wherein
Wherein in the step of generating the command, the separation command selects a sensor node having the largest transmission amount in a cluster from a sensor node to be separated in the first cluster, And a cluster is selected.
A method for access redistribution in a wireless sensor network system.
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