KR102461327B1 - Apparatus and method for distributed processing of train monitoring traffic based hierarchical wireless sensor network - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열차의 센싱 트래픽 분산처리를 위한 계층적 무선센서 망 구성장치는 열차의 상태 정보를 주기적으로 측정하여 센서 데이터를 생성하는 무선센서 노드, 센서 데이터를 변화특성에 따라 우선순위를 배정하여 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하며, 우선순위 데이터를 무선통신을 통해 센서 감시센터로 전달하고, 비우선 데이터를 무선 메시 네트워크(Wireless Mesh Network)를 통해 무선 메시 노드로 전달하는 WSN 관리부 및 철로 주변에 소정의 간격을 이격하여 위치하며, WSN 관리부로부터 수신된 비우선 데이터를 센서 감시센터로 전달하는 하나 이상의 무선 메시 노드를 포함한다.The hierarchical wireless sensor network configuration device for distributed processing of sensing traffic of a train according to the present invention is a wireless sensor node that periodically measures the status information of a train to generate sensor data, and assigns priority to sensor data according to change characteristics. WSN management unit and railroad that divides into priority data and non-priority data, transmits priority data to the sensor monitoring center through wireless communication, and delivers non-priority data to wireless mesh nodes through wireless mesh network It includes one or more wireless mesh nodes which are located at a predetermined distance from the periphery and transmit non-priority data received from the WSN management unit to the sensor monitoring center.

Figure R1020150145003
Figure R1020150145003

Description

계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치 및 분산처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DISTRIBUTED PROCESSING OF TRAIN MONITORING TRAFFIC BASED HIERARCHICAL WIRELESS SENSOR NETWORK}Distributed processing device and method for train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction

본 발명은 열차의 안전운행을 목적으로 열차의 동작상태를 측정하는 무선 센서망에 관한 기술로서, 보다 상세하게는 열차의 동작상태를 측정하는 무선 센서망의 트래픽 분산처리에 관한 기술이다.The present invention relates to a technology for a wireless sensor network that measures the operating state of a train for the purpose of safe operation of the train, and more particularly, a technology for traffic distribution processing of a wireless sensor network for measuring the operating state of a train.

열차의 안전 운행을 위한 방안의 하나로서 운행중인 철도차량의 동작상태를 측정하여 이상상태를 확인하는 방법이 사용되고 있다. 운행중인 철도차량의 차축 발열 상태 및 진동상태를 실시간으로 검측하여 이상상태 발생시 해당 차량을 즉시 유지 보수할 수 있다. 종래에 사용되는 열차의 운행 상태를 측정하는 기술은 철길에 차량의 대차 발열을 비 접촉 식으로 측정하는 장치를 설치하고, 측정된 온도 정보를 유지보수 센터로 유선방식으로 전송하는 방식을 사용하고 있다. 하지만, 이와 같은 방법은 측정의 정확도, 측정 횟수 등의 제한으로 그 역할을 제대로 하지 못해 사고를 미연에 방지하지 못하고 열차가 탈선하는 사례가 발생하여 안전운행에 지대한 영향을 끼치고 있다. 따라서 이를 개선하여 실시간으로 열차상태를 측정하여 무선통신으로 관제센터로 전송하는 기술이 필요하게 되었다. As one of the measures for the safe operation of trains, a method of checking the abnormal state by measuring the operating state of a running railroad car is used. By detecting the heat and vibration state of the axle of a running railroad car in real time, it is possible to immediately maintain the vehicle in case of an abnormal condition. The conventional technology for measuring the operating state of a train uses a method of installing a device that measures the heat of a vehicle in a non-contact manner on a railroad track and transmitting the measured temperature information to a maintenance center in a wired manner. . However, this method does not perform its role properly due to limitations in measurement accuracy and number of measurements, so accidents cannot be prevented in advance, and train derailment occurs, which greatly affects safe operation. Therefore, it is necessary to improve this and to measure the train condition in real time and transmit it to the control center through wireless communication.

상술한 방법과 같이 운행중인 열차의 차대 바퀴축의 온도와 진동을 실시간으로 측정하고, 이를 주기적으로 저 전력 무선통신기술을 이용하여 전송하는 무선센서 망에서, 각 열차의 대차에 설치되는 무선센서들에서 실시간으로 획득하는 방대한 양의 측정데이터를 무선센서망과 이동망을 통해 전송하는 경우 무선 센서망의 용량 한계로 트래픽의 병목현상이 발생하여 원활한 운용이 어렵게 된다. 대한민국 등록특허 제10-0877587호는 고속열차 차량의 운행시 발생한 진동과 진동의 발생위치를 감지하여 사령실 서버로 전달하는 기술이 개시되어 있으나, 무선 송신을 통해 감지된 정보를 전달할 뿐, 이 과정에서의 트래픽 문제를 해결하기 위한 방안이 개시되어 있지 않다.As described above, in the wireless sensor network that measures the temperature and vibration of the wheel axle of a running train in real time and periodically transmits it using low-power wireless communication technology, the wireless sensors installed in the bogie of each train When a vast amount of measurement data acquired in real time is transmitted through a wireless sensor network and a mobile network, a traffic bottleneck occurs due to the capacity limit of the wireless sensor network, making smooth operation difficult. Republic of Korea Patent No. 10-0877587 discloses a technology that detects the vibrations generated during the operation of a high-speed train vehicle and the location of the vibrations and transmits them to the command center server. There is no method disclosed for solving the traffic problem of

대한민국 등록특허 제10-0877587호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0877587

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열차의 안전운행을 위해서 철도차량의 운행상태 정보를 실시간으로 전송하는 무선센서망에서, 실시간으로 생성되는 센싱 데이터의 트래픽 병목현상을 줄일 수 있는 열차의 센싱 트래픽 분산처리를 위한 계층적 무선센서 망 구성장치 및 구성방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is distributed processing of sensing traffic of a train that can reduce the traffic bottleneck of sensing data generated in real time in a wireless sensor network that transmits operating state information of railroad vehicles in real time for safe operation of trains To provide a hierarchical wireless sensor network configuration device and configuration method for

본 발명에 따른 열차의 센싱 트래픽 분산처리를 위한 계층적 무선센서 망 구성장치는 열차의 상태 정보를 주기적으로 측정하여 센서 데이터를 생성하는 무선센서 노드, 센서 데이터를 변화특성에 따라 우선순위를 배정하여 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하며, 우선순위 데이터를 무선통신을 통해 센서 감시센터로 전달하고, 비우선 데이터를 무선 메시 네트워크(Wireless Mesh Network)를 통해 무선 메시 노드로 전달하는 WSN 관리부 및 철로 주변에 소정의 간격을 이격하여 위치하며, WSN 관리부로부터 수신된 비우선 데이터를 센서 감시센터로 전달하는 하나 이상의 무선 메시 노드를 포함한다.The hierarchical wireless sensor network configuration device for distributed processing of sensing traffic of a train according to the present invention is a wireless sensor node that periodically measures the status information of a train to generate sensor data, and assigns priority to sensor data according to change characteristics. WSN management unit and railroad that divides into priority data and non-priority data, transmits priority data to the sensor monitoring center through wireless communication, and delivers non-priority data to wireless mesh nodes through wireless mesh network It includes one or more wireless mesh nodes which are located at a predetermined distance from the periphery and transmit non-priority data received from the WSN management unit to the sensor monitoring center.

WSN 관리부는 열차 내에서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)를 구축하며, 인접한 무선 메시 노드와 메시 링크를 연결하여 무선 메시 네트워크를 형성한다. 그리고 WSN 관리부는 센서 데이터의 평균 및 분산에 기초하여 변화특성을 산출하고, 변화량이 많은 센서 데이터를 우선순위 데이터로 분류하며, 변화량이 적은 센서 데이터를 비우선 데이터로 분류한다.The WSN management unit builds a wireless sensor network in the train and connects adjacent wireless mesh nodes and mesh links to form a wireless mesh network. In addition, the WSN management unit calculates a change characteristic based on the average and variance of the sensor data, classifies sensor data with a large amount of change as priority data, and classifies sensor data with a small amount of change as non-priority data.

또한, WSN 관리부는 열차의 위치정보 및 무선 메시 노드의 위치정보에 기초하여 열차가 무선 메시 노드에 접근하는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, WSN 관리부는 무선 메시 노드 위치 정보 및 열차 위치정보에 기초하여 열차의 진행 방향에 위치한 무선 메시 노드를 확인하고, 확인된 무선 메시 노드 중에서 가장 가까운 무선 메시 노드를 산출하며, 산출된 무선 메시 노드와의 거리 및 열차 속도를 고려하여 도달 시간을 예측하여 산출된 무선 메시 노드와 무선 메시 네트워크를 형성한다. 그리고 WSN 관리부는 센서 데이터의 측정 시간에 대한 정보를 포함하는 시간정보 인덱스를 우선순위 데이터 및 비우선 데이터에 입력할 수 있다. 본 발명에서 무선센서 노드는 열차의 대차 축 상의 온도 및 진동을 주기적으로 측정하여 열차의 상태를 모니터링한다.In addition, the WSN management unit may determine whether the train approaches the wireless mesh node based on the location information of the train and the location information of the wireless mesh node. To this end, the WSN management unit identifies a wireless mesh node located in the traveling direction of the train based on the wireless mesh node location information and the train location information, calculates the closest wireless mesh node from among the checked wireless mesh nodes, and calculates the calculated wireless mesh node. A wireless mesh network is formed with the calculated wireless mesh node by estimating the arrival time in consideration of the distance to the node and the train speed. In addition, the WSN management unit may input a time information index including information on the measurement time of the sensor data to the priority data and the non-priority data. In the present invention, the wireless sensor node monitors the condition of the train by periodically measuring the temperature and vibration on the bogie shaft of the train.

본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 방법은 먼저 열차의 상태 정보를 주기적으로 측정하여 센서 데이터를 생성한다. 그리고, 센서 데이터를 변화특성에 따라 우선순위를 배정하여 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하고, 우선순위 데이터를 무선통신을 통해 센서 감시센터로 전달하며, 비우선 데이터를 무선 메시 네트워크(Wireless Mesh Network)를 통해 무선 메시 노드로 전달한다. 이를 통해, 본 발명은 열차 센싱 트래픽을 계층적 무선센서망을 통해 분산처리 할 수 있다.In the method for distributing train monitoring traffic through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to the present invention, first, the state information of the train is periodically measured to generate sensor data. Then, by assigning priority to sensor data according to the change characteristics, it is divided into priority data and non-priority data, and the priority data is transmitted to the sensor monitoring center through wireless communication, and the non-priority data is transferred to a wireless mesh network (Wireless Mesh Network). network) to the wireless mesh node. Through this, the present invention can distribute the train sensing traffic through a hierarchical wireless sensor network.

우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하는 단계는 센서 데이터의 평균 및 분산에 기초하여 변화특성을 산출하고, 변화량이 많은 센서 데이터를 우선순위 데이터로 분류하며, 변화량이 적은 센서 데이터를 비우선 데이터로 분류한다. In the step of classifying into priority data and non-priority data, change characteristics are calculated based on the average and variance of sensor data, sensor data with a large amount of change is classified as priority data, and sensor data with a small amount of change is converted into non-priority data. classify

본 발명은 열차의 위치정보 및 상기 무선 메시 노드의 위치정보에 기초하여 열차가 무선 메시 노드에 접근하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 열차가 무선 메시 노드에 접근하는지 여부를 판단하는 단계는 무선 메시 노드 위치 정보 및 열차 위치정보에 기초하여 열차의 진행 방향에 위치한 무선 메시 노드를 확인하고, 확인된 무선 메시 노드 중에서 가장 가까운 무선 메시 노드를 산출하며, 산출된 무선 메시 노드와의 거리 및 열차 속도를 고려하여 도달 시간을 예측한다.The present invention may further include determining whether the train approaches the wireless mesh node based on the location information of the train and the location information of the wireless mesh node. In the step of determining whether the train approaches the wireless mesh node, the wireless mesh node located in the traveling direction of the train is checked based on the wireless mesh node location information and the train location information, and the closest wireless mesh node among the checked wireless mesh nodes is calculated, and the arrival time is predicted in consideration of the calculated distance to the wireless mesh node and the train speed.

본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치 및 분산처리 방법은 열차의 상태를 감시하여 수집된 센서 데이터를 이종의 무선망으로 분산처리 함으로써 무선 센서망의 트래픽 병목현상을 해결할 수 있다. 특히, 본 발명은 센서 데이터의 특성을 고려한 우선순위에 따라 이동통신망 및 무선 메시 네트워크를 연동하여 사용함으로써, 무선 센싱 시스템의 전송품질을 확보할 수 있다.The train monitoring traffic distributed processing apparatus and distributed processing method through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to the present invention monitors the state of the train and distributes the sensor data collected through heterogeneous wireless networks, thereby reducing the traffic bottleneck of the wireless sensor network. can be solved In particular, the present invention can secure the transmission quality of the wireless sensing system by using the mobile communication network and the wireless mesh network in conjunction with each other according to the priority in consideration of the characteristics of the sensor data.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 WSN AP부(240)를 나타내는 상세도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 열차 감시 트래픽 분산처리 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 메시 네트워크 연결 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 트래픽 분산처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 메시 네트워크 연동 절차를 나타내는 흐름도이다.1A and 1B are block diagrams illustrating an apparatus 100 for distributing train monitoring traffic through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to the present invention.
2 is a detailed view showing the WSN AP unit 240 of the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a train monitoring traffic distributed processing process of the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a mesh network connection process of the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a traffic distribution processing method of the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a mesh network interworking procedure of the apparatus 100 for distributing train monitoring traffic through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 및 단어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Terms and words used in this specification are terms selected in consideration of functions in the embodiments, and the meaning of the terms may vary according to the intention or custom of the invention. Therefore, the terms used in the following examples, when specifically defined in the present specification, follow the definition, and when there is no specific definition, it should be interpreted as a meaning generally recognized by those skilled in the art.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)를 나타내는 구성도이다.1A and 1B are block diagrams illustrating an apparatus 100 for distributing train monitoring traffic through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to the present invention.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 운행중인 열차의 상태를 주기적으로 감시하고, 감시결과에 따른 센서 데이터를 변화특성에 따라 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하여 서로 다른 통신 방법을 통해 전달함으로써 열차 감시 트래픽을 분산처리 할 수 있다.1A and 1B, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 through the hierarchical wireless sensor network construction according to the present invention periodically monitors the state of a running train, and changes sensor data according to the monitoring result. Train monitoring traffic can be distributed and processed by dividing the data into priority data and non-priority data according to characteristics and transmitting them through different communication methods.

열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차 내부에 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)를 구성하고, 열차 자체 차량의 대차축 상에 있는 다수의 베어링의 온도와 진동을 주기적으로 측정하여, 센서 데이터를 수집한다. 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 측정된 센서 데이터를 변화특성에 따라 우선순위를 배정하여 높은 우선순위를 가지는 신호와 낮은 우선순위를 가지는 신호로 구분하여 서로 다른 전송 경로를 통해 센서 감시센터(10)로 전달한다. 센서 감시센터(10)는 열차의 운행을 지휘 및 통제하거나 열차의 상태를 감시하는 대상을 포함할 수 있다.The train monitoring traffic distribution processing device 100 configures a wireless sensor network (WSN) inside the train, and periodically measures the temperature and vibration of a plurality of bearings on the bogie of the train itself. Collect data. In addition, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 allocates the measured sensor data according to the change characteristics, classifies the signal having a high priority and a signal having a low priority, and monitors the sensor through different transmission paths. It is delivered to the center (10). The sensor monitoring center 10 may include a target for commanding and controlling the operation of the train or monitoring the state of the train.

열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 변화가 많은 우선순위 데이터는 이동통신망을 통해 센서 감시센터(10)로 전달하고, 변화가 적은 비우선 데이터는 메시 링크를 통해 철로 옆(철로 주변)에 임의의 간격으로 배치된 무선 메시 노드(300)로 전달한다. 이를 통해, 주기적으로 측정되는 센서 데이터의 트래픽을 분산 처리함으로써, 트래픽 병목현상을 예방할 수 있다.The train monitoring traffic distributed processing device 100 transmits priority data with a large amount of change to the sensor monitoring center 10 through a mobile communication network, and non-priority data with a small change is randomly located next to the railroad (around the railroad) through a mesh link. It is transmitted to the wireless mesh node 300 arranged at an interval of . Through this, traffic bottlenecks can be prevented by distributing and processing the traffic of periodically measured sensor data.

본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 하나 이상의 무선센서 노드(110), WSN 관리부(200) 및 하나 이상의 무선 메시 노드(300)를 포함한다. WSN 관리부(200) 및 무선센서 노드(110)는 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)를 구성한다. 그리고, WSN 관리부(200) 및 하나 이상의 무선 메시 노드(300)는 무선 메시 링크를 통해 무선 메시 네트워크(Mesh Network)를 구성한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)로 기재한다.The apparatus 100 for distributing train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction according to the present invention includes one or more wireless sensor nodes 110 , a WSN management unit 200 , and one or more wireless mesh nodes 300 . The WSN management unit 200 and the wireless sensor node 110 constitute a wireless sensor network (WSN). In addition, the WSN manager 200 and one or more wireless mesh nodes 300 configure a wireless mesh network through a wireless mesh link. Hereinafter, for convenience of explanation, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network will be described as the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 .

무선센서 노드(110)는 온도와 진동을 측정할 수 있는 다수의 센서를 포함하며, 열차의 대차 축 상에 있는 다수의 베어링의 온도 및 진동을 주기적으로 측정한다. 그리고, 무선센서 노드(110)는 WSN 관리부(200)를 구성하는 WSN 게이트웨이(210), WSN 코디네이터(220), WSN 라우터(230) 및 WSN AP부(240) 중에서 자신이 접속되어 있는 어느 하나의 모듈에 감지된 센서 데이터(열차 상태 정보)를 전달한다. 무선센서 노드(110)는 동일한 열차 칸에 존재하는지 여부에 관계 없이 어느 하나의 모듈에 접속되도록 설정될 수 있다. 무선센서 노드(110)와 다른 모듈(210,220,230) 사이의 통신은 지그비(Zigbee) 통신과 같은 저전력 저속의 근거리 무선통신 표준인 IEEE 802.15.4 방식의 무선센서망 접속방식으로 연결될 수 있다.The wireless sensor node 110 includes a plurality of sensors capable of measuring temperature and vibration, and periodically measures the temperature and vibration of a plurality of bearings on the bogie shaft of the train. In addition, the wireless sensor node 110 includes a WSN gateway 210 , a WSN coordinator 220 , a WSN router 230 , and a WSN AP unit 240 constituting the WSN management unit 200 . Transmits the sensor data (train status information) sensed to the module. The wireless sensor node 110 may be configured to be connected to any one module regardless of whether it exists in the same train car. Communication between the wireless sensor node 110 and other modules 210, 220, 230 may be connected by a wireless sensor network connection method of the IEEE 802.15.4 method, which is a low-power, low-speed, short-range wireless communication standard such as Zigbee communication.

WSN 관리부(200)는 WSN 게이트웨이(210), 하나 이상의 WSN 코디네이터(220), 하나 이상의 WSN 라우터(230) 및 하나 이상의 WSN AP부(240)를 포함하며, 다수의 무선센서 노드(110)를 통해 하나의 무선 센서 망을 구축할 수 있다. WSN 코디네이터(220), WSN 라우터(230) 및 WSN AP부(240)는 설치되는 열차의 크기(열차의 칸수) 및 통신 상황이나 열차의 형태 등에 따라 개수가 달라질 수 있다.The WSN management unit 200 includes a WSN gateway 210 , one or more WSN coordinators 220 , one or more WSN routers 230 , and one or more WSN AP units 240 , through a plurality of wireless sensor nodes 110 . One wireless sensor network can be built. The number of the WSN coordinator 220 , the WSN router 230 , and the WSN AP unit 240 may vary depending on the size of the installed train (the number of trains), communication conditions, the shape of the train, and the like.

WSN 관리부(200)를 구성하는 WSN 게이트웨이(210), WSN 코디네이터(220), WSN 라우터(230) 및 WSN AP부(240)는 자신과 접속되어 있는 무선센서 노드(110)와 연동하여 열차 상태 정보를 포함하는 센서 데이터를 수신한다. 그리고, WSN 코디네이터(220)는 다른 계위에 위치하는 WSN 라우터(230) 및 WSN AP부(240)를 경유하여 WSN 게이트웨이(210)에 센서 데이터를 전송한다. WSN 코디네이터(220), WSN 라우터(230) 및 WSN AP부(240) 사이는 무선센서망 접속방식(IEEE 802.15.4)으로 연결될 수 있다.The WSN gateway 210 , the WSN coordinator 220 , the WSN router 230 and the WSN AP unit 240 constituting the WSN management unit 200 interwork with the wireless sensor node 110 connected thereto to provide train status information. Receive sensor data including Then, the WSN coordinator 220 transmits the sensor data to the WSN gateway 210 via the WSN router 230 and the WSN AP unit 240 located at different levels. The WSN coordinator 220, the WSN router 230, and the WSN AP unit 240 may be connected using a wireless sensor network access method (IEEE 802.15.4).

WSN 라우터(230)는 접속된 무선센서 노드(110)와 연동하여 열차 상태 정보를 포함하는 센서 데이터를 수신한다. 열차 상태 정보는 무선센서 노드(110)를 통해 주기적으로 수집된 열차 자체 차량의 대차축 상에 있는 다수의 베어링의 온도와 진동에 대한 정보를 포함한다. 그리고, WSN 라우터(230)는 WSN 코디네이터(220)에서 전송하는 센서 데이터를 WSN AP부(240)로 중계 전송하는 기능을 수행한다. The WSN router 230 receives sensor data including train state information in conjunction with the connected wireless sensor node 110 . The train state information includes information on the temperature and vibration of a plurality of bearings on the axle of the train itself, periodically collected through the wireless sensor node 110 . In addition, the WSN router 230 performs a function of relaying and transmitting sensor data transmitted from the WSN coordinator 220 to the WSN AP unit 240 .

WSN AP부(240)는 접속된 무선센서 노드(110), WSN 코디네이터(220) 및 WSN 라우터(230)로부터 열차 상태 정보를 포함하는 센서 데이터를 수신한다. 그리고, WSN AP부(240)는 수신된 센서 데이터를 변화특성에 따라 우선순위를 배정하여 높은 우선순위를 가지는 신호와 낮은 우선순위를 가지는 신호로 구분한다. WSN AP부(240)는 수신된 센서 데이터의 평균 및 분산을 분산을 분석하여 산출되는 변화특성에 기초하여 변화가 많지 않은 데이터의 경우에는 낮은 우선순위를 배정하여 비우선 데이터로 구분하고, 변화가 많은 데이터의 경우에는 높은 우선순위를 배정하여 우선순위 데이터로 구분한다. The WSN AP unit 240 receives sensor data including train state information from the connected wireless sensor node 110 , the WSN coordinator 220 , and the WSN router 230 . In addition, the WSN AP unit 240 assigns priorities to the received sensor data according to change characteristics, and divides the received sensor data into a signal having a high priority and a signal having a low priority. The WSN AP unit 240 assigns a low priority to the data that does not change much based on the change characteristic calculated by analyzing the variance of the average and variance of the received sensor data to classify the data as non-priority data, In the case of a lot of data, a high priority is assigned to classify the data as priority data.

WSN AP부(240)는 변화가 많은 우선순위 데이터를 무선 센서 네트워크를 구성하는 WSN 게이트웨이(210)로 전달한다. WSN AP부(240) 및 WSN 게이트웨이(210) 사이의 통신 방법은 Wi-Fi와 같은 무선 LAN 규격(IEEE 802.11)이 사용될 수 있다.The WSN AP unit 240 transmits the priority data with many changes to the WSN gateway 210 constituting the wireless sensor network. As a communication method between the WSN AP unit 240 and the WSN gateway 210, a wireless LAN standard (IEEE 802.11) such as Wi-Fi may be used.

WSN 게이트웨이(210)는 WSN AP부(240)로부터 전달된 우선순위 데이터를 센서 감시센터(10)로 전달한다. 이를 통해, WSN 게이트웨이(210)는 무선 센서 네트워크(WSN)를 구성하는 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)와 센서 감시센터(10) 사이를 연결한다. WSN 게이트웨이(210) 및 센서 감시센터(10) 사이의 통신 연결은 3G 및 4G와 같은 이동통신망을 이용할 있다. 또한, WSN 게이트웨이(210)는 직접 무선센서 노드(110)와 연동하여 센서 데이터를 수신할 수 있으며, WSN 코디네이터(220)의 기능과 무선 메시 기능, 이동통신망 기능을 통합하고 있어, 무선센서 노드(110), 무선 메시 노드(300) 및 이동통신망과의 연동 기능을 수행할 수 있다. 또한, WSN 게이트웨이(210)는 WSN AP부(240)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 도 1b에서 보여지듯이, WSN 게이트웨이(210)는 WSN망/이동망 라우팅 응용계층(211)을 통해 WSN AP부(240)의 WSN망 라우팅 응용계층(241)의 기능을 모두 수행하여, 센서 데이터 분류 및 패킷 처리를 수행할 수 있다.The WSN gateway 210 transmits the priority data transmitted from the WSN AP unit 240 to the sensor monitoring center 10 . Through this, the WSN gateway 210 connects the train monitoring traffic distributed processing device 100 constituting the wireless sensor network (WSN) and the sensor monitoring center 10 . The communication connection between the WSN gateway 210 and the sensor monitoring center 10 may use a mobile communication network such as 3G and 4G. In addition, the WSN gateway 210 can directly interwork with the wireless sensor node 110 to receive sensor data, and integrate the function of the WSN coordinator 220, the wireless mesh function, and the mobile communication network function, so that the wireless sensor node ( 110), the wireless mesh node 300 and the mobile communication network may perform an interworking function. In addition, the WSN gateway 210 may perform the same function as the WSN AP unit 240 . As shown in FIG. 1B, the WSN gateway 210 performs all the functions of the WSN network routing application layer 241 of the WSN AP unit 240 through the WSN network/mobile network routing application layer 211, and performs sensor data classification and Packet processing can be performed.

그리고, WSN AP부(240)는 우선순위 데이터에 비해 상대적으로 우선순위가 낮은 비우선 데이터를 무선 메시 노드(300)로 전달한다. WSN AP부(240) 및 무선 메시 노드(300)는 메시 네트워크(Mesh Network)를 구성할 수 있다. 그리고 WSN AP부(240) 및 무선 메시 노드(300) 사이의 연결과 둘 이상의 무선 메시 노드(300) 사이의 연결은 메시 링크(Mesh Link)를 통해 연결될 수 있다. WSN AP부(240) 및 무선 메시 노드(300)를 연결하는 메시 링크는 메시 네트워크의 무선랜 표준인 IEEE802.11.s를 통해 연결될 수 있다.In addition, the WSN AP unit 240 transmits non-priority data having a relatively low priority compared to the priority data to the wireless mesh node 300 . The WSN AP unit 240 and the wireless mesh node 300 may configure a mesh network. In addition, a connection between the WSN AP unit 240 and the wireless mesh node 300 and a connection between two or more wireless mesh nodes 300 may be connected through a mesh link. The mesh link connecting the WSN AP unit 240 and the wireless mesh node 300 may be connected through IEEE802.11.s, which is a wireless LAN standard of the mesh network.

무선 메시 노드(300)는 열차가 통과하는 철로 주변에 소정의 간격을 두고 배치되어, WSN 관리부(100)와 메시 네트워크를 구축한다. 그리고, 무선 메시 노드(300)는 메시 링크를 통해 WSN 게이트웨이(210) 및 WSN AP부(240)와 연결된다. 무선 메시 노드(300)는 WSN AP부(240)로부터 메시 링크를 통해 비우선 데이터가 수신되면, 수신된 비우선 데이터를 센서 감시센터(10)로 전달한다. 무선 메시 노드(300)는 서로 다른 무선 메시 노드(300) 사이에 무선 메시 네트워크를 형성하여, 무선 메시 네트워크 내의 연결을 통해 센서 감시센터(100로 비우선 데이터를 전달할 수 있다. 또하느 무선 메시 노드(300)는 유선 연결을 통해 센서 감시센터(10)로 비우선 데이터를 전달할 수 있다. 이와 같은 무선 메시 노드(300)는 무선 센서 네트워크 철로 장비(Wireless Sensor Network Rail Side Equipment, WSN RSE)로 명명할 수 있다.The wireless mesh node 300 is disposed at a predetermined interval around the railroad through which the train passes, and establishes a mesh network with the WSN management unit 100 . In addition, the wireless mesh node 300 is connected to the WSN gateway 210 and the WSN AP unit 240 through a mesh link. When non-priority data is received from the WSN AP unit 240 through the mesh link, the wireless mesh node 300 transmits the received non-priority data to the sensor monitoring center 10 . The wireless mesh node 300 may form a wireless mesh network between different wireless mesh nodes 300 and transmit non-priority data to the sensor monitoring center 100 through a connection within the wireless mesh network. Another wireless mesh node 300 may transmit non-priority data to the sensor monitoring center 10 through a wired connection. Such a wireless mesh node 300 is named Wireless Sensor Network Rail Side Equipment (WSN RSE). can do.

본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차 내부에 무선 센서 네트워크를 구축할 뿐만 아니라, 철로 옆에 설치된 무선 메시 노드(300)와 열차 내의 무선 센서 네트워크를 연결하여 메시 네트워크를 구축한다. 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차에서 측정된 센서 데이터를 변화특성에 따라 서로 다른 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하여 우선순위 데이터는 이동통신망을 통해 무선 센서 네트워크에서 센서 감시센터(10)로 바로 전달된다. 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 비우선 데이터는 메시 네트워크를 통해 철로 옆에 위치한 무선 메시 노드(300)를 경유하여 비우선 데이터를 센서 감시센터(10)로 전달한다.The train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 through the hierarchical wireless sensor network construction according to the present invention not only builds a wireless sensor network inside the train, but also includes the wireless mesh node 300 installed next to the railroad and the wireless sensor network in the train. connect to build a mesh network. The train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 divides the sensor data measured in the train into different priority data and non-priority data according to the change characteristics, and the priority data is transmitted to the sensor monitoring center 10 in the wireless sensor network through the mobile communication network. ) is transferred directly to In addition, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 transmits the non-priority data to the sensor monitoring center 10 via the wireless mesh node 300 located next to the railway through the mesh network.

종래의 열차 감시 기술이 실시간으로 감시되는 센서 데이터를 전송하는 과정에서 방대한 트래픽 양으로 인해 병목현상이 발생할 수 있다. 반면에, 본 발명에서는 열차의 상태를 감시하는 센서 데이터를 계층적으로 분산 처리함으로써, 트래픽 병목 현상을 예방할 수 있다.In the process of transmitting sensor data monitored in real time by the conventional train monitoring technology, a bottleneck may occur due to a large amount of traffic. On the other hand, in the present invention, it is possible to prevent a traffic bottleneck by hierarchically distributed processing of sensor data for monitoring the condition of a train.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 WSN AP부(240)를 나타내는 상세도이다.2 is a detailed view showing the WSN AP unit 240 of the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

WSN AP부(240)의 WSN 라우팅 응용계층은 우선순위 분류부(241), 열차 위치정보 검색부(242), 시각정보 인덱스 생성부(243), 메시 네트워크 전송패킷 생성부(244), 이동통신망 전송패킷 생성부(245) 및 무선접속링크 선정부(246)를 포함한다.The WSN routing application layer of the WSN AP unit 240 includes a priority classification unit 241, a train location information search unit 242, a time information index generation unit 243, a mesh network transmission packet generation unit 244, and a mobile communication network. and a transmission packet generation unit 245 and a radio access link selection unit 246 .

우선순위 분류부(241)는 수신된 센서 데이터의 평균 및 분산을 통해 변화특성을 분석하여 우선순위를 분류한다. 우선순위 분류부(241)는 센서 데이터의 평균과 분산에 기초하여 센서 데이터의 변화 정도를 파악하여, 변화가 많은 센서 데이터를 우선순위 데이터로 분류하고, 변화가 적은 센서 데이터를 비우선 데이터로 분류한다.The priority classifying unit 241 classifies priorities by analyzing the change characteristics through the average and variance of the received sensor data. The priority classifier 241 identifies the degree of change in sensor data based on the average and variance of the sensor data, classifies sensor data with large changes as priority data, and classifies sensor data with small changes as non-priority data. do.

열차 위치정보 검색부(242)는 열차의 위치를 분석하여 무선 메시 노드(300)로 접속이 가능한 시각을 추정한다. 열차 위치정보 검색부(242)는 GPS 등과 같은 위치 측정 장비를 이용하여 운행중인 열차의 현재 위치를 확인한다. 그리고, 열차 위치정보 검색부(242)는 철로 옆에 설치된 다수의 무선 메시 노드(300)의 위치와 열차의 현재 위치를 비교하여, 열차의 이동 방향에 따라 접근하게 될 무선 메시 노드(300)와의 거리 및 접속이 가능한 시각을 추정할 수 있다. 이를 통해, 빠르게 이동하는 열차에서, WSN 관리부(200)는 현재 연결중인 무선 메시 노드와 다음에 연결될 무선 메시 노드 사이의 핸드오버가 가능하다.The train location information search unit 242 estimates the time when the wireless mesh node 300 is accessible by analyzing the location of the train. The train location information search unit 242 uses a location measuring device such as GPS to check the current location of a running train. In addition, the train location information search unit 242 compares the positions of a plurality of wireless mesh nodes 300 installed next to the railroad with the current position of the train, Distance and access time can be estimated. Through this, in a fast moving train, the WSN manager 200 can perform handover between a currently connected wireless mesh node and a wireless mesh node to be connected next.

시각정보 인덱스 생성부(243)는 수집된 센서 데이터의 패킷에 측정 시간을 나타내는 시각정보 인덱스를 부가한다. 본 발명에서는 수집된 센서 데이터를 수집된 시간에 따라 순차적으로 전송하는 것이 아니라, 변화특성에 따라 우선순위를 구분하여 서로 다른 통신망(이동통신망과 메시 네트워크)을 통해 센서 감시센터(10)로 전달한다. 따라서, 센서 감시센터(10)에서 서로 다른 통신망을 통해 전달된 센서 데이터(우선순위 데이터 및 비우선 데이터)를 순서대로 확인 및 관리할 수 있도록 시각정보 인덱스 생성부(243)는 센서 데이터에 시각정보 인덱스를 부가한다.The time information index generator 243 adds a time information index indicating a measurement time to the packet of the collected sensor data. In the present invention, the collected sensor data is not sequentially transmitted according to the collected time, but priorities are classified according to the change characteristics and transmitted to the sensor monitoring center 10 through different communication networks (mobile communication network and mesh network). . Therefore, so that the sensor monitoring center 10 can sequentially check and manage the sensor data (priority data and non-priority data) transmitted through different communication networks, the visual information index generation unit 243 provides visual information to the sensor data. add an index

메시 네트워크 전송패킷 생성부(244)는 우선순위 분류부(241)에 의해 분류된 비우선 데이터를 메시 링크를 통해 무선 메시 노드(300)로 전달하기 위한 전송패킷 형태로 생성한다. 그리고, 이동통신망 전송패킷 생성부(245)는 우선순위 분류부(241)에 의해 분류된 우선순위 데이터를 이동통신망을 통해 센서 감시센터(10)로 전달하기 위한 전송패킷 형태로 생성한다.The mesh network transmission packet generation unit 244 generates the non-priority data classified by the priority classification unit 241 in the form of transmission packets for transmitting to the wireless mesh node 300 through the mesh link. In addition, the mobile communication network transmission packet generation unit 245 generates the priority data classified by the priority classification unit 241 in the form of transmission packets for transmitting to the sensor monitoring center 10 through the mobile communication network.

무선접속링크 선정부(246)는 생성된 전송패킷을 대응하는 무선접속 장치로 전달한다. 무선접속링크 선정부(246)는 메시 네트워크 전송패킷 생성부(244)에서 생성된 메시 네트워크 전송패킷을 메시 링크를 통해 무선 메시 노드(300)로 전달하고, 이동통신망 전송패킷 생성부(245)에서 생성된 이동통신 전송패킷을 WSN 게이트웨이(210)로 전달한다.The radio access link selection unit 246 transmits the generated transmission packet to a corresponding radio access device. The radio access link selection unit 246 transmits the mesh network transmission packet generated by the mesh network transmission packet generation unit 244 to the wireless mesh node 300 through the mesh link, and in the mobile communication network transmission packet generation unit 245 . The generated mobile communication transmission packet is transferred to the WSN gateway 210 .

WSN AP부(240)의 메시 인터워킹부(247)는 열차의 위치정보 및 무선 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 메시 네트워크의 경로(링크)를 생성할 수 있다. WSN AP부(240)는 사전에 철로 주변에 설치된 다수의 무선 메시 노드(300)의 위치에 대한 정보를 열차정보 데이터베이스(DB)로부터 전달받을 수 있다. 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 수집된 열차의 위치정보, 무선 메시 노드(300)의 위치에 대한 정보 및 열차의 운행방향(또는 열차의 속도)로부터 진행 방향에 위치한 가장 가까운 무선 센서 노드를 산출할 수 있다. WSN AP부(240)는 산출된 무선 센서 노드에 접근하면, 해당 무선 센서 노드를 탐색하여 메시 네트워크의 링크를 생성한다. WSN AP부(240)의 메시 인터워킹 과정은 후술하는 도 6에서 추가적으로 설명한다.The mesh interworking unit 247 of the WSN AP unit 240 may generate a path (link) of the mesh network based on the location information of the train and the location information of the wireless sensor node. The WSN AP unit 240 may receive information on the positions of a plurality of wireless mesh nodes 300 installed around the railroad in advance from the train information database DB. The train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 collects the location information of the train, the information on the location of the wireless mesh node 300, and the nearest wireless sensor node located in the traveling direction from the traveling direction (or the speed of the train) of the train. can be calculated. When the WSN AP unit 240 approaches the calculated wireless sensor node, it searches for a corresponding wireless sensor node and creates a mesh network link. The mesh interworking process of the WSN AP unit 240 will be further described with reference to FIG. 6 to be described later.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 열차 감시 트래픽 분산처리 과정을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a train monitoring traffic distributed processing process of the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 무선센서 노드(110)는 열차의 대차 축 상에 있는 다수의 베어링의 온도 및 진동을 주기적으로 측정하여 센서 데이터를 수집한다(S301). 그리고, 무선센서 노드(110)는 자신이 접속되어 있는 WSN 관리부(200)에 감지된 센서 데이터(열차 상태 정보)를 전달한다(S302). 무선센서 노드(110)와 WSN 관리부(200) 사이의 통신은 지그비(Zigbee) 통신과 같은 저전력 저속의 근거리 무선통신 표준인 IEEE 802.15.4 방식의 무선센서망 접속방식으로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the wireless sensor node 110 collects sensor data by periodically measuring the temperature and vibration of a plurality of bearings on the bogie shaft of the train ( S301 ). Then, the wireless sensor node 110 transmits the sensed sensor data (train state information) to the WSN management unit 200 to which it is connected (S302). Communication between the wireless sensor node 110 and the WSN manager 200 may be connected by a wireless sensor network connection method of IEEE 802.15.4 method, which is a low-power, low-speed, short-range wireless communication standard such as Zigbee communication.

무선센서 노드(110)로부터 수집된 센서 데이터가 전달되면, WSN 관리부(200)는 수신된 센서 데이터의 평균 및 분산을 산출하여 변화특성을 분석한다(S303). 그리고, WSN 관리부(200)는 분석된 변화특성에 기반하여 센서 데이터의 우선순위를 분류하여 센서 데이터를 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분한다(S304). 변화특성은 데이터 값의 변화량을 의미한다. WSN 관리부(200)는 변화특성에 기초하여 변화가 많지 않은 데이터의 경우에는 낮은 우선순위를 배정하여 비우선 데이터로 구분하고, 변화가 많은 데이터의 경우에는 높은 우선순위를 배정하여 우선순위 데이터로 구분한다. When the sensor data collected from the wireless sensor node 110 is transmitted, the WSN management unit 200 calculates the average and variance of the received sensor data to analyze the change characteristics (S303). Then, the WSN management unit 200 classifies the priorities of the sensor data based on the analyzed change characteristics to classify the sensor data into priority data and non-priority data (S304). The change characteristic means the amount of change in the data value. The WSN management unit 200 assigns a low priority to data with little change based on the change characteristics to classify it as non-priority data, and assigns a high priority to data with a lot of change and classifies it into priority data. do.

다음으로, WSN 관리부(200)는 분류된 우선순위 데이터 및 비우선 데이터에 시간정보 인덱스를 부여한다(S305). 본 발명에서는 수집된 센서 데이터를 수집된 시간에 따라 순차적으로 전송하는 것이 아니라, 변화특성에 따라 우선순위를 구분하여 서로 다른 통신망(이동통신망과 메시 네트워크)을 통해 센서 감시센터(10)로 전달한다. 따라서, 센서 감시센터(10)에서 서로 다른 통신망을 통해 전달된 센서 데이터(우선순위 데이터 및 비우선 데이터)를 순서대로 확인 및 관리할 수 있도록 WSN 관리부(200)는 센서 데이터에 시각정보 인덱스를 부가한다. S305 단계는 우선순위 데이터 및 비우선 데이터를 분류하는 S303 및 S304 단계 이전에 수행될 수 있다. 이 경우, 센서 데이터에 시간정보 인덱스를 먼저 부여하고, 부여된 시간정보 인덱스는 분류된 우선순위 데이터 및 비우선 데이터에 포함될 수 있다.Next, the WSN management unit 200 assigns a time information index to the classified priority data and non-priority data (S305). In the present invention, the collected sensor data is not sequentially transmitted according to the collected time, but priorities are classified according to the change characteristics and transmitted to the sensor monitoring center 10 through different communication networks (mobile communication network and mesh network). . Therefore, the WSN management unit 200 adds a visual information index to the sensor data so that the sensor monitoring center 10 can sequentially check and manage the sensor data (priority data and non-priority data) transmitted through different communication networks. do. Step S305 may be performed before steps S303 and S304 of classifying priority data and non-priority data. In this case, a time information index is first given to the sensor data, and the assigned time information index may be included in the classified priority data and non-priority data.

다음으로, WSN 관리부(200)는 이동통신망을 통해 우선순위 데이터를 센서 감시센터(10)로 전달한다(S306). 그리고, WSN 관리부(200)는 메시 네트워크를 통해 비우선 데이터를 무선 메시 노드(300)로 전달한다(S307). WSN 관리부(200) 및 무선 메시 노드(300)를 연결하는 메시 링크는 메시 네트워크의 무선랜 표준인 IEEE802.11.s를 통해 연결될 수 있다. WSN 관리부(200)로부터 비우선 데이터를 수신한 무선 메시 노드(300)는 비우선 데이터를 센서 감시센터(10)로 전달한다(S308). 본 발명에서는 변화가 많은 우선순위 데이터는 이동통신망으로 직접 전달하지만, 변화가 적은 비우선 데이터는 무선 메시 노드(300)를 경유하여 전달하기 때문에, 열차 감시 트래픽을 분산하여 처리할 수 있다. 또한, 무선 메시 노드(300)는 움직이는 열차가 아니라 열차가 이동하는 철로(선로) 주변에 위치하기 때문에 유선 통신을 이용할 수 있어 대용량의 트래픽 처리가 가능하다.Next, the WSN management unit 200 transmits the priority data to the sensor monitoring center 10 through the mobile communication network (S306). Then, the WSN manager 200 transmits the non-priority data to the wireless mesh node 300 through the mesh network (S307). A mesh link connecting the WSN manager 200 and the wireless mesh node 300 may be connected through IEEE802.11.s, which is a wireless LAN standard of a mesh network. The wireless mesh node 300 receiving the non-priority data from the WSN management unit 200 transmits the non-priority data to the sensor monitoring center 10 (S308). In the present invention, priority data with many changes is transmitted directly to the mobile communication network, but non-priority data with small changes is transmitted via the wireless mesh node 300, so that train monitoring traffic can be distributed and processed. In addition, since the wireless mesh node 300 is located near the railway (track) on which the train moves, not the moving train, wired communication can be used, so that a large amount of traffic can be processed.

센서 감시센터(10)로 전달된 우선순위 데이터 및 비우선 데이터를 포함하는 센서 데이터는 WSN 관리부(200)에 의해 시간정보 인덱스가 부여(S305)된다. 센서 감시센터(10)는 서로 다른 통신 경로를 통해 전달된 우선순위 데이터 및 비우선 데이터를 시간정보 인덱스에 기초하여 복원한다(S309).The sensor data including the priority data and non-priority data transmitted to the sensor monitoring center 10 is given a time information index by the WSN management unit 200 (S305). The sensor monitoring center 10 restores the priority data and the non-priority data transmitted through different communication paths based on the time information index (S309).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 메시 네트워크 연결 과정을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a mesh network connection process of the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 철로를 따라 운행중인 열차의 위치정보 및 철로 주변에 배치된 하나 이상의 무선 메시 노드(300)의 위치 정보에 기초하여, 운행중인 열차가 인접하게 될 무선 메시 노드(300)를 조기에 탐색하여 무선 메시링크 설정 절차를 고속으로 수행할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 열차의 운행속도와 운행방향에 관계없이 무선 메시 네트워크를 고속으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the apparatus 100 for distributing train monitoring traffic through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to the present invention includes location information of trains running along the railway and one or more wireless mesh nodes 300 disposed around the railway. ), the wireless mesh node 300 to which a running train will be adjacent can be searched early to perform a wireless mesh link setup procedure at high speed. Through this, according to the present invention, the wireless mesh network can be formed at high speed regardless of the running speed and the running direction of the train.

WSN 관리부(200)는 센서 감시센터(10)로부터 하나 이상의 무선 메시 노드 위치 정보를 수신한다(S401). 무선 메시 노드(300)는 열차가 운행하는 철로 주변에 소정의 거리를 이격하여 설치된다. 그리고, 무선 메시 노드(300)가 설치된 위치에 대한 정보를 포함하는 무선 메시 노드 위치 정보는 센서 감시센터(10)에서 된다. The WSN management unit 200 receives one or more wireless mesh node location information from the sensor monitoring center 10 (S401). The wireless mesh node 300 is installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance around the railroad on which the train runs. In addition, the wireless mesh node location information including information on the location where the wireless mesh node 300 is installed is obtained from the sensor monitoring center 10 .

다음으로, WSN 관리부(200)는 운행중인 열차의 위치정보를 수집한다(S402). 열차는 설치된 철로를 따라 지속적으로 이동하기 때문에, 열차의 위치는 지속적으로 변화한다. 따라서, WSN 관리부(200)는 소정의 주기를 가지고 열차의 현재 위치정보를 수집한다. WSN 관리부(200)는 GPS를 이용하여 열차의 위치정보를 수집하거나, 지나온 열차역이나 무선 메시 노드(300)의 위치와 열차의 속도를 이용하여 열차위 위치정보를 산출할 수 있으며, 기타 다양한 방법으로 열차의 위치정보를 수집할 수 있다. 또한, WSN 관리부(200)는 열차의 위치정보에 열차의 속도 정보를 포함할 수 있다.Next, the WSN management unit 200 collects the location information of the train in operation (S402). Since the train is continuously moving along the installed railway, the position of the train is constantly changing. Accordingly, the WSN management unit 200 collects the current location information of the train with a predetermined period. The WSN management unit 200 may collect train location information using GPS, or calculate the train location information by using the location of a passing train station or wireless mesh node 300 and the speed of the train. Train location information can be collected. Also, the WSN management unit 200 may include train speed information in the train location information.

무선 메시 노드 위치 정보 및 열차 위치정보가 수집되면, WSN 관리부(200)는 무선 메시 노드 위치 정보 및 열차 위치정보에 기초하여 열차의 진행 방향에 위치한 무선 메시 노드(300)를 확인한다(S403). 다음으로, WSN 관리부(200)는 확인된 무선 메시 노드(300) 중에서 가장 가까운 무선 메시 노드(300a)를 산출한다(S404). 열차의 진행방향에는 다수의 무선 메시 노드(300)가 위치할 수 있다. 따라서, WSN 관리부(200)는 열차의 진행경로 상에 위치한 다수의 무선 메시 노드(300) 중에서 열차와 가장 가까운 거리에 있는 무선 메시 노드(300a)를 산출하여 다음 번 메시 무선 메시 네트워크를 형성할 대상으로 결정한다. 그리고, WSN 관리부(200)는 산출된 무선 메시 노드(300a)와의 거리 및 운행중인 열차의 속도를 고려하여 해당 산출된 무선 메시 노드(300a)에 도달하는 시간을 예측한다(S405). When the wireless mesh node location information and the train location information are collected, the WSN management unit 200 checks the wireless mesh node 300 located in the traveling direction of the train based on the wireless mesh node location information and the train location information (S403). Next, the WSN manager 200 calculates the closest wireless mesh node 300a among the checked wireless mesh nodes 300 ( S404 ). A plurality of wireless mesh nodes 300 may be located in the traveling direction of the train. Therefore, the WSN management unit 200 calculates the wireless mesh node 300a closest to the train from among a plurality of wireless mesh nodes 300 located on the train's travel path, and the target to form the next mesh wireless mesh network. to decide Then, the WSN management unit 200 predicts the time to arrive at the calculated wireless mesh node 300a in consideration of the calculated distance to the wireless mesh node 300a and the speed of the running train (S405).

그리고, WSN 관리부(200)는 산출된 무선 메시 노드(300a)와의 무선 메시 링크를 연결하여 무선 메시 네트워크를 형성한다(S406). 이 때, WSN 관리부(200)는 S405 단계에서 산출된 예측 도달 시간을 고려하여 산출된 무선 메시 노드(300a)를 조기에 탐색하여 무선 메시 링크 설정 절차를 고속으로 수행할 수 있다. 산출된 무선 메시 노드(300a)와 무선 메시 네트워크가 형성되면, WSN 관리부(200)는 비우선 데이터를 무선 메시 네트워크를 통해 산출된 무선 메시 노드(300a)로 전달한다(S407).Then, the WSN manager 200 connects the calculated wireless mesh link with the wireless mesh node 300a to form a wireless mesh network (S406). In this case, the WSN management unit 200 may perform the wireless mesh link establishment procedure at high speed by early searching for the wireless mesh node 300a calculated in consideration of the predicted arrival time calculated in step S405 . When the calculated wireless mesh node 300a and the wireless mesh network are formed, the WSN manager 200 transmits non-priority data to the calculated wireless mesh node 300a through the wireless mesh network (S407).

이와 같은 과정을 통해 본 발명에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차의 이동에 따라 서로 다른 무선 메시 노드(예를 들어 301 내지 303) 사이에서 빠른 핸드오버(Hand over)가 가능하다.Through this process, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to the present invention provides a fast handover between different wireless mesh nodes (eg, 301 to 303) according to the movement of the train. (Hand over) is possible.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 트래픽 분산처리 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a traffic distribution processing method of the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)에서 WSN 망 라우팅 응용계층 동작 절차에 따른 트래픽 분산처리 방법은 변화특성에 따라 분류된 데이터를 메시 네트워크 및 이동통신망을 사용하여 분산 처리할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the traffic distribution processing method according to the WSN network routing application layer operation procedure in the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention depends on the change characteristics. Classified data can be distributed and processed using mesh networks and mobile communication networks.

먼저, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차의 대차 축 상에 있는 다수의 베어링의 온도 및 진동을 주기적으로 측정하여 센서 데이터를 수집한다(S501). 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 수집된 센서 데이터에 시간정보 인덱스를 입력한다(S502). 본 발명에서는 수집된 센서 데이터를 수집된 시간에 따라 순차적으로 전송하는 것이 아니라, 변화특성에 따라 우선순위를 구분하여 서로 다른 통신망(이동통신망과 메시 네트워크)을 통해 센서 감시센터(10)로 전달한다. 따라서, 센서 감시센터(10)에서 서로 다른 통신망을 통해 전달된 센서 데이터(우선순위 데이터 및 비우선 데이터)를 순서대로 확인 및 관리할 수 있도록 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 센서 데이터에 시각정보 인덱스를 부가한다. 시간정보 인덱스를 입력하는 S502 단계는 센서 데이터를 분류하는 과정 전 또는 과정 후에 순서에 관계없이 수행될 수 있다.First, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 collects sensor data by periodically measuring the temperature and vibration of a plurality of bearings on the bogie shaft of the train (S501). Then, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 inputs the time information index to the collected sensor data (S502). In the present invention, the collected sensor data is not sequentially transmitted according to the collected time, but priorities are classified according to the change characteristics and transmitted to the sensor monitoring center 10 through different communication networks (mobile communication network and mesh network). . Therefore, so that the sensor monitoring center 10 can sequentially check and manage the sensor data (priority data and non-priority data) transmitted through different communication networks, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 provides a visual information on the sensor data. Add an information index. Step S502 of inputting the time information index may be performed regardless of the order before or after the process of classifying the sensor data.

다음으로, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 수십된 센서 데이터의 변화특성을 분석한다(S503). 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 센서 데이터의 변화 특성을 분석하여 센서 데이터의 평균 및 분산을 산출한다. 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 산출된 센서 데이터의 평균 및 분산을 기 설정된 임계값과 비교하여 임계값 초과 여부를 판단한다(S504). 만약, 해당 센서 데이터의 평균 및 분산이 임계값을 초과하지 않는다면, 비우선 데이터로 분류한다(S505). 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 메시 네트워크 연동을 통해 비우선 데이터를 무선 메시 노드(300)로 전달한다(S506). 반면에, 해당 센서 데이터의 평균 및 분산이 임계값을 초과한다면, 우선순위 데이터로 분류한다(S507). 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 이동통신망 연동을 통해 우선순위 데이터를 센서 감시센터(10)로 전달한다(S508). 본 발명에 따른 열차 감시 트래픽 분산처리 방법은 상술한 과정을 통해 센서 데이터를 비우선 데이터 및 우선순위 데이터를 분류하여 서로 다른 통신망을 통해 전달함으로써, 열차 감시 트래픽을 분산하여 처리할 수 있다.Next, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 analyzes the change characteristics of several tens of sensor data (S503). The train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 calculates the average and variance of the sensor data by analyzing the change characteristics of the sensor data. Then, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 compares the average and variance of the calculated sensor data with a preset threshold to determine whether the threshold is exceeded ( S504 ). If the average and variance of the corresponding sensor data do not exceed the threshold value, the data is classified as non-priority data (S505). Then, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 transmits the non-priority data to the wireless mesh node 300 through mesh network interworking (S506). On the other hand, if the average and variance of the corresponding sensor data exceeds the threshold value, the data is classified as priority data (S507). Then, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 transmits the priority data to the sensor monitoring center 10 through mobile communication network linkage (S508). The train monitoring traffic distributed processing method according to the present invention can distribute and process the train monitoring traffic by classifying the sensor data through the above-described process and transmitting the non-priority data and the priority data through different communication networks.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 메시 네트워크 연동 절차를 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a mesh network interworking procedure of the apparatus 100 for distributing train monitoring traffic through the construction of a hierarchical wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)의 메시 네트워크 연동 절차는 초기 상태에서 파리미터를 초기화(S601)시킨 후, 열차의 위치정보를 수집한다(S602). 열차가 운행 중이기 때문에, 열차의 위치정보는 소정의 주기를 가지고 반복적으로 갱신될 수 있다. 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차의 이동 경로에 위치한 무선 센서 노드를 산출한다(S603). 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 사전에 철로 주변에 설치된 다수의 무선 메시 노드(300)의 위치에 대한 정보를 열차정보 데이터베이스(DB)로부터 전달받을 수 있다. 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 수집된 열차의 속도정보/위치정보, 무선 메시 노드(300)의 위치에 대한 정보 및 열차의 운행방향(또는 열차의 속도)로부터 진행 방향에 위치한 가장 가까운 무선 메시 노드(300)를 산출할 수 있다. Referring to FIG. 6 , in the mesh network interworking procedure of the apparatus 100 for distributed processing of train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction according to an embodiment of the present invention, parameters are initialized in an initial state (S601), and then the train location information is collected (S602). Since the train is in operation, the location information of the train may be repeatedly updated with a predetermined cycle. Then, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 calculates a wireless sensor node located in the moving path of the train (S603). The train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 may receive information on the positions of a plurality of wireless mesh nodes 300 installed around the railroad in advance from the train information database DB. The train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 is the closest wireless device located in the traveling direction from the collected train speed information/location information, information on the location of the wireless mesh node 300, and the train's running direction (or train's speed). A mesh node 300 may be calculated.

이동 경로에 위치한 무선 메시 노드(300)가 산출되면, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 산출된 무선 메시 노드(300)를 발견했는지 여부를 판단한다(S604). 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 열차의 위치정보와 산출된 무선 메시 노드(300)의 위치를 비교하여 열차가 산출된 무선 메시 노드(300)에 근접하면, 산출된 무선 메시 노드(300)를 탐색한다.When the wireless mesh node 300 located in the moving path is calculated, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 determines whether the calculated wireless mesh node 300 is found (S604). The train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 compares the train location information with the calculated location of the wireless mesh node 300, and when the train approaches the calculated wireless mesh node 300, the calculated wireless mesh node 300 explore

만약, 산출된 무선 메시 노드(300)가 발견되면, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 메시 네트워크 경로를 생성한다(S605). 그리고, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 비우선 데이터를 메시 네트워크를 통해 산출된 무선 메시 노드로 전달한다(S606). 연결된 무선 메시 노드(산출된 무선 메시 노드)로 전달된 비우선 데이터는 연결된 무선 미메시 노드를 경유하여 센서 감시센터(10)로 유선 통신을 이용하여 전달될 수 있다.If the calculated wireless mesh node 300 is found, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 creates a mesh network path ( S605 ). Then, the train monitoring traffic distributed processing apparatus 100 transmits the non-priority data to the calculated wireless mesh node through the mesh network (S606). Non-priority data transmitted to the connected wireless mesh node (the calculated wireless mesh node) may be transmitted to the sensor monitoring center 10 via the connected wireless mesh node using wired communication.

만약, S604 단계에서 열차가 산출된 무선 센서 노드에 근접하였지만, 무선 메시 노드를 발견하지 못한 경우에는, 열차 감시 트래픽 분산처리 장치(100)는 소정의 시간을 대기(S606)한 후, 타이머 종료 여부를 판단한다(S607). 만약, 타이머가 종료되지 않은 경우, 무선 메시 노드를 재탐색(S604)한다. 반면에, 만약, 만약 타이머가 종료된 경우에는 해당 패킷을 전송하는 절차를 중단한 후, 차후에 이를 재전송하는 절차를 수행한다. 이와 같이, 본 발명에서는 열차의 운행속도와 열차의 위치정보를 통해 무선 메시 노드를 조기에 탐색하여 무선 메시 링크 설정절차를 고속으로 수행할 수 있다.If, in step S604, the train approaches the calculated wireless sensor node, but the wireless mesh node is not found, the train monitoring traffic distribution processing apparatus 100 waits a predetermined time (S606), and then whether the timer ends is determined (S607). If the timer has not expired, the wireless mesh node is searched again ( S604 ). On the other hand, if the timer expires, the procedure for transmitting the corresponding packet is stopped, and then the procedure for retransmitting the packet is performed. As described above, in the present invention, a wireless mesh link establishment procedure can be performed at high speed by early searching for a wireless mesh node based on the train's operating speed and the train's location information.

이상 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. It is possible.

100: 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치
110: 무선 센서 노드
200: WSN 관리부 210: WSN 게이트웨이
220: WSN 코디네이터 230: WSN 라우터
240: WSN AP부 300: 무선 메시 노드
300a: 산출된 무선 메시 노드100: Distributed processing device for train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction
110: wireless sensor node
200: WSN management unit 210: WSN gateway
220: WSN coordinator 230: WSN router
240: WSN AP unit 300: wireless mesh node
300a: calculated wireless mesh node

Claims (15)

운행 중인 열차의 상태 정보를 측정하는 무선 센서노드들로부터 수신한 센서 데이터를, 상기 센서 데이터의 변화특성에 따라 우선순위 데이터 및 비우선 데이터로 구분하는 우선순위 분류부;
상기 열차가 통과하는 철로 주변에 소정의 간격을 두고 배치된 무선 메시 노드들에 대응되는 WSN 철로 장치들(rail side equipment, RSE)의 위치정보를 토대로 상기 열차의 위치를 분석하여 상기 WSN 철로 장치들과 접속이 가능한 시각을 추정하는 열차 위치정보 검색부; 및
상기 센서 데이터를 변화특성과 상기 WSN 철로 장치들과 접속이 가능한 시각에서의 상기 열차의 위치에 따라 상기 우선순위 데이터를 이동통신망을 통해 센서 감시센터로 전달하기 위한 전송패킷 형태로 생성하고, 상기 비우선 데이터를 무선 메시 네트워크(Wireless Mesh Network)를 통해 상기 센서 감시센터로 전달하기 위한 전송패킷 형태로 생성하는 전송패킷 생성부;를 포함하고,
상기 무선 메시 네트워크는 상기 열차에 배치되고 상기 무선 센서노드들에 연결되는 무선 센서 네트워크 액세스 포인트(wireless sensor network access point, WSN AP), 및 상기 열차에 배치된 WSN 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.a priority classifying unit for classifying sensor data received from wireless sensor nodes that measure status information of a running train into priority data and non-priority data according to a change characteristic of the sensor data;
The location of the train is analyzed based on location information of WSN rail side equipment (RSE) corresponding to wireless mesh nodes disposed at a predetermined interval around the rail through which the train passes, and the WSN rail devices are installed. a train location information search unit for estimating a time at which access is possible; and
Generating the sensor data in the form of a transmission packet for transmitting the priority data to the sensor monitoring center through a mobile communication network according to the change characteristics and the position of the train at the time when connection with the WSN railway devices is possible, First, a transmission packet generation unit for generating data in the form of a transmission packet for transmitting data to the sensor monitoring center through a wireless mesh network;
The wireless mesh network comprises a wireless sensor network access point (WSN AP) disposed in the train and connected to the wireless sensor nodes, and a WSN gateway disposed in the train. Distributed processing device for train monitoring traffic through the establishment of an enemy wireless sensor network. 제1항에 있어서,
상기 WSN AP는 WSN 라우팅 응용계층, WSN 코디네이터 및 메시 인터워킹부를 구비하고,
여기서 상기 WSN 라우팅 응용계층은 상기 우선순위 분류부, 상기 열차 위치정보 검색부 및 상기 전송패킷 생성부를 포함하고, 상기 WSN 코디네이터는 상기 무선 센서노드들과 연동하여 상기 열차의 상태 정보를 포함한 센서 데이터를 수신하고, 상기 메시 인터워킹부는 상기 WSN 게이트웨이와 연동하기 위한 링크와 상기 WSN RSE와 연동하기 위한 링크를 생성하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.According to claim 1,
The WSN AP includes a WSN routing application layer, a WSN coordinator, and a mesh interworking unit,
Here, the WSN routing application layer includes the priority classification unit, the train location information search unit, and the transmission packet generation unit, and the WSN coordinator interworks with the wireless sensor nodes to transmit sensor data including the train status information. and the mesh interworking unit generates a link for interworking with the WSN gateway and a link for interworking with the WSN RSE. 제1항에 있어서,
상기 우선순위 분류부는,
상기 센서 데이터의 평균 및 분산에 기초하여 상기 센서 데이터의 변화특성을 분석하고, 상기 변화특성의 변화량이 상대적으로 많은 센서 데이터를 우선순위 데이터로 분류하며, 상기 변화특성의 변화량이 상대적으로 적은 센서 데이터를 비우선 데이터로 분류하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.According to claim 1,
The priority classification unit,
Analyze the change characteristics of the sensor data based on the average and variance of the sensor data, classify sensor data with a relatively large amount of change in the change characteristic as priority data, and sensor data with a relatively small change amount of the change characteristic Distributed processing device for train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction, characterized in that it classifies as non-priority data. 제1항에 있어서,
상기 열차 위치정보 검색부는 상기 열차의 위치정보 및 상기 무선 메시 노드의 위치정보에 기초하여 상기 열차가 무선 메시 노드에 접근하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.According to claim 1,
Train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction, characterized in that the train location information search unit determines whether the train approaches the wireless mesh node based on the location information of the train and the location information of the wireless mesh node Distributed processing unit. 제4항에 있어서,
상기 열차 위치정보 검색부는 상기 무선 메시 노드의 위치 정보 및 상기 열차의 위치정보에 기초하여 상기 열차의 진행 방향에 위치한 무선 메시 노드를 확인하고, 확인된 무선 메시 노드 중에서 가장 가까운 무선 메시 노드를 산출하며, 산출된 무선 메시 노드와의 거리 및 열차 속도를 고려하여 도달 시간을 예측하여 상기 산출된 무선 메시 노드를 포함한 무선 메시 네트워크가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.5. The method of claim 4,
The train location information search unit checks the wireless mesh node located in the traveling direction of the train based on the location information of the wireless mesh node and the location information of the train, and calculates the closest wireless mesh node among the checked wireless mesh nodes, , train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction, characterized in that a wireless mesh network including the calculated wireless mesh node is formed by estimating the arrival time in consideration of the calculated distance to the wireless mesh node and the train speed Distributed processing unit. 제1항에 있어서,
상기 센서 데이터의 측정 시간에 대한 정보를 포함하는 시간정보 인덱스를 상기 우선순위 데이터 및 상기 비우선 데이터에 부여하는 시간정보 인덱스 생성부를 더 포함하며,
상기 시간정보 인덱스는 상기 센서 감시센터에서 수신된 센서 데이터를 분류하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.According to claim 1,
Further comprising a time information index generator for giving a time information index including information on the measurement time of the sensor data to the priority data and the non-priority data,
The time information index is used to classify the sensor data received from the sensor monitoring center. 제1항에 있어서,
상기 전송패킷 생성부에서 생성된 메시 네트워크 전송패킷을 상기 무선 메시 네트워크의 특정 WSN 철로 장치로 전달하고, 상기 전송패킷 생성부에서 생성된 이동통신 전송패킷을 이동통신망에 연결된 상기 WSN 게이트웨이로 전달하는 무선접속링크 선정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.According to claim 1,
Wireless transmitting the mesh network transmission packet generated by the transmission packet generation unit to a specific WSN rail device of the wireless mesh network, and transferring the mobile communication transmission packet generated by the transmission packet generation unit to the WSN gateway connected to the mobile communication network Train monitoring traffic distribution processing device through hierarchical wireless sensor network construction, characterized in that it further comprises a connection link selection unit. 제1항에 있어서,
상기 열차의 위치정보, 상기 열차의 운행 속도 및 상기 WSN RSE의 위치정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 데이터베이스에 저장된 정보는 상기 WSN RSE를 탐색하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치.According to claim 1,
A hierarchical wireless sensor network, characterized in that it further comprises a database storing the location information of the train, the operating speed of the train, and the location information of the WSN RSE, wherein the information stored in the database is used to search the WSN RSE Distributed processing device for train monitoring traffic through construction. 열차에 배치된 무선 센서 네트워크(wireless sensor network, WSN) 관리부에 의해 수행되는 열차 감시 트래픽 분산처리 방법으로서,
운행 중인 열차의 상태 정보를 측정하는 무선 센서 노드들로부터 센서 데이터를 획득하는 단계;
상기 센서 데이터의 특성 및 상기 열차의 위치 중 어느 하나 이상에 따라 상기 센서 데이터를 전달한 통신망을 실시간 구분하는 단계;
상기 센서 데이터의 특성 및 상기 열차의 위치 중 어느 하나 이상에 따라 구분된 우선순위 데이터를 이동통신망을 통해 센서 감시센터로 전달하는 단계; 및
상기 센서 데이터의 특성 및 상기 열차의 위치 중 어느 하나 이상에 따라 구분된 비우선 데이터를 무선 메시 네트워크(Wireless Mesh Network)를 통해 상기 센서 감시센터로 전달하는 단계;를 포함하며,
상기 WSN 관리부가 연결되는 상기 무선 메시 네트워크는, 상기 열차가 통과하는 철로 주변에 소정의 간격을 두고 배치된 무선 메시 노드들에 대응하는 WSN 철로 장치들(rail side equipment, RSE), 상기 열차에 배치되고 상기 무선 센서노드들이 연결되는 무선 센서 네트워크 액세스 포인트(wireless sensor network access point, WSN AP), 및 상기 열차에 배치된 WSN 게이트웨이를 구비하고,
상기 WSN AP는 상기 WSN 철로 장치들과 연동이 가능한 코디네이터 기능과 상기 WSN 게이트웨이와 연동이 가능한 기능을 통합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.A method of distributed processing of train monitoring traffic performed by a wireless sensor network (WSN) management unit disposed in a train, the method comprising:
acquiring sensor data from wireless sensor nodes that measure status information of a running train;
classifying in real time a communication network transmitting the sensor data according to any one or more of the characteristics of the sensor data and the location of the train;
transmitting priority data classified according to any one or more of the characteristics of the sensor data and the position of the train to the sensor monitoring center through a mobile communication network; and
Transmitting the non-priority data classified according to any one or more of the characteristics of the sensor data and the position of the train to the sensor monitoring center through a wireless mesh network;
The wireless mesh network to which the WSN manager is connected is disposed in the train, WSN rail side equipment (RSE) corresponding to wireless mesh nodes disposed at a predetermined interval around the rail through which the train passes. and a wireless sensor network access point (WSN AP) to which the wireless sensor nodes are connected, and a WSN gateway disposed in the train,
wherein the WSN AP integrates a coordinator function capable of interworking with the WSN rail devices and a function capable of interworking with the WSN gateway. 제9항에 있어서,
상기 구분하는 단계는,
상기 센서 데이터의 평균 및 분산에 기초하여 상기 센서 데이터의 변화특성을 분석하는 단계;
상기 변화특성의 변화량이 상대적으로 많은 센서 데이터를 우선순위 데이터로 분류하는 단계; 및
상기 변화특성의 변화량이 상대적으로 적은 센서 데이터를 비우선 데이터로 분류하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.10. The method of claim 9,
The distinguishing step is
analyzing a change characteristic of the sensor data based on the average and variance of the sensor data;
classifying the sensor data having a relatively large amount of change in the change characteristic as priority data; and
Classifying the sensor data with a relatively small amount of change in the change characteristic as non-priority data; a method for distributed processing of train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction, comprising: a. 제9항에 있어서,
상기 무선 메시 노드들의 위치정보를 획득하는 단계; 및
상기 열차의 위치정보 및 상기 무선 메시 노드의 위치정보에 기초하여 상기 열차가 무선 메시 노드에 접근하는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.10. The method of claim 9,
obtaining location information of the wireless mesh nodes; and
Determining whether the train approaches the wireless mesh node based on the location information of the train and the location information of the wireless mesh node; Train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction, characterized in that it further comprises Distributed processing method. 제11항에 있어서,
열차가 무선 메시 노드에 접근하는지 여부를 판단하는 단계는,
상기 무선 메시 노드의 위치 정보 및 상기 열차의 위치 정보에 기초하여 상기 열차의 진행 방향에 위치한 무선 메시 노드를 확인하는 단계;
확인된 무선 메시 노드 중에서 가장 가까운 무선 메시 노드를 산출하는 단계;
산출된 무선 메시 노드와의 거리 및 열차 속도를 고려하여 도달 시간을 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.12. The method of claim 11,
The step of determining whether the train approaches the wireless mesh node includes:
identifying a wireless mesh node located in a traveling direction of the train based on the location information of the wireless mesh node and the location information of the train;
calculating a wireless mesh node closest to the identified wireless mesh nodes;
Estimating the arrival time in consideration of the calculated distance to the wireless mesh node and the train speed; a method for distributed processing of train monitoring traffic through hierarchical wireless sensor network construction, comprising: a. 제9항에 있어서,
상기 열차의 위치정보를 기반으로 상기 WSN 게이트웨이와 상기 WSN RSE 간의 메시 링크 설정 여부를 결정하는 단계; 및
상기 이동통신망과 상기 무선 메시 네트워크를 통해 상기 센서 데이터를 분산 전송할 때, 상기 센서 데이터의 패킷 데이터에 시간정보를 부여하는 단계를 더 포함하며,
상기 시간정보는 상기 센서 감시센터에서 수신된 센서 데이터를 분류 처리하는데 이용되는, 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.10. The method of claim 9,
determining whether to establish a mesh link between the WSN gateway and the WSN RSE based on the location information of the train; and
When transmitting the sensor data distributedly through the mobile communication network and the wireless mesh network, the method further comprising: giving time information to the packet data of the sensor data;
The time information is used to classify and process the sensor data received from the sensor monitoring center, the train monitoring traffic distributed processing method. 제9항에 있어서,
상기 열차의 운행 속도와 위치 정보를 저장하는 데이터베이스를 이용하여 상기 WSN RSE를 탐색하는 단계를 더 포함하는, 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.10. The method of claim 9,
The method further comprising the step of searching for the WSN RSE using a database storing the operating speed and location information of the train, the train monitoring traffic distributed processing method. 무선 센서 네트워크(wireless sensor network, WSN) 관리부를 포함한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치에 의해 수행되는 열차 감시 트래픽 분산처리 방법으로서,
열차가 통과하는 철로 주변에 소정의 간격을 두고 배치된 WSN 철로 장치들(rail side equipment, RSE)의 위치 정보를 획득하는 단계;
운행 중인 열차의 상태 정보를 실시간 전송하는 무선 센서노드들로부터 센서 데이터를 수신하는 단계;
상기 센서 데이터의 특성 및 상기 열차의 위치를 기반으로 상기 센서 데이터를 전달할 통신망을 선정하는 단계;
상기 센서 데이터를 전달할 통신망의 선정 결과에 따라, 상기 센서 데이터를 이동통신망을 통해 센서 감시센터로 전송하는 단계; 및
상기 센서 데이터를 전달할 통신망의 선정 결과에 따라, 상기 WSN RSE 중 적어도 하나에 대응되고 상기 열차의 위치에 따라 선정된 무선 메시 노드를 통해 상기 센서 데이터를 상기 센서 감시센터로 전송하는 단계;를 포함하는 열차 감시 트래픽 분산처리 방법.As a method for distributed processing of train monitoring traffic performed by a device for distributed processing of train monitoring traffic including a wireless sensor network (WSN) management unit, the method comprising:
acquiring location information of WSN rail side equipment (RSE) disposed at a predetermined interval around a rail through which a train passes;
Receiving sensor data from wireless sensor nodes that transmit status information of a running train in real time;
selecting a communication network to transmit the sensor data based on the characteristics of the sensor data and the location of the train;
transmitting the sensor data to a sensor monitoring center through a mobile communication network according to a selection result of a communication network to transmit the sensor data; and
Transmitting the sensor data to the sensor monitoring center through a wireless mesh node corresponding to at least one of the WSN RSEs and selected according to the location of the train according to a selection result of a communication network to transmit the sensor data; A method of distributed processing of train monitoring traffic.
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