KR100713590B1 - 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100713590B1
KR100713590B1 KR1020050010354A KR20050010354A KR100713590B1 KR 100713590 B1 KR100713590 B1 KR 100713590B1 KR 1020050010354 A KR1020050010354 A KR 1020050010354A KR 20050010354 A KR20050010354 A KR 20050010354A KR 100713590 B1 KR100713590 B1 KR 100713590B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
node
destination
tree
delay
added
Prior art date
Application number
KR1020050010354A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060089358A (ko
Inventor
김형석
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050010354A priority Critical patent/KR100713590B1/ko
Priority to US11/348,497 priority patent/US20060178150A1/en
Publication of KR20060089358A publication Critical patent/KR20060089358A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100713590B1 publication Critical patent/KR100713590B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/08—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on transmission power
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/48—Routing tree calculation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

무선 센서 네트워크에서 새로운 목적지 추가시 트리(tree)를 구성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 탐지 정보를 원하는 상기 목적지가 추가될 경우, 현재 사용되는 트리에서 상기 추가되는 목적지까지의 지연비용이 가장 적은 제 1노드를 선택하는 과정과, 상기 제 1노드를 선택한 후, 상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소인지 확인하는 과정과, 상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소가 아닐 경우, 전력소모가 최소인 경로를 설정하기 위한 제 2노드를 선택하는 과정을 포함하여, 동일한 탐지 정보를 여러 사용자가 원할 경우 최소의 전력이 소모되는 경로를 설정함으로써, 한정된 배터리 에너지를 가진 센서 노드들의 수명을 연장하여 상기 센서 노드의 탐지기간을 연장할 수 있는 이점이 있다.
트리, 최소 전력 소모량, 진입센서노드(entry relay), 접합센서노드(junction relay)

Description

무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기 위한 방법{METHOD FOR DISSEMINATING DATA BY MINIMUM ENERGY IN WIRELESS SENSOR NETWORK}
도 1은 종래 기술에 따른 Two Tier Data Dissemination 방식을 도시하는 도면,
도 2, 도 2b 및 도 2c는 종래 기술에 따른 Directed Diffusion 방식을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 Data Dissemination의 계층 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 dissemination 트리 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 요청 패킷을 전달을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 위치 감지 라우팅 방식을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 진입센서노드를 검색 및 연결하는 방법을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 진입센서노드를 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 진입센서노드를 결정한 후, 목적지들까지의 경로를 설정하기 위한 방법을 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시 예에 따른 진입센서노드에서 목적지까지 경로를 직접 연결하기 위한 방법을 도시하는 도면,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 접합센서노드를 검색 및 연결하는 방법을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 접합센서노드를 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면, 및
도 13은 본 발명에 따른 성능의 개선 그래프를 도시하는 도면.
본 발명은 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 상기 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 정보를 복수 개의 목적지들로 전달하기 위한 경로 결정 방법에 관한 것이다.
상기 무선 센서 네트워크는 수 백 또는 수천 개의 센서 노드들을 넓은 지형에 분포시켜 주변 정보를 탐지하고, 상기 탐지한 주변 정보에 대한 데이터를 생성하여 원거리에 있는 정보 수집처로 송신하기 위한 것으로, 주로 군사용, 자연 환경 측정용, 및 위급상황 감시용 등으로 사용된다. 상기 센서 노드들은 상기 탐지한 주변 정보에 대한 데이터를 생성하는 역할뿐만 아니라 다른 센서 노드로부터 전달받은 데이터를 다음 센서 노드로 전달해주는 라우터로서의 역할도 수행한다. 그런데 상기 센서 노드들은 사용자에 의해 충전될 수 없기 때문에 제한된 자원을 갖는 문제점이 있다.
또한, 상기 무선 센서 네트워크는 데이터 소스(Source)인 센서 노드가 발생시키는 정보 데이터를 다중 홉(Multi-hop)을 통하여 상기 정보 데이터를 필요로 하는 멀리 떨어진 정보 수집처에 전달한다. 상술한 바와 같이, 정보 데이터를 다중 홉을 통하여 정보 수집처로 전송하는 방식을 데이터 확산전달(data dissemination)이라 한다.
종래 기술에 따른 상기 무선 센서 네트워크에서 데이터의 효율적인 확산전달을 위해 사용할 수 있는 방식은 "Two-Tier Data Dissemination(이하, TTDD라 칭함)"방식과, "Directed Diffusion(이하, DD라 칭함)"방식이 있다. 이하, 상기 방식들은 센서 노드들이 자신의 위치를 알고 있다는 가정 하에 상기 방식들을 설명한다. 여기서, 상기 센서 노드의 위치는 분산 배치된 소수의 GPS(Global Positioning System)기능을 갖는 센서 노드들로부터 정보를 수집, 교환하여 각자의 위치를 계산하여 추정한다.
도 1은 종래 기술에 따른 TTDD 방식을 도시하고 있다.
상기 TTDD방식은, 도 1에 도시된 바와 같이 전체 센서 노드들을 격자 라인(grid line)형태로 구분하여 상기 격자 라인을 따라 목적지 A(103)가 소스(101)에게 요청 패킷(request packet)(109)을 전달한다. 이후, 상기 소스(101)는 목적지 A(103)가 요청한 정보를 수집하여, 상기 수집한 정보를 상기 목적지 A(103)로 격자 라인(grid line)을 따라서 실선과 같이 전달한다. 이 때, 다른 목적지 B(105)가 상기 소스(101)에게 요청 패킷을 전달하여 상기 목적지 A(103)와 동일한 데이터를 요구하게 되면, 기존에 구성된 데이터 전달 경로에 상기 목적지 B(105)로 연결되는 데이터 전달 경로를 추가하는 방식으로 새로운 트리(tree)를 구성한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 종래 기술에 따른 DD방식을 도시하고 있다.
상기 DD방식은, 도 2a에 도시된 바와 같이 목적지(201)에서 요청 패킷을 플러딩(flooding)방식에 의해서 다양한 경로를 통해 소스(203)로 전달한다. 이후, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 소스(203)는 시간적으로 먼저 수신한 상기 요청 패킷이 수신된 경로를 통해 생성한 데이터를 전달하면, 상기 데이터를 수신한 모든 센서 노드들은 상기 요청패킷을 전달받았던 이웃 센서 노드들로 상기 데이터를 전송한다. 결국 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 목적지(201)는 상기 소스(203)에서 생성된 데이터를 수신받게 된다. 이때, 다른 목적지가 상기 소스(203)에 상기 목적지(201)와 동일한 데이터를 요구하게 되면, 상술한 바와 동일한 방식으로 상기 소스(203)의 데이터를 수신하게 된다.
상술한 무선 센서 네트워크에서 데이터를 효율적으로 확산전달하기 위해 사용되는 방법들은, 기존에 연결된 목적지들과 동일한 데이터를 원하는 새로운 목적지가 추가될 경우, 하기와 같이 전력이 낭비되는 문제점이 있다.
먼저, 상기 TTDD방식은 격자 라인(grid line)을 기반으로 데이터 경로가 설정되므로, 목적지 한 개와 소스 한 개가 연결되는 단순한 경로 연결에서도 상기 목적지와 소스의 직선 경로의 최대
Figure 112005006706918-pat00001
= 1.414배만큼 거리가 멀어지게 된다. 따라서, 평균적으로 상기 목적지와 소스를 연결하기 위한 홉(hop)의 개수가 늘어나게 된다. 상기 홉의 개수가 늘어나면 전력이 소모되는 센서 노드의 개수가 많아지기 때문에, 전체적으로 평균 전력 소모량이 증가하는 문제점이 있다.
한편, 상기 DD방식은 최적의 경로를 찾기 위하여 가능한 모든 경로를 검사하 여 최종적으로 하나의 경로를 선택하기 때문에 이로 인한 전력의 소모가 크다. 즉, 경로가 설정된 상태에서 다른 목적지가 추가되거나, 상기 경로가 설정된 목적지의 이동 및 상기 무선 센서 네트워크에서 연결을 해제 할 때마다, 트리를 재구성하기 위해 상기 도 2에 도시된 과정을 다시 수행해야하기 때문에 전력의 소모량이 증가되는 문제점이 있다.
일반적으로 멀티 홉 애드 혹(Multi-hop ad hoc) 네트워크에서 사용되는 다양한 멀티캐스트(Multicast) 알고리즘들( 예 : AODV(Ad hoc On demand Distance Vector), CGM(Clustered Group Multicast) 등)은 고정된 수의 목적지들이 존재하고 각 노드들은 다른 노드들의 정보를 미리 알고 있다는 가정 하에 최적의 경로를 설정한다. 그러나, 상기 무선 센서 네트워크는 자원(resource)이 제한된 센서 노드가 수많은 다른 센서 노드들의 정보를 저장할 수 없으므로, 상기 멀티 홉 애드 혹(Multi-hop ad hoc) 네트워크에서 사용되는 멀티캐스트 알고리즘들을 사용할 수 없다. 또한, 목적지들이 상기 무선 센서 네트워크에 순차적으로 참여할 경우, 상기 목적지가 참여할 때마다 기존 트리(tree)를 재구성하게 되면, 경로 손실이나 트리 구성으로 인해 전력의 소모가 심해지는 문제점이 있다.
삭제
따라서, 본 발명의 목적은 무선 센서 네트워크에서 전체적인 에너지 소모를 줄이기 위한 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 센서 네트워크에서 트리 구조 전체를 재구성하지 않고, 새로운 목적지를 추가하기 위한 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 센서 네트워크에서 목적지가 추가 될 경우, 에너지 소모가 가장 적은 최적의 경로를 결정하기 위한 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 견지에 따르면, 무선 센서 네트워크에서 새로운 목적지 추가시 트리(tree)를 구성하기 위한 방법은, 동일한 탐지 정보를 원하는 상기 목적지가 추가될 경우, 현재 사용되는 트리에서 상기 추가되는 목적지까지의 지연비용이 가장 적은 제 1노드를 선택하는 과정과, 상기 제 1노드를 선택한 후, 상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소인지 확인하는 과정과, 상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소가 아닐 경우, 전력소모가 최소인 경로를 설정하기 위한 제 2노드를 선택하는 과정을 포함하여, 전력소모가 가장 적은 최적의 트리를 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 무선 센서 네트워크에서 새로운 목적지가 추가될 경우, 전력 소모를 줄이며 트리를 구성하기 위한 기술에 대해 설명할 것이다. 다시 말해, 상기 무선 센서 네트워크에서 동일한 탐지 정보를 원하는 다른 목적지가 추가될 경우, 전력소모가 적은 최적의 경로를 결정하여 기존 트리의 구조를 바꾸지 않고, 상기 목적지를 상기 기존 트리에 추가하기 위한 기술에 대해 설명한다. 여기서, 상기 트리는 상기 동일 탐지 정보를 원하는 목적지가 추가되기 전에 기존 목적지들에 상기 탐지 정보를 전달하기 위해 연결되어 있는 경로를 칭한다. 상기 탐지 정보는 목적지에서 시간 관점으로 서로 다른 정보일 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 프로토콜 계층 구조를 보여준다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로토콜 계층은, 최하위 계층으로부터 무선 채널(Wireless Channel)계층(301), MAC계층(303), 라우팅 프로토콜(Routing Protocol)계층(305), 확산전달 프로토콜(Dissemination Protocol)계층(307), 응용 프로그램 인터페이스(API : Application Programming Interface)계층(309)으로 구성된다. 여기서, 본 발명에 따른 탐지 정보를 전달하기 위한 트리의 구성은 상기 확산전달 프로토콜(307)에서 수행된다.
상기 무선 센서 네트워크에서 센서 노드들의 전력 소비량을 줄이며 트리를 구성하기 위한 설명을 위해 하기와 같이 가정한다.
먼저, 상기 무선 센서 네트워크에 포함되는 모든 센서 노드들은 전체 네트워크에 포함된 다른 센서 노드들의 정보를 가지고 있지 않기 때문에 다른 센서 노드 사이에 존재하는 홉의 개수를 알 수 없다. 따라서, 상기 데이터 패킷을 교환하는 두 센서 노드( 예 : 소스(401)와 목적지A(403))사이의 홉의 개수는, 상기 두 센서 노드 사이의 거리에 의해서 추정된다. 여기서, 상기 두 센서 노드 사이의 거리로 상기 두 센서 노드 사이의 홉의 개수의 추정이 가능한 이유는, 상기 센서 노드들의 배치가 조밀하고 넓은 지역에 걸쳐서 분포되어 있으므로 상기 센서 노드들 사이의 거리로 상기 센서 노드들 사이의 홉의 개수가 추정이 가능하다.
또한, 상기 센서 노드간의 데이터 패킷의 전달에 있어 상기 센서 노드들의 전력 소비량은 홉의 개수, 데이터 패킷의 길이, 및 데이터 패킷의 송신율과 비례한다. 따라서, 이하 설명에서는 상기 데이터 패킷의 길이와 데이터 패킷의 송신율을 고정하여 상기 데이터 패킷의 길이와 데이터 패킷의 송신율이 상기 센서 노드들의 전력 소비에 미치는 영향을 배제한다. 따라서, 상기 복수 개의 목적지로 데이터를 전달할 경우 홉의 개수를 줄이는 것이 전체 에너지 소모를 줄이기 위한 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 Dissemination 트리 방식을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 특정 그룹(400)의 센서 노드들을 대표하는 하나의 대표 센서 노드인 소스(source)(401)는 자신의 그룹에서 측정한 탐지 정보를 모아 데이터 패킷을 생성한다. 상기 생성한 데이터 패킷은 트리(tree)를 따라 여러 개의 홉(hop)들을 거쳐 복수의 목적지( 예 : 목적지 A, B, C)들로 전달한다.
상술한 바와 같이 Dissemination 프로토콜을 이용하여 트리를 구성하기 위해서는 크게 세 가지 과정을 통해 구성된다. 이하 설명은 상기 목적지( 예 : 목적지 A, B, C)들이 연결된 상태에서 동일한 탐지 정보를 원하는 새로운 목적지가 추가 되는 것을 예를 들어 설명한다.
삭제
삭제
첫 번째로, 상기 추가되는 목적지가 상기 특정 지역(400)의 탐지 정보를 얻기 위해 요청 패킷(request packet)을 상기 소스(401)에게 전달하는 과정을 수행한다.
두 번째로, 상기 요청 패킷을 수신한 상기 소스(401)가 상기 추가되는 목적지로 상기 탐지 정보를 전달하기 위해 트리를 연결하기 위한 토큰을 생성하여 기존의 트리에 가장 효율적으로 접속할 중계노드를 찾는 과정(하기 도 8에서 상세히 설명한다)을 수행한다. 여기서, 상기 토큰(token)은 상기 추가될 목적지까지 상기 트리를 연결하기 위해, 상기 목적지의 위치 정보 및 소스로부터 상기 토큰을 갖고 있는 중계노드까지의 지연비용의 합을 포함하는 메시지이다.
마지막으로, 상기 기존 트리에 가장 효율적으로 접속할 중계노드를 찾은 후, 여러 목적지로 동일한 탐지 정보를 전달하는데 있어 전력소모가 가장 적은 최적의 경로를 결정하기 위해 센서노드를 찾아내는 과정(하기 도 12에서 상세히 설명한다)을 수행한다. 여기서, 상기 중계노드는 상기 무선 센서 네트워크에 포함되는 센서 노드들 중 상기 트리를 구성하기 위한 브랜치 노드(branch node)나 리프 노드(leaf node)의 역할을 하는 특정 센서 노드를 칭한다.
먼저, 상기 소스로 요청 패킷을 전달하는 과정은, 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 목적지( 예 : 목적지1, 2)들이 상기 소스의 탐지 정보를 얻기 위해 상기 소스로 요청 패킷을 전송한다. 상기 요청 패킷은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 소스가 위치한 방향으로 지리적 위치를 이용한 라우팅 방법을 이용하여 전달된다. 즉, 상기 요청 패킷을 수신한 센서 노드들은 상기 이웃센서노드들의 위치정보를 이용하여 상기 이웃 센서 노드들 중에서 상기 소스와의 가장 가까운 이웃 센서 노드를 선택하여 상기 요청 패킷을 전송한다.
다음으로, 트리 구조 전체를 재구성하지 않고 새로운 목적지를 추가하기 위하여 가장 효율적인 중계노드를 찾는 과정을 도 7에 도시하였다.
상기 도 7과 같이 새로 추가될 목적지(703)에서 소스(701)로 정해진 라우팅 방법에 따라 요청 패킷을 전달하면, 상기 소스(701)는 토큰을 생성한다. 이후, 상기 생성된 토큰을 상기 목적지가 추가되기 전에 만들어져 있는 기존 트리(tree)를 따라서 상기 토큰을 전달하면서 상기 목적지(703)가 상기 트리에 가장 적은 지연비용으로 연결되는 중계노드를 찾는다. 여기서, 상기 지연비용은 상기 중계노드의 지리적 위치 정보와 상기 목적지의 지리적 위치 정보를 이용하여 산출한다. 또한, 상기 도 7에서 C, A, B, 소스를 연결하는 경로는 상기 기존 트리를 나타낸다.
예를 들어, 상기 소스(701)에서 트리를 재구성하기 위해 생성한 상기 토큰을 중계노드 A에서 소유한 것으로 가정하면, 상기 토큰을 소유한 중계노드 A와 상기 목적지(703)간의 지연비용과, 상기 중계노드 A의 자식노드(child node)인 C와 상기 목적지(703)간의 지연비용과, 상기 중계노드 A의 자식노드인 B와 상기 목적지(703)간의 지연비용을 비교한다. 만일, 상기 A와 상기 목적지(703)간의 지연비용이 가장 작을 경우, 상기 A를 진입센서노드로 설정한다. 하지만, 만일, 상기 A의 자식노드인 C와 상기 목적지(703)간의 지연비용이 가장 작을 경우, 상기 토큰을 상기 C로 전송하여 상술한 과정을 다시 수행한다. 여기서, 상기 진입센서노드(entry relay)는 기존 트리에서 상기 기존 트리 구조 전체를 재구성하지 않고 추가되는 새로운 목적지를 연결하기 위한 가장 효율적인 중계노드이다.
도 8은 진입센서노드를 선택하기 위한 상세한 절차를 도시하고 있다.
이하 설명에서 소스가 요청 패킷을 수신하면, 상기 소스는 하기 수학식 1을 사용하여 상기 요청 패킷을 전송한 목적지까지 탐지 정보를 전달 가능한지 확인한다.
하기 수학식 1은 상기 소스 r[i]에서 상기 목적지 am까지의 지연비용과 최대지연제약을 비교하기 위한 수식이다.
qd(r[i], a m ) > Q m
상기 수학식 1을 참조하면, q는 평균 거리 당 지연 (sec/m)을 나타내고, d(r[i], am)는 상기 소스 r[i]에서 상기 목적지 am까지 거리를 나타내며, Qm은 상기 소스부터 상기 목적지까지의 최대 지연 제약을 나타낸다.
만일, 상기 수학식 1을 만족하지 않을 경우, 즉 상기 소스에서 상기 목적지까지의 지연비용(qd(r[i], am))이 상기 최대지연제약(Qm)보다 크거나 같으면, 상기 소스는 상기 탐지 정보의 전송을 거절한 후, 상기 소스는 상기 목적지로 상기 탐지 정보의 전송을 거절하였음을 알린다. 이후, 상기 목적지는 상기 Qm을 재설정하여 요청 패킷을 재 전송하거나, 상기 탐지 정보의 획득을 포기한다.
한편, 상기 수학식 1을 만족할 경우, 즉 상기 소스에서 상기 목적지까지의 지연비용(qd(r[i], am))이 상기 최대지연제약(Qm)보다 작을 경우, 상기 목적지까지의 경로를 설정하기 위한 토큰을 생성한 후, 하기 도 8의 과정을 수행하여 상기 토큰을 전달할 다음 중계노드를 선택하여 상기 토큰을 전달한다.
또한, 이하 설명은 상기 소스에서 생성한 토큰을 수신한 중계노드에서 상기 진입센서노드를 결정하기 위한 방법에 대해 설명하고, 상기 토큰의 전송은 상기 토큰에 포함된 다음 중계노드의 위치 정보를 이용하여 이웃센서노드들을 통해 다음 중계노드까지 전송한다.
상기 도 8을 참조하면, 중계노드는 801단계에서 추가될 목적지의 위치 정보를 가진 상기 토큰(token)이 수신되는지 확인한다.
상기 토큰이 수신되면, 상기 중계노드는 803단계로 진행하여 상기 중계노드의 자식노드(child node)들 중 하기 수학식 2를 이용하여 상기 목적지까지 경로 설정이 가능한 자식노드들이 존재하는지 검사한다. 여기서, 상기 자식노드(child node)는 상기 토큰을 소유한 중계노드의 하위 중계노드를 칭한다.
하기 수학식 2는 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드 r[i]의 자식노드들 중 임의의 자식노드 h를 거쳐 목적지까지 데이터 전송이 가능한지 확인하는 수식이다.
Figure 112005006706918-pat00002
상기 수학식 2를 참조하면, Si는 상기 소스부터 트리(tree)를 따라 상기 r[i]까지의 지연비용들의 합을 나타내고, q는 평균 거리 당 지연(sec/m)을 나타내고, d(r[i], h)는 상기 현재 토큰을 갖고 있는 상기 r[i]와 상기 h사이의 거리를 나타내며, d(h, am)는 상기 h로부터 상기 목적지 am까지의 거리를 나타낸다. 또한, Qm은 상기 소스와 상기 목적지(am)사이의 최대 지연 제약을 나타내고, 상기 Si + q{d(r[i], h) + d(h, am)}은 상기 소스로부터 상기 r[i] 와 상기 h를 거쳐 목적지(am)까지 지연비용을 나타낸다. 즉, 상기 h를 거쳐 상기 목적지까지 상기 탐지 정보를 전달가능한가를 확인한다.
만일, 상기 수학식 2를 만족하는 임의의 자식노드 h가 존재하지 않을 경우, 상기 중계노드는 817단계로 진행하여, 상기 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드를 상기 진입센서노드로 설정한다..
한편, 상기 수학식 2를 만족하는 임의의 자식노드 h가 존재할 경우, 상기 중계노드는 805단계로 진행하여 상기 수학식 2를 만족하는 자식노드들을 찾아 하나의 집합(이하, H라 칭함)을 구성한다.
상기 집합 H를 구성한 후, 상기 중계노드는 807단계로 진행하여 상기 집합 H중 상기 목적지까지 지연비용(qd(h, am))이 가장 작은 자식노드를 선택한다.
이후, 상기 중계노드는 809단계로 진행하여, 하기 수학식 3을 이용하여 상기 807단계에서 선택된 자식노드h의 지연비용과 상기 현재 토큰을 소유한 중계노드 r[i]의 지연 비용을 비교한다.
하기 수학식 3은 상기 선택된 자식노드 h의 지연비용과 상기 현재 토큰을 소유한 중계노드 r[i]의 지연 비용을 비교하는 수식이다.
qd(h, a m ) < qd(r[i], a m )
상기 수학식 3을 참조하면, qd(h, am)는 상기 선택된 중계노드 h로부터 상기 목적지(am)까지의 지연 비용을 나타내고, qd(r[i], am)는 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드 r[i]로부터 상기 목적지(am)까지의 지연 비용을 나타낸다.
만일, 상기 수학식 3을 만족하지 않으면, 즉 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드의 지연비용보다 상기 선택된 자식노드의 지연비용이 크거나 같을 경우, 상기 중계노드는 상기 817단계로 진행하여 상기 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드(r[i])를 상기 진입센서노드(entry relay)로 설정한 후, 상기 중계노드는 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 수학식 3을 만족하면, 즉 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드의 지연비용보다 상기 선택된 자식노드의 지연비용이 작을 경우, 상기 중계노드는 811단계로 진행하여 상기 토큰을 전송할 다음 중계노드(r[i+1])를 상기 선택된 자식노드로 결정한다.
이후, 상기 중계노드는 813단계로 진행하여 수학식 4를 이용하여 상기 소스 로부터 상기 r[i+1], 즉 토큰을 전송할 다음 중계노드까지 지연비용의 합을 구한다.
하기 수학식 4는 상기 소스로부터 트리를 따라 상기 r[i+1]까지의 지연비용의 합을 구하는 수식이다.
Figure 112005006706918-pat00003
상기 수학식 4를 참조하면, Si+1는 상기 소스로부터 트리를 따라 상기 r[i+1]까지의 지연비용의 합을 나타내고, Si는 상기 소스로부터 트리를 따라 상기 r[i], 즉 현재 토큰을 갖고 있는 중계노드까지 지연비용의 합을 나타내며, qd(r[i], r[i+1])는 상기 r[i]와 상기 r[i+1]사이의 지연비용을 나타낸다.
상기 Si+1값이 산출되면, 상기 중계노드는 815단계로 진행하여, 상기 Si+1값을 포함하는 토큰을 상기 r[i+1]로 전송한 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
마지막으로, 상기 도 8에서 상기 진입센서노드가 결정된 후, 상기 진입센서 노드에서 여러 목적지로 같은 탐지 정보를 전달하는 방법은, 직접 연결하는 방법과, 상기 직접 연결하는 방법보다 전력소모가 적은 센서노드가 존재할 경우, 상기 전력소모가 적은 센서노드를 선택하여 최적의 경로를 만들어 연결하는 방법이 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 진입센서노드를 결정한 후, 목적지들까지의 경로를 설정하기 위한 방법을 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 이하 설명에서 g는 진입센서노드를 나타내고, k는 현재 토큰을 갖고 있는 센서 노드의 이웃센서노드를 나타내며, j는 현재 토큰을 갖고 있는 센서 노드를 나타낸다. 또한, c는 상기 g의 자식노드들을 나타내고, m은 목적지를 나타낸다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 진입센서노드는 901단계에서 상기 진입센서노드가 토큰을 수신하여 상기 토큰을 보유하고 있는지 확인한다. 만일 상기 진입센서노드가 토큰을 보유하고 있으면, 상기 진입센서노드는 903단계로 진행하여 도 10a에 도시된 C와 같이 새로 추가되는 목적지의 경로를 설정하기 위해 사용될 상기 진입센서노드의 자식노드(예 : c)들 중 하기 수학식 5을 이용하여 U1값이 최소인 자식노드를 선택한다.
이후, 상기 진입센서노드는 905단계로 진행하여 하기 수학식 5를 이용하여 상기 진입센서노드에서 상기 목적지까지 경로를 직접 연결할 것인지, 전력소모가 최소인 센서노드를 결정하여 경로를 설정할 것인지 결정한다.
하기 수학식 5는 임의의 이웃센서노드 k를 거쳐 목적지까지 새로운 경로를 설정하여 상기 탐지 정보를 전송할 경우 전력비용과 상기 이웃센서노드 k를 사용하지 않은 경우의 전력비용을 비교하는 수식이다.
Figure 112005006706918-pat00004
상기 수학식 5를 참조하면, d(g, m)는 상기 진입센서노드 g로부터 상기 목적 지 m까지 전력비용을 나타내며, d(g, c)는 상기 g로부터 상기 진입센서노드 g의 자식노드 c까지의 전력비용을 나타낸다. 또한, d(g, k)는 상기 g로부터 상기 진입센서노드 g의 이웃센서노드 k까지의 전력비용을 나타내고, d(k, m)상기 k로부터 상기 m까지의 전력비용을 나타내며, d(k, c)는 상기 k로부터 상기 c까지 전력비용을 나타낸다. 즉, U1은 상기 진입센서노드에서 목적지까지 직접 경로를 설정하여 상기 탐지 정보를 전송할 경우 소모되는 전력비용을 나타내고, U2는 임의의 이웃센서노드 k를 거쳐 목적지까지 새로운 경로를 설정하여 상기 탐지 정보를 전송할 경우 소모되는 전력비용을 나타낸다.
만일, 상기 수학식 5에서 U1 > U2를 만족하는 이웃 센서노드가 없으면, 상기 진입센서노드는 907단계로 진행하여 상기 목적지와 상기 진입센서노드를 직접 연결하여 상기 탐지 정보를 전송한다. 일 예로, 도 10에 도시된 바와 같이 진입센서노드(1001)에서 목적지(1003)까지 경로를 직접 연결한다. 이후, 진입센서노드는 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 수학식 5에서 U1 > U2를 만족하는 이웃 센서노드가 존재하면, 상기 진입센서노드는 909단계로 진행하여 전력소모가 가장 적은 센서노드(이하, 접합센서노드(junction relay)라 칭함)를 찾는다. 이후, 상기 접합센서노드를 거쳐 상기 목적지까지 새로운 경로를 설정하여 상기 탐지 정보를 전송한다. 일 예로, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 전력소모가 가장 적은 센서노드를 결정하여 최적의 경로를 만들어 연결하는 방법은, 도 11a에 도시된 바와 같이 상기 진입센서노드(1101)에서 목적지(1103)와 자식노드 C(1105)에 동일한 탐지 정보를 전달할 경우, 상기 진입센서노드(1101)의 이웃센서노드들 중 하나를 선택한다. 이후, 상기 선택된 이웃센서노드(1107)를 거쳐 상기 목적지(1103)와 상기 C(1105)에 연결하는 경로의 전력소모량과, 상기 진입센서노드(1101)에서 상기 목적지(1103)와 상기 C(1105)를 직접 연결하는 경우의 전력소모량을 비교한다. 상기 과정을 반복하여 도 11b에 도시된 바와 같이 전력소모량이 가장 적은 이웃센서노드를 찾아 상기 접합센서노드(1109)로 설정한다. 상술한 바와 같이 접합센서 노드(1109)를 사용하면 탐지 정보를 전달하는 경로의 전력소모를 줄일 수 있다.
이후, 상기 진입센서노드는 복수의 목적지들까지의 경로설정 방법을 결정하기 위한 방법을 결정하는 본 알고리즘을 종료한다.
도 12는 상기 진입센서노드가 결정된 후 상기 진입센서노드보다 전력소모가 적은 센서노드를 결정하여 최적의 경로를 만들기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 12를 참조하면, 센서 노드는 1201단계에서 토큰이 수신되는지 확인한다. 여기서 상기 토큰은 상기 추가된 목적지가 원하는 탐지 정보를 전송하기 위한 경로를 설정하기 위해 상기 목적지의 위치 정보를 포함하는 메시지이다.
이후, 상기 센서 노드는 1203단계로 진행하여 상기 수학식 5를 이용하여 상기 센서 노드의 이웃센서노드들 중 상기 이웃센서노드를 거치게 되면 목적지까지의 전력비용이 감소하는 이웃센서노드가 존재하는지 확인한다.
만일, 상기 수학식 5에서 U1 > U2를 만족하는 이웃 센서 노드가 없으면, 상기 센서 노드는 1215단계로 진행하여 현재 토큰을 보유하는 센서 노드 j를 접합 센서 노드로 선택한다.
한편, 상기 수학식 5에서 U1 > U2를 만족하는 이웃 센서 노드가 존재하면, 상기 센서 노드는 1205단계로 진행하여 상기 수학식 5를 만족하는 이웃센서 노드들 중 하기 수학식 6과 수학식 7을 만족하는 이웃센서들을 찾아 하나의 집합(이하, J라 칭함)을 구성한다.
하기 수학식 6은 상기 목적지까지의 탐지 정보의 전달 지연이 최대 전력 제약을 만족하는지 확인하는 수식이다.
Figure 112005006706918-pat00005
상기 수학식 6을 참조하면, Sg는 상기 소스로부터 트리를 따라 상기 진입 센서노드(g)까지의 전력비용의 합을 나타내고, 상기 d(g, k)는 상기 g로부터 상기 이웃 센서 노드(k)까지의 전력비용을 나타내고, d(k, m)는 상기 k로부터 상기 목적지(m)까지 전력비용을 나타낸다. 또한, Qm/q는 상기 소스와 상기 목적지사이의 최대 전력 제약을 나타내고, q는 평균 거리당 지연을 나타낸다. 즉, 소스로부터 임의의 센서 노드 k를 거쳐 목적지까지 탐지 정보의 전달이 가능한가를 확인한다.
하기 수학식 7은 상기 이웃센서노드 k를 거쳐는 새로운 경로를 생성 시, 상기 c로의 전력제약이 만족되는지 확인하는 수식이다.
Figure 112005006706918-pat00006
상기 수학식 7을 참조하면, d(g, k)+d(k, c)는 상기 g로부터 상기 k를 거쳐 상기 g의 자식 노드(c)까지의 후보 경로의 전력비용을 나타내고, d(g, c)는 상기 g로부터 상기 c까지의 원래 트리에 연결된 경로의 전력비용을 나타낸다. 또한 Wc/q는 최대 전력제한비용과 상기 c에서 상기 c에 의해 연결된 목적지까지의 전력비용을 차를 나타내고, 상기 q는 평균 거리당 지연을 나타낸다. 즉, 새로운 경로 설정 시, 증가되는 전력비용이 상기 c의 전력제한비용을 만족하는 상기 k를 선택한다.
이후, 상기 센서 노드는 1207단계로 진행하여 상기 이웃센서 노드의 집합 J에서 전력비용이 최소인 이웃센서 노드를 선택한다.
상기 집합 J에서 전력비용이 최소인 이웃센서 노드를 선택한 후, 상기 센서 노드는 1209단계로 진행하여 하기 수학식 8을 이용하여 상기 선택된 이웃센서 노드와 최소전력비용을 비교한다.
하기 수학식 8은 상기 선택된 이웃센서 노드 k로 인해 새로 생성된 후보 경로의 전체 전력비용을 최소 전력 비용과 비교하기 위한 수식이다.
Figure 112005006706918-pat00007
상기 수학식 8을 참조하면, 상기 j는 현재 토큰을 보유하고 있는 센서 노드를 나타내고, 상기 d(g, k)+d(k, m)+d(k, c)는 상기 g로부터 상기 k를 거쳐 상기 m과 상기 c까지 연결되는 후보경로의 전체 전력비용을 나타내며, d(g, j)+d(j, m)+d(j, c)는 상기 g로부터 상기 j를 거쳐 상기 m과 상기 c까지 연결되는 현재 경로의 전체 전력비용, 즉 최소전력비용을 나타낸다. 즉, 상기 후보경로의 전체 전력비용(U(k, c))과 현재 설정된 경로의 전체 전력비용(U(j, c))을 비교한다.
만일, 상기 수학식 8의 조건을 만족하지 못하면, 상기 센서 노드는 상기 1215단계로 진행하여 현재 토큰을 갖고있는 센서 노드 j를 접합센서노드로 선택한 후, 상기 센서 노드는 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 수학식 8의 조건을 만족하면, 상기 센서 노드는 1211단계로 진행하여 상기 토큰을 전달할 다음 이웃센서 노드를 상기 k로 설정한 후, 상기 센서 노드는 1213단계로 진행하여 상기 센서 노드 k로 토큰을 전달한 후, 상기 센서 노드는 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 바와 같이, 동일한 탐지 정보를 원하는 새로운 목적지가 추가될 경우, 상기 소스는 상기 추가될 목적지로부터 요청 패킷이 수신되면 토큰을 생성한다. 이후, 상기 생성된 토큰을 이용하여 기존 트리의 구성원(중계노드)들 중, 상기 추가될 목적지까지의 지연 비용이 가장 적은 중계노드를 찾는다. 상기 지연비용이 가장 적은 중계노드를 찾은 후, 상기 지연비용이 가장 작은 중계노드의 이웃센서노드들 중 상기 추가될 목적지에 최소전력비용으로 트리를 연결할 수 있는 이웃센서노드를 선택하여 상기 추가될 목적지를 트리에 연결한다.
도 13는 본 발명에 따른 성능의 개선 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 동일한 탐지 정보를 원하는 목적지들의 개수를 나타내고, 세로축은 소모되는 평균 에너지량을 나타낸다.
상기 도 13를 참조하면, 본 발명에서 제시한 트리를 구성하는 방식과 종래에 사용되는 트리 구성 방식인 Two-Tier Data Dissemination(이하, TTDD라 칭함)방식과, Directed Diffusion(이하, DD라 칭함)방식을 이용하여 목적지의 개수를 늘리면서 소모되는 에너지량을 측정한 것이다. 상기 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 트리 구성 방식 사용 시, 에너지의 소모량이 가장 낮은 것으로 나타난다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 무선 센서 네트워크에서 새로운 목적지의 추가 시 전체 트리 구조를 바꾸지 않고 재구성하는 방식을 사용하여 모니터링 하고자 하는 사용자들이 자유롭게 상기 무선 센서 네트워크에 참여 또는 탈퇴하였을 경우, 신속히 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 동일한 탐지 정보를 여러 사용자가 원할 경우 최소의 전력이 소모되는 경로를 설정함으로써, 한정된 배터리 에너지를 가진 센서 노드들의 수명을 연장하여 상기 센서 노드의 탐지기간을 연장해주고, 탐지 정보의 연결 경로가 끊기지 않고 장기간 지속될 수 있도록 유지하며, 본래의 무선 센서 네트워크의 목적대로 상기 센서 노드의 사이즈를 작게 유지할 수 있게 하고 배 터리량을 작게 할 수 있기 때문에 비용 절감에도 효과가 있다.
더욱이 소스와 목적지 사이의 거리만 고려한 것이 아니라 지연제약까지 고려하여 QoS(Quality of Service)를 만족시키는 이점도 있다.

Claims (18)

  1. 무선 센서 네트워크에서 새로운 목적지 추가시 트리(tree)를 구성하기 위한 방법에 있어서,
    탐지 정보를 원하는 상기 목적지가 추가될 경우, 현재 사용되는 트리에서 상기 추가되는 목적지까지의 지연비용이 가장 적은 제 1노드를 선택하는 과정과,
    상기 제 1노드를 선택한 후, 상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소인지 확인하는 과정과,
    상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소가 아닐 경우, 전력소모가 최소인 경로를 설정하기 위한 제 2노드를 선택하는 과정을 포함하여,
    전력소모가 가장 적은 최적의 트리를 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1노드는, 상기 현재 사용되는 트리에서 브랜치 노드(branch node)나 리프 노드(leaf node)의 역할을 수행하는 센서 노드들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1노드를 선택하는 과정은,
    상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 수신하는 경우, 소정기준을 만족하는 자식노드들의 집합을 구성하는 과정과,
    상기 구성한 자식노드들의 집합에서 상기 추가될 목적지까지의 지연비용이 가장 적은 자식노드를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 자식노드에서 상기 추가될 목적지까지의 지연비용과 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 수신한 노드에서 상기 추가될 목적지까지의 지연비용을 비교하는 과정과,
    상기 선택된 자식노드에서 상기 추가될 목적지까지의 지연비용이 크거나 같을 경우, 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 수신한 노드에 상기 목적지를 연결하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 트리를 연결하기 위한 메시지는, 상기 트리를 구성하기 위한 목적지의 주소와 상기 탐지 정보를 생성한 노드로부터 현재 트리를 연결하기 위한 메시지를 소유한 노드까지의 지연비용의 합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지연비용은, 각 노드들 사이의 지연(delay)을 추정하기 위하여 각 노드들 사이의 거리 정보를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 자식 노드들의 집합을 구성하는 소정기준은, 하기 수학식 9를 만족하는 자식노드들을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112006022273062-pat00008
    여기서, 상기 am은 추가된 목적지, 상기 r[i]는 현재 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 가지는 센서 노드, 상기 Si는 상기 탐지 정보를 생성한 노드로부터 상기 트리를 따라 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 소유한 노드 r[i]까지의 지연비용들의 합, 상기 d(h, am)는 상기 자식노드 h로부터 상기 새로 추가될 목적지 am까지의 거리, 상기 Qm은 상기 탐지정보를 생성한 노드와 상기 am사이의 최대 지연 제약, 상기 q는 평균 거리 당 지연(sec/m), d(r[i], h)는 상기 r[i]와 상기 메시지를 전송할 자식노드 h사이의 거리를 나타냄.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 선택된 자식노드에서 상기 추가될 목적지까지의 지연비용이 작을 경우,
    상기 탐지 정보를 생성한 노드로부터 상기 선택된 자식노드까지의 지연비용의 합을 산출하는 과정과,
    상기 산출한 지연비용의 합을 이용하여 상기 트리를 연결하기 위한 메시지에 포함된 지연비용 값을 갱신하는 과정과,
    상기 갱신된 트리를 연결하기 위한 메시지를 상기 선택된 자식노드로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 추가될 목적지까지의 지연비용의 합(Si+1)은 하기 수학식 10에 의해 판단되는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112006022273062-pat00009
    여기서, r[i]는 현재 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 포함하는 센서노드, r[i+1]는 상기 선택된 자식 노드, Si는 상기 탐지정보를 생성한 노드로부터 상기 트리를 따라 상기 메시지를 소유하고 있는 자식노드r[i]까지의 지연비용의 합, Si+1은 상기 탐지정보를 생성한 노드로부터 상기 트리를 따라 상기 메시지를 소유하고 있는 상기 선택된 자식노드r[i+1]까지의 지연비용의 합, qd(r[i], r[i+1])는 상기 r[i]로부터 상기 선택된 자식노드r[i+1]까지의 지연비용을 나타냄.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소인지 확인하는 과정은, 하기 수학식 11을 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112006022273062-pat00010
    여기서, g는 상기 제 1노드, m은 상기 추가될 목적지, c는 상기 제 1노드의 자식 노드, k는 상기 제 1노드의 이웃 센서 노드, d(g, m)+d(g, c)는 상기 제 1노드 g로부터 상기 제 1노드의 자식노드 c와 상기 목적지 m까지의 거리, d(g, k)+d(k, m)+d(k, c)는 상기 제 1노드의 이웃센서노드 중 임의의 이웃센서노드 k를 거쳐 상기 제 1노드에서 상기 c와 상기 m까지의 거리를 나타냄.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 U1 > U2을 만족하지 못할 경우, 상기 제 1노드에서 상기 탐지 정보를 상기 목적지까지 직접 전달하는 경로가 최적의 경로인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2노드를 선택하는 과정은,
    상기 트리를 구성하기 위한 메시지를 수신할 경우, 소정기준을 만족하는 이웃센서노드들의 집합을 구성하는 과정과,
    상기 센서 노드들의 집합에 포함된 센서 노드들 중 상기 추가될 목적지와 상기 제 1노드와 연결된 다른 목적지와 연결하는 경로의 전력비용이 최소가 되는 센서노드를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 센서노드의 전력비용과 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 수신한 노드에서 상기 추가될 목적지와 상기 다른 목적지를 연결하는 경로의 전력비용을 비교하는 과정과,
    상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 수신한 노드의 전력비용이 상기 선택된 센서노드의 전력비용보다 작을 경우, 상기 트리를 연결하기 위한 메시지를 수신한 노드를 상기 제 2노드로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 소정기준은,
    상기 탐지 정보를 생성한 노드로부터 상기 이웃센서노드를 거쳐 상기 추가된 목적지까지 상기 탐지 정보의 전달이 가능한가를 확인하는 과정과,
    상기 제 1노드로부터 상기 이웃센서노드를 거쳐 기존 목적지까지의 새로운 경로가 사용가능한지를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 탐지 정보의 전달이 가능한가를 확인하는 과정은, 하기 수학식 12을 이용하여 이웃센서노드 k를 거쳐 상기 목적지까지의 상기 탐지 정보의 전달이 가능한가를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112006022273062-pat00011
    여기서, Sg는 상기 탐지 정보를 생성한 노드로부터 트리를 따라 상기 제 1노드 g까지의 전력비용의 합, d(g, k)+d(k, m)는 상기 제 1노드부터 상기 이웃센서노드 k를 거쳐 상기 추가된 목적지 m까지의 전력비용의 합, Qm/q는 상기 탐지 정보를 생성한 노드와 상기 목적지 m사이의 최대 전력 제약, q는 평균 거리 당 지연을 나타냄.
  14. 제 12항에 있어서
    상기 새로운 경로가 사용가능한지를 확인하는 과정은, 하기 수학식 13을 이용하여 이웃센서노드 k를 거쳐 g의 자식노드 c까지 상기 탐지 정보의 전달이 가능한가를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112006022273062-pat00012
    여기서, d(g, k)+d(k, c)는 상기 새로 추가될 목적지가 연결할 노드 g로부터 상기 g의 이웃센서 노드 k를 거쳐 상기 g의 자식노드인 c까지의 전력비용의 합, d(g, c)는 상기 g로부터 상기 c까지의 전력비용, Wc/q는 최대 전력제한비용과 상기 c에서 상기 목적지 m까지의 전력비용, q는 평균 거리 당 지연을 나타냄.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 전력비용(U2)은 하기 수학식 14에 의해 판단되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112006022273062-pat00013
    여기서, g는 상기 제 1노드, k는 상기 선택된 센서노드, m은 상기 추가될 목적지, c는 상기 제 1노드의 자식 노드, U2는 상기 선택된 이웃 센서 노드의 전력 비용, d(g, k)는 상기 새로 추가된 목적지와 연결된 노드 g로부터 상기 g의 이웃센서 노드 k까지의 전력비용, d(g, k)상기 k로부터 상기 새로 추가된 목적지 m까지의 전력비용, d(g, k)는 상기 k로부터 상기 g의 자식노드c까지 전력비용을 나타냄.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 특정센서 노드의 전력비용이 상기 메시지를 수신한 노드의 전력비용보다 작을 경우,
    상기 특정센서노드를 상기 메시지를 전달할 이웃센서노드로 설정한 후, 상기 메시지를 상기 특정센서노드로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 트리를 연결하기 위한 메시지는, 상기 트리를 구성하기 위한 목적지의 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 추가될 목적지를 상기 제 1노드에 직접 연결하는 경로의 전력 소모가 최소인 경우, 상기 추가되는 목적지를 상기 제 1노드를 통해 직접 연결하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020050010354A 2005-02-04 2005-02-04 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법 KR100713590B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050010354A KR100713590B1 (ko) 2005-02-04 2005-02-04 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법
US11/348,497 US20060178150A1 (en) 2005-02-04 2006-02-06 Method of transmitting data with minimum energy consumption in a wireless sensor network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050010354A KR100713590B1 (ko) 2005-02-04 2005-02-04 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060089358A KR20060089358A (ko) 2006-08-09
KR100713590B1 true KR100713590B1 (ko) 2007-05-02

Family

ID=36780591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050010354A KR100713590B1 (ko) 2005-02-04 2005-02-04 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060178150A1 (ko)
KR (1) KR100713590B1 (ko)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100631201B1 (ko) * 2004-02-11 2006-10-04 삼성전자주식회사 백오프 기법을 사용하는 비용 기반의 라우팅방법
KR100749177B1 (ko) * 2005-12-14 2007-08-14 한국과학기술정보연구원 센서 네트워크의 라우팅 방법
US20070268127A1 (en) * 2006-05-22 2007-11-22 Motorola, Inc. Wireless sensor node data transmission method and apparatus
KR100746471B1 (ko) * 2006-10-26 2007-08-06 주식회사 케이티 센서 노드 ｉｄ 할당 방법 및 그를 이용한 계층적 센서네트워크 구성 방법
TWI347764B (en) * 2007-08-14 2011-08-21 Univ Nat Pingtung Sci & Tech Constructing method for information transmitting model in wireless sensor network
CN101141388B (zh) * 2007-08-23 2010-09-08 武汉理工大学 一种Ad hoc网络中实现优化能量消耗的方法
US8681676B2 (en) * 2007-10-30 2014-03-25 Honeywell International Inc. System and method for providing simultaneous connectivity between devices in an industrial control and automation or other system
KR100932914B1 (ko) * 2007-12-07 2009-12-21 한국전자통신연구원 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 장치 및 방법
KR100950423B1 (ko) * 2008-03-27 2010-03-29 성균관대학교산학협력단 다개체 유전자 알고리즘을 이용한 라우팅 경로 검색 방법 및 그에 따른 센서 네트워크 시스템
EP2134034A1 (en) * 2008-06-10 2009-12-16 Fujitsu Limited Improvements in wireless sensor networks
EP2134041B1 (en) * 2008-06-10 2014-03-26 Fujitsu Limited Improvements in wireless sensor networks
TWI393385B (zh) * 2008-12-19 2013-04-11 Univ Nat Taiwan The wireless sensor uses a decentralized balanced tree algorithm to plan the method of data transmission
KR101068467B1 (ko) * 2009-07-21 2011-09-28 한국과학기술원 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법
US8547982B2 (en) 2011-11-23 2013-10-01 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Wireless sensor network with energy efficient protocols
KR101855524B1 (ko) 2011-12-20 2018-05-08 삼성전자주식회사 단말기 및 클라우드 연계 기반 센서 데이터 수집 시스템 및 방법
EP2822302B1 (en) * 2012-05-14 2016-07-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Group communication method and group server
KR20140037581A (ko) * 2012-09-19 2014-03-27 한국전자통신연구원 센서 네트워크 시스템의 에너지 효율을 높이는 장치 및 그 동작 방법
CN103096254A (zh) * 2012-12-23 2013-05-08 无锡泛联软件科技有限公司 无线传感网中的基于功率控制和局部最小功率路径树的低代价广播方法
CN103068023A (zh) * 2012-12-23 2013-04-24 江苏中科泛联物联网科技股份有限公司 基于局部化最小生成树的无线传感网拓扑控制方法
CN103068071A (zh) * 2012-12-23 2013-04-24 江苏中科泛联物联网科技股份有限公司 无线传感网中的有偏向低代价生成树的构建方法
CN103002538A (zh) * 2012-12-23 2013-03-27 江苏中科泛联物联网科技股份有限公司 基于局部化最短路径树的无线传感网拓扑控制方法
CN103068001A (zh) * 2012-12-23 2013-04-24 无锡泛联软件科技有限公司 无线传感网中的基于功率控制和局部最小生成树的低代价广播方法
CN103037468A (zh) * 2012-12-23 2013-04-10 江苏中科泛联物联网科技股份有限公司 无线传感网中的有偏向最短路径生成树构建方法
WO2014102948A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 富士通株式会社 情報処理方法、通信方法、通信ノード、システム、および情報処理プログラム
CN103052037A (zh) * 2012-12-27 2013-04-17 北京循天行信息技术有限公司 面向具有可充电节点和单汇聚节点的无线传感网能量高效组播方案
CN103067860A (zh) * 2012-12-27 2013-04-24 张家港中科港联物联网科技有限公司 基于位置信息的无线自组织与传感网组播方法
CN103067873A (zh) * 2012-12-27 2013-04-24 北京循天行信息技术有限公司 面向具有可充电节点和多汇聚节点的无线传感网节能组播方案
CN104410997B (zh) * 2014-12-29 2017-11-17 重庆邮电大学 一种用于无线传感器网络的层次型拓扑结构构建方法
EP3338492A4 (en) * 2015-08-21 2019-03-20 Nokia Technologies Oy DEVICE, METHOD AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT FOR MEDIA ACCESS CONTROL IN A WIRELESS SENSOR NETWORK
CN105142198B (zh) * 2015-09-17 2018-06-15 河南中医学院 一种使用微分进化求解无线传感器网络最优路径的方法
CN105472686A (zh) * 2015-12-08 2016-04-06 上海电机学院 一种极大化无线传感器网络寿命的动态路由协议
JP6927072B2 (ja) * 2018-02-08 2021-08-25 日本電信電話株式会社 経路選択装置、経路選択方法及びプログラム
WO2020261373A1 (ja) * 2019-06-25 2020-12-30 日本電信電話株式会社 経路選択装置、経路選択方法、および経路選択プログラム
CN111132261B (zh) * 2019-12-03 2022-09-20 华南理工大学 基于步态周期的功率控制，中继选择和时隙分配方法
US11876790B2 (en) * 2020-01-21 2024-01-16 The Boeing Company Authenticating computing devices based on a dynamic port punching sequence
CN116761225B (zh) * 2023-08-17 2023-11-14 湖南天联城市数控有限公司 一种无线传感网络可靠传输方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024A (ja) * 1987-02-04 1990-01-05 Asahi Optical Co Ltd カメラの自動焦点検出装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7327683B2 (en) * 2000-03-16 2008-02-05 Sri International Method and apparatus for disseminating topology information and for discovering new neighboring nodes
US7701858B2 (en) * 2003-07-17 2010-04-20 Sensicast Systems Method and apparatus for wireless communication in a mesh network
CN1599487A (zh) * 2003-09-19 2005-03-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于无线通信体系中的路由选择方法以及执行该方法的移动终端
US7369512B1 (en) * 2003-11-06 2008-05-06 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for efficient packet distribution in an ad hoc network
US7414978B2 (en) * 2004-12-30 2008-08-19 Massachusetts Institute Of Technology Minimum-cost routing with network coding

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024A (ja) * 1987-02-04 1990-01-05 Asahi Optical Co Ltd カメラの自動焦点検出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2004 정보과학 논문경진대회 수상작

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060089358A (ko) 2006-08-09
US20060178150A1 (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100713590B1 (ko) 무선 센서 네트워크에서 최소 전력으로 데이터를 전송하기위한 방법
KR100709964B1 (ko) 무선 센서 네트워크의 라우팅 방법
Kim et al. Minimum-energy asynchronous dissemination to mobile sinks in wireless sensor networks
Ye et al. A scalable solution to minimum cost forwarding in large sensor networks
Yi et al. Efficient flooding in ad hoc networks using on-demand (passive) cluster formation
US20090296704A1 (en) Method for multi-path source routing in sensor network
Mohanty et al. Distributed construction of minimum connected dominating set in wireless sensor network using two-hop information
Harold Robinson et al. PSOBLAP: particle swarm optimization-based bandwidth and link availability prediction algorithm for multipath routing in mobile ad hoc networks
Sadagopan et al. Decentralized utility-based sensor network design
Ardakani et al. CBA: A cluster-based client/server data aggregation routing protocol
Hu et al. Bandwidth-satisfied multicast trees in MANETs
JP2005278185A (ja) センサネットおよびセンサ装置を作動させる方法
Nair et al. Prediction based link stability scheme for mobile ad hoc networks
Alomari et al. A scheme for using closest rendezvous points and Mobile Elements for data gathering in wireless sensor networks
Kim et al. Location-aware long-lived route selection in wireless ad hoc network
Ramalakshmi et al. Weighted dominating set based routing for ad hoc communications in emergency and rescue scenarios
Gong et al. A distributed algorithm to construct multicast trees in WSNs: An approximate steiner tree approach
KR20120069439A (ko) 이동무선네트워크 시스템에서의 라우팅 방법 및 이동노드
Vidhyapriya et al. Energy efficient grid‐based routing in wireless sensor networks
Ramamoorthy et al. Hybrid routing scheme of multi agent ant based system in MANET combination of proactive and reactive
Khoza et al. An ant colony hybrid routing protocol for vanet
Fotue et al. Design of an enhanced energy conserving routing protocol based on route diversity in wireless sensor networks
Kies et al. A connected dominating set based on connectivity and energy in mobile ad hoc networks
Lemmon et al. Boundary mapping and boundary-state routing (BSR) in ad hoc networks
Ghosh et al. Acquaintance based soft location management (ABSLM) in MANET

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment
FPAY Annual fee payment
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee