KR100918841B1 - A Head Node Election Method for Clustering in Wireless Seneor Network and thereof Wireless Seneor Network - Google Patents

A Head Node Election Method for Clustering in Wireless Seneor Network and thereof Wireless Seneor Network

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KR100918841B1
KR100918841B1 KR1020070133398A KR20070133398A KR100918841B1 KR 100918841 B1 KR100918841 B1 KR 100918841B1 KR 1020070133398 A KR1020070133398 A KR 1020070133398A KR 20070133398 A KR20070133398 A KR 20070133398A KR 100918841 B1 KR100918841 B1 KR 100918841B1
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Abstract

본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법은 싱크노드와 복수의 센서노드로 구성된 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법으로서, 복수의 센서 노드 각각이 유효 헤드 노드 상태를 판단하는 제 1 단계; 판단 결과에 따라 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드들이 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 포함하는 헤드 노드 선정 요청 메시지를 일정 범위 내로 방송하는 제 2 단계; 제 2단계의 방송을 수신하고 수신된 방송을 근거로 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드들 각각이 다른 유효 노드 상태인 센서 노드의 EDR과 자신의 EDR을 비교하여 유효 헤드 노드 상태 유지 여부를 판단하는 제 3 단계; 및 제 3 단계에서 판단된 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 센서 노드들을 헤드 노드로 선정하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A head node selection method for clustering a wireless sensor network according to the present invention is a head node selection method for clustering a wireless sensor network including a sync node and a plurality of sensor nodes, and each of the plurality of sensor nodes determines an effective head node state. A first step of making; A second step of, according to the determination result, sensor nodes which are in an effective head node state broadcasting a head node selection request message including a distance ratio (EDR) of an energy to a sink node within a predetermined range; Receiving the second stage broadcast and comparing the EDRs of the sensor nodes in the other valid node states with their EDRs based on the received broadcast to determine whether to maintain the valid head node state. Three steps; And a fourth step of selecting the sensor nodes that maintain the valid head node state determined in the third step, as the head node.

Description

무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드를 선정하는 방법 및 그 무선 센서 네트워크{A Head Node Election Method for Clustering in Wireless Seneor Network and thereof Wireless Seneor Network}A Head Node Election Method for Clustering in Wireless Seneor Network and YUL Wireless Seneor Network

본 발명은 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드를 선정하는 방법 및 그 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 특히, 무선 센서 네트워크를 클러스터링으로 구성할 때 데이터 전송 단계에서 에너지 소비 집약적인 헤드 노드가 가능한 오랜 시간 동안 동작하도록 하기 위한 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드를 선정하는 방법 및 그 무선 센서 네트워크에 관한 것이다.The present invention relates to a method for selecting a head node for clustering a wireless sensor network and a wireless sensor network thereof. In particular, when the wireless sensor network is clustered, energy consumption-intensive head nodes in a data transmission step are possible for a long time. A method for selecting a head node for clustering a wireless sensor network to operate during the same and a wireless sensor network therefor.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-026-02, 과제명: 능동형 서비스를 위한 URC 서버 프레임웍 개발(Development of the URC Server Framework for Proactive Robotic Services)].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task Management Number: 2006-S-026-02, Title: URC Server Framework for Active Services] Development of the URC Server Framework for Proactive Robotic Services].

최근 무선통신과 전자공학 기술의 발달로 인하여 저가격, 극소형 센서 간의 네트워크가 가능하게 되었으며, 이러한 센서들로 구성된 네트워크를 무선 센서 네트워크라고 한다.Recently, due to the development of wireless communication and electronics technology, a network between low-cost and ultra-small sensors is enabled, and a network composed of these sensors is called a wireless sensor network.

무선 센서 네트워크는 생태환경 감시, 지능형 환경 모니터링, 위치인식 서비스, 지능형 의료시스템, 지능형 로봇 시스템 등에 활용되고 있으며, 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 중심기술로서 발전하고 있다.Wireless sensor network is used for ecological environment monitoring, intelligent environment monitoring, location recognition service, intelligent medical system, and intelligent robot system, and is developing as a core technology of ubiquitous computing environment.

무선 센서 네트워크는 물리공간의 상태인 빛, 소리, 온도, 움직임과 같은 물리적 데이터를 감지, 측정, 플러딩하는 센서 노드와 센서 노드로부터 프러딩되는 데이터를 수신하고 분석하는 중앙의 기본노드(싱크노드, Sink-node)로 구성되는 네트워크이다.The wireless sensor network detects, measures, and floods physical data such as light, sound, temperature, and motion in the physical space, and a central primary node (sink node, It is a network composed of sink-nodes.

통상적으로 센서 노드들은 하나 이상의 센서, 액추에이터(actuator), 마이크로 컨트롤러, 수 십Kb 크기의 EEPROM, 수Kb의 SRAM, 수백Kb 크기의 플래시 메모리, ADC(Analog to Digital Converter), 근거리 무선 통신 모듈 및 이러한 구성 요소들에 전원을 공급해주기 위한 전원부(에너지원)로 구성되기 때문에 센서 노드의 제한적인 자원으로 인해 무선 센서 네트워크의 수명은 전적으로 센서 노드의 수명에 의존한다. Sensor nodes typically include one or more sensors, actuators, microcontrollers, tens of kilobytes of EEPROM, several kilobytes of SRAM, hundreds of kilobytes of flash memory, analog-to-digital converters (ADCs), short-range wireless communication modules, and the like. Because of the limited resources of the sensor node, the life of the wireless sensor network depends entirely on the life of the sensor node because it consists of a power supply (energy source) for powering the components.

이와 같이, 무선 센서 네트워크에서 센서 노드들은 제한된 에너지를 가지고 있으며, 대개는 배터리 교체나 관리가 불가능한 지역에 배치되기 때문에 센서 네트워크의 수명을 연장하기 위해서는 센서 노드의 에너지 소비를 줄이기 위한 방법이 요구된다. As such, sensor nodes in a wireless sensor network have limited energy, and since they are usually located in areas where battery replacement or management is impossible, a method for reducing energy consumption of the sensor node is required to extend the life of the sensor network.

최근에 무선 센서 네트워크에서 소모되는 에너지를 극소화하는 방안으로 등장한 것이 클러스터링이다. 클러스터링이란, 무선 센서 네트워크를 다수의 클러스터로 분할하고, 분할된 클러스터 내에 존재하는 노드들의 역할을 분담하여 운영되는 것이다.Recently, clustering has emerged as a method of minimizing energy consumed in a wireless sensor network. Clustering is to divide a wireless sensor network into a plurality of clusters and to share the roles of nodes existing in the divided cluster.

무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 에너지 소비를 줄이기 위한 기존의 방법으로써, 클러스터는 하나의 헤드 노드(HN ; Head Node)와 다수의 멤버 노드(MN ; Member Node)들로 구성되고, 헤드 노드는 멤버 노드들로부터 수집한 데이터를 싱크 노드(SN ;Sink Node)로 전송하는 역할을 복수 회 반복함으로써 많은 에너지를 소비한다. As a conventional method for reducing energy consumption of a sensor node in a wireless sensor network, a cluster is composed of one head node (HN) and a plurality of member nodes (MN), and the head node is a member node. It consumes a lot of energy by repeating the role of transmitting the data collected from the data to the sink node (SN).

예를 들어, 기존에 이미 제안된 클러스터링 방법의 대표적인 예로서, Least ID 클러스터링 방법, Linked 클러스터링 방법, 및 TopDisc(Topology Discovery) 방법을 들 수 있다. Least ID 클러스터링 방법은 노드들의 ID를 기반으로 클러스터링을 수행하는 방법이고, Linked 클러스터링 방법은 ID가 높은 순서대로 노드들에 고유한 슬롯이 할당되는 방법이다. 이와 같은 Least ID 클러스터링 방법 및 Linked 클러스터링 방법은 비교적 단순하다는 장점을 가지고 있으나, 에너지 소모가 많은 노드인 HN이 많이 생성되기 때문에 무선 센서 네트워크에서 소모되는 에너지가 증대된다는 단점을 드러내게 된다.For example, representative examples of the clustering method that have already been proposed include the Least ID clustering method, the Linked clustering method, and the TopDisc (Topology Discovery) method. The Least ID clustering method is a method of performing clustering based on IDs of nodes, and the linked clustering method is a method in which unique slots are allocated to nodes in a high ID order. The Least ID clustering method and the linked clustering method have the advantage of being relatively simple, but the energy consumption of the wireless sensor network is increased because HN, which is a high energy consumption node, is generated.

한편, 도 1은 종래에 따른 무선 센서 네트워크에서의 헤드 노드 선정을 도시한 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, TopDisc 방법은 HN(1)와 MN(2)간의 거리를 최대화시켜 에너지 소모가 많은 노드인 HN(1)의 개수를 최소화시키는 클러스터링 방법이다. 이는, 전송지연(Propagation Delay) 시간이 노드들 간의 거리에 비례한다는 가정에 기반을 둔 것이다. 구체적으로 TopDisc 방법의 경우, HN(1)은 전송가능 범위내의 노드들(2, 4)에 Topology Discovery 메세지를 브로드캐스트하고, 각 노드들로부터 수신된 응답메세지의 전송지연 시간을 측정한다. 그리고, MN(2)은 전송지연 시간이 가장 긴 노드가 상대적으로 가장 먼 노드로 간주하여, 이를 HN(1)으로 선정하게 된다. 선정된 HN(1)은 위와 동일한 방법으로 이웃 클러스터의 HN(3) 및 MN(5)를 선정한다. 그리고, 이와 같은 과정은 전체 무선 센서 네트워크로 확산된다.1 is a diagram illustrating a head node selection in a wireless sensor network according to the related art. As shown in FIG. 1, the TopDisc method is a clustering method of maximizing the distance between the HN 1 and the MN 2 to minimize the number of HN 1 nodes, which are energy-consuming nodes. This is based on the assumption that propagation delay time is proportional to the distance between nodes. Specifically, in the TopDisc method, the HN 1 broadcasts a Topology Discovery message to the nodes 2 and 4 within the transmittable range, and measures the transmission delay time of the response message received from each node. The MN 2 considers the node having the longest transmission delay time as the farthest node and selects it as the HN 1. The selected HN 1 selects HN 3 and MN 5 of neighboring clusters in the same manner as above. This process is then spread to the entire wireless sensor network.

즉, 종래의 헤드 노드(HN) 선정 방법은 헤드 노드가 무선 통신으로 싱크 노드에 데이터를 전송할 때 헤드 노드의 에너지 소비는 싱크 노드의 거리 제곱으로 증가하게 된다. 헤드 노드는 센서 노드들 중에서 랜덤하게 또는 에너지가 많은 노드를 헤드 노드로 선정할 수가 있다.That is, in the conventional head node (HN) selection method, when the head node transmits data to the sink node through wireless communication, the energy consumption of the head node is increased by the square of the distance of the sink node. The head node may select a random or high energy node among the sensor nodes as the head node.

그러나, 헤드 노드가 랜덤하게 선정하는 경우에는 에너지가 매우 적은 노드가 헤드로 선정되는 문제점이 있으며, 에너지가 많은 노드를 헤드로 선정하는 경우에는 노드의 에너지가 많더라도 싱크 노드와 먼 거리에 배치됨으로써 헤드 수행 시간이 다른 헤드 대상 노드들 보다 오래 지속될 수 없는 문제점이 있다. 또한 상기 문제점으로 인하여 무선 센서 네트워크의 수명이 짧게 되는 단점이 있다.However, when the head node is randomly selected, there is a problem that a node with very low energy is selected as the head. When selecting a node with a high energy, the node is located far from the sink node even if the node has a lot of energy. There is a problem that the head execution time cannot last longer than other head target nodes. In addition, there is a disadvantage in that the lifetime of the wireless sensor network is shortened due to the above problem.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명은 센서 노드의 에너지와 해당 센서 노드와 싱크 노드 사이의 거리 비, 즉, 두 가지 요소로부터 노드의 에너지 대 싱크 노드 거리 비(EDR)를 계산하고 그 계산된 EDR이 큰 센서 노드가 헤드 노드로 선정되도록 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드를 선정하는 방법 및 그 무선 센서 네트워크를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention calculates and calculates the energy ratio of the sensor node and the distance ratio between the sensor node and the sink node, that is, the energy-to-sink node distance ratio (EDR) of the node from two factors. Provided are a method for selecting a head node for clustering a wireless sensor network in which a sensor node having a large EDR is selected as a head node, and a wireless sensor network.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 클러스터링시 헤드 노드 선정 방법은 싱크노드와 복수의 센서노드로 구성된 무선 센서 네트워크 시스템의 클러스터링시 헤드 노드 선정 방법으로서, 복수의 센서 노드 각각이 유효 헤드 노드 상태를 판단하는 제 1 단계; 판단 결과에 따라 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드들이 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 포함하는 헤드 노드 선정 요청 메시지를 일정 범위 내로 방송하는 제 2 단계; 제 2단계의 방송을 수신하고 수신된 방송을 근거로 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드들 각각이 다른 유효 노드 상태인 센서 노드의 EDR과 자신의 EDR을 비교하여 유효 헤드 노드 상태 유지 여부를 판단하는 제 3 단계; 및 제 3 단계에서 판단된 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 센서 노드들을 헤드 노드로 선정하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for selecting a head node during clustering of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention is a method for selecting a head node during clustering of a wireless sensor network system including a sync node and a plurality of sensor nodes, wherein each of the plurality of sensor nodes is an effective head. Determining a node state; A second step of, according to the determination result, sensor nodes which are in an effective head node state broadcasting a head node selection request message including a distance ratio (EDR) of an energy to a sink node within a predetermined range; Receiving the second stage broadcast and comparing the EDRs of the sensor nodes in the other valid node states with their EDRs based on the received broadcast to determine whether to maintain the valid head node state. Three steps; And a fourth step of selecting the sensor nodes that maintain the valid head node state determined in the third step, as the head node.

본 발명의 제 1 단계는, 복수의 센서 노드 각각이 백분율을 갖는 난수를 생성하고, 난수를 클러스터 헤드 비율(HDR)과 비교하여 유효 헤드 노드 상태를 판단하는 것이 바람직하다.In the first step of the present invention, it is preferable that each of the plurality of sensor nodes generate a random number having a percentage, and compare the random number with the cluster head ratio HDR to determine the effective head node state.

본 발명의 제 2 단계는, 제 1 단계에서의 판단 결과에 따라 복수의 센서 노드 중 유효 헤드 노드로 판단된 노드들 각각이 노드 상태를 유효 헤드 노드 상태로 지정하는 제 2-1 단계; 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 포함하는 헤드 선정 요청 메시지를 생성하는 제 2-2 단계; 및 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 제 2-2 단계에서 생성된 헤드 선정 요청 메시지를 일정한 통신 반경 내에서 방송하는 제 2-3 단계;를 포함하는 것이 바람직하다According to a second step of the present invention, steps 2-1 in which each node determined as an effective head node among a plurality of sensor nodes according to the determination result in the first step designates a node state as an effective head node state; Generating a head selection request message in which each of the sensor nodes designated as valid head node states includes a distance to energy ratio EDR; And step 2-3 of each of the sensor nodes designated as valid head node states to broadcast the head selection request message generated in step 2-2 within a predetermined communication radius.

본 발명의 제 3 단계는, 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 서로 다른 센서 노드로부터 헤드 선정 요청 메시지를 수신하는 제 3-1 단계; 및 수신된 헤드 선정 요청 메시지 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드 들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 작은 경우에는 비 헤드 노드 상태로 지정하고, 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 큰 경우에는, 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 제 3-2 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.The third step of the present invention includes a third step in which each of the sensor nodes designated as valid head node states receives a head selection request message from different sensor nodes; And if each of the sensor nodes designated as valid head node states based on the received head selection request message compares an EDR for another sensor node with its own EDR, and designates a non-head node state if it is smaller than an EDR for another sensor node. When each of the sensor nodes designated as valid head node states based on the received head selection request message compares an EDR for another sensor node with its own EDR, the valid head node state is determined. It is preferable to include; 3-2 step to maintain.

본 발명의 제 2 단계는, 헤드 선정 시간값을 설정하는 단계;를 포함하고, 제 3 단계는, 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 헤드 선정 시간값이 경과되었는지를 판단하여 헤드 선정 시간값이 경과되지 않은 경우에, 서로 다른 센서 노드로부터 헤드 선정 요청 메시지를 수신하는 제 3-1 단계; 및 수신된 헤드 선정 요청 메시지 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 작은 경우에는 비 헤드 노드 상태로 지정하고, 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 큰 경우에는, 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 제 3-2 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.The second step of the present invention includes setting a head selection time value, and the third step includes determining whether a head selection time value has elapsed for each of the sensor nodes designated as valid head node states. Step 3-1 of receiving a head selection request message from different sensor nodes when the value has not elapsed; And if each of the sensor nodes designated as valid head node states based on the received head selection request message compares an EDR for another sensor node with its own EDR, and designates a non-head node state if it is smaller than an EDR for another sensor node. When each of the sensor nodes designated as valid head node states based on the received head selection request message compares an EDR for another sensor node with its own EDR, the valid head node state is determined. It is preferable to include; 3-2 step to maintain.

본 발명의 제 3-2 단계는, 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR과 자신의 EDR의 비교를 순환 반복하는 것이 바람직하다.In step 3-2 of the present invention, it is preferable that each of the sensor nodes designated as valid head node states repeats the comparison of the EDR with respect to the other sensor node and their EDR based on the received head selection request message.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 클러스터링시 헤드 노드 선정 방법은 무선 통신으로 데이터를 전송받는 싱크노드; 싱크노드로 센싱된 데이터를 전송하는 복수의 센서 노드; 를 포함하고, 복수의 센서 노드는 복수의 클러스터로 구분되는 센서 필드 내에 위치하고, 복수 클러스터 중 각각에 포함되는 센싱된 데이터를 송출하는 멤버 노드와 멤버노드로부터 송출되는 센싱된 데이터를 수집하여 싱크노드로 전송하는 헤드 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템의 클러스터링시 헤드 노드 선정 방법으로서, 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 근거로 헤드 노드를 선정하는 것이 바람직하다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a method for selecting a head node during clustering of a wireless sensor network system may include: a sink node receiving data through wireless communication; A plurality of sensor nodes for transmitting the sensed data to the sink node; And a plurality of sensor nodes are located in a sensor field divided into a plurality of clusters, and collect the sensed data transmitted from member nodes and member nodes that transmit sensed data included in each of the plurality of clusters to sink nodes. As a method of selecting a head node during clustering of a wireless sensor network system including a transmitting head node, it is preferable to select a head node based on a distance ratio (EDR) of an energy to a sink node among a plurality of sensor nodes.

본 발명의 헤드 노드는, 일정 주기로 재구성되는 클러스터 내에 위치하는 복수의 센서 노드 중에서 선정하는 것이 바람직하다.The head node of the present invention is preferably selected from among a plurality of sensor nodes located in a cluster which is reconfigured at regular intervals.

본 발명의 헤드 노드는, 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)을 근거로 선정하되, 멤버 노드들에 비해 최고의 EDR을 갖는 것이 바람직하다.The head node of the present invention is selected based on the distance-to-energy ratio (EDR) of the plurality of sensor nodes, but preferably has the highest EDR compared to the member nodes.

본 발명의 실시예예 따른 무선 센서 네트워크로서 무선 센서 네트워크로서, 무선 통신으로 데이터를 전송받는 싱크노드; 싱크노드로 센싱된 데이터를 전송하는 복수의 센서 노드; 를 포함하고, 복수의 센서 노드는 복수의 클러스터로 구분되는 센서 필드 내에 위치하고, 복수 클러스터 중 각각에 포함되는 센싱된 데이터를 송출하는 멤버 노드와 멤버노드로부터 송출되는 센싱된 데이터를 수집하여 싱크노드로 전송하는 헤드 노드를 포함하고, 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 근거로 헤드 노드를 선정하는 것을 특징으로 한다.A wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, comprising: a sink node receiving data through wireless communication; A plurality of sensor nodes for transmitting the sensed data to the sink node; And a plurality of sensor nodes are located in a sensor field divided into a plurality of clusters, and collect the sensed data transmitted from member nodes and member nodes that transmit sensed data included in each of the plurality of clusters to sink nodes. The head node includes a head node to transmit, and the head node is selected based on a distance ratio (EDR) of an energy to a sink node among a plurality of sensor nodes.

본 발명의 헤드 노드는, 일정 주기로 재구성되는 클러스터 내에 위치하는 복수의 센서 노드 중에서 선정하는 것이 바람직하다.The head node of the present invention is preferably selected from among a plurality of sensor nodes located in a cluster which is reconfigured at regular intervals.

본 발명의 헤드 노드는, 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)을 근거로 선정하되, 멤버 노드들에 비해 최고의 EDR을 갖는 것이 바람직하다.The head node of the present invention is selected based on the distance-to-energy ratio (EDR) of the plurality of sensor nodes, but preferably has the highest EDR compared to the member nodes.

본 발명에 따르면 센서 노드가 EDR을 계산하고 헤드 노드로서 동작할 것인지를 판단하여, 헤드 노드로 동작할 것을 결정한 헤드 노드들이 헤드 노드 선정 요청 메시지를 방송한 다음, 해당 센서 노드 자신의 EDR이 가장 큰지를 판단하여, EDR이 가장 큰 센서 노드를 헤드 노드로 선정함으로써 데이터 전송 단계에서 헤드 노드가 가장 오랜 시간 동안 동작하도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, if the sensor node calculates the EDR and determines whether to operate as a head node, the head nodes determined to operate as the head node broadcast a head node selection request message, and then the corresponding sensor node itself has the largest EDR. In this case, by selecting the sensor node having the largest EDR as the head node, the head node operates for the longest time in the data transmission step.

또한, 본 발명에 따르면 유효 헤드 노드들 중에서 EDR이 가장 큰 노드가 헤드 노드가 되므로 싱크 노드와의 거리에 관계없이 가장 오랜 시간 동안 헤드 노드로서 수행이 가능하고, EDR을 기준으로 한 센서 노드의 에너지가 효율적으로 소비되는 장점이 있으며, 멤버 노드는 수명이 긴 헤드 노드와 통신하게 되므로 무선 센서 네트워크의 수명이 전체적으로 연장되는 탁월한 효과가 있다. In addition, according to the present invention, since the node having the largest EDR becomes the head node among the effective head nodes, it can be performed as the head node for the longest time regardless of the distance from the sink node, and the energy of the sensor node based on the EDR. In addition, the member node communicates with the long-lived head node, which has an excellent effect of extending the life of the wireless sensor network as a whole.

도 1은 종래에 따른 무선 센서 네트워크에서의 헤드 노드 선정을 도시한 예시도.1 is an exemplary diagram illustrating head node selection in a wireless sensor network according to the related art.

도 2는 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크를 도시한 예시도. 2 is an exemplary diagram illustrating a wireless sensor network in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명의 헤드 노드 선정에 의한 무선 센서 네트워크의 클러스터 구성도.3 is a cluster configuration diagram of a wireless sensor network based on head node selection of the present invention.

도 4는 도3의 센서 노드 N1 및 N5의 EDR를 예시한 그래프. 4 is a graph illustrating the EDRs of sensor nodes N1 and N5 of FIG.

도 5는 도3의 센서 노드 N2 및 N6의 EDR를 예시한 그래프.5 is a graph illustrating the EDRs of sensor nodes N2 and N6 of FIG.

도 6은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 헤드 노드 선정 방법을 도시한 순서도.6 is a flowchart illustrating a method of selecting a head node of a wireless sensor network according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 헤드노드 20 : 멤버노드10: head node 20: member node

100 : 싱크노드 200 : 센서필드100: sink node 200: sensor field

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 이하 설명에 있어서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)는 센서로 센싱이 가능하고 수집된 정보를 가공하는 프로세서가 달려 있으며 이를 전송하는 소형 무선 송수신 장치인 센서 노드(Sensor Node)와 이를 수집하여 외부로 내보내는 싱크 노드(Sink Node)로 구성된 네트워크를 기본으로 설명하고 종래 기술과 공통되는 구성 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a wireless sensor network can be sensed by a sensor and includes a processor for processing the collected information, and a sensor node, which is a small wireless transceiver transmitting the same, and collecting the same and sending them out to the outside. A network composed of sink nodes will be described as a basic description, and a description of components common to the prior art will be omitted.

도 2는 본 발명의 헤드 노드 선정에 의한 무선 센서 네트워크의 클러스터 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드를 선정하는 방법이 적용되는 무선 센서 네트워크는 센서 필드(200)에 배치되어 싱크 노드(100) 및 서로간에 무선으로 통신하는 복수의 센서 노드들(10, 20)을 포함한다. 2 is a cluster configuration diagram of a wireless sensor network based on head node selection according to the present invention. 2, a wireless sensor network to which a method for selecting a head node for clustering a wireless sensor network according to the present invention is applied is disposed in a sensor field 200 to wirelessly communicate with a sink node 100 and each other. It includes a plurality of sensor nodes (10, 20).

여기서, 센서 노드(SN; Sensor Node)는 물리적인 현상을 관측하기 위한 수집된 센싱과 통신 기능을 가지고 있는 일종의 작은 장치로서, 무선 센서 네트워크를 구성하는 기본 요소로서 스마트 더스트(smart dust)가 하나의 예이다. Here, a sensor node (SN) is a kind of small device having collected sensing and communication functions for observing physical phenomena, and a smart dust is a basic element of a wireless sensor network. Yes.

여기서, 센서 필드(200)는 다수의 센서 노드들이 분포되어 센싱하는 영역으로, 클러스터링에 의해서 일정 범위에 있는 센서 노드들을 하나의 클러스터로 구성할 수 있다.Here, the sensor field 200 is an area in which a plurality of sensor nodes are distributed and sensed, and may configure sensor nodes in a predetermined range by clustering.

또한, 센서 필드(200)에 배치된 센서 노드(10, 20)들은 각각의 클러스터 별로 멤버 노드(20) 및 헤드 노드(10)로 구성되어 동작하게 된다. In addition, the sensor nodes 10 and 20 disposed in the sensor field 200 may be configured to operate as the member node 20 and the head node 10 for each cluster.

따라서, 무선 센서 네트워크는 이렇게 구성된 복수의 클러스터(201)들을 포함할 수 있다. 이때, 클러스터(201)는 일정 주기를 갖는 라운드 마다 재구성 되고, 개별 라운드마다 클러스터를 구성하는 단계와 센서 노드에서 싱크노드로 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.Thus, the wireless sensor network may include a plurality of clusters 201 configured as such. In this case, the cluster 201 is reconfigured for each round having a certain period, and includes configuring a cluster for each round and transmitting data from the sensor node to the sink node.

즉, 클러스터링을 통하여 구성된 클러스터(201)는 각 라운드의 데이터를 전송하는 단계에서 멤버 노드(20)들이 수집한 데이터가 헤드 노드(10)로 전송되며 헤드 노드(10)는 데이터를 싱크 노드(100)로 전송한다. That is, in the cluster 201 configured through clustering, data collected by the member nodes 20 is transmitted to the head node 10 in the step of transmitting data of each round, and the head node 10 transmits the data to the sink node 100. To send).

또한, 헤드 노드(10)는 주변 멤버노드(20)의 데이터 수집 및 수집된 데이터를 싱크 노드(100)로 전송하는 단계를 라운드 마다 반복하게 된다. 즉, 헤드 노드(10)의 에너지 소비는 멤버 노드(20)에 비하여 상대적으로 크고, 헤드 노드(10)는 싱크 노드(100)로부터 원격에 위치하므로 특히 에너지 소비 집약적이다. In addition, the head node 10 repeats the data collection of the neighboring member nodes 20 and transmitting the collected data to the sink node 100 every round. In other words, the energy consumption of the head node 10 is relatively large compared to the member node 20, and the head node 10 is particularly energy intensive since it is located remote from the sink node 100.

그래서, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크는 클러스터 구성 단계에서 헤드 노드를 하기 수식에 따라 해당 센서 노드의 잔여 에너지 대 싱크 노드와 거리 비(EDR; Energy to Distance Ratio, 이하 EDR이라 칭한다.)를 산출하여 그 산출된 EDR 값이 큰 센서 노드를 헤드 노드로 선정하여 동작하도록 한다. Thus, the wireless sensor network according to the present invention calculates the head to node ratio in the cluster configuration step according to the following equation: residual energy to sink node (EDR; Energy to Distance Ratio, EDR). A sensor node having a large calculated EDR value is selected as a head node to operate.

수식) EDR = 노드에너지 / (싱크노드 거리)2 EDR = node energy / (sink node distance) 2

다시 말하면, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크는 클러스터를 구성할 때, 클러스터 내에 포함되는 각각의 센서 노드가 EDR을 계산하고, 헤드 노드로서 동작할 것인지를 판단하여, 헤드 노드로 동작할 것을 결정한 센서 노드(유효 헤드 노드)들이 헤드 노드 선정 요청 메시지를 주변으로 방송(브로드캐스팅)한 다음, 방송을 수신한 센서 노드들 간에 EDR이 큰지의 여부를 판단하는 과정을 반복함으로써 EDR이 가장 큰 노드를 헤드 노드로 선정하도록 하게 된다.In other words, when configuring a cluster, the wireless sensor network according to the present invention determines that each sensor node included in the cluster calculates an EDR, determines whether to operate as a head node, and determines to operate as a head node. The effective head nodes broadcast (broadcast) the head node selection request message to the surroundings, and then repeat the process of determining whether the EDR is large among the sensor nodes that receive the broadcast. Will be selected.

도 3은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크를 도시한 예시도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크는 상술한 바와 같이 EDR이 큰 센서 노드(N1,N2)가 도 2에서의 헤드 노드(10)로 선정되어, 무선 센서 네트워크를 클러스터링으로 구성하게 된다. 이하, 설명은 다수의 센서 노드들 중에서 일부만을 선택하여 도 2에서의 헤드 노드(10) 및 멤버노드(20)가 선정되는 예로서 설명한다.3 is an exemplary diagram illustrating a wireless sensor network according to the present invention. Referring to FIG. 3, in the wireless sensor network according to the present invention, as described above, the sensor nodes N1 and N2 having a large EDR are selected as the head nodes 10 in FIG. 2 to configure the wireless sensor network by clustering. do. Hereinafter, a description will be given as an example in which only a part of the plurality of sensor nodes are selected to select the head node 10 and the member node 20 in FIG. 2.

이를 자세히 설명하면, 센서 노드 N1은 클러스터 반경(211), 센서 노드 N2는 클러스터 반경(221), 센서 노드 N5는 클러스터 반경(210), 센서 노드 N6은 클러스터 반경(220)을 통신 범위로 하여 헤드 선정 요청 메시지를 방송하게 된다. In detail, the sensor node N1 has a cluster radius 211, a sensor node N2 has a cluster radius 221, a sensor node N5 has a cluster radius 210, and a sensor node N6 has a cluster radius 220 as a communication range. The selection request message will be broadcast.

즉, 센서 노드 N1, N5와 N2, N6가 헤드 노드가 되기로 결정하고(유효 헤드 노드로 설정), 센서 노드들은 각각의 클러스터 반경 내에 헤드 노드 선정 요청 메시지를 방송하게 된다. 이때, 헤드 노드 선정 요청 메시지에는 상술한 EDR의 계산값이 함께 포함될 수 있다.That is, the sensor nodes N1, N5, N2, and N6 determine to be head nodes (set as valid head nodes), and the sensor nodes broadcast a head node selection request message within each cluster radius. In this case, the head node selection request message may include the calculated value of the EDR.

여기서, 유효 헤드 노드(N1, N5, N2, N6)의 설정은 클러스터 반경(211) 내의 헤드노드 대 멤버노드의 비를 근거로 설정할 수 있다.Here, the setting of the effective head nodes N1, N5, N2, and N6 may be set based on the ratio of the head node to the member node in the cluster radius 211.

이때, 근접 유효 헤드노드(N1, N2)의 방송 메시지를 수신한 유효 헤드노드(N5, N6)는 자신의 EDR 값과 비교하여 자신의 EDR 값이 작으면 유효 헤드노드를 해제하여 멤버 노드(N5, N6)가 된다. At this time, the valid head nodes N5 and N6 which have received the broadcast messages of the near valid head nodes N1 and N2 compare with their own EDR values and release their effective head nodes when their EDR values are small. , N6).

또한, 근접 유효 헤드노드(N5, N6)의 방송 메시지를 수신한 유효 헤드노드(N1, N2)는 자신의 EDR 값과 비교하여 자신의 EDR 값이 크면 유효 헤드노드를 유지하여 헤드 노드(N5, N6)가 된다. In addition, the valid head nodes N1 and N2 that have received the broadcast messages of the near valid head nodes N5 and N6 maintain the effective head node when their EDR value is large compared to their EDR value, and thus the head node N5, N6).

이렇게 하여, 두 개의 클러스터(C1, C2)가 구성되며, 클러스터 C1은 헤드 노드 N1과 멤버 노드 N5, N7로 구성되고, 클러스터 C2는 헤드 노드 N2과 멤버 노드 N4, N6, N3로 구성되게 된다.In this way, two clusters C1 and C2 are formed, the cluster C1 is composed of the head node N1 and the member nodes N5, N7, and the cluster C2 is composed of the head node N2 and the member nodes N4, N6, N3.

상술한 바와 같이, 무선 센서 네트워크의 클러스터링의 구성은 센서 노드 들 간의 EDR 값을 비교하는 과정을 반복하여 헤드 노드 및 멤버 노드를 선정하여 구성되게 된다.As described above, the clustering of the wireless sensor network is configured by selecting a head node and a member node by repeating a process of comparing EDR values between sensor nodes.

도 4는 도3의 센서 노드 N1 및 N5의 EDR를 예시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 센서 노드의 에너지 관계는 N1>>N5 즉, 센서 노드 N1의 에너지가 센서 노드 N5보다 훨씬 많고, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 노드 N1은 센서 노드 N5보다 싱크 노드와 멀리 위치해 있지만 N1의 에너지가 훨씬 많은 경우이므로 센서 노드 N1의 EDR이 센서 노드 N5의 EDR 보다 크게 되어 N1이 헤드 노드로 선정되게 되는 것이다.4 is a graph illustrating EDRs of sensor nodes N1 and N5 of FIG. 3. Referring to FIG. 4, the energy relationship of the sensor node is N1 >> N5, that is, the energy of the sensor node N1 is much higher than that of the sensor node N5, and as shown in FIG. 3, the sensor node N1 may be connected to the sink node than the sensor node N5. Although it is located far away, the energy of N1 is much higher, so the EDR of sensor node N1 is larger than that of sensor node N5, so that N1 is selected as the head node.

도 5는 도3의 센서 노드 N2 및 N6의 EDR를 예시한 그래프이다. 도 5를 참조하면 센서 노드의 에너지 관계는 N2<N6 즉, 센서 노드 N2의 에너지는 센서 노드 N6의 에너지 보다 다소 많고, 도 3에 도시된 바와 같이 센서 노드 N6는 에너지가 다소 많지만 센서 노드 N2는 싱크 노드와 가까이 위치해 있으므로 센서 노드 N2의 EDR이 센서 노드 N6의 EDR 보다 커서 센서 노드 N2가 헤드노드로 선정되게 된다.FIG. 5 is a graph illustrating EDRs of sensor nodes N2 and N6 of FIG. 3. Referring to FIG. 5, the energy relationship of the sensor node is N2 <N6, that is, the energy of the sensor node N2 is somewhat higher than the energy of the sensor node N6, and as shown in FIG. Since it is located close to the sink node, the sensor node N2 is selected as the head node because the EDR of the sensor node N2 is larger than that of the sensor node N6.

따라서, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크는 클러스터를 구성하는 다수의 센서 노드들 중에서 EDR이 큰 센서 노드를 헤드 노드로 선정하기 때문에 데이터 전송 단계에서 헤드 노드가 가장 오랜 시간 동안 동작하도록하여 전체 무선 센서 네트워크의 에너지 효율을 높이게 된다.Accordingly, since the wireless sensor network according to the present invention selects a sensor node having a large EDR as a head node from among a plurality of sensor nodes constituting the cluster, the head node operates for the longest time in the data transmission step, thereby making the entire wireless sensor network. It will increase the energy efficiency of.

또한, 유효 헤드 노드들 중에서 EDR이 가장 큰 노드가 클러스터 헤드 노드가 되므로 싱크 노드와의 거리와 관계없이 가장 오랜 시간 동안 헤드 노드로의 수행이 가능하고 클러스터 내의 각각의 멤버 노드는 수명이 긴 헤드 노드와 통신하게 되므로 무선 센서 네트워크의 수명이 전체적으로 연장되게 된다.In addition, since the node with the largest EDR becomes the cluster head node among the effective head nodes, it is possible to perform the head node for the longest time regardless of the distance from the sink node, and each member node in the cluster has a long life head node. Communication with the STM extends the life of the wireless sensor network as a whole.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 헤드 노드를 선정하는 방법을 설명한다. 설명에 있어서 도 1 내도 도 5와 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 것을 지칭한다. 이하, 설명은 다수의 센서 노드들 중에서 일부만을 선택하여 도 2에서의 헤드 노드(10) 및 멤버노드(20)가 선정되는 예로서 설명한다.Hereinafter, a method of selecting a head node of a wireless sensor network according to the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the same reference numerals as used in FIG. 5 refer to performing the same function. Hereinafter, a description will be given as an example in which only a part of the plurality of sensor nodes are selected to select the head node 10 and the member node 20 in FIG. 2.

도 6은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 헤드 노드 선정 방법을 도시한 순서도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크의 헤드 노드를 선정하는 방법은 센서 필드(200)내에 존재하는 복수의 센서 노드(10, 20) 중 각각에 대한 유효 헤드 노드 상태 여부를 판단하는 제 1 단계(S300~ S305), 제 1 단계의 판단 결과에 따라 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드(10)가 헤드 노드 선정 요청 메시지를 일정 범위 내의 다른 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드(20)로 방송하는 제 2 단계(S306~ S307), 제 2 단계의 방송을 근거로 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드 각각이 노드 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 비교하여 유효 헤드 노드 상태의 유지 여부를 판단하는 제 3 단계(S308~ S311), 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드(10)를 헤드 노드로 지정하는 제 4 단계(S312~S313)를 포함한다.6 is a flowchart illustrating a method of selecting a head node of a wireless sensor network according to the present invention. Referring to FIG. 6, a method of selecting a head node of a wireless sensor network according to the present invention may determine whether an effective head node state of each of a plurality of sensor nodes 10 and 20 existing in a sensor field 200 is determined. In the first step (S300 ~ S305), according to the determination result of the first step, the sensor node 10 in the effective head node state broadcasts the head node selection request message to the sensor node 20 in the other valid head node state within a certain range. On the basis of the second stage (S306 to S307) and the broadcast of the second stage, each of the sensor nodes in the effective head node state compares the distance ratio (EDR) of the node energy to the sink node to determine whether to maintain the effective head node state. The third step (S308 to S311) of determining, and the fourth step (S312 to S313) of designating the sensor node 10 which is an effective head node state as the head node.

본 발명의 무선 센서 네트워크의 헤드 노드를 선정하는 방법이 적용되는 무선 센서 네트워크에서 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 에너지 잔량을 나타내기 위한 변수(E), 싱크 노드까지 거리를 나타내기 위한 변수(D)와 센서 노드(N1, N3, N5, N7)의 상태를 나타내기 위한 변수(ST)를 가지고 있으며, 헤드 선정 시간을 제한하는 헤드 선정 타이머(HEAD_ELECTION_REQ),헤드 선정 요청 메시지 방송 범위를 지정하는 통신 반경 값(COM_RADIUS), 클러스터 내의 헤드 비율을 지정하기 위한 값(HDR)을 임의로 지정할 수 있다고 가정한다.In the wireless sensor network to which the method for selecting the head node of the wireless sensor network of the present invention is applied, the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 represent a variable E for indicating the remaining energy amount and a distance to the sink node. Has a variable (D) and a variable (ST) to indicate the state of the sensor nodes (N1, N3, N5, N7), the head selection timer (HEAD_ELECTION_REQ) for limiting the head selection time, the head selection request message broadcast range It is assumed that a communication radius value (COM_RADIUS) for specifying a value and a value (HDR) for specifying a head ratio in a cluster can be arbitrarily designated.

여기서, 통신 반경 값(COM_RADIUS)은 메시지 방송 범위를 지정하는 통신 반경 값을 지정하는 것으로서, 센서 필드(200) 내의 클러스터를 구성하기 위해 센서 노드(N1, N3, N5, N7)를 초기화 할때 지정되며, 센서 노드(N1, N3, N5, N7)의 무선 통신 능력에 따라서 예를 들어, 10, 50, 100미터 등과 같이 임으로 지정할 수 있다.Here, the communication radius value COM_RADIUS designates a communication radius value that designates a message broadcast range, which is specified when initializing the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 to form a cluster in the sensor field 200. According to the wireless communication capability of the sensor nodes (N1, N3, N5, N7), for example, can be randomly specified, such as 10, 50, 100 meters.

여기서, 클러스터 헤드 비율을 지정하기 위한 값(HDR)은 해당 클러스터 내의 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 중에서의 헤드 노드의 비율을 지정할 수 있다. 예를 들어, HDR이 0.05(5%)인 경우에는 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 100개 중에서 평균 헤드노드 수를 5개로 한다는 의미이다.Here, the value HDR for designating the cluster head ratio may designate the ratio of the head node among the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 in the cluster. For example, when HDR is 0.05 (5%), it means that the average number of head nodes is 5 out of 100 sensor nodes N1, N3, N5, and N7.

또한, 헤드 선정 타임이 되었을 때 각각의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)가 임의로 생성하는 RN 값에 따라서 HDR이 5%라 하더라도 5보다 훨씬 많은 유효 헤드 상태의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)들이 센서필드(200)에 있을 경우에는, 해당 유효 헤드 상태의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)의 통신 반경에 해당하는 영역에는 전체 유효 헤드 노드 상태의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)보다 적은 수의 유효 헤드 노드 상태의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)만이 포함될 수 있다. 그러므로 그 부분영역에 속한 유효 헤드 상태의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)들중에서 EDR이 큰 센서 노드(N1)가 헤드 노드로 선정하도록 할 수 있다.In addition, according to the RN value generated by each sensor node (N1, N3, N5, N7) at the time of head selection time, even if HDR is 5%, the sensor node (N1, N3, When the N5 and N7 are in the sensor field 200, the sensor node N1, which is in the total effective head node state, is located in the area corresponding to the communication radius of the sensor nodes N1, N3, N5 and N7 in the effective head state. Only sensor nodes N1, N3, N5, N7 in fewer effective head node states than N3, N5, N7 may be included. Therefore, among the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 in the effective head state belonging to the subregion, the sensor node N1 having a large EDR can be selected as the head node.

이때, 센서 필드(200)는 센서 노드(N1, N3, N5, N7)가 배치되어 있는 전체 영역을 의미하고, 이 센서 필드(200)에서 해서 유효 헤드 노드의 통신 반경(예를 들어, x COM_RADIUS2)은 센서 필드(200) 전체 영역의 일부분이다.In this case, the sensor field 200 refers to the entire area where the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 are arranged, and the communication radius of the effective head node (for example, x COM_RADIUS2) is used in the sensor field 200. ) Is part of the entire area of the sensor field 200.

이하, 복수의 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 중 각각이 유효 헤드 노드 상태 여부를 판단하는 제 1 단계(S300~ S305)를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the first steps S300 to S305 of determining whether each of the plurality of sensor nodes N1, N3, N5, and N7 are valid head nodes will be described.

우선, 복수의 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 노드 상태를 비 헤드 노드 상태로 지정한다(S300). 즉, 여기서, 헤드 노드 상태(ST)는 멤버노드를 지정하는 비 헤드 노드, 헤드 노드 가능한 상태를 나타내는 유효 헤드 노드를 포함할 수 있다.First, each of the plurality of sensor nodes N1, N3, N5, and N7 designates a node state as a non-head node state (S300). That is, the head node state ST may include a non-head node that designates a member node and an effective head node that indicates a head node possible state.

이때, 헤드 노드를 선정하는 시간의 제한 값을 설정한다(S301). 즉, 헤드 선정 시간을 제한하는 헤드 선정 타이머(HEAD_ELECTION_REQ)를 지정하는데, 헤드 선정 타이머(HEAD_ELECTION_REQ)는 헤드 선정 시간 값을 지정하는 것으로서, 새로운 라운드에서 클러스터를 구성하기 위하여 센서 노드(N1, N3, N5, N7)가 초기화 될 때 지정되며, 시간값은 헤드 노드 선정 메시지 송수신, 메시지 처리, 헤드 노드 결정에 소요되는 충분한 시간값(예를 들어, 10, 50, 100 msec(밀리초) 등)을 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 처리 성능에 따라서 임으로 지정할 수 있다.At this time, a time limit value for selecting the head node is set (S301). That is, the head selection timer HEAD_ELECTION_REQ specifies a head selection time limit. The head selection timer HEAD_ELECTION_REQ specifies a head selection time value, and the sensor nodes N1, N3, and N5 form a cluster in a new round. , When N7) is initialized, the time value is enough time (e.g., 10, 50, 100 msec (milliseconds), etc.) for head node selection message transmission, message processing and head node determination. The node (N1, N3, N5, N7) can be randomly specified according to the processing performance.

복수의 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 노드 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 산출한다(S302). 즉, 상술한 바와 같이, 클러스터 구성 단계에서 헤드 노드(10)를 하기 수식에 따라 해당 노드의 잔여 에너지 대 싱크 노드와 거리 비(Energy to Distance Ratio : EDR)를 산출할 수 있다. Each of the plurality of sensor nodes N1, N3, N5, and N7 calculates a distance ratio EDR of the node energy to the sink node (S302). That is, as described above, in the cluster configuration step, the head node 10 may calculate an energy to distance ratio (EDR) of the residual energy to the sink node of the corresponding node according to the following equation.

수식) EDR = 노드에너지 / (싱크노드 거리)2 EDR = node energy / (sink node distance) 2

복수의 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 백분율을 갖는 난수(RN)을 생성한다(S303). 즉, 각각의 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 백분율의 범위(0~1)를 갖는 난수(RN)를 생성한다. Each of the plurality of sensor nodes N1, N3, N5, and N7 generates a random number RN having a percentage (S303). That is, each sensor node N1, N3, N5, N7 generates a random number RN having a range of percentages (0-1).

이때, 센서 노드는 난수(RN)를 클러스터 헤드 비율(HDR)과 비교하여 유효 헤드 노드로의 동작 여부를 판단해서(S304), 난수(RN) 값이 HDR 보다 작은 경우에만 유효 헤드 노드 상태로 노드 상태(ST)를 지정한다(S305).At this time, the sensor node compares the random number RN with the cluster head ratio HDR to determine whether to operate as an effective head node (S304), and the node is in the effective head node state only when the random number RN is smaller than HDR. State ST is specified (S305).

여기서, 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 클러스터 헤드 비율을 지정하기 위한 값(HDR)을 임의로 지정할 수 있는데, 클러스터 헤드 비율을 지정하기 위한 값(HDR)은 해당 클러스터 내의 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 중에서의 헤드 노드의 비율을 지정할 수 있다. 예를 들어, HDR이 0.05(5%)인 경우에는 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 100개 중에서 평균 헤드노드 수를 5개로 한다는 의미이다.Here, the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 may arbitrarily specify a value HDR for specifying the cluster head ratio, and the value HDR for specifying the cluster head ratio is a sensor node N1 in the cluster. , N3, N5, N7), the ratio of the head node can be specified. For example, when HDR is 0.05 (5%), it means that the average number of head nodes is 5 out of 100 sensor nodes N1, N3, N5, and N7.

단계 S305에서 헤드 노드로 동작할 것으로 판단하지 않은 센서 노드(N3, N5, N7)들은 노드 상태가 비 헤드(ST_NONE_HEAD) 상태로 지정되어 멤버 노드(20)로 동작하게 된다.The sensor nodes N3, N5, and N7, which are not determined to operate as the head node in step S305, operate as the member node 20 because the node state is set to the non-head ST_NONE_HEAD state.

이하, 제 1 단계의 판단 결과에 따라 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드가 헤드 노드 선정 요청 메시지를 일정 범위 내의 다른 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드로 방송하는 제 2 단계(S306~ S307)를 설명한다.Hereinafter, according to the determination result of the first step, a second step (S306 to S307) in which the sensor node in the effective head node state broadcasts the head node selection request message to the sensor node in the other valid head node state within a predetermined range.

단계 S305에서 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 노드 상태(ST)를 유효 헤드 노드 상태(예를 들어, ST_VALID_HEAD 등)로 지정한 이후에 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 헤드 선정 요청 메시지를 생성한다(S306). 즉, 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 자기의 노드 식별자 ID, 잔여 에너지 대 싱크 노드 거리 비 EDR 필드로 구성되는 헤드 선정 요청 메시지(HEAD_ELECTION_REQ)를 생성하게 된다.In step S305, the sensor nodes N1, N3, N5, N7 designate the node state ST as a valid head node state (for example, ST_VALID_HEAD, etc.), and then specify the sensor nodes N1, N3, N5 and N7 generate a head selection request message (S306). That is, the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 generate a head selection request message HEAD_ELECTION_REQ composed of their node identifier ID, residual energy to sink node distance ratio EDR field.

이어, 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 헤드 선정 요청 메시지를 메시지 방송 범위를 지정하는 통신 반경으로 방송한다(S307). 즉, 센서 노드(N1, N3, N5, N7)는 헤드 선정 요청 메시지(HEAD_ELECTION_REQ)를 메시지 방송 범위를 지정하는 통신 반경(COM_RADIUS)으로 방송한다.Subsequently, the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 broadcast the head selection request message at a communication radius that designates a message broadcasting range (S307). That is, the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 broadcast the head selection request message HEAD_ELECTION_REQ to the communication radius COM_RADIUS that designates the message broadcast range.

여기서, 헤드 선정 요청 메시지 방송 범위를 지정하는 통신 반경 값(COM_RADIUS)은 메시지 방송 범위를 지정하는 통신 반경 값을 지정하는 것으로서, 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 초기화시에 지정되며, 센서 노드의 무선 통신 능력에 따라서 예를 들어, 10, 50, 100미터 등과 같이 임으로 지정할 수 있다.Here, the communication radius value COM_RADIUS that designates the head selection request message broadcast range designates a communication radius value that designates the message broadcast range, which is specified when the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 are initialized. According to the wireless communication capability of the node, it can be randomly designated, for example, 10, 50, 100 meters, or the like.

이하, 제 2 단계의 방송을 근거로 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드 각각이 노드 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 비교하여 유효 헤드 노드 상태 유지 여부를 판단하는 제 3 단계(S308 ~ S311)를 설명한다.Hereinafter, a third step (S308 to S311) of determining whether to maintain the effective head node state by comparing the distance ratio EDR between the node energy and the sink node, respectively, based on the broadcast of the second step, the sensor nodes in the effective head node state are compared. ).

단계 S307 이후, 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 헤드 선정 시간이 경과되었는지를 판단해서(S308), 헤드 선정 시간이 경과되지 않은 경우에, 다른 센서 노드로부터 헤드 선정 요청 메시지(HEAD_ELECTION_REQ)를 수신 한다(S309).After step S307, each of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 designated as an effective head node state determines whether the head selection time has elapsed (S308), and when the head selection time has not elapsed, from another sensor node. The head selection request message HEAD_ELECTION_REQ is received (S309).

이어, 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR과의 크기를 비교해서(S310). 비교 결과가 작은 경우에는, 비 헤드 노드 상태로 지정한다(S320). 즉, 센서 노드 자신의 EDR이 수신 메시지의 EDR보다 작은 경우에는, 센서 노드 자신의 노드 상태 ST를 비 헤드 노드(ST_NONE_HEAD) 상태로 지정한다.Subsequently, each of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 designated as valid head node states based on the received head selection request message compares the EDRs for other sensor nodes, and compares the sizes with the EDRs for other sensor nodes. (S310). If the comparison result is small, the non-head node state is specified (S320). That is, when the EDR of the sensor node itself is smaller than the EDR of the received message, the node state ST of the sensor node itself is designated as the non-head node ST_NONE_HEAD state.

만약, 단계 S310에서 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 큰 경우에는, 유효 헤드 노드 상태를 유지한다(S311).즉, 다른 센서 노드가 방송한 메시지(여기서는 노드 자신의 ID와 수신 메시지 ID가 같지않은 경우)로써 노드 자신의 EDR이 수신 메시지의 EDR보다 작은지를 판단해서, 작지않다고 판단되는 경우에는, 센서 노드 자신의 노드 상태 ST를 유효 헤드 노드(ST_VALID_HEAD) 상태로 재지정하는 것이다.If, based on the head selection request message received in step S310, each of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 designated as valid head node states compares the EDRs for other sensor nodes, and is greater than the EDRs for other sensor nodes. In this case, the valid head node state is maintained (S311), i.e., a message broadcast by another sensor node (in this case, when the node's own ID and the received message ID are not the same), the node's own EDR is smaller than that of the received message. If it is judged that it is not small, the node state ST of the sensor node itself is reassigned to the valid head node ST_VALID_HEAD state.

또한, 단계 S308 내지 S320 단계를 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 헤드 선정 시간이 경과 될 때까지 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR의 비교를 순환 반복하게 된다. 즉, 헤드 선정 시간이 경과될 때까지 (309, 310, 311) 단계의 순환 반복으로 EDR이 큰 센서 노드(N1)의 노드 상태는 유효 헤드 노드(ST_VALID_HEAD) 상태가 되며, 그렇지않은 센서 노드(N3, N5, N7)의 노드 상태는 비 헤드 노드(ST_NONE_HEAD) 상태가 된다. In addition, each of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 designated as valid head node states in steps S308 to S320 is designated as an effective head node state based on the received head selection request message until the head selection time has elapsed. Each of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 cyclically repeats the comparison of the EDRs for the other sensor nodes. That is, the node state of the sensor node N1 having a large EDR becomes a valid head node ST_VALID_HEAD state by a cyclical repetition of steps 309, 310, and 311 until the head selection time has elapsed. The node state of N5 and N7 becomes the non-head node ST_NONE_HEAD state.

이하, 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드를 헤드 노드 상태로 지정하는 제 4 단계(S312~S313)를 설명한다.Hereinafter, fourth steps S312 to S313 for designating a sensor node which is an effective head node state as a head node state will be described.

단계 S308 내지 S320 단계를 순환 반복한 이후에, 센서 노드(N1, N3, N5, N7) 각각이 유효 헤드 노드 상태인지 여부를 판단해서(S312), 그 판단 결과가 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드(N1)를 헤드 노드(10)로 지정한다(S313) 즉, 센서 노드의 노드 상태가 유효 헤드 노드 (ST_VALID_HEAD) 상태인지를 판단하여, 센서 노드의 노드 상태가 유효 헤드 노드(ST_VALID_HEAD) 상태인 경우에는, 노드 상태를 헤드 노드(ST_HEAD)로 지정하는 것이다.After repeating steps S308 to S320, it is determined whether each of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 is in a valid head node state (S312), and the determination result is a sensor node in a valid head node state ( N1) is designated as the head node 10 (S313). That is, it is determined whether the node state of the sensor node is a valid head node (ST_VALID_HEAD) state, and when the node state of the sensor node is a valid head node (ST_VALID_HEAD) state. , The node state is designated as the head node ST_HEAD.

만약, 단계 S312에서 센서 노드 각각이 유효 헤드 노드 상태인지 여부를 판단해서 센서 노드가 유효 헤드 노드 상태가 아닌 경우에는 노드 상태를 비 헤드 상태로 지정한다(S330). 즉, 센서 노드(N1, N3, N5, N7)의 노드 상태가 유효 헤드노드 (ST_VALID_HEAD) 상태가 아닌 경우에는, 노드 상태를 비 헤드(ST_NONE_HEAD) 상태로 지정함으로써 멤버 노드(20)로서 동작하게 되는 것이다.If it is determined in step S312 whether each sensor node is in an effective head node state, and if the sensor node is not in an effective head node state, the node state is designated as a non-head state (S330). That is, when the node state of the sensor nodes N1, N3, N5, and N7 is not an effective head node ST_VALID_HEAD state, the node state is operated as the member node 20 by designating the node state to the non-head ST_NONE_HEAD state. will be.

따라서, 본 발명은 유효 헤드 노드들 중에서 EDR이 가장 큰 센서 노드가 클러스터 내에서 헤드 노드(10)로 선정되고 EDR을 기준으로 한 센서 노드들의 에너지가 효율적으로 소비되도록 하는 효과가 있다. Therefore, the present invention has the effect that the sensor node having the largest EDR among the effective head nodes is selected as the head node 10 in the cluster and the energy of the sensor nodes based on the EDR is efficiently consumed.

즉, 센서 노드가 EDR을 계산하고 헤드 노드로서 동작할 것인지를 판단하여, 헤드 노드로 동작할 것을 결정한 노드들이 헤드 노드 선정 요청 메시지를 방송한 다음, 노드 자신의 EDR이 가장 큰지를 판단하여, EDR이 가장 큰 노드를 헤드 노드로 선정함으로써 데이터 전송 단계에서 헤드 노드가 가장 오랜 시간 동안 동작하도록 하기 위한 헤드 노드를 선정하는 효과가 있다.That is, the sensor node calculates the EDR and determines whether to operate as the head node, and the nodes determined to operate as the head node broadcast the head node selection request message, and then determine whether the node itself has the largest EDR, By selecting this largest node as the head node, there is an effect of selecting a head node for the head node to operate for the longest time in the data transmission step.

또한, 본 발명에 따르면 유효 헤드 노드들 중에서 EDR이 가장 큰 노드가 클러스터 헤드 노드가 되므로 싱크 노드와의 거리와 관계없이 가장 오랜 시간 동안 헤드 노드 수행이 가능하고, EDR을 기준으로 한 노드들의 에너지가 효율적으로 소비되는 장점이 있으며, 멤버 노드는 수명이 긴 헤드 노드와 통신하게 되므로 무선 센서 네트워크의 수명이 전체적으로 연장되는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, since the node having the largest EDR becomes the cluster head node among the effective head nodes, the head node can be performed for the longest time regardless of the distance from the sink node, and the energy of the nodes based on the EDR is increased. It has the advantage of being efficiently consumed, and the member node communicates with the long-lived head node, thereby extending the life of the wireless sensor network as a whole.

이상에서 살펴본 바와 같은 실시예에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.While the technical idea of the embodiment as described above has been described with the accompanying drawings, it is intended to illustrate the best embodiment of the present invention by way of example and not to limit the invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention.

Claims (12)

싱크노드와 복수의 센서노드로 구성된 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법으로서,A head node selection method for clustering a wireless sensor network composed of a sync node and a plurality of sensor nodes, 상기 복수의 센서 노드 각각이 유효 헤드 노드 상태를 판단하는 제 1 단계;A first step of each of the plurality of sensor nodes determining an effective head node state; 상기 판단 결과에 따라 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드들이 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 포함하는 헤드 노드 선정 요청 메시지를 일정 범위 내로 방송하는 제 2 단계;A second step of the sensor nodes in an effective head node state broadcasting a head node selection request message including a distance ratio of energy to sink node (EDR) within a predetermined range according to the determination result; 상기 제 2단계의 방송을 수신하고 수신된 방송을 근거로 유효 헤드 노드 상태인 센서 노드들 각각이 다른 유효 노드 상태인 센서 노드의 EDR과 자신의 EDR을 비교하여 유효 헤드 노드 상태 유지 여부를 판단하는 제 3 단계; 및 Receiving the broadcast of the second step and based on the received broadcast, each of the sensor nodes in the effective head node state compares the EDR of the sensor node in the other valid node state with its own EDR to determine whether to maintain the effective head node state Third step; And 상기 제 3 단계에서 판단된 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 센서 노드들을 헤드 노드로 선정하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.And a fourth step of selecting sensor nodes maintaining a valid head node state determined in the third step as a head node. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 단계는,The first step is, 상기 복수의 센서 노드 각각이 백분율을 갖는 난수를 생성하고, 상기 난수를 클러스터 헤드 비율(HDR)과 비교하여 상기 유효 헤드 노드 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.Each of the plurality of sensor nodes generates a random number having a percentage, and compares the random number with a cluster head ratio HDR to determine the effective head node state. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 단계는,The second step, 상기 제 1 단계에서의 판단 결과에 따라 복수의 센서 노드 중 유효 헤드 노드로 판단된 노드들 각각이 노드 상태를 유효 헤드 노드 상태로 지정하는 제 2-1 단계; A second step in which each node determined as an effective head node among the plurality of sensor nodes designates a node state as an effective head node state according to the determination result in the first step; 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 포함하는 헤드 선정 요청 메시지를 생성하는 제 2-2 단계; 및Generating a head selection request message in which each of the sensor nodes designated as the effective head node state includes a distance ratio (EDR) of an energy to a sink node; And 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 상기 제 2-2 단계에서 생성된 헤드 선정 요청 메시지를 일정한 통신 반경 내에서 방송하는 제 2-3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.Step 2-3 of each of the sensor nodes designated as valid head node states to broadcast the head selection request message generated in step 2-2 within a predetermined communication radius; Head Node Selection Method for Clustering. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 서로 다른 센서 노드로부터 헤드 선정 요청 메시지를 수신하는 제 3-1 단계; 및Step 3-1, in which each of the sensor nodes designated as valid head node states receives a head selection request message from different sensor nodes; And 상기 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 작은 경우에는 비 헤드 노드 상태로 지정하고, On the basis of the received head selection request message, each of the sensor nodes designated as the valid head node state returns to the non-head node state when the EDR for another sensor node is smaller than the EDR for another sensor node. Designate, 상기 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 큰 경우에는, 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 제 3-2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.If each of the sensor nodes designated as the valid head node state based on the received head selection request message is larger than the EDR for another sensor node by comparing the EDR for another sensor node with its own EDR, the valid head node state Step 3-2 of maintaining; The head node selection method for clustering of the wireless sensor network comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 단계는The second step is 상기 헤드 선정 시간값을 설정하는 단계;를 포함하고,Setting the head selection time value; 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 상기 헤드 선정 시간값이 경과되었는지를 판단하여 헤드 선정 시간값이 경과되지 않은 경우에, 서로 다른 센서 노드로부터 헤드 선정 요청 메시지를 수신하는 제 3-1 단계; 및3-1 that each of the sensor nodes designated as the effective head node state determines whether the head selection time value has elapsed, and receives a head selection request message from different sensor nodes when the head selection time value has not elapsed. step; And 상기 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 작은 경우에는 비 헤드 노드 상태로 지정하고, On the basis of the received head selection request message, each of the sensor nodes designated as the valid head node state returns to the non-head node state when the EDR for another sensor node is smaller than the EDR for another sensor node. Designate, 상기 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR을 자신의 EDR과 비교하여 다른 센서 노드에 대한 EDR보다 큰 경우에는, 유효 헤드 노드 상태를 유지하는 제 3-2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.If each of the sensor nodes designated as the valid head node state based on the received head selection request message is larger than the EDR for another sensor node by comparing the EDR for another sensor node with its own EDR, the valid head node state Step 3-2 of maintaining; The head node selection method for clustering of the wireless sensor network comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 제 3-2 단계는,The third step is, 상기 수신된 헤드 선정 요청 메시지를 근거로 상기 유효 헤드 노드 상태로 지정된 센서 노드들 각각이 다른 센서 노드에 대한 EDR과 자신의 EDR의 비교를 순환 반복하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.Based on the received head selection request message, each of the sensor nodes designated as the effective head node state cyclically repeats the comparison of the EDR with respect to the other sensor node and its own EDR. Node selection method. 무선 통신으로 데이터를 전송받는 싱크노드; 상기 싱크노드로 센싱된 데이터를 전송하는 복수의 센서 노드; 를 포함하고, 상기 복수의 센서 노드는 복수의 클러스터로 구분되는 센서 필드 내에 위치하고, 상기 복수 클러스터 중 각각에 포함되는 센싱된 데이터를 송출하는 멤버 노드와 상기 멤버노드로부터 송출되는 센싱된 데이터를 수집하여 상기 싱크노드로 전송하는 헤드 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 헤드 노드를 선정하는 방법으로서,A sink node receiving data through wireless communication; A plurality of sensor nodes transmitting the sensed data to the sink node; Wherein the plurality of sensor nodes are located in a sensor field divided into a plurality of clusters, and collect member data transmitting the sensed data included in each of the plurality of clusters and sensed data transmitted from the member nodes. A method of selecting a head node of a wireless sensor network including a head node transmitting to the sink node, 상기 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 근거로 상기 헤드 노드를 선정하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.And selecting the head node based on a distance-to-energy ratio (EDR) from the plurality of sensor nodes. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 헤드 노드는,The head node, 일정 주기로 재구성되는 클러스터 내에 위치하는 상기 복수의 센서 노드 중에서 선정하는 것을 특징으로 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.The method for selecting a head node for clustering a wireless sensor network, characterized in that selecting from among the plurality of sensor nodes located in a cluster reconfigured at regular intervals. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 헤드 노드는,The head node, 상기 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)을 근거로 선정하되, 상기 멤버 노드들에 비해 최고의 EDR을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 클러스터링을 위한 헤드 노드 선정 방법.A method for selecting a head node for clustering a wireless sensor network, wherein the sensor node is selected based on a distance-to-energy ratio (EDR) of the plurality of sensor nodes, but has the highest EDR compared to the member nodes. 무선 센서 네트워크로서,As a wireless sensor network, 무선 통신으로 데이터를 전송받는 싱크노드; A sink node receiving data through wireless communication; 상기 싱크노드로 센싱된 데이터를 전송하는 복수의 센서 노드; 를 포함하고,A plurality of sensor nodes transmitting the sensed data to the sink node; Including, 상기 복수의 센서 노드는 복수의 클러스터로 구분되는 센서 필드 내에 위치하고, 상기 복수 클러스터 중 각각에 포함되는 센싱된 데이터를 송출하는 멤버 노드와 상기 멤버노드로부터 송출되는 센싱된 데이터를 수집하여 상기 싱크노드로 전송하는 헤드 노드를 포함하고, The plurality of sensor nodes are located in a sensor field divided into a plurality of clusters, and collect member data transmitting the sensed data included in each of the plurality of clusters and sensed data transmitted from the member nodes to the sink node. Includes a head node to transmit, 상기 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)를 근거로 상기 헤드 노드를 선정하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크.And selecting the head node based on a distance to energy ratio (EDR) ratio among the plurality of sensor nodes. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 헤드 노드는,The head node, 일정 주기로 재구성되는 클러스터 내에 위치하는 상기 복수의 센서 노드 중에서 선정하는 것을 특징으로하는 무선 센서 네트워크.And selecting from among the plurality of sensor nodes located in a cluster that is reconfigured at regular intervals. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 헤드 노드는,The head node, 상기 복수의 센서 노드 중에서 에너지 대 싱크 노드와의 거리 비(EDR)을 근거로 선정하되, 상기 멤버 노드들에 비해 최고의 EDR을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크.A wireless sensor network, wherein the wireless sensor network is selected based on a distance-to-energy ratio (EDR) of the plurality of sensor nodes, but has the highest EDR compared to the member nodes.
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