KR100925044B1 - A Clustering Topology Control Method using Second Order Formation with 2 Level Transmission Power in USN - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법을 제공하기 위한 것으로, USN 환경에서의 센서 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성시키는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 동일 홉수(Hop count) 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 제 2 단계;를 포함하여 구성함으로서, 2개의 전송범위를 갖는 노드를 중심으로 망을 구성하여 각 노드의 부하 감소와 전체 네트워크의 연결성을 유지하면서 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.The present invention provides a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range. In a method of configuring a sensor network in a USN environment, a cluster is formed using a transmission power variable node having a dual transmission range. Making a first step; And a second step of grouping adjacent node sets having the same hop count level into a cluster after the first step; and configuring a network around nodes having two transmission ranges to reduce load on each node. Energy efficiency can be improved while maintaining connectivity between the network and the entire network.

USN, 클러스터, 토폴로지, 전송범위, 센서노드 USN, cluster, topology, transmission range, sensor node

Description

이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법{A Clustering Topology Control Method using Second Order Formation with 2 Level Transmission Power in USN}A Clustering Topology Control Method using Second Order Formation with 2 Level Transmission Power in USN}

본 발명은 USN(Ubiquitous Sensor Network)에서의 센서 네트워크를 구성하는 기술에 관한 것으로, 특히 2개의 전송범위를 갖는 노드를 중심으로 망을 구성하여 각 노드의 부하 감소와 전체 네트워크의 연결성을 유지하면서 에너지 효율을 향상시키기에 적당하도록 한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for constructing a sensor network in a USN (Ubiquitous Sensor Network). In particular, a network is constructed around nodes having two transmission ranges, thereby reducing the load of each node and maintaining the connectivity of the entire network. The present invention relates to a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, which is suitable for improving efficiency.

일반적으로 USN(Ubiquitous Sensor Network, 유비쿼터스 센서 네트워크)은 센서 네트워크를 이용하여 유비쿼터스 환경을 구현하는 것을 목적으로 하는 기술이다. USN 환경은 최근에는 IP(Internet Protocol, 인터넷 프로토콜)를 사용하는 IP-USN으로 개발되고 있다. IP-USN은 ALL IP 네트워크를 지원하기 위한 기술이다.In general, USN (Ubiquitous Sensor Network) is a technology aimed at realizing a ubiquitous environment using a sensor network. Recently, the USN environment has been developed as an IP-USN using IP (Internet Protocol). IP-USN is a technology for supporting an ALL IP network.

무선 유비쿼터스 환경에서 센서와 센서간 연결체인 센서 네트워크를 형성하 는 다양한 방법이 제시되고 있다. 이러한 다양한 센서 네트워크 체계는 센서 네트워크를 지역적인 형태나 소규모로 구성하는 방법과 광역적인 형태로 전체 네트워크를 구성하는 방법이 주요 관점으로 연구되고 있으며, 무선 애드혹(Ad-hoc) 체계나 IP 망 체계의 방법이 부분적으로 적용되고 있다.In wireless ubiquitous environment, various methods for forming a sensor network, which is a sensor-to-sensor connection, have been proposed. These various sensor network systems are studied in terms of how to construct a sensor network in a local form or a small form, and how to construct an entire network in a wide area form. The wireless ad-hoc or IP network system The method is partially applied.

제한된 기능과 한정적인 전력을 보유한 센서들을 망으로 결합하여 원하는 노드로 데이터를 보내는 방법에는 구조적 트리 형태가 보편화되고 있다. 이러한 구조적 트리 형태는 센서노드를 원하는 응용영역에 확산 배포하여 상위와 하위노드의 개수를 파악하고, 각각 중간노드들을 '부모-자식'간 링크를 설정하고, 각 '자식'은 다시 하위 '자식'과 링크되어 각각의 노드들에게 논리적 ID(Identification)를 부여하여 관리하는 형태가 있다. 그러한 예는 IEEE 802.15.4 표준안을 이용한 것으로서 부분적인 논리의 타당성을 가지고 있다고 볼 수 있다.Structural tree forms are common in the method of sending data to a desired node by combining sensors with limited functions and limited power into a network. This structured tree form spreads and distributes sensor nodes to the desired application area to identify the number of upper and lower nodes, sets intermediate nodes between 'parent-child', and each 'child' is a lower 'child'. It is linked with and gives a logical ID to each node and manages it. Such an example uses the IEEE 802.15.4 standard and may be considered to have partial logic.

그러나 이러한 종래의 구조적 트리 형태는 제한적인 영역이나 적은 수의 노드를 관리하는데 적당하며, 많은 수의 노드가 전방위로 배치된 경우에는 많은 노드간의 전송 충돌현상으로 상호간 ID 부여나 비컨(Beacon) 주기 및 듀티(Duty) 시간을 설정하기에 어려운 문제점이 있었다.However, this conventional structural tree type is suitable for managing a limited area or a small number of nodes, and when a large number of nodes are arranged in all directions, transmission collisions between many nodes may cause IDs or beacon cycles and mutual IDs. There was a problem that was difficult to set the duty time.

기타 다른 방식으로 무선 유비쿼터스 망을 형성하는 방법으로는 피어투피어(Peer-to-peer) 방식과 스타(Star) 방식이 있다.Other methods of forming a wireless ubiquitous network include a peer-to-peer method and a star method.

센서들을 그룹으로 연결하여 하나의 클러스터 형태로 운영하는 방법 또한 많은 연구가 있다. 기본적으로 대부분의 클러스터는 내부적으로 클러스터헤드를 선출하여 클러스터헤드를 중심으로 클러스터 망이 운영되며, 클러스터헤드를 적절하게 선출하는 방법과 인접 클러스터 노드간 연결방법 및 중복 회피, 전송범위와 위치 관리 등에 대한 연구가 있다.There is also a lot of research on how to connect the sensors into a group and operate as a cluster. Basically, most clusters internally elect the cluster head to operate the cluster network around the cluster head, and select the cluster head properly, connect the adjacent cluster nodes, avoid duplication, transmit range and location management, etc. There is research.

그러나 이러한 종래의 방법은 지역적 범위에서 노드간 통신을 통해 클러스터를 형성하고 인접노드나 인접 클러스터에 자신이 정보를 전달하는 방법을 채택하고 있어 광역적이고 전방위적인 전체 관점에서는 논리적 클러스터의 배분과 각 노드간의 전송 충돌 회피 등의 논리적 관리가 어려운 현상이 나타나는 문제점이 있었다.However, such a conventional method adopts a method of forming a cluster through inter-node communication in a regional scope and transmitting information to neighbor nodes or adjacent clusters. There was a problem in that logical management such as transmission collision avoidance was difficult.

또한 클러스터를 형성하는 노드의 전송파워를 여러 가지 형태로 운영하면, 전송파워를 가변시 에너지 효율이 감소하는 센서노드의 특성상 장시간 네트워크를 운영하기 어려운 단점이 발생하며, 이러한 현상을 적절히 관리하는 토폴로지 차원의 연구가 미흡한 실정이다.In addition, if the transmission power of the nodes forming the cluster is operated in various forms, there is a disadvantage in that it is difficult to operate the network for a long time due to the characteristics of the sensor node that reduces energy efficiency when the transmission power is varied. 'S research is insufficient.

단위별 광역적 센서 네트워크를 구성하기 위해서는 데이터를 수집하고 관리하는 중심노드나 데이터를 모으는 싱크노드가 필요하며, 이러한 중심노드는 베이스스테이션이나 액세스포인터가 주로 그 역할을 수행한다. 센서 네트워크를 활성화하기 위해서는 중심노드 및 전달노드, 일반노드가 필요하며, 이들 각각은 데이터 센싱 및 네트워크 통신을 수행한다. 종래의 일부 방법들은 소규모 센서노드가 기본 전송범위 이외의 노드와 통신을 수행하기 위해 전송범위를 다양하게 가변하여 망을 형성하나, 이러한 기법은 전송범위를 임의로 가변하기 어려우며, 또한 다수의 통신 범위를 가변시킬 때 소모되는 전력량이 많아 센서노드에 무리가 따르는 문제점이 있게 된다.In order to construct a unit-wide regional sensor network, a central node for collecting and managing data or a sink node for collecting data is required, and such a central node mainly plays a role of a base station or an access point. In order to activate the sensor network, a central node, a forwarding node, and a general node are required, each of which performs data sensing and network communication. Some conventional methods form a network by varying the transmission range in order to allow a small sensor node to communicate with a node other than the basic transmission range, but such a technique is difficult to arbitrarily vary the transmission range, The amount of power consumed when the variable is variable, there is a problem that comes to the sensor node.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 2개의 전송범위를 갖는 노드를 중심으로 망을 구성하여 각 노드의 부하 감소와 전체 네트워크의 연결성을 유지하면서 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to configure a network centered on nodes having two transmission ranges to reduce the load of each node and maintain connectivity of the entire network. The present invention provides a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range capable of improving energy efficiency.

또한 본 발명의 다른 목적은 무선 센서 네트워크 환경에서 효율적 토폴로지 형성 및 관리방법을 제시하고, 인접노드 정보를 이용한 논리적 클러스터를 관리하며, 지역 클러스터 내의 상호 충돌을 최소화하고, 클러스터 및 구성 일반노드의 에너지 관리를 통한 노드의 활동시간을 향상시키며, 광역적 네트워크의 연결성을 확 보하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to propose an efficient topology formation and management method in a wireless sensor network environment, to manage logical clusters using neighbor node information, to minimize mutual collisions in local clusters, and to manage energy of clusters and general nodes. It improves node's active time through network and secures connectivity of wide area network.

도 1은 일반적인 USN 환경에서의 센서 네트워크의 구성을 보인 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법을 보인 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a sensor network in a general USN environment, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, USN 환경에서의 센서 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성시키는 제 1 단계(ST1)와; 상기 제 1 단계 후 동일 홉수(Hop count) 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 제 2 단계(ST2);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown here, a method for constructing a sensor network in a USN environment, comprising: a first step (ST1) of forming a cluster using a transmission power variable node having a dual transmission range; And a second step ST2 of grouping adjacent node sets having the same hop count level into a cluster after the first step.

상기 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은, 상기 제 1 단계 후 노드간 정보 흐름을 관리하는 제 3 단계(ST3);를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.The sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range may further include a third step (ST3) of managing information flow between nodes after the first step.

상기 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은, 상기 제 1 단계 후 토폴로지를 관리하는 제 4 단계(ST4);를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.The sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range may further include a fourth step (ST4) of managing the topology after the first step.

상기 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은, 상기 제 1 단계 후 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계(ST5);를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.The sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range may further include a fifth step (ST5) of performing a cluster registration process for each new or mobile node after the first step. .

본 발명의 일 실시예에 의한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, USN 환경에서의 센서 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성시키는 제 1 단계(ST1)와; 상기 제 1 단계 후 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 제 2 단계(ST2)와; 상기 제 1 단계 후 노드간 정보 흐름을 관리하는 제 3 단계(ST3)와; 상기 제 1 단계 후 토폴로지를 관리하는 제 4 단계(ST4)와; 상기 제 1 단계 후 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계(ST5);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, in the method for configuring a sensor network in the USN environment, the transmission having a dual transmission range A first step ST1 of forming a cluster using a power variable node; A second step (ST2) of grouping adjacent sets of adjacent nodes of the same hop number level into a cluster after the first step; A third step ST3 of managing information flow between nodes after the first step; A fourth step (ST4) of managing a topology after the first step; And a fifth step (ST5) of performing a cluster registration process for each layer of the new or mobile node after the first step.

도 3은 도 2에서 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성하는 제 1 단계의 상세흐름도이고, 도 4는 도 3에서 1차 클러스터 망을 형성하는 예를 보인 개념도이며, 도 5는 도 3에서 2차 클러스터 망을 형성하는 예를 보인 개념도이다.3 is a detailed flowchart illustrating a first step of forming a cluster using a variable transmission power node having a dual transmission range in FIG. 2, and FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of forming a primary cluster network in FIG. 3. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of forming a secondary cluster network in FIG. 3.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 단계는, 시작노드인 중심노드를 기준으로 클러스터헤드 또는 전달노드간 전송범위를 고려한 1차 클러스터 망을 형성시키는 제 11 단계(ST11)와; 상기 제 11 단계 후 클러스터헤드 노드 또는 전달노드를 기준으로 해당 일반노드간 전송범위를 고려한 2차 클러스터 망을 형성시키는 제 12 단계(ST12);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown therein, the first step includes: an eleventh step (ST11) of forming a primary cluster network in consideration of a transmission range between a cluster head or a forwarding node based on a center node as a start node; And a twelfth step (ST12) of forming a secondary cluster network in consideration of the transmission range between the corresponding general nodes based on the cluster head node or the forwarding node after the eleventh step.

상기 제 11 단계는, 일반노드 보다 전송범위가 2배 이상인 클러스터헤드 또는 전달노드를 대상으로 1차 클러스터 망을 형성시키는 것을 특징으로 한다.The eleventh step is characterized in that the primary cluster network is formed for a cluster head or a forwarding node having a transmission range of more than twice the general node.

상기 제 2 단계는, 전송범위의 크기가 같고 홉수가 동일한 레벨에 있는 노드는 최상위 노드로부터 논리적으로 트리 구조 형태를 갖도록 하고, 임의의 노드를 중심으로 클러스터를 구성할 때 인접 노드들과의 중복 현상이 발생되면 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 것을 특징으로 한다.In the second step, nodes having the same transmission range and the same number of hops have a logical tree structure from the top node, and overlap with neighboring nodes when forming a cluster around any node. When this occurs, it is characterized by grouping adjacent node sets of the same hop number level into a cluster.

도 6은 도 2에서 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화하는 제 2 단계의 상세흐름도이다.FIG. 6 is a detailed flowchart of a second step of grouping adjacent node sets of the same hop number level into clusters in FIG. 2.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 단계는, 동일 홉수 레벨의 각 노드를 기준으로 인접노드에 대한 집합을 산출하고, 이 집합을 이용하여 클러스터를 형성하는 제 21 단계(ST21)와; 상기 제 21 단계 후 중복 홉수 내 각 노드의 전송범위는 같도록 하고, 각각의 노드는 고유의 ID를 갖도록 하며, 이 ID는 논리적인 순차적 값을 갖도록 하는 제 22 단계(ST22)와; 상기 제 22 단계 후 상위 노드는 하위 노드로부터 받은 정보를 이용하여 하위 노드간의 인접한 이웃 노드 및 이웃의 이웃 정보를 알 수 있도록 하고, 이 정보를 기반으로 인접 노드를 순차적으로 배열하는 제 23 단계(ST23)와; 상기 제 23 단계 후 1차 클러스터는 순차적 마지막 집합의 중심노드를 중심(클러스터헤드)으로 클러스터를 형성하도록 하는 제 24 단계(ST24)와; 상기 제 24 단계 후 동일 홉수 레벨의 2차 클러스터는 1차 클러스터의 집합의 마지막 원소를 초기 원소로 갖는 집합의 중심노드를 중심(클러스터헤드)으로 클러스터를 형성하도록 하는 제 25 단계(ST25);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown therein, the second step includes: a twenty-first step (ST21) of calculating a set of adjacent nodes based on each node having the same hop number level and forming a cluster using the set; A twenty-second step (ST22) such that each node within the duplicate hop number after the twenty-first step has the same transmission range, each node has a unique ID, and the ID has a logical sequential value; After the twenty-second step, the upper node uses the information received from the lower node to know neighboring neighbor nodes and neighbor information of the lower nodes, and sequentially arranges adjacent nodes based on the information (ST23). )Wow; A twenty-fourth step (ST24) for forming a cluster around the center node of the sequential last set after the twenty-third step (cluster head); A twenty-fifth step ST25 for forming a cluster around the center node of the cluster having the last element of the set of primary clusters as an initial element after the twenty-fourth step; It is characterized by performing.

도 7은 도 2에서 노드간 정보흐름을 관리하는 제 3 단계의 상세흐름도이다.FIG. 7 is a detailed flowchart of a third step of managing information flow between nodes in FIG. 2.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 단계는, 상기 제 1 단계 후 기본 노드 정 보의 획득처리를 수행하는 제 31 단계(ST31)와; 상기 제 1 단계 후 차상위 노드의 중복시 상위 노드의 선택처리를 수행하는 제 32 단계(ST32)와; 상기 제 1 단계 후 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보의 획득처리를 수행하는 제 33 단계(ST33)와; 상기 제 1 단계 후 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보의 획득처리를 수행하는 제 34 단계(ST34);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown therein, the third step includes: a thirty first step (ST31) of performing acquisition processing of basic node information after the first step; A thirty-second step (ST32) of performing a selection process of an upper node when the next higher node overlaps after the first step; A thirty-third step (ST33) of performing information acquisition processing between the cluster head node or the forwarding node after the first step; And a thirty-fourth step (ST34) of performing information acquisition processing between the cluster head node and the general node after the first step.

도 8은 도 7에서 기본노드 정보를 획득하여 처리하는 예를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an example of obtaining and processing basic node information in FIG. 7.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 31 단계는, 클러스터헤드 노드간 네트워크를 구성하기 위해 각 헤드 노드들은 전송범위가 큰 전송파워를 이용하여 하단 노드들의 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, in the thirty-first step, in order to form a network between cluster head nodes, each head node collects information of lower nodes using transmission power having a large transmission range.

상기 제 32 단계는, 임의의 홉수 레벨에서 차상위 노드가 2개 이상 중복된 경우 해당 노드는 전체 시스템의 응용서비스 특성에 따라 미리 설정된 기준에 의해 차상위 노드를 선택하여 정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-second step, when two or more second-order nodes overlap at an arbitrary hop number level, the corresponding node selects a next-order node based on a predetermined criterion according to application service characteristics of the entire system and transmits the information.

상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은, 보유 파워량이 큰 상위 노드를 선택하는 것임을 특징으로 한다.The criterion preset in the thirty-second step is that the upper node having a large amount of power to be selected is selected.

상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은, 보유 클러스터 노드의 개수가 적은 노드를 선택하는 것임을 특징으로 한다.The criterion preset in the thirty-second step is that a node having a small number of holding cluster nodes is selected.

상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은, 특정 QoS(Quality Of Service)를 지정한 노드를 선택하는 것임을 것을 특징으로 한다.In the step 32, the preset criterion is that a node designating a specific quality of service (QoS) is selected.

상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은, 랜덤하게 상위 노드를 선택하는 것임을 특징으로 한다.The criterion preset in the thirty-second step is that the upper node is randomly selected.

상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은, 순차적으로 순환하여 노드를 선택하는 것임을 특징으로 한다.The criterion preset in the thirty-second step is characterized in that the node is sequentially selected to cycle.

상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은, 상대적으로 높거나 낮은 ID를 보유한 노드를 선택하는 것임을 특징으로 한다.In the step 32, the preset criterion is that a node having a relatively high or low ID is selected.

상기 제 33 단계는, 상위 노드는 차하위 노드에 자신의 노드 ID 정보와 최상위 노드(초기 홉수는 0)로부터의 누적 홉(Hop)수 정보를 방송하며, 하위 노드는 상위 노드의 방송 정보를 취득한 후 자신의 ID를 상위 노드에 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-third step, the upper node broadcasts its own node ID information and cumulative hop number information from the highest node (initial number of hops is 0) to the next lower node, and the lower node acquires the broadcasting information of the upper node. It is characterized in that to transmit its ID to the upper node.

상기 제 33 단계는, 차상위 노드는 하위 노드로부터 전달받은 노드 정보를 테이블로 관리하며, 테이블은 각 하위 노드의 홉수 정보와 ID 및 하위 노드의 인접 노드 정보를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-third step, the next higher node manages node information received from the lower node as a table, and the table has hop number information and ID of each lower node and adjacent node information of the lower node.

상기 제 33 단계는, 하위 노드는 차상위 노드로부터 전달받은 홉수에 자신의 레벨 홉수인 1을 더하여 테이블에 저장하고, 차하위 노드를 발견하기 위해 이 정보를 방송하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-third step, the lower node adds 1, its level hop number, to the number of hops received from the next higher node, stores it in a table, and broadcasts this information to discover the next lower node.

상기 제 33 단계는, 각 노드는 자신이 저장한 누적 홉수보다 낮은 홉수를 갖는 정보를 수신하였을 경우 수신된 정보 패킷을 무시하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-third step, each node ignores the received information packet when it receives information having a hop number lower than the accumulated hop number.

도 9는 도 7에서 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보획득 처리시 노드간 정보교환 내용의 예를 보인 개념도이다.FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of information exchange between nodes in an information acquisition process between a cluster head node or a forwarding node in FIG. 7.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 33 단계는, 1 홉 레벨의 노드간 정보 내용에는 ID 정보, 누적 홉수 정보, 상위 노드 정보, 하위 노드 정보, 기능 정보, 데이터 팩터(Data Factor) 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상이 포함되도록 한 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 33, the 33rd step includes ID information, cumulative hop number information, upper node information, lower node information, function information, data factor information, and retained power in the information content of the nodes at the 1-hop level. Characterized in that one or more of the information is included.

상기 제 34 단계는, 클러스터를 구성하는 일반노드는 상위의 클러스터헤드 노드로부터의 토폴로지 정보를 받아 지역적 클러스터를 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-fourth step, the general node constituting the cluster may receive topology information from an upper cluster head node to form a regional cluster.

상기 제 34 단계는, 클러스터헤드 노드는 자신의 ID 정보를 포함한 초기 명령을 1차 구성된 클러스터헤드간 전송범위보다 작은 전송범위를 갖는 전송파워를 이용하여 주변노드에 방송하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-fourth step, the clusterhead node may broadcast an initial command including its ID information to the neighboring nodes using a transmission power having a transmission range smaller than that of the first configured clusterhead transmission range.

상기 제 34 단계는, 일반노드들은 클러스터헤드가 방송한 명령패킷을 분석한 후 클러스터에 참여하기 위해 자신의 ID 및 인접노드에 대한 정보를 포함한 클러스터 참여 요청 명령을 보내도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-fourth step, the general nodes analyze a command packet broadcast by the cluster head and then send a cluster participation request command including their ID and information on neighbor nodes to participate in the cluster.

상기 제 34 단계는, 클러스터헤드는 일반노드들의 참여 요청 패킷을 분석 및 정리한 후 자신의 클러스터에 포함되는 일반노드들의 비콘 주기와 듀티 시간을 할당하여 방송하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-fourth step, the clusterhead analyzes and organizes the participation request packets of the general nodes, and then broadcasts the beacon periods and the duty time of the general nodes included in its cluster.

상기 제 34 단계는, 지역적 클러스터의 일반노드들은 자신의 듀티 시간에 송수신 모드로 동작하고, 듀티 시간 외에는 슬립(Sleep) 상태로 대기하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the thirty-fourth step, the general nodes of the local cluster operate in a transmission / reception mode at their duty time, and wait for a sleep state other than the duty time.

도 10은 도 7에서 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보획득 처리시 정보교 환 내용의 예를 보인 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of information exchange content during information acquisition processing between a cluster head node and a general node in FIG. 7.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 34 단계는, 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보 교환시, 클러스터헤드 노드는 일반노드로 정보를 전송할 때 ID 정보, 누적 홉수 정보, 상위 노드 정보, 인접 헤드 정보, 클러스터 노드 듀티 시간 정보, 기능 정보, 속성 정보, 데이터 팩터(Data Factor) 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상을 포함하여 전송하고, 일반노드는 클러스터 헤드 노드로 정보를 전송할 때 ID 정보, 누적 홉수 정보, 헤드 노드 정보, 인접 노드 정보, 노드 듀티 시간 정보, 기능 정보, 속성 정보, 데이터 팩터(Data Factor) 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상을 포함하여 전송하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 34, in the step 34, when information is exchanged between the cluster head node and the general node, when the cluster head node transmits the information to the general node, ID information, cumulative hop number information, upper node information, neighbor head information, cluster Including at least one of node duty time information, function information, attribute information, data factor information, and reserved power information, the general node transmits information including ID information, cumulative hop count information, And at least one of head node information, neighbor node information, node duty time information, function information, attribute information, data factor information, and retained power amount information.

도 11은 도 2에서 토폴로지를 관리하는 예를 보인 상세흐름도이고, 도 12는 도 11의 토폴로지 관리 단계를 보인 개념도이다.FIG. 11 is a detailed flowchart illustrating an example of managing a topology in FIG. 2, and FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a topology management step of FIG. 11.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 단계는, 센서들은 광역적으로 설치된 후 각각 자체 파워량을 계산하도록 하고, 클러스터헤드 및 전달노드 역할을 지정받거나 일반노드 역할을 결정하는 제 41 단계(ST41)와; 상기 제 41 단계 후 각 노드는 상위 노드로부터 TP_INIT1(토폴로지 초기화) 명령신호를 수신 대기하는 제 42 단계(ST42)와; 상기 제 42 단계 후 각 노드는 TP_INIT1(토폴로지 초기화) 명령신호를 2~3회 수신한 후 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 상위 노드에 전송하는 제 43 단계(ST43)와; 상기 제 43 단계 후 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 받은 상위 노드는 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호를 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 보낸 각 노드들에게 전송하는 제 44 단계(ST44)와; 상기 제 44 단계 후 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호를 받은 각각의 클러스터는 헤드를 중심으로 클러스터링을 확인한 후 상호가 데이터를 주고받는 제 45 단계(ST45)와; 상기 제 45 단계 후 상위 노드로부터 클러스터링이 완료된 1차 클러스터들은 정상적인 통신을 주고 받으며, 상위 노드는 전송 파워값을 낮추어 전송범위를 축소하여 해당 범위 내의 일반 노드들에 대한 2차 클러스터링 구성을 시행하는 제 46 단계(ST46);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 4, the fourth step includes a step 41 of calculating the amount of power of the sensors after the sensors are installed globally, and assigning the role of the cluster head and the transfer node or determining the role of the general node. ; Step 42, after the step 41, each node waits to receive a TP_INIT 1 (topology initialization) command signal from an upper node; A 43rd step (ST43) of receiving each TP_INIT 1 (topology initialization) command signal 2 or 3 times after step 42 and transmitting a TP_REP 1 (topology response) command signal to a higher node; In step 44, the upper node receiving the TP_REP 1 (Topology Response) command signal transmits the TP_ADV 1 (Topology Notification) command signal to each node that sends the TP_REP 1 (Topology Response) command signal. ; A step 45 (ST45) in which each cluster receiving the TP_ADV 1 (topology notification) command signal after the step 44 checks the clustering with respect to the head and then exchanges data with each other; After clustering from the upper node after the 45th step, the primary clusters transmit and receive normal communication, and the lower node lowers the transmission power value to reduce the transmission range to implement the secondary clustering configuration for the general nodes within the corresponding range. 46 steps (ST46); characterized in that performed.

상기 제 43 단계에서의 신호 데이터는, IEEE 802.11 Mac에서의 전달방식을 준용하는 것을 특징으로 한다.The signal data in the 43rd step is characterized by applying the transmission method in IEEE 802.11 Mac.

상기 제 44 단계에서 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호 데이터에는, 해당 노드들의 클러스터 단위정보와 논리적 ID 및 해당 클러스터헤드의 정보가 포함된 것을 특징으로 한다.In step 44, the TP_ADV 1 (topology notification) command signal data includes cluster unit information, logical ID, and cluster head information of corresponding nodes.

상기 제 4 단계는, 상기 제 46 단계 후 TP_REP2(토폴로지 응답) 명령신호는 하위 노드가 상위 노드로 전송하고, 상위 노드는 TP_ADV2(토폴로지 알림) 명령신호 데이터를 사용하여 2차 클러스터 노드들에게 정보를 전송하는 제 47 단계(ST47);를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.In the fourth step, after the 46th step, the TP_REP 2 (Topology Response) command signal is transmitted from the lower node to the upper node, and the upper node is sent to the secondary cluster nodes using the TP_ADV 2 (Topology Notification) command signal data. And 47 th step of transmitting information (ST47).

상기 제 4 단계는, 상기 제 47 단계 후 각 계층에 다라 상위 노드는 TP_INITn(토폴로지 초기화)과 TP_REPn(토폴로지 응답) 및 TP_ADVn(토폴로지 알림) 명령신호를 사용하여 클러스터링을 구성하며, 일정 시간 후 TP_REPn(토폴로지 응답) 명령신호가 발생하지 않으면 상위 노드는 최종적으로 TP_CONF(토폴로지 확정) 명령신호를 보내어 클러스터링 구성을 완료하는 제 48 단계(ST48);를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.In the fourth step, after the 47th step, the upper node configures clustering using TP_INIT n (topology initialization), TP_REP n (topology response), and TP_ADV n (topology notification) command signals according to each layer. After the TP_REP n (Topology Response) command signal does not occur, the upper node finally sends a TP_CONF (Topology Confirmation) command signal to complete the clustering configuration (ST48).

도 13은 도 2에서 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계의 상세흐름도이다.FIG. 13 is a detailed flowchart of a fifth step of performing a layer cluster registration process of a new or mobile node in FIG. 2.

이에 도시된 바와 같이, 상기 제 5 단계는, 신규 또는 이동노드는 일정 시간 후 TP_REP(토폴로지 응답) 명령신호를 주기적으로 인접노드에 비컨 형태의 신호로 송신하는 제 51 단계(ST51)와; 상기 제 51 단계 후 전송거리 내의 클러스터헤드 노드 또는 전달노드는 송신된 비컨 형태의 신호를 수신하여 신규등록 처리하는 제 52 단계(ST52)와; 상기 제 52 단계 후 클러스터헤드는 신규등록 처리한 노드 정보를 지역적으로 처리하고, 상위노드로 토폴로지 정보를 전송할 때 추가된 신규노드 정보를 포함하여 전송하며, 비컨 주기 및 듀티 시간을 재조정하여 클러스터 내부 노드에 정보를 갱신하여 시간 스케줄링을 조정하는 제 53 단계(ST53);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 5, the fifth step includes: a 51 st step (ST51) of periodically transmitting a TP_REP (Topology Response) command signal to a neighbor node as a beacon signal after a predetermined time; A 52nd step (ST52) of receiving a beacon-shaped signal by the cluster head node or the forwarding node within the transmission distance after the 51st step and newly registering the signal; After the 52nd step, the clusterhead processes the newly registered node information locally, transmits the new node information added when transmitting topology information to the upper node, and adjusts the beacon period and duty time to reconfigure the internal node of the cluster. And updating the information in step 53 to adjust time scheduling (ST53).

본 발명에 의한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로 지 관리 방법은 2개의 전송범위를 갖는 노드를 중심으로 망을 구성하여 각 노드의 부하 감소와 전체 네트워크의 연결성을 유지하면서 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.The sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range according to the present invention forms a network around nodes having two transmission ranges to reduce the load of each node and maintain the connectivity of the entire network. There is an effect that can be improved.

또한 본 발명은 무선 센서 네트워크 환경에서 효율적 토폴로지 형성 및 관리방법을 제시하고, 인접노드 정보를 이용한 논리적 클러스터를 관리하며, 지역 클러스터 내의 상호 충돌을 최소화하고, 클러스터 및 구성 일반노드의 에너지 관리를 통한 노드의 활동시간을 향상시키며, 광역적 네트워크의 연결성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention proposes an efficient topology formation and management method in a wireless sensor network environment, manages a logical cluster using neighbor node information, minimizes mutual collisions in a local cluster, and manages nodes through energy management of a cluster and a general node. It improves the activity time of the network, and has the effect of securing the connectivity of the wide area network.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.A preferred embodiment of a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or precedent of a user or an operator, and thus, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. will be.

먼저 본 발명은 2개의 전송범위를 갖는 노드를 중심으로 망을 구성하여 각 노드의 부하 감소와 전체 네트워크의 연결성을 유지하면서 에너지 효율을 향상시키 고자 한 것이다.First, the present invention aims to improve energy efficiency while constructing a network around nodes having two transmission ranges while reducing load of each node and maintaining connectivity of the entire network.

또한 본 발명은 센서 네트워크를 구성하는 한 방법인 계층적 클러스터 구조에서 2가지 전송범위를 갖는 노드를 이용하여 클러스터를 형성하는 방법에 관한 내용이다. 일반노드와 클러스터 헤드 및 전달노드가 혼재되어 있는 센서 네트워크 환경에서, 일반노드의 전송거리를 결정하는 전송파워의 2배 이상의 값을 가지는 클러스터헤드 또는 전달노드 역할을 담당하는 노드의 전송파워를 이용하여, 첫 번째로 전달노드(또는 클러스터헤드) 기준의 1차 클러스터 망을 구성하고, 두 번째로 1차 구성된 전달노드(또는 클러스터헤드)를 중심으로 해당 전송범위에 있는 일반노드들간의 클러스터를 구성하여 센서 네트워크를 구성한다. 여기서 2가지 전송범위란 하나는 일반노드의 전송범위이고, 다른 하나는 일반노드의 전송거리를 결정하는 전송파워의 2배 이상의 값을 가지는 클러스터헤드 또는 전달노드의 전송범위를 말한다. 그래서 다단계 트리구조나 인접 노드와의 상호 협상을 통해 망을 형성하는 것보다 계층적 클러스터를 형성하여 관리하는 방법이 전체 망 구성 속도나 소모 에너지 효율 및 전체 망의 활동기간(Life-time)을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention relates to a method for forming a cluster using nodes having two transmission ranges in a hierarchical cluster structure, which is a method for configuring a sensor network. In the sensor network environment in which the general node, the cluster head, and the forwarding node are mixed, the transmission power of the node acting as a cluster head or a forwarding node having a value greater than or equal to the transmission power that determines the transmission distance of the general node is used. First, we construct a primary cluster network based on the forwarding node (or clusterhead), and secondly, cluster between common nodes in the corresponding transmission range around the forwarding node (or clusterhead) configured first. Configure the sensor network. Here, two transmission ranges are a transmission range of a general node, and the other transmission range is a transmission range of a cluster head or a transmission node having a value twice or more of a transmission power for determining a transmission distance of the general node. Therefore, rather than forming a network through multi-level tree structure or mutual negotiation with neighboring nodes, the method of forming and managing hierarchical clusters improves the overall network construction speed, energy efficiency, and life-time of the entire network. You can.

그리고 본 발명에서 사용하는 용어들에 대해 그 의미를 먼저 정의하면 다음과 같다.And the meaning of the terms used in the present invention are first defined as follows.

- 네트워크 노드(Network Node) : 유무선 통신 기능 및 데이터 처리 기능을 갖는 네트워크에 연결된 장치로서, 이동통신 단말기(Mobiles Station, MS), PDA(Personal Digital Assistant), 센서노드, 싱크노드, 게이트웨이, 기지국(Base Station, BS) 등이 있다.Network Node: A device connected to a network having a wired / wireless communication function and a data processing function. A mobile node (MS), a personal digital assistant (PDA), a sensor node, a sink node, a gateway, a base station ( Base station (BS)).

- 센서노드(Sensor Node) : 물리적인 현상을 관측하고 감지하기 위한 센싱 기능과 통신 기능을 가지고 있는 장치로서, 센서 네트워크를 구성하는 기본 요소이다.-Sensor Node: A device that has a sensing function and a communication function for observing and sensing a physical phenomenon, and is a basic component of a sensor network.

- 싱크 노드(Sink Node): 센서 네트워크를 구성하는 센서노드들 중에서 외부 망과 연동 기능을 수행하고 센서노드들을 관리하는 노드이다.-Sink Node: A Sink Node that performs interworking with the external network and manages sensor nodes among the sensor nodes constituting the sensor network.

- 클러스터(Cluster) : 클러스터헤드와 일반노드로 구성된 센서노드들의 소집단이다.Cluster: A small group of sensor nodes consisting of a cluster head and a general node.

- 클러스터헤드(Cluster head) 노드(node) : 클러스터 내 토폴로지와 데이터 통신을 담당하고, 인접 클러스터헤드간 통신을 수행하며, 자신의 위치 정보와 클러스터 내의 각 노드 ID와 전력 소모량을 관리하는 노드이다.Cluster head node: A node that manages topology and data communication in a cluster, performs communication between adjacent cluster heads, and manages its location information, IDs of each node in the cluster, and power consumption.

- 전달노드 : 자신의 ID와 보유 파워량을 인식가능하고, 클러스터 내 헤드 선출방법에 따라 클러스터헤드 역할을 수행하고, 클러스터헤드와 인접한 지역에 위치하고, 클러스터간 통신을 위해 중간 전송 역할을 담당하는 노드이다.-Forwarding node: A node that can recognize its own ID and amount of power, plays a role of cluster head according to the method of selecting a head in a cluster, is located in an area adjacent to the cluster head, and plays an intermediate transmission role for communication between clusters. to be.

- 일반노드 : 센서 네트워크를 구성하는 일반적인 요소이고, 클러스터를 구성하는 하위 단계의 센서노드로써, 중간 전송 역할을 담당하는 인접한 전달노드(경계노드)에 의해 통신을 수행한다.-Normal Node: A general element of sensor network, and a lower level sensor node constituting a cluster. Communication is performed by adjacent forwarding node (boundary node) that plays an intermediate transmission role.

- 최상위 노드 : 데이터 수집이나 전체 네트워크의 토폴로지를 관리하는 중심노드로서, 토폴로지 형성의 시작노드로 불리며, 토폴로지 형성을 위해 누적 홉수 값은 초기값으로 0의 값을 갖는다.-Top Node: A central node that manages the data collection or the topology of the entire network. It is called the start node of topology formation. The cumulative hop number is 0 as the initial value for topology formation.

- 차상위 노드 : 최상위 노드로부터의 누적 홉수를 기준으로, 임의의 노드 레벨보다 1 레벨 위에 위치한 노드이다.-Next higher node: A node located one level above any node level, based on the cumulative number of hops from the top node.

- 차하위 노드 : 최상위 노드로부터의 누적 홉수를 기준으로, 임의의 노드 레벨보다 1 레벨 아래에 위치한 노드이다.Subordinate Nodes: Nodes located one level below any node level, based on the cumulative number of hops from the top node.

- TP_INITn(토폴로지 초기화) : 토폴로지를 구성하는 초기 단계에서 상위노드가 전송하는 토폴로지 초기 비컨(Beacon) 명령신호이다.-TP_INITn (Topology Initialization): This is the topology initial beacon command signal transmitted by the upper node in the initial stage of configuring the topology.

- TP_REPn(토폴로지 응답) : TP_INIT 신호를 받은 각 노드가 자신의 ID, 인접한 동일 레벨의 노드 정보, 보유 파워량 등을 보내 토폴로지에 참여 요청하는 명령신호이다.-TP_REPn (Topology Response): Each node that receives the TP_INIT signal sends its ID, adjacent node information of the same level, and the amount of power retained.

- TP_ADVn(토폴로지 알림) : 토폴로지 응답을 받은 상위노드가 전체 토폴로지 형성의 일부 절차로 해당 노드에게 토폴로지 부분 정보를 보내는 명령신호이다.-TP_ADVn (Topology Notification): This is a command signal that the parent node that receives the topology response sends topology information to the node as part of the overall topology formation.

- TP_REQn(토폴로지 요청) : 신규 또는 이동노드가 토폴로지에 참여하기 위한 요청 명령신호이다.TP_REQn (Topology Request): A request command signal for a new or mobile node to join a topology.

- TP_CONFn(토폴로지 확정) : 각 단계별 클러스터 형성과 관련한 정보를 최종 통보하기 위한 명령신호로써, 각 노드는 TP_CONF 에 정하여진 주기와 방법으로 내부 클러스터링 및 전체 통신을 수행한다.-TP_CONFn (Topology Confirmation): As a command signal for final notification of information related to cluster formation at each stage, each node performs internal clustering and total communication in a cycle and method defined in TP_CONF.

도 1은 본 발명이 적용되는 USN 환경에서의 센서 네트워크의 구성을 보인 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a sensor network in the USN environment to which the present invention is applied.

여기서 참조번호 100은 센서 네트워크이고, 110은 클러스터이며, 120은 센서노드이고, 200은 공중망이며, 300은 USN 서버이고, 400은 사용자 단말기이다.Here, reference numeral 100 is a sensor network, 110 is a cluster, 120 is a sensor node, 200 is a public network, 300 is a USN server, and 400 is a user terminal.

센서 네트워크(100)는 물리 공간의 정보를 센싱하여 센싱 정보를 송신하는 다수의 센서노드(120)로 구성된다. 센서노드들 중에서 외부 망과 연동 기능을 수행하고 다른 센서노드들을 관리하는 노드를 싱크 노드라고 하고, 다른 센서노드의 센싱 정보를 싱크 노드로 전달하며 센싱을 수행하는 노드를 릴레이(Relay) 노드라고도 한다.The sensor network 100 is composed of a plurality of sensor nodes 120 for sensing the information of the physical space to transmit the sensing information. A node that performs interworking with external networks and manages other sensor nodes among the sensor nodes is called a sink node, and a node that performs sensing and transfers sensing information of another sensor node to the sink node is also called a relay node. .

공중망(200)은 인터넷망 또는 이동 통신망 등으로 구성되고 센서 네트워크(100)와 연결되어 다양한 공중망 서비스를 제공할 수 있도록 한다.The public network 200 is composed of an internet network or a mobile communication network and connected to the sensor network 100 to provide various public network services.

USN 서버(300)는 센서노드(120) 및 센싱 정보를 관리하고 사용자(400)에게 다양한 서비스를 제공한다. USN 서버(300)가 위치기반서비스를 제공하기 위해서는 방대한 양의 센싱 정보 및 위치 정보를 효율적으로 관리할 수 있어야 한다. 유무선 네트워크로 USN 서버(300)에 연결된 사용자(400)는 센싱 정보를 사용하는 대상으로서, USN 서버(300)를 통해서 사용자의 특성에 따라 다양한 서비스를 제공받는다.The USN server 300 manages the sensor node 120 and sensing information and provides various services to the user 400. In order to provide the location-based service, the USN server 300 should be able to efficiently manage a large amount of sensing information and location information. The user 400 connected to the USN server 300 through a wired / wireless network is a target for using the sensing information, and receives various services according to characteristics of the user through the USN server 300.

사용자(400)는 PC(Personal Computer), PDA(Personal Digital Assistant), 이동통신단말기 또는 특정 작업을 수행하는 응용 서버나 시스템의 형태일 수 있다.The user 400 may be in the form of a personal computer (PC), a personal digital assistant (PDA), a mobile communication terminal, or an application server or system for performing a specific task.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법을 보인 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range according to an embodiment of the present invention.

그래서 제 1 단계(ST1)에서는 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성시킨다.Therefore, in the first step ST1, a cluster is formed by using a transmission power variable node having a dual transmission range.

또한 제 2 단계(ST2)에서는 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시킨다.In the second step ST2, a set of adjacent nodes of the same hop number level is grouped into a cluster.

또한 제 3 단계(ST3)에서는 노드간 정보 흐름을 관리한다.In the third step ST3, information flow between nodes is managed.

또한 제 4 단계(ST4)에서는 토폴로지를 관리한다.In the fourth step ST4, the topology is managed.

또한 제 5 단계(ST5)에서는 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행한다.In a fifth step ST5, the cluster registration process for each new or mobile node is performed.

도 3은 도 2에서 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성하는 제 1 단계의 상세흐름도이다.FIG. 3 is a detailed flowchart of a first step of forming a cluster by using a transmission power variable node having a dual transmission range in FIG. 2.

그래서 제 11 단계(ST11)에서는 시작노드인 중심노드를 기준으로 클러스터헤드 또는 전달노드간 전송범위를 고려한 1차 클러스터 망을 형성시킨다.Therefore, in the eleventh step (ST11), the primary cluster network considering the transmission range between the cluster head or the forwarding node is formed on the basis of the center node as the start node.

도 4는 도 3에서 1차 클러스터 망을 형성하는 예를 보인 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an example of forming a primary cluster network in FIG. 3.

도 4에서 참조번호 111은 1차 클러스터이고, 121은 클러스터헤드 노드이다.In FIG. 4, reference numeral 111 is a primary cluster, and 121 is a clusterhead node.

그래서 일반노드 보다 전송범위가 2배 이상인 클러스터헤드 또는 전달노드를 대상으로 1차 클러스터 망을 형성시킨다.Therefore, a primary cluster network is formed for a cluster head or a forwarding node having a transmission range twice as large as that of a general node.

도 4에서 [Level 0, 1, 2, ...]는 시작노드로부터의 홉수를 나타내며, 편의상 홉수 레벨로 명명하고, 하단 레벨과 차하위 레벨간 홉수 차는 1이다.In FIG. 4, [Level 0, 1, 2, ...] represents the number of hops from the start node, and is named as the hop number level for convenience, and the hop number difference between the lower level and the lower level is 1.

또한 제 12 단계(ST12)에서는 클러스터헤드 노드 또는 전달노드를 기준으로 해당 일반노드간 전송범위를 고려한 2차 클러스터 망을 형성시킨다.In addition, in the twelfth step ST12, a secondary cluster network considering the transmission range between the corresponding general nodes is formed based on the cluster head node or the forwarding node.

도 5는 도 3에서 2차 클러스터 망을 형성하는 예를 보인 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of forming a secondary cluster network in FIG. 3.

여기서 참조번호 111은 1차 클러스터이고, 112는 2차 클러스터이며, 121은 클러스터헤드 노드이고, 122는 전달노드이고, 123은 일반노드이다.Here, reference numeral 111 is a primary cluster, 112 is a secondary cluster, 121 is a cluster head node, 122 is a forwarding node, and 123 is a general node.

그래서 1차로 구성된 클러스터헤드 노드 또는 전달노드를 중심으로 해당 전송범위 내에 있는 일반노드들로 부분적 클러스터를 구성한다.Therefore, a partial cluster is composed of general nodes within a corresponding transmission range around a cluster head node or a forwarding node configured as a primary.

도 5의 예는 레벨 1의 클러스터헤드 노드인 CH1,1을 중심으로 지역적 클러스터를 형성한 형태를 보인 것이다.In the example of FIG. 5, a local cluster is formed around CH 1 , 1 , which is a level 1 clusterhead node.

도 6은 도 2에서 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화하는 제 2 단계의 상세흐름도이다.FIG. 6 is a detailed flowchart of a second step of grouping adjacent node sets of the same hop number level into clusters in FIG. 2.

그래서 상위 노드로부터의 홉수가 동일한 레벨에 위치하고 있으며 전송범위가 중첩되는 노드들에 대한 클러스터 형성이 필요한 경우 다음의 규칙을 적용하여 클러스터를 구성한다.Therefore, if the number of hops from the upper node is located at the same level and the cluster formation for nodes with overlapping transmission ranges is necessary, the following rules are applied to form a cluster.

- 전송범위의 크기가 같고 홉수가 동일한 레벨에 있는 노드는 최상위 노드로부터 논리적으로 트리 구조 형태를 갖도록 하고, 임의의 노드를 중심으로 클러스터를 구성할 때 인접 노드들과의 중복 현상이 발생되면 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시킨다.-Nodes with the same size of transmission range and the same number of hops have a logical tree structure from the top node, and the same number of hops when overlapping with neighboring nodes occurs when forming a cluster around any node Group sets of adjacent nodes in the level into clusters.

- 동일 홉수 레벨의 각 노드를 기준으로 인접노드에 대한 집합을 산출하고, 이 집합을 이용하여 클러스터를 형성한다(ST21).A set of adjacent nodes is calculated based on each node having the same hop number level, and a cluster is formed using the set (ST21).

- 중복 홉수 내 각 노드의 전송범위는 같도록 하고, 각각의 노드는 고유의 ID를 갖도록 하며, 이 ID는 논리적인 순차적 값을 갖도록 한다(ST22).The transmission range of each node in the duplicate hop number is the same, and each node has a unique ID, and this ID has a logical sequential value (ST22).

- 상위 노드는 하위 노드로부터 받은 정보를 이용하여 하위 노드간의 인접한 이웃 노드 및 이웃의 이웃 정보를 알 수 있도록 하고, 이 정보를 기반으로 인접 노드를 순차적으로 배열한다(ST23). 즉, 임의의 노드 ni를 중심으로 하는 인접노드 집합 f(ni)는 다음과 같이 표현된다.-The upper node uses the information received from the lower node to know neighboring neighboring nodes and neighboring neighboring information between the lower nodes, and sequentially arranges neighboring nodes based on this information (ST23). That is, the set of adjacent nodes f (n i ) centering on any node n i is expressed as follows.

f(ni) = [n0, n1, n2, n3, ......, ne]f (n i ) = [n 0 , n 1 , n 2 , n 3 , ......, n e ]

여기서 노드 n0 은 해당 집합의 논리적 초기 원소(노드)이고, ne 는 해당 집합의 논리적 마지막 원소(노드)이다.Where node n 0 is the logical initial element (node) of the set and n e is the logical last element (node) of the set.

- 1차 클러스터 C1(ni) 는 n0 을 원소로 갖는 순차적 마지막 집합인 f(ni)의 중심노드인 ni 노드를 중심(클러스터헤드)으로 클러스터를 형성한다(ST24).The primary cluster C1 (n i ) forms a cluster around the center (cluster head) of n i nodes, which are the central nodes of f (n i ), which is the last sequential set having n 0 as an element (ST24).

C1(ni) = [ni|n0을 원소로 갖는 마지막 집합 f(ni)의 중심노드]C1 (n i ) = [central node of the last set f (n i ) with n i | n 0 as element]

- 동일 홉수 레벨의 2차 클러스터 C2(nj) 는 1차 클러스터 C1(ni) 의 집합인 f(ni) 의 마지막 원소 ne 를 초기 원소로 갖는 집합인 f(nj) 의 중심노드인 nj 노드를 중심(클러스터헤드)으로 클러스터를 형성한다(ST25).The secondary cluster C2 (n j ) at the same hop level is the central node of f (n j ), which is the initial element with the last element n e of f (n i ), the set of primary clusters C1 (n i ) A cluster is formed around the n j nodes (clusterhead) (ST25).

C2(ni) = [nj|ne를 초기 원소로 갖는 집합 f(nj)의 중심노드]C2 (n i ) = [central node of set f (n j ) with n j | n e as initial element]

- 동일 레벨의 3차 클러스터(C3(nj)) 이후의 클러스터 구성 방법들은 위의 제 2 클러스터 구성 방법과 동일하다.Cluster configuration methods after the same level tertiary cluster C3 (n j ) are the same as the second cluster configuration method.

도 7은 도 2에서 노드간 정보흐름을 관리하는 제 3 단계의 상세흐름도이다.FIG. 7 is a detailed flowchart of a third step of managing information flow between nodes in FIG. 2.

이는 기본 노드 정보의 획득처리를 수행하는 제 31 단계(ST31), 차상위 노드의 중복시 상위 노드의 선택처리를 수행하는 제 32 단계(ST32), 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보의 획득처리를 수행하는 제 33 단계(ST33), 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보의 획득처리를 수행하는 제 34 단계(ST34)를 포함하여 수행하 는 것이다.This is the 31st step (ST31) of performing the acquisition process of the basic node information, the 32nd step (ST32) of performing the selection process of the upper node when the next higher node overlaps, the acquisition process of the information between the cluster head node or the forwarding node And the thirty-third step (ST33), the thirty-fourth step (ST34) for performing the process of obtaining information between the cluster head node and the general node.

도 8은 도 7에서 기본노드 정보를 획득하여 처리하는 예를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an example of obtaining and processing basic node information in FIG. 7.

그래서 클러스터헤드 노드간 네트워크를 구성하기 위해 각 헤드 노드들은 전송범위가 큰 전송 파워를 이용하여 도 8의 흐름 ①과 같은 방법으로 하단 노드들의 정보를 수집한다.Therefore, in order to form a network between cluster head nodes, each head node collects information of the lower nodes in the same manner as in the flow ① of FIG. 8 using a transmission power having a large transmission range.

또한 차상위 노드의 중복시 상위 노드 선택 방법은 다음과 같다.Also, when the next higher node is duplicated, the upper node selection method is as follows.

임의의 홉수 레벨에서 차상위 노드가 2개 이상 중복된 경우, 해당 노드는 전체 시스템의 응용서비스 특성에 따라 다음의 방식 중 하나를 기준으로 차상위 노드를 선택하여 정보를 전송한다.If two or more second-order nodes overlap at any hop level, the node selects the next-order node and transmits information based on one of the following methods according to the application service characteristics of the entire system.

- 보유 파워량이 큰 상위 노드를 선택-Select the parent node with a large amount of power

- 보유 클러스터 노드의 개수가 적은 노드를 선택-Select nodes with fewer cluster nodes

- 특정 QoS(Quality Of Service)를 지정한 노드를 선택Select nodes that specify a specific quality of service

- 랜덤하게 상위 노드를 선택-Randomly selects parent nodes

- 순차적으로 순환하여 노드를 선택-Select nodes by cycling sequentially

- 상대적으로 높거나 낮은 ID를 보유한 노드를 선택-Select nodes with relatively high or low ID

또한 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보 획득 과정 및 내용은 다음과 같다.In addition, the process and contents of obtaining information between cluster head nodes or forwarding nodes are as follows.

- 상위 노드는 차하위 노드에 자신의 노드 ID 정보와 최상위 노드(초기 홉수는 0)로부터의 누적 홉(Hop)수 정보를 방송하며, 하위 노드는 상위 노드의 방송 정 보를 취득한 후 자신의 ID를 상위 노드에 전달한다.-The upper node broadcasts its own node ID information and accumulated hop number information from the highest node (initial number of hops is 0) to the next node, and the lower node acquires its ID after obtaining the broadcasting information of the upper node. Pass to the parent node.

- 차상위 노드는 하위 노드로부터 전달받은 노드 정보를 테이블로 관리하며, 테이블은 각 하위 노드의 홉수 정보와 ID 및 하위 노드의 인접 노드 정보를 갖도록 한다.-The next higher node manages the node information received from the lower node as a table, and the table has hop number information and ID of each lower node and adjacent node information of the lower node.

- 하위 노드는 차상위 노드로부터 전달받은 홉수에 자신의 레벨 홉수인 1을 더하여 테이블에 저장하고, 차하위 노드를 발견하기 위해 이 정보를 방송하도록 한다.-The lower node adds its level hop number 1 to the hops received from the next higher node, stores it in the table, and broadcasts this information to find the next lower node.

- 각 노드는 자신이 저장한 누적 홉수보다 낮은 홉수를 갖는 정보를 수신하였을 경우 수신된 정보 패킷을 무시한다.Each node ignores the received information packet when it receives information with a hop count lower than the accumulated hop count.

도 9는 도 7에서 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보획득 처리시 노드간 정보교환 내용의 예를 보인 개념도이다.FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of information exchange between nodes in an information acquisition process between a cluster head node or a forwarding node in FIG. 7.

1홉 레벨의 노드간 주요 정보 내용은 도 9와 같다. 그래서 1 홉 레벨의 노드간 정보 내용에는 ID 정보, 누적 홉수 정보, 상위 노드 정보, 하위 노드 정보, 기능 정보, 데이터 팩터(Data Factor) 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상이 포함되도록 한다.The key information between nodes of one hop level is shown in FIG. Therefore, the information content between the nodes at the 1-hop level includes at least one of ID information, cumulative hop number information, upper node information, lower node information, function information, data factor information, and retained power information.

또한 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보 획득 과정 및 내용은 다음과 같다.In addition, the information acquisition process and contents between the cluster head node and the general node are as follows.

- 클러스터를 구성하는 일반노드는 상위의 클러스터헤드 노드로부터의 토폴로지 정보를 받아 지역적 클러스터를 형성하도록 한다.-The general node constituting the cluster receives the topology information from the upper cluster head node to form a local cluster.

- 클러스터헤드 노드는 자신의 ID 정보를 포함한 초기 명령을 1차 구성된 클 러스터헤드간 전송범위보다 작은 전송범위를 갖는 전송파워를 이용하여 주변노드에 방송하도록 한다.-The cluster head node broadcasts an initial command including its ID information to neighboring nodes using transmission power having a transmission range smaller than that of the first configured cluster head.

- 일반노드들은 클러스터헤드가 방송한 명령패킷을 분석한 후 클러스터에 참여하기 위해 자신의 ID 및 인접노드에 대한 정보를 포함한 클러스터 참여 요청 명령을 보내도록 한다.-Normal nodes analyze the command packet broadcast by clusterhead and send cluster join request command including their ID and information about neighbor node to join cluster.

- 클러스터헤드는 일반노드들의 참여 요청 패킷을 분석 및 정리한 후 자신의 클러스터에 포함되는 일반노드들의 비콘 주기와 듀티 시간을 할당하여 방송한다.-The clusterhead analyzes and organizes the participation request packets of the general nodes and broadcasts the beacon period and the duty time of the general nodes included in its cluster.

- 지역적 클러스터의 일반노드들은 자신의 듀티 시간에 송수신 모드로 동작하고, 듀티 시간 외에는 슬립(Sleep) 상태로 대기한다.-Normal nodes of the local cluster operate in the transmit / receive mode at their duty time and sleep in the sleep state except the duty time.

도 10은 도 7에서 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보획득 처리시 정보교환 내용의 예를 보인 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of information exchange content during information acquisition processing between a cluster head node and a general node in FIG. 7.

그래서 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보 교환시, 클러스터헤드 노드는 일반노드로 정보를 전송할 때 ID 정보, 누적 홉수 정보, 상위 노드 정보, 인접 헤드 정보, 클러스터 노드 듀티 시간 정보, 기능 정보, 속성 정보, 데이터 팩터(Data Factor) 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상을 포함하여 전송하고, 일반노드는 클러스터 헤드 노드로 정보를 전송할 때 ID 정보, 누적 홉수 정보, 헤드 노드 정보, 인접 노드 정보, 노드 듀티 시간 정보, 기능 정보, 속성 정보, 데이터 팩터(Data Factor) 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상을 포함하여 전송한다.Therefore, when information is exchanged between the cluster head node and the general node, the cluster head node transmits the information to the general node such as ID information, cumulative hop count information, upper node information, neighbor head information, cluster node duty time information, function information, attribute information, It transmits including one or more of data factor information and reserved power amount information, the general node when transmitting information to the cluster head node, ID information, cumulative hop number information, head node information, neighbor node information, node duty time It includes one or more of information, function information, attribute information, data factor information, data retention information, and the like.

또한 클러스터 토폴로지를 관리하기 위한 주요 명령 절차 및 방법을 설명하면 다음과 같다.In addition, the main command procedures and methods for managing the cluster topology are as follows.

도 11은 도 2에서 토폴로지를 관리하는 예를 보인 상세흐름도이고, 도 12는 도 11의 토폴로지 관리 단계를 보인 개념도이다. 그래서 전송범위에 따른 계층별 클러스터링 구성 절차는 도 12와 같으며, 세부적인 단계와 내용은 도 11과 같다.FIG. 11 is a detailed flowchart illustrating an example of managing a topology in FIG. 2, and FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a topology management step of FIG. 11. Thus, the clustering configuration procedure for each layer according to the transmission range is shown in FIG. 12, and the detailed steps and contents thereof are shown in FIG.

그래서 센서들은 광역적으로 설치된 후 각각 자체 파워량을 계산하도록 하고, 클러스터헤드 및 전달노드 역할을 지정받거나 일반노드 역할을 결정한다(ST41).Therefore, the sensors are installed in a global manner, respectively, to calculate its own power amount, and assigned the role of the cluster head and the transfer node or determine the role of the general node (ST41).

각 노드는 상위 노드로부터 TP_INIT1(토폴로지 초기화) 명령신호를 수신 대기한다(ST42).Each node waits to receive a TP_INIT 1 (topology initialization) command signal from an upper node (ST42).

각 노드는 TP_INIT1(토폴로지 초기화) 명령신호를 2~3회 수신한 후 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 상위 노드에 전송한다(ST43). 이 신호 데이터는 IEEE 802.11 Mac에서의 전달방식을 준용한다.Each node receives the TP_INIT 1 (topology initialization) command signal two or three times and transmits a TP_REP 1 (topology response) command signal to the upper node (ST43). This signal data is based on the IEEE 802.11 Mac transfer method.

TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 받은 상위 노드는 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호를 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 보낸 각 노드들에게 전송한다(ST44). 이러한 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호 데이터에는 해당 노드들의 클러스터 단위정보와 논리적 ID 및 해당 클러스터헤드의 정보가 포함된다.The upper node receiving the TP_REP 1 (Topology Response) command signal transmits the TP_ADV 1 (Topology Notification) command signal to each node that has sent the TP_REP 1 (Topology Response) command signal (ST44). The TP_ADV 1 (topology notification) command signal data includes cluster unit information, logical ID, and cluster head information of corresponding nodes.

TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호를 받은 각각의 클러스터는 헤드를 중심으로 클러스터링을 확인한 후 상호가 데이터를 주고받는다(ST45).Each cluster that receives the TP_ADV 1 (Topology Notification) command signal checks the clustering around the head and exchanges data with each other (ST45).

상위 노드로부터 클러스터링이 완료된 1차 클러스터들은 정상적인 통신을 주 고 받으며, 상위 노드는 전송 파워값을 낮추어 전송범위를 축소하여 해당 범위 내의 일반 노드들에 대한 2차 클러스터링 구성을 시행한다(ST46).The primary clusters that have completed clustering from the upper node receive normal communication, and the upper node reduces the transmission range by lowering the transmission power value and performs the secondary clustering configuration for the general nodes within the corresponding range (ST46).

2차 클러스터링 구성은 위의 ST43의 항목과 유사하게 이루어지며, TP_REP2(토폴로지 응답) 명령신호는 하위 노드가 상위 노드로 전송하고, 상위 노드는 TP_ADV2(토폴로지 알림) 명령신호 데이터를 사용하여 2차 클러스터 노드들에게 정보를 전송한다(ST47).Secondary clustering configuration is similar to that of ST43 above. The TP_REP 2 (Topology Response) command signal is sent by the lower node to the upper node, and the upper node uses the TP_ADV 2 (Topology Notification) command signal data. Information is transmitted to the primary cluster nodes (ST47).

각 계층에 다라 상위 노드는 TP_INITn(토폴로지 초기화)과 TP_REPn(토폴로지 응답) 및 TP_ADVn(토폴로지 알림) 명령신호를 사용하여 클러스터링을 구성하며, 일정 시간 후 TP_REPn(토폴로지 응답) 명령신호가 발생하지 않으면 상위 노드는 최종적으로 TP_CONF(토폴로지 확정) 명령신호를 보내어 클러스터링 구성을 완료한다(ST48).Depending on each layer, the parent node configures clustering using the TP_INIT n (topology initialization) and TP_REP n (topology response) and TP_ADV n (topology notification) command signals, and after a certain time, the TP_REP n (topology response) command signal occurs. Otherwise, the upper node finally sends a TP_CONF (Topology Confirmation) command signal to complete the clustering configuration (ST48).

도 13은 도 2에서 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계의 상세흐름도이다.FIG. 13 is a detailed flowchart of a fifth step of performing a layer cluster registration process of a new or mobile node in FIG. 2.

일반적으로 개방된 환경에서의 클러스터링 토폴로지를 형성하기 위해 TP_INIT와 TP_REP 및 TP_ADV 명령신호를 사용하여 클러스터링을 구성하나, 부분적으로 노드간 충돌 또는 지형적 전파 방해 등의 이유로 토폴로지 형성과 관련된 명령신호를 수신하지 못하거나 부분적 오류로 클러스터링에 참여하지 못한 노드가 발생할 수 있다.Generally, clustering is configured using the TP_INIT, TP_REP, and TP_ADV command signals to form a clustering topology in an open environment, but it cannot receive command signals related to topology formation, in part due to node-to-node collisions or geographic interference. Or a partial error can result in a node not participating in clustering.

마찬가지로 신규노드 역시 기존의 토폴로지 내의 클러스터에 곧바로 진입하지 못한다.Similarly, new nodes do not immediately enter clusters within the existing topology.

이러한 신규 또는 이동노드는 일정 시간 후 TP_REP(토폴로지 응답) 명령신호를 주기적으로 인접노드에 비컨 형태의 신호로 송신한다(ST51).The new or mobile node periodically transmits a TP_REP (Topology Response) command signal to a neighbor node as a beacon signal (ST51).

그리고 전송거리 내의 클러스터헤드 노드 또는 전달노드는 송신된 비컨 형태의 신호를 수신하여 신규등록 처리한다(ST52).The cluster head node or the forwarding node within the transmission distance receives the transmitted beacon-shaped signal and performs new registration (ST52).

또한 신규노드로 인식한 클러스터헤드는 신규등록 처리한 노드 정보를 지역적으로 처리하고, 상위노드로 토폴로지 정보를 전송할 때 추가된 신규노드 정보를 포함하여 전송한다. 또한 비컨 주기 및 듀티 시간을 재조정하여 클러스터 내부 노드에 정보를 갱신하여 시간 스케줄링을 조정한다(ST53).In addition, the clusterhead recognized as a new node processes the newly registered node information locally, and transmits the new node information including the new node information added when the topology information is transmitted to the upper node. In addition, the beacon period and duty time are readjusted to update information in the cluster internal node to adjust time scheduling (ST53).

이처럼 본 발명은 2개의 전송범위를 갖는 노드를 중심으로 망을 구성하여 각 노드의 부하 감소와 전체 네트워크의 연결성을 유지하면서 에너지 효율을 향상시키게 되는 것이다.As described above, the present invention configures a network around nodes having two transmission ranges, thereby improving energy efficiency while reducing load of each node and maintaining connectivity of the entire network.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.Although the above has been described as being limited to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto and various changes, modifications, and equivalents may be used. Therefore, the present invention can be applied by appropriately modifying the above embodiments, it will be obvious that such application also belongs to the scope of the present invention based on the technical idea described in the claims below.

도 1은 본 발명이 적용되는 USN 환경에서의 센서 네트워크의 구성을 보인 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a sensor network in the USN environment to which the present invention is applied.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법을 보인 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에서 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성하는 제 1 단계의 상세흐름도이다.FIG. 3 is a detailed flowchart of a first step of forming a cluster by using a transmission power variable node having a dual transmission range in FIG. 2.

도 4는 도 3에서 1차 클러스터 망을 형성하는 예를 보인 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an example of forming a primary cluster network in FIG. 3.

도 5는 도 3에서 2차 클러스터 망을 형성하는 예를 보인 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of forming a secondary cluster network in FIG. 3.

도 6은 도 2에서 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화하는 제 2 단계의 상세흐름도이다.FIG. 6 is a detailed flowchart of a second step of grouping adjacent node sets of the same hop number level into clusters in FIG. 2.

도 7은 도 2에서 노드간 정보흐름을 관리하는 제 3 단계의 상세흐름도이다.FIG. 7 is a detailed flowchart of a third step of managing information flow between nodes in FIG. 2.

도 8은 도 7에서 기본노드 정보를 획득하여 처리하는 예를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an example of obtaining and processing basic node information in FIG. 7.

도 9는 도 7에서 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보획득 처리시 노드간 정보교환 내용의 예를 보인 개념도이다.FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of information exchange between nodes in an information acquisition process between a cluster head node or a forwarding node in FIG. 7.

도 10은 도 7에서 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보획득 처리시 정보교환 내용의 예를 보인 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of information exchange content during information acquisition processing between a cluster head node and a general node in FIG. 7.

도 11은 도 2에서 토폴로지를 관리하는 예를 보인 상세흐름도이다.FIG. 11 is a detailed flowchart illustrating an example of managing a topology in FIG. 2.

도 12는 도 11의 토폴로지 관리 단계를 보인 개념도이다.FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the topology management step of FIG. 11.

도 13은 도 2에서 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계의 상세흐름도이다.FIG. 13 is a detailed flowchart of a fifth step of performing a layer cluster registration process of a new or mobile node in FIG. 2.

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

100 : 센서 네트워크100: sensor network

110 : 클러스터110: cluster

111 : 1차 클러스터111: primary cluster

112 : 2차 클러스터112: secondary cluster

120 : 센서노드120: sensor node

121 : 클러스터헤드 노드121: clusterhead node

122 : 전달노드122: forwarding node

123 : 일반노드123: general node

200 : 공중망200: public network

300 : USN 서버300: USN Server

400 : 사용자 단말기400: user terminal

Claims (35)

이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법에 있어서,A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성시키는 제 1 단계와;Forming a cluster using a transmission power variable node having a dual transmission range; 상기 제 1 단계 후 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 제 2 단계;A second step of grouping adjacent sets of adjacent nodes of the same hop number level into a cluster after the first step; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은,Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range, 상기 제 1 단계 후 노드간 정보 흐름을 관리하는 제 3 단계;A third step of managing information flow between nodes after the first step; 를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that it further comprises. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은,Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range, 상기 제 1 단계 후 토폴로지를 관리하는 제 4 단계;A fourth step of managing a topology after the first step; 를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that it further comprises. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법은,Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having the dual transmission range, 상기 제 1 단계 후 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계;A fifth step of performing a cluster registration process for each new or mobile node after the first step; 를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that it further comprises. 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법에 있어서,A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, 이중 전송범위를 갖는 전송파워 가변형 노드를 이용하여 클러스터를 형성시키는 제 1 단계와;Forming a cluster using a transmission power variable node having a dual transmission range; 상기 제 1 단계 후 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 제 2 단계와;A second step of grouping adjacent sets of adjacent nodes of the same hop number level into a cluster after the first step; 상기 제 1 단계 후 노드간 정보 흐름을 관리하는 제 3 단계와;A third step of managing information flow between nodes after the first step; 상기 제 1 단계 후 토폴로지를 관리하는 제 4 단계와;A fourth step of managing a topology after the first step; 상기 제 1 단계 후 신규 또는 이동노드의 층별 클러스터 등록처리를 수행하는 제 5 단계;A fifth step of performing a cluster registration process for each new or mobile node after the first step; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 제 1 단계는,The first step is, 시작노드인 중심노드를 기준으로 클러스터헤드 또는 전달노드간 전송범위를 고려한 1차 클러스터 망을 형성시키는 제 11 단계와;An eleventh step of forming a primary cluster network in consideration of a transmission range between a cluster head or a forwarding node based on a center node as a start node; 상기 제 11 단계 후 형성된 상기 1차 클러스터 망의 클러스터헤드 노드 또는 전달노드를 기준으로 일반노드간 전송범위를 고려한 2차 클러스터 망을 형성시키는 제 12 단계;A twelfth step of forming a secondary cluster network in consideration of a transmission range between general nodes based on a cluster head node or a forwarding node of the primary cluster network formed after the eleventh step; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 11 단계는,The eleventh step, 일반노드 보다 전송범위가 2배 이상인 클러스터헤드 또는 전달노드를 대상으로 1차 클러스터 망을 형성시키는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, wherein the primary cluster network is formed for a cluster head or a forwarding node having a transmission range of more than twice the general node. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 제 2 단계는,The second step, 전송범위의 크기가 같고 홉수가 동일한 레벨에 있는 노드는 최상위 노드로부터 트리 구조 형태를 갖도록 하고, 임의의 노드를 중심으로 클러스터를 구성할 때 인접 노드들과의 중복 현상이 발생되면 동일 홉수 레벨의 인접 노드 집합을 클러스터로 그룹화시키는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Nodes with the same transmission range and the same number of hops have a tree structure from the top node, and when a cluster is formed around any node, if overlapping with neighboring nodes occurs, the neighbors of the same hop level A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, characterized by grouping a node set into a cluster. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 제 2 단계는,The second step, 동일 홉수 레벨의 각 노드를 기준으로 인접노드에 대한 집합을 산출하고, 이 집합을 이용하여 클러스터를 형성하는 제 21 단계와;A twenty-first step of calculating a set of adjacent nodes based on each node having the same hop level and forming a cluster using the set; 상기 제 21 단계 후 중복 홉수 내 각 노드의 전송범위는 같도록 하고, 각각의 노드는 고유의 ID를 갖도록 하며, 이 ID는 순차적 값을 갖도록 하는 제 22 단계와;A twenty-second step of allowing each node to have the same transmission range after the twenty-first step so that each node has the same ID, and each node has a unique ID; 상기 제 22 단계 후 상위 노드는 하위 노드로부터 받은 정보를 이용하여 하위 노드간의 인접한 이웃 노드 및 이웃의 이웃 정보를 알 수 있도록 하고, 이웃 정보를 기반으로 인접 노드를 순차적으로 배열하는 제 23 단계와;A twenty-third step in which the upper node uses the information received from the lower node to know neighboring neighbor nodes and neighboring neighbor information between the lower nodes, and sequentially arranges adjacent nodes based on the neighbor information; 상기 제 23 단계 후 1차 클러스터는 순차적 마지막 집합의 중심노드를 중심(클러스터헤드)으로 클러스터를 형성하도록 하는 제 24 단계와;A twenty-fourth step of forming a cluster around the center node of the sequential last set after the twenty-third step; 상기 제 24 단계 후 동일 홉수 레벨의 2차 클러스터는 1차 클러스터의 집합의 마지막 원소를 초기 원소로 갖는 집합의 중심노드를 중심(클러스터헤드)으로 클러스터를 형성하도록 하는 제 25 단계;A twenty-fifth step of forming a cluster around the center node of the cluster having the last element of the set of primary clusters as an initial element after the twenty-fourth level of the second cluster; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 2 or 5, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 제 1 단계 후 기본 노드 정보의 획득처리를 수행하는 제 31 단계와;A thirty first step of performing acquisition processing of basic node information after the first step; 상기 제 1 단계 후 차상위 노드의 중복시 상위 노드의 선택처리를 수행하는 제 32 단계와;A thirty-second step of performing a selection process of an upper node when the next higher node overlaps after the first step; 상기 제 1 단계 후 클러스터헤드 노드 또는 전달노드간 정보의 획득처리를 수행하는 제 33 단계와;A thirty-third step of performing information acquisition process between the cluster head node or the forwarding node after the first step; 상기 제 1 단계 후 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보의 획득처리를 수행하는 제 34 단계;A thirty-fourth step of performing information acquisition process between the cluster head node and the general node after the first step; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 31 단계는,The thirty first step is 클러스터헤드 노드간 네트워크를 구성하기 위해 각 헤드 노드들은 전송범위가 큰 전송파워를 이용하여 하단 노드들의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a cluster cluster topology of sensor nodes having dual transmission ranges, wherein each head node collects information of lower nodes using transmission power having a large transmission range in order to form a network between cluster head nodes. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 32 단계는,The thirty-second step is 임의의 홉수 레벨에서 차상위 노드가 2개 이상 중복된 경우 중복된 노드는 전체 시스템의 응용서비스 특성에 따라 미리 설정된 기준에 의해 차상위 노드를 선택하여 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.When two or more second-order nodes overlap at an arbitrary hop level, the duplicated node selects a next-order node according to a predetermined criterion according to the application service characteristics of the entire system and transmits information. How to manage sensor clustering topology of nodes. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은,The criterion preset in the 32nd step is 보유 파워량이 큰 상위 노드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, wherein an upper node having a large amount of power is selected. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은,The criterion preset in the 32nd step is 보유 클러스터 노드의 개수가 적은 노드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that a node having a small number of holding cluster nodes is selected. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은,The criterion preset in the 32nd step is 특정 QoS를 지정한 노드를 선택하는 것임을 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that selecting a node to designate a specific QoS. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은,The criterion preset in the 32nd step is 랜덤하게 상위 노드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, wherein the upper node is selected at random. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은,The criterion preset in the 32nd step is 순차적으로 순환하여 노드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that the node is sequentially selected to rotate. 청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 제 32 단계에서 미리 설정된 기준은,The criterion preset in the 32nd step is 상대적으로 높거나 낮은 ID를 보유한 노드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range, characterized by selecting a node having a relatively high or low ID. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 33 단계는,In the 33rd step, 상위 노드는 차하위 노드에 자신의 노드 ID 정보와 최상위 노드로부터의 누적 홉수 정보를 방송하며, 하위 노드는 상위 노드의 방송 정보를 취득한 후 자신의 ID를 상위 노드에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The upper node broadcasts its own node ID information and cumulative hop count information from the highest node to the next lower node, and the lower node acquires the broadcasting information of the upper node and transmits its ID to the upper node. A method for managing sensor clustering topology of sensor nodes having a transmission range. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 33 단계는,In the 33rd step, 차상위 노드는 하위 노드로부터 전달받은 노드 정보를 테이블로 관리하며, 테이블은 각 하위 노드의 홉수 정보와 ID 및 하위 노드의 인접 노드 정보를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The next higher node manages the node information received from the lower node as a table, and the table includes the hop number information and ID of each lower node and adjacent node information of the lower node. How to manage your topology. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 33 단계는,In the 33rd step, 하위 노드는 차상위 노드로부터 전달받은 홉수에 자신의 레벨 홉수인 1을 더하여 테이블에 저장하고, 차하위 노드를 발견하기 위해 테이블에 저장한 정보를 방송하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The lower node adds its level hop number 1 to the number of hops received from the next higher node, stores it in the table, and broadcasts the information stored in the table to discover the next lower node. To manage their sensor clustering topology. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 33 단계는,In the 33rd step, 각 노드는 자신이 저장한 누적 홉수보다 낮은 홉수를 갖는 정보를 수신하였을 경우 수신된 정보 패킷을 무시하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.And each node ignores the received information packet when receiving information having a hop number lower than the accumulated hop number stored in the node. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 33 단계는,In the 33rd step, 1 홉 레벨의 노드간 정보 내용에는 ID 정보, 누적 홉수 정보, 상위 노드 정보, 하위 노드 정보, 기능 정보, 데이터 팩터 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상이 포함되도록 한 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The inter-node information content of the 1-hop level includes a dual transmission range comprising at least one of ID information, cumulative hop count information, upper node information, lower node information, function information, data factor information, and power amount information. A method for managing sensor clustering topology of sensor nodes. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 34 단계는,The 34th step is 클러스터를 구성하는 일반노드는 상위의 클러스터헤드 노드로부터의 토폴로 지 정보를 받아 지역적 클러스터를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The general node constituting the cluster receives the topology information from the upper cluster head node to form a regional cluster. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 34 단계는,The 34th step is 클러스터헤드 노드는 자신의 ID 정보를 포함한 초기 명령을 1차 구성된 클러스터헤드간 전송범위보다 작은 전송범위를 갖는 전송파워를 이용하여 주변노드에 방송하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The cluster head node broadcasts an initial command including its ID information to neighboring nodes using a transmission power having a transmission range smaller than that of the primary cluster head. How to manage a sensor clustering topology. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 34 단계는,The 34th step is 일반노드들은 클러스터헤드가 방송한 명령패킷을 분석한 후 클러스터에 참여하기 위해 자신의 ID 및 인접노드에 대한 정보를 포함한 클러스터 참여 요청 명령을 보내도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The general nodes analyze the command packet broadcast by the clusterhead and send a cluster join request command including their ID and information about the neighbor node to join the cluster. How to manage a sensor clustering topology. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 34 단계는,The 34th step is 클러스터헤드는 일반노드들의 참여 요청 패킷을 분석 및 정리한 후 자신의 클러스터에 포함되는 일반노드들의 비콘 주기와 듀티 시간을 할당하여 방송하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.The clusterhead manages the sensor clustering topology of the sensor nodes having a dual transmission range after analyzing and arranging the participation request packets of the general nodes and broadcasting by allocating beacon periods and duty times of the general nodes included in the cluster. Way. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 34 단계는,The 34th step, 지역적 클러스터의 일반노드들은 자신의 듀티 시간에 송수신 모드로 동작하고, 듀티 시간 외에는 슬립 상태로 대기하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method of managing a cluster cluster topology of sensor nodes having a dual transmission range, wherein the general nodes of the regional cluster operate in a transmission / reception mode at their duty time and wait for a sleep state other than the duty time. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 제 34 단계는,The 34th step is 클러스터헤드 노드와 일반노드간 정보 교환시, 클러스터헤드 노드는 일반노드로 정보를 전송할 때 ID 정보, 누적 홉수 정보, 상위 노드 정보, 인접 헤드 정보, 클러스터 노드 듀티 시간 정보, 기능 정보, 속성 정보, 데이터 팩터 정보, 보 유 파워량 정보 중에서 하나 이상을 포함하여 전송하고, 일반노드는 클러스터 헤드 노드로 정보를 전송할 때 ID 정보, 누적 홉수 정보, 헤드 노드 정보, 인접 노드 정보, 노드 듀티 시간 정보, 기능 정보, 속성 정보, 데이터 팩터 정보, 보유 파워량 정보 중에서 하나 이상을 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.When information is exchanged between the cluster head node and the general node, the cluster head node transmits the information to the general node with ID information, cumulative hop count information, higher node information, neighbor head information, cluster node duty time information, function information, attribute information, and data. It includes one or more of the factor information and the amount of power information, and the general node transmits the information to the cluster head node, ID information, cumulative hop information, head node information, neighbor node information, node duty time information, function information And at least one of attribute information, data factor information, and reserved power amount information, and transmitting the sensor clustering topology of the sensor nodes having a dual transmission range. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 3 or 5, 상기 제 4 단계는,The fourth step, 센서들은 광역적으로 설치된 후 각각 자체 파워량을 계산하도록 하고, 클러스터헤드 및 전달노드 역할을 지정받거나 일반노드 역할을 결정하는 제 41 단계와;The sensors may be configured to calculate their own power amount after being installed globally, and may be assigned a cluster head and a transfer node role or determine a general node role; 상기 제 41 단계 후 각 노드는 상위 노드로부터 TP_INIT1(토폴로지 초기화) 명령신호를 수신 대기하는 제 42 단계와;Step 42, after each step 41, the node waits to receive a TP_INIT 1 (topology initialization) command signal from an upper node; 상기 제 42 단계 후 각 노드는 TP_INIT1(토폴로지 초기화) 명령신호를 2~3회 수신한 후 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 상위 노드에 전송하는 제 43 단계와;Step 43, after the step 42, each node receives the TP_INIT 1 (topology initialization) command signal two or three times and transmits a TP_REP 1 (topology response) command signal to a higher node; 상기 제 43 단계 후 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 받은 상위 노드는 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호를 TP_REP1(토폴로지 응답) 명령신호를 보낸 각 노드들에게 전송하는 제 44 단계와;A 44th step in which the upper node receiving the TP_REP 1 (topology response) command signal transmits a TP_ADV 1 (topology notification) command signal to each node that has sent the TP_REP 1 (topology response) command signal after the 43rd step; 상기 제 44 단계 후 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호를 받은 각각의 클러스터는 헤드를 중심으로 클러스터링을 확인한 후 상호가 데이터를 주고받는 제 45 단계와;A forty-fifth step in which each cluster receiving the TP_ADV 1 (Topology Notification) command signal after the 44th step checks clustering around the head and then exchanges data with each other; 상기 제 45 단계 후 상위 노드로부터 클러스터링이 완료된 1차 클러스터들은 정상적인 통신을 주고 받으며, 상위 노드는 전송 파워값을 낮추어 전송범위를 축소하여 축소된 전송범위 내의 일반 노드들에 대한 2차 클러스터링 구성을 시행하는 제 46 단계;After clustering from the upper node after the 45th step, the primary clusters send and receive normal communication, and the upper node reduces the transmission range by lowering the transmission power value to implement the secondary clustering configuration for the general nodes within the reduced transmission range. A forty sixth step; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed. 청구항 30에 있어서,The method of claim 30, 상기 제 43 단계에서의 신호 데이터는,The signal data in the 43rd step is IEEE 802.11 Mac에서의 전달방식을 준용하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having a dual transmission range characterized by applying a transmission method in IEEE 802.11 Mac. 청구항 30에 있어서,The method of claim 30, 상기 제 44 단계에서 TP_ADV1(토폴로지 알림) 명령신호 데이터에는,In step 44, the TP_ADV 1 (topology notification) command signal data includes: 노드들의 클러스터 단위정보와 ID 및 클러스터헤드의 정보가 포함된 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.A method for managing a sensor clustering topology of sensor nodes having dual transmission ranges, comprising cluster unit information of nodes and information of ID and cluster head. 청구항 30에 있어서,The method of claim 30, 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 제 46 단계 후 TP_REP2(토폴로지 응답) 명령신호는 하위 노드가 상위 노드로 전송하고, 상위 노드는 TP_ADV2(토폴로지 알림) 명령신호 데이터를 사용하여 2차 클러스터 노드들에게 정보를 전송하는 제 47 단계;After the 46th step, the TP_REP 2 (Topology Response) command signal is transmitted from the lower node to the upper node, and the upper node transmits information to the secondary cluster nodes using the TP_ADV 2 (Topology Notification) command signal data. step; 를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that it further comprises. 청구항 33에 있어서,The method according to claim 33, 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 제 47 단계 후 각 계층에 다라 상위 노드는 TP_INITn(토폴로지 초기화)과 TP_REPn(토폴로지 응답) 및 TP_ADVn(토폴로지 알림) 명령신호를 사용하여 클러스 터링을 구성하며, 일정 시간 후 TP_REPn(토폴로지 응답) 명령신호가 발생하지 않으면 상위 노드는 최종적으로 TP_CONF(토폴로지 확정) 명령신호를 보내어 클러스터링 구성을 완료하는 제 48 단계;The second step 47 after configuring clustering Dara parent node in each layer using TP_INIT n (topology initialization) and TP_REP n (topology response) and TP_ADV n (topology notification) command signal, and after a predetermined time TP_REP n ( Step 48), if the command signal does not occur, the upper node finally sends a TP_CONF (Topology Confirmation) command signal to complete the clustering configuration; 를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that it further comprises. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 제 5 단계는,The fifth step, 신규 또는 이동노드는 일정 시간 후 TP_REP(토폴로지 응답) 명령신호를 주기적으로 인접노드에 비컨 형태의 신호로 송신하는 제 51 단계와;A new or mobile node periodically transmits a TP_REP (Topology Response) command signal to a neighbor node as a beacon signal after a predetermined time; 상기 제 51 단계 후 전송거리 내의 클러스터헤드 노드 또는 전달노드는 송신된 비컨 형태의 신호를 수신하여 신규등록 처리하는 제 52 단계와;A 52nd step of receiving, after the 51st step, a cluster head node or a forwarding node within the transmission distance by receiving a transmitted beacon signal; 상기 제 52 단계 후 클러스터헤드는 신규등록 처리한 노드 정보를 지역적으로 처리하고, 상위노드로 토폴로지 정보를 전송할 때 추가된 신규노드 정보를 포함하여 전송하며, 비컨 주기 및 듀티 시간을 재조정하여 클러스터 내부 노드에 정보를 갱신하여 시간 스케줄링을 조정하는 제 53 단계;After the 52nd step, the clusterhead processes the newly registered node information locally, transmits the new node information added when transmitting topology information to the upper node, and adjusts the beacon period and duty time to reconfigure the internal node of the cluster. A fifty-seventh step of adjusting time scheduling by updating information in the second information; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 전송범위를 갖는 센서노드들의 센서 클러스터링 토폴로지 관리 방법.Sensor clustering topology management method of the sensor nodes having a dual transmission range, characterized in that performed.
KR1020070121100A 2007-11-26 2007-11-26 A Clustering Topology Control Method using Second Order Formation with 2 Level Transmission Power in USN KR100925044B1 (en)

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