KR100832964B1 - Apparatus and method for dispersing data in wireless sensor network - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 노드를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a node of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 토폴로지를 나타낸 도면,2 is a diagram illustrating a topology of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 1홉 안에서 발생되는 데이터 분산 방법을 나타낸 신호 흐름도,3 is a signal flow diagram illustrating a data distribution method generated within one hop of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
도 4a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 메모리 경고 메시지의 구조를 나타낸 도면,4A illustrates a structure of a memory warning message of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
도 4b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 전송 거부 메시지의 구조를 나타낸 도면,4b is a view showing the structure of a transmission rejection message of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
도 4c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 전송 승인 메시지의 구조를 나타낸 도면, 그리고4c is a diagram showing the structure of a transmission approval message of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention; and
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 멀티 홉 안에서 발생되는 데이터 분산 방법을 나타낸 신호 흐름도이다.5 is a signal flow diagram illustrating a data distribution method generated in multi-hops of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 노드 110 : 라디오부100: node 110: radio unit
120 : RAM 130 : 프로세서120: RAM 130: processor
140 : ROM 150 : 센싱부140: ROM 150: sensing unit
본 발명은 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 무선 센서 네트워크를 구성하는 각 노드에 대한 메모리 제약이 데이터 분산을 통해 극복되도록 하기 위한 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for data distribution in a wireless sensor network, and more particularly, to a method and apparatus for distributing data in a wireless sensor network to overcome memory constraints for each node constituting the wireless sensor network through data distribution. It is about.
무선 센서 네트워크는 주변 상황 인지를 위한 다양한 센싱, 데이터 프로세싱, 무선 통신 기능을 갖는 센서 노드들로 구성된 네트워크 기술을 일컫는다.The wireless sensor network refers to a network technology composed of sensor nodes having various sensing, data processing, and wireless communication functions to recognize the surrounding situation.
이와 같은 무선 센서 네트워크는 현재 철강 공정에서도 응용되어 위험지역 작업자에 대한 위치추적으로 작업자에 대한 안전관리가 수행되도록 하며, 특정 지역의 환경 변화 관측이나 이상 현상 감시 등이 수행되도록 하고 있다. 또한, 철강 계측 응용에서 무선 센서 네트워크는, 주기적으로 전송되는 계측 데이터 외의 싱크 로부터 요청되는 데이터를 전송하거나, 이벤트에 의해 발생되는 데이터를 전송하는 기능을 수행한다. Such wireless sensor networks are currently applied to steel processes to enable location management of workers in hazardous areas, safety management for workers, and monitoring of environmental changes and abnormalities in specific areas. In addition, in a steel measurement application, the wireless sensor network transmits data requested from a sink other than periodically transmitted measurement data, or transmits data generated by an event.
일반적으로, 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드들은 주로 수 MHz의 프로세서, 수십~수백 Kbps의 속도를 내는 무선 라디오부, 수십 Kbytes의 ROM 및 수 Kbytes의 RAM을 포함한다.In general, the nodes that make up a wireless sensor network typically include a processor of several MHz, a wireless radio section capable of speeds of tens to hundreds of Kbps, tens of Kbytes of ROM, and several Kbytes of RAM.
특히, 이와 같은 구성을 갖는 노드에서 RAM은 센싱부에 의해 수집된 데이터가 프로그램 실행 공간을 제외한 공간에 저장되도록 하는데, 보통 RAM은 4Kbytes로 구성되며, 프로그램 실행 공간을 제외한 공간 즉, 데이터 수집 공간이 2Kbytes로 구성되도록 한다.In particular, in a node having such a configuration, the RAM allows data collected by the sensing unit to be stored in a space other than the program execution space. In general, RAM is composed of 4Kbytes. It is composed of 2Kbytes.
한편, 철강 계측 응용에서 무선 센서 네트워크는 계측 데이터가 주기적으로 송수신되도록 하며, 싱크의 질의에 대하여 노드가 응답하는 방식인 쿼리 드리븐(Query-Driven)으로 전달되는 데이터가 증가되는 특징을 가진다. On the other hand, in steel measurement applications, the wireless sensor network allows measurement data to be periodically transmitted and received, and the data transmitted to the query-driven, which is a method in which a node responds to a query of a sink, is increased.
또한, 무선 센서 네트워크의 철강 계측 응용은 전체 또는 일부의 센서가 쿼리를 통해 수집한 데이터를 싱크로 전송하도록 하는 특징을 가진다.In addition, steel metrology applications in wireless sensor networks are characterized by allowing all or some of the sensors to send data collected via queries to the sink.
이와 같은 무선 센서 네트워크의 철강 계측 응용은 이동형 싱크를 사용하면, 싱크에서의 쿼리와 쿼리 사이 시간 간격이 큰 경우 및 데이터가 단시간에 다량 발생할 경우에 메모리 부족으로 인해 데이터 수집이 불가능한 노드가 발생할 수 있다.In steel measurement applications of such wireless sensor networks, mobile sinks can cause nodes that cannot collect data due to lack of memory when large time intervals between queries in the sink and large amounts of data occur in a short period of time. .
특히, 공장 시설이나 공정에 대한 모니터링 등 제철소에서 사용 가능한 응용에 이와 같은 문제가 발생할 수 있다.In particular, such problems may arise in applications that can be used in steel mills, such as monitoring plant facilities or processes.
더불어, 무선 센서 네트워크의 노드들은 소형이며, 이로 인해 배터리, 메모리 등의 자원이 제한적이어서 데이터가 단시간에 다량 발생할 경우 더욱 데이터 수집이 불가능한 노드들이 발생할 수 있다.In addition, the nodes of the wireless sensor network are small, which causes limited resources such as a battery and a memory, and thus, nodes that cannot collect more data may occur when a large amount of data occurs in a short time.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선 센서 네트워크에서 데이터 수집이 불가능한 노드의 발생을 방지하기 위한 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method and apparatus for data distribution in a wireless sensor network to prevent the occurrence of a node that is impossible to collect data in the wireless sensor network.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다수의 노드가 트리 형태로 구성된 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법은, 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이하인 노드가 자신의 부모 노드로 메모리 경고 메시지를 송신하는 단계; 상기 부모 노드가 자신의 메모리 공간을 확인하여, 자신의 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이상인 경우 자식 노드로 전송 승인 메시지를 송신하는 단계; 상기 자식 노드가 상기 전송 승인 메시지에 대응하여 자신의 데이터 수집 공간에 저장된 데이터를 상기 부모 노드로 전송하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, a data distribution method of a wireless sensor network in which a plurality of nodes of the present invention is formed in a tree form includes a memory warning message of a node whose data collection space is less than or equal to a preset threshold. Transmitting; Checking, by the parent node, its memory space and transmitting a transmission acknowledgment message to a child node when its data collection space is greater than or equal to a preset threshold; And transmitting, by the child node, data stored in its data collection space to the parent node in response to the transmission approval message.
상기 노드가 자신의 부모 노드로 메모리 경고 메시지를 송신하는 단계는, 상기 노드가 하기 수학식에 따라 산출되는 타이머 값과 해당 노드로부터 전송된 데이터가 싱크까지 도달할 수 있는 시간을 정의하는 값인 RTT 값을 포함하여, 상기 타 이머 값이 상기 RTT 값의 2배 이하인 경우 상기 데이터 수집 공간이 상기 기 설정된 임계치 이하인 것으로 판단하여, 상기 메모리 경고 메시지를 송신하는 것을 특징으로 한다.The node transmitting a memory warning message to its parent node may include a timer value calculated according to the following equation and an RTT value which defines a time for which data transmitted from the node can reach the sink. In addition, when the timer value is less than or equal to 2 times the RTT value, it is determined that the data collection space is less than the predetermined threshold, characterized in that for transmitting the memory warning message.
T = 이전 쿼리를 통해 데이터 공간이 비워진 이후부터의 시간,T = time since the data space was freed by the previous query,
M = 전체 데이터 수집 공간의 크기,M = the size of the total data collection space,
m = 현재 점유된 데이터 수집 공간m = currently occupied data collection space
상기 노드가 자신의 부모 노드로 메모리 경고 메시지를 송신하는 단계는, 상기 메모리 경고 메시지에 포함된 TTL 필드가 기 설정된 값을 갖도록 하여 송신하는 것을 특징으로 한다.The step of the node transmitting a memory warning message to its parent node, characterized in that for transmitting the TTL field included in the memory warning message to have a predetermined value.
바람직하게 상기 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법은, 상기 메모리 경고 메시지를 수신한 상기 부모 노드가 자신의 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이하인 경우 상기 자식 노드로 전송 거부 메시지를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the data distribution method of the wireless sensor network further comprises the step of transmitting a transmission rejection message to the child node when the parent node receiving the memory warning message is a data collection space of less than a predetermined threshold. It features.
바람직하게 상기 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법은, 상기 자식 노드가 자신의 데이터 수집 공간에 저장된 데이터의 1/3을 상기 부모 노드로 전송하면, 상기 데이터 전송을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the data distribution method of the wireless sensor network further comprises the step of terminating the data transmission when the child node transmits 1/3 of the data stored in its data collection space to the parent node. do.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다수의 노드가 트리 형태로 구성된 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법은, 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이하인 노드가 자신의 부모 노드로 메모리 경고 메시지를 송신하는 단계; 상기 부모 노드가 자신의 메모리 공간을 확인하여, 자신의 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이하인 경우, 상기 자식 노드를 제외한 상기 무선 센서 네트워크의 모든 노드로 상기 메모리 경고 메시지를 전달하는 단계; 상기 부모 노드가 상기 전달한 메모리 경고 메시지에 대응하는 전송 승인 메시지를 적어도 하나 이상의 노드로부터 제공받는 경우, 랜덤하게 하나의 노드를 선택하여 상기 노드로부터 제공받은 전송 승인 메시지를 상기 자식 노드로 전달하는 단계; 상기 자식 노드가 자신의 데이터 수집 공간에 저장된 데이터를 상기 부모 노드에 의해 선택된 노드로 상기 부모 노드를 경유하여 전송하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, a data distribution method of a wireless sensor network in which a plurality of nodes of the present invention is formed in a tree form includes a memory warning message of a node whose data collection space is less than or equal to a preset threshold. Transmitting; Checking, by the parent node, its memory space, and transmitting the memory warning message to all nodes of the wireless sensor network except the child node when its data collection space is less than or equal to a preset threshold; When the parent node receives a transmission grant message corresponding to the transferred memory warning message from at least one node, randomly selecting one node and transferring the transmission grant message received from the node to the child node; And transmitting, by the child node, data stored in its data collection space to the node selected by the parent node via the parent node.
상기 부모 노드가 상기 자식 노드를 제외한 상기 무선 센서 네트워크의 모든 노드로 상기 메모리 경고 메시지를 전달하는 단계는, 상기 자식 노드로부터 제공받은 메모리 경고 메시지의 TTL 필드 값이 기 설정된 값만큼 감산되도록 하여 상기 전달하는 것을 특징으로 한다.The transmitting of the memory warning message to all nodes of the wireless sensor network except for the child node by the parent node may cause the TTL field value of the memory warning message provided from the child node to be subtracted by a predetermined value. Characterized in that.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일 한 도면 부호를 사용한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 노드를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a node of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 센서 네트워크의 노드(100)는, 라디오부(110), RAM(120), 프로세서(130), ROM(140) 및 센싱부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
여기서, 라디오부(110)는 노드(100)간의 무선 통신이 수행되도록 하며, 데이터 분산에 따른 메모리 경고 메시지(Memory Alert Msg.), 전송 승인 메시지(Transfer Permission Msg.) 및 전송 거부 메시지(Transfer Denial Msg.)를 노드(100)간에 송수신하는 기능을 수행한다.Herein, the
RAM(120)은 프로그램 실행 공간 및 센싱부(150)에 의해 수집된 데이터를 저장 공간을 포함하며, ROM(140)은 실행 프로그램을 저장한다.The
프로세서(130)는 기 설정된 주기 또는 실시간으로 RAM(120)의 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하는지 여부를 파악하여, 상기 여유 공간이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우 라디오부(110)를 통한 데이터 분산 기능을 수행한다.The
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 노드의 데이터 분산 방법에 대해 자세히 살펴보도록 한다.Next, the data distribution method of the node having such a configuration will be described in detail.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 토폴로지를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a topology of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 무선 센서 네트워크는 하나의 싱크(Sink)를 중심으로 다수의 노드가 연결되는 트리 구조로 구성될 수 있다. 도 2는 일예로 노드1(100a)을 싱크로 정의하고, 노드2(100b), 노드3(100c) 및 노드4(100d)가 싱크에 연결된 노드로 정의하며, 도 2에 도시된 점선은 각 노드간의 무선 연결을 나타낸다.Referring to FIG. 2, the wireless sensor network may be configured as a tree structure in which a plurality of nodes are connected based on one sink. FIG. 2 defines, for example, node 1 (100a) as a sink, node 2 (100b), node 3 (100c), and node 4 (100d) as nodes connected to the sink, and the dotted lines shown in FIG. Indicates a wireless connection between
이와 같은 무선 센서 네트워크의 각 노드(100)는, 데이터 수집 공간의 크기를 관리하기 위한 타이머(Timer)값과 RTT(Round-Trip Time) 값을 포함한다.Each
여기서, 타이머 값은 하기 수학식 1로부터 계산되는 값으로, 데이터 수집 공간의 크기가 기 설정된 임계치 이하일 때까지의 예상 시간 값이다.Here, the timer value is a value calculated from Equation 1 below, and is an expected time value until the size of the data collection space is less than or equal to a preset threshold.
T = 이전 쿼리를 통해 데이터 공간이 비워진 이후부터의 시간,T = time since the data space was freed by the previous query,
M = 전체 데이터 수집 공간의 크기,M = the size of the total data collection space,
m = 현재 점유된 데이터 수집 공간m = currently occupied data collection space
RTT 값은 해당 노드로부터 전송된 데이터가 싱크까지 도달할 수 있는 시간을 정의하는 값으로, 이는 싱크와의 통신 과정에서 손쉽게 측정될 수 있는 값이다. 이와 같은 RTT 값은 노드(100)에 포함된 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이하가 되는 것을 방지하기 위해 해당 노드(100)가 주변 노드(100)와의 통신을 시도할 수 있는 충분한 시간을 의미한다. The RTT value defines the time that the data transmitted from the node can reach the sink, which can be easily measured during communication with the sink. Such an RTT value means a sufficient time for the
이와 같이 타이머 값과 RTT 값을 포함하는 무선 센서 네트워크의 각 노드(100)는, 포함하는 타이머 값과 RTT 값을 이용한 데이터 분산을 통해 메모리 공간의 사용량을 조절할 수 있다.As such, each
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 1홉 안에서 발생되는 데이터 분산 방법을 나타낸 신호 흐름도이다.3 is a signal flow diagram illustrating a data distribution method generated within one hop of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
그리고, 도 4a, 4b 및 4c 각각은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 메모리 경고 메시지, 전송 거부 메시지 및 전송 승인 메시지의 구조를 나타낸 도면이다.4A, 4B, and 4C are diagrams illustrating structures of a memory warning message, a transmission rejection message, and a transmission approval message of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
이와 같은 도면들 중 도 3을 참고하면, 무선 센서 네트워크에서 이웃한 두개의 노드간 즉, 1홉 안에 포함된 노드 2(100b)와 노드 3(100c)간에서, 일예로 노드 2(100b)의 자식 노드인 노드 3(100c)이 자신의 타이머 값을 파악하여 해당 타이머 값이 RTT 값의 2배 이하로 판단되면(S101), 자신의 부모 노드인 노드 2(100b)로 메모리 경고 메시지(Memory Alert Msg.)를 전송한다(S102). Referring to FIG. 3 of these drawings, between two neighboring nodes in a wireless sensor network, that is, node 2 (100b) and node 3 (100c) included in one hop, for example, of node 2 (100b). When the node 3 (100c), which is a child node, detects its timer value and determines that the timer value is less than twice the RTT value (S101), a memory alert message is sent to the node 2 (100b) of its parent node (Memory Alert). Msg.) Is transmitted (S102).
즉, 노드 3(100c)은 타이머 값과 RTT 값을 통해 자신의 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치로 판단되는 경우, 부모 노드(100b)로 자신의 데이터 수집 공간이 부족함을 알리는 메모리 경고 메시지를 전송하는 것이다. That is, when it is determined that the data collection space is a preset threshold through the timer value and the RTT value, the
여기서, 노드 3(100c)은 도 4a에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 메모리 경고 메시지를 노드 2(100b)로 전송하되, 노드 ID 필드에는 자신의 ID인 '3'을, TTL 필드에는 '1'을 설정하여 전송할 수 있다.Here, node 3 (100c) transmits a memory warning message having a structure as shown in FIG. 4A to node 2 (100b), with its ID '3' in the node ID field and '1' in the TTL field. Can be set and transmitted.
이에 노드 2(100b)는 노드 3(100c)으로부터 메모리 경고 메시지가 전송되면 자신의 데이터 수집 공간을 확인하여(S103), 자신의 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하는지 여부를 판단한다(S104). Accordingly, when the memory warning message is transmitted from the node 3 (100c), the node 2 (100b) checks its data collection space (S103), and determines whether there is free space in its data collection space (S104).
이와 같은 노드 2(100b)는 노드 3(100c)과 같이 자신의 타이머 값이 RTT 값의 2배 이하로 자신의 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이하로 확인되는 경우, 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하지 않는 것으로 판단하여 노드 3(100c)으로 전송 거부 메시지(Transfer Denial Msg.)를 전송한다(S105). The node 2 (100b), such as the node 3 (100c), if its own timer value is less than twice the RTT value, when the data collection space is confirmed below the preset threshold, there is free space in the data collection space In step S105, the transmission rejection message (Transfer Denial Msg.) Is transmitted to the node 3 (100c).
여기서, 노드 2(100b)는 도 4b와 같은 구조를 갖는 전송 거부 메시지를 노드 3(100c)으로 전송하되, 메시지 타입 이후로 송신자의 노드 ID와 수신자의 노드 ID를 순차적으로 기록한 메시지를 전송할 수 있다. 즉, 노드 2(100b)는 일예로 송신자의 노드 ID로 '2'를, 수신자의 노드 ID로 '3'을 기록한 전송 거부 메시지를 전송할 수 있다.Here, the
하지만, 노드 2(100b)는 타이머 값이 RTT 값의 2배 이상으로 자신의 데이터 수집 공간이 기 설정된 임계치 이상으로 확인되는 경우, 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하는 것으로 판단하여 전송 승인 메시지(Transfer Permission Msg.)를 노드 3(100c)으로 전송한다(S106).However, if the timer value is more than twice the RTT value and the data collection space of the node 2 (100b) is determined to be above the preset threshold, the node 2 (100b) determines that the free space exists in the data collection space and transmits the transmission acknowledgment message (Transfer). Permission Msg.) Is transmitted to node 3 (100c) (S106).
여기서, 노드 2(100b)는 도 4c와 같은 구조를 갖는 전송 거부 메시지를 노드 3(100c)으로 전송하되, 전송 거부 메시지와 동일하게 메시지 타입 이후로 송신자의 노드 ID와 수신자의 노드 ID를 순차적으로 기록한 메시지를 전송할 수 있다. 즉, 노드 2(100b)는 일예로 송신자의 노드 ID로 '2'를, 수신자의 노드 ID로 '3'을 기록 한 전송 거부 메시지를 전송할 수 있다.Here, node 2 (100b) transmits a transmission rejection message having a structure as shown in Figure 4c to node 3 (100c), the node ID of the sender and the node ID of the receiver after the message type in the same manner as the transmission rejection message You can send the recorded message. That is, the
이에, 노드 3(100c)은 수신되는 전송 승인 메시지에 따라 자신의 데이터 수집 공간에 저장된 데이터를 노드 2(100b)로 전송하여, 데이터 수집에 따른 여유 공간을 확보하게 된다(S107).Accordingly, the node 3 (100c) transmits the data stored in its data collection space to the node 2 (100b) in accordance with the received transmission approval message, to secure the free space according to the data collection (S107).
그리고, 노드 3(100c)은 노드 2(100b)로 데이터를 전송하던 중, 자신이 포함하는 데이터의 1/3이 노드 2(100b)로 전송되었는지 여부를 파악하여(S108), 해당 량의 데이터가 전송되었으면 수행중인 데이터 전송을 종료한다(S110).Then, while the
하지만, 노드 3(100c)은 자신이 포함하는 데이터의 1/3이 노드 2(100b)로 전송되지 않은 경우, 수행중이던 데이터 전송을 계속 수행하여 포함하는 데이터의 1/3이 노드 2(100b)로 전송되도록 한다(S109).However, if one third of the data included in the node 3 (100c) is not transmitted to the node 2 (100b), one third of the data included in the node 2 (100b) by continuing to perform the data transmission that was being performed To be transmitted (S109).
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 멀티 홉 안에서 발생되는 데이터 분산 방법을 나타낸 신호 흐름도이다.5 is a signal flow diagram illustrating a data distribution method generated in multi-hops of a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 무선 센서 네트워크를 구성하는 각 노드는 기 설정된 주기에 따라 또는 실시간으로 자신의 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하는지 여부를 파악하고, 여유 공간이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우 데이터 수집 공간에 여유가 공간이 존재하는 이웃 노드로 자신의 데이터를 분산시켜 저장시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, each node constituting the wireless sensor network determines whether there is free space in its data collection space according to a predetermined cycle or in real time, and if it is determined that the free space does not exist, the data is determined. It is possible to distribute and store its data to neighboring nodes where space is available in the collection space.
이와 같은 동작을 수행하는 노드 중, 일예로 노드 3(100c)을 중심으로 해당 데이터 분산 방법을 살펴보면, 먼저 노드 3(100c)은 파악되는 타이머 값이 RTT 값 의 2배 이하로 판단되는 경우(S201), 자신의 부모 노드인 노드 2(100b)로 메모리 경고 메시지를 전송한다(S202). 여기서, 노드 3(100c)은 도 4a에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 메모리 경고 메시지를 노드 2(100b)로 전송하되, 노드 ID 필드에는 자신의 ID인 '3'을, TTL 필드에는 '1'을 설정하여 전송할 수 있다.Among the nodes performing such an operation, as an example, a method of distributing the data centering on the node 3 (100c) will be described. First, the node 3 (100c) determines that the determined timer value is 2 times or less than the RTT value (S201). In step S202, the memory warning message is transmitted to the
이에 노드 3(100c)으로부터 메모리 경고 메시지를 제공받은 노드 2(100b)는 자신의 메모리 공간을 확인하고(S203), 메모리 공간의 데이터 수집 공간이 여유 공간을 포함하는 것으로 판단되는 경우 전술된 도 3과 같은 동작을 수행하며, 데이터 수집 공간이 여유 공간을 포함하지 않는 것으로 판단되는 경우 무선 센서 네트워크를 구성하는 모든 노드들(노드 3을 제외한 노드들)(100a, 100d)로 노드 3(100c)으로부터 제공받은 메모리 경고 메시지를 전달한다(S205, S206). In response to the memory warning message provided from the node 3 (100c), the node 2 (100b) checks its memory space (S203), and when it is determined that the data collection space of the memory space includes the free space, the above-described FIG. If it is determined that the data collection space does not include the free space, all nodes (nodes except node 3) 100a and 100d constituting the wireless sensor network are configured from the node 3 (100c). Deliver the provided memory warning message (S205, S206).
여기서, 노드 2(100b)는 노드 3(100c)으로부터 제공받은 메모리 경고 메시지의 TTL 필드 값을 '1' 감산하여, 해당 TTL 필드 값이 '0'으로 변경되도록 한 후, 변경된 메모리 경고 메시지를 무선 센서 네트워크의 모든 노드들로 전달할 수 있다. 이는 메모리 경고 메시지의 전송 범위를 2홉으로 한정하기 위한 것으로, 해당 메모리 경고 메시지가 초기 부모 노드에게만 전송되는 점을 고려하여 데이터를 분산하고자 하는 노드가 자신보다 싱크로부터의 홉 카운터가 더 큰 노드로부터 전송 승인 메시지를 받을 수 없도록 하여, 데이터 분산 데이터 분산 과정에서의 오버헤드 발생을 방지하기 위한 것이다.Here, the node 2 (100b) subtracts the TTL field value of the memory warning message provided from the node 3 (100c) by '1' so that the corresponding TTL field value is changed to '0', and then wirelessly transmits the changed memory warning message. It can be delivered to all nodes of the sensor network. This is for limiting the transmission range of the memory warning message to 2 hops. In consideration that the memory warning message is sent only to the initial parent node, the node that wants to distribute data from the node whose hop counter from sink is larger than itself This is to prevent the transmission acknowledgment message from being received, thereby avoiding overhead in data distribution and data distribution.
노드 3(100c)으로부터 메모리 경고 메시지를 전달받은 무선 센서 네트워크의 노드들 즉, 노드 1(100a)과 노드 4(100d)는 자신들의 메모리 공간을 확인하 여(S207), 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하는지 여부를 파악한다.The nodes of the wireless sensor network, that is, the node 1 (100a) and the node 4 (100d) received the memory warning message from the node 3 (100c) checks their memory space (S207), the free space in the data collection space Figure out if it exists.
여기서, 도 4는 일 실시예로 노드 1(100a)과 노드 4(100d) 모두의 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하는 것으로 가정하여, 노드 1(100a)과 노드 4(100d) 각각이 이에 대응되는 전송 승인 메시지를 노드 2(100b)로 전송하도록 한다(S209, S210). 하지만, 다른 실시예로 노드 1(100a)과 노드 4(100d) 모두의 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하지 않는 경우, 노드 1(100a)과 노드 4(100d)는 전송 거부 메시지를 노드 2(100b)로 전송하게 되며, 이에 노드 2(100b)가 노드 3(100c)으로 전송 거부 메시지를 전달하게 되어, 일련의 데이터 분산 과정이 종료되게 된다.Here, FIG. 4 assumes that free space exists in the data collection spaces of both the node 1 (100a) and the node 4 (100d) according to an embodiment, and each of the node 1 (100a) and the node 4 (100d) corresponds to this. The transmission approval message is transmitted to the node 2 (100b) (S209, S210). However, in another embodiment, if there is no free space in the data collection space of both node 1 (100a) and node 4 (100d), node 1 (100a) and node 4 (100d) sends a rejection message to node 2 ( 100b), the node 2 (100b) transmits the transmission rejection message to the node 3 (100c), the series of data distribution process is terminated.
한편, 전송 승인 메시지를 노드 2(100b)로 전송하는 노드 1(100a)과 노드 4(100d)는, 도 4c에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 전송 승인 메시지를 노드 2(100b)로 전송하되, 송신자 노드 ID로 각각 자신의 노드 ID를 기록하며, 수신자 노드 ID로 노드 2(100b)의 ID를 기록한다. On the other hand, the node 1 (100a) and the node 4 (100d) for transmitting the transmission approval message to the node 2 (100b), while transmitting a transmission approval message having a structure as shown in Figure 4c to the node 2 (100b), Each node ID is recorded as the sender node ID, and the ID of
노드 2(100b)는 메모리 경고 메시지 전달과정(S205, S206)에 대응하여 적어도 하나 이상의 노드로부터 전송 승인 메시지를 제공받는 경우, 랜덤하게 하나의 노드를 선택하여(S211) 선택된 노드로부터 제공된 전송 승인 메시지를 노드 3(100c)으로 전달한다(S212).When the
그리고, 노드 2(100b)는 전달한 전송 승인 메시지에 대응하여 노드 3(100c)으로부터 데이터가 전송되면(S213), 해당 데이터를 선택된 노드 1(100a)로 전달하여(S214), 노드 3(100c)의 데이터가 노드 1(100a)의 데이터 수집 공간에 저장되도록 한다.When the data is transmitted from the node 3 (100c) in response to the transmitted approval message (S213), the node 2 (100b) transmits the data to the selected node 1 (100a) (S214), and the node 3 (100c). Is stored in the data collection space of the node 1 (100a).
한편, 데이터를 전송하던 노드 3(100c)은 포함하는 데이터의 1/3이 전송되었는지 여부를 파악하여(S215), 해당 량의 데이터가 전송되었으면 수행중인 데이터 전송을 종료하고(S218), 해당 량의 데이터가 전송되지 않은 경우 데이터 전송을 계속 수행하여 포함하는 데이터 량의 1/3이 노드 2(100b)를 경유하여 노드 3(100c)으로 전송되도록 한다(S216, S217).On the other hand, the node 3 (100c) transmitting data determines whether 1/3 of the data to be transmitted is transmitted (S215), and if the corresponding amount of data has been transmitted, terminates the data transmission being performed (S218), and the corresponding amount. If the data is not transmitted, the data transmission is continuously performed so that one third of the included data amount is transmitted to the node 3 (100c) via the node 2 (100b) (S216 and S217).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 분산 방법 및 그 장치는, 무선 센서 네트워크를 구성하는 각 노드들이 타이머값 및 RTT 값을 통해 실시간 또는 기 설정된 주기에 따라 데이터 수집 공간의 여유 여부를 파악하도록 하여, 해당 데이터 수집 공간에 여유 공간이 존재하지 않는 경우 다른 노드로 데이터를 분산하도록 함으로써, 제약된 메모리를 포함하는 노드들의 메모리 이용 효율을 극대화하는 효과를 가진다.The method and apparatus for distributing data in a wireless sensor network according to the present invention as described above, each node constituting the wireless sensor network whether or not the data collection space in accordance with a real time or a predetermined period through the timer value and the RTT value In this case, if there is no free space in the corresponding data collection space, data is distributed to other nodes, thereby maximizing the memory utilization efficiency of nodes including the restricted memory.
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