KR101014279B1 - 802.15.4 mac 및 이더넷 mac 통신 기능을 가지는 펌핑노드를 이용한 무선 센서 네트워크 시스템 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (24)
- 서버;이동 노드들, 적어도 하나의 제1 고정 노드, 제2 고정 노드들, 제1 라우터(router), 제2 라우터들, 및 적어도 하나의 펌핑(pumping) 노드를 포함하고, 802.15.4 MAC(media access control) 프로토콜(protocol) 기반의 무선 통신을 지원하는 무선 센서 네트워크; 및게이트웨이(gateway)를 포함하고,상기 적어도 하나의 펌핑 노드는 라우터로서 동작하고, 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신과 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신을 지원하고, 상기 무선 센서 네트워크에서 발생한 데이터 트래픽의 크기에 따라, 상기 제1 고정 노드로부터 수신된 적어도 하나의 제1 송신 MAC 패킷을, 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신하거나, 또는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하여 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하고,상기 제1 및 제2 고정 노드들은 복수의 설정 영역에 각각 하나씩 설치되고, 상기 복수의 설정 영역에 대한 위치 정보들을 각각 포함하고, 상기 제1 및 제2 고정 노드들 각각은 자신이 설치된 영역내에 있는 이동 노드들과 통신하여 해당 이동 노드들의 식별 정보들을 수집하고,상기 제1 고정 노드는 제1 송신 네트워크 패킷을 포함하는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 미리 설정된 제1 라우팅 경로에 따라 상기 적어도 하나의 폄핑 노드에 송신하고, 상기 제2 고정 노드들은 제2 송신 네트워크 패킷들을 포함하는 제2 송신 MAC 패킷들을 미리 설정된 제1 라우팅 경로에 따라 상기 제2 라우터들에 송신하고, 상기 제2 라우터들은 상기 제2 송신 MAC 패킷들을 미리 설정된 제2 라우팅 경로에 따라 상호 통신하여 상기 제1 라우터에 송신하고,상기 제1 송신 네트워크 패킷은 상기 제1 고정 노드가 수집한 식별 정보 및 상기 제1 고정 노드의 위치 정보를 포함하는 제1 송신 데이터와, 센서노드 목적지 정보를 포함하고, 상기 제2 송신 네트워크 패킷들은 상기 제2 고정 노드들이 수집한 식별 정보들 및 상기 제2 고정 노드들의 위치 정보들을 각각 포함하는 제2 송신 데이터들과, 센서노드 목적지 정보들을 각각 포함하고,상기 게이트웨이는 상기 제1 라우터로부터 수신된 상기 제1 및 제2 송신 MAC 패킷들을 이더넷(ethernet) MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하거나, 또는 상기 제2 송신 MAC 패킷들만을 이더넷 MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 펌핑 노드는, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하지 않을 때, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제2 라우팅 경로에 따라 상기 제2 라우터 들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과할 때, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하고,상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신에서의 데이터 전송 속도는 상기 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신에서의 데이터 전송 속도보다 더 빠른 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펌핑 노드는,상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라, 상기 제1 송신 MAC 패킷이 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신되도록 제어하거나, 또는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하여, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들이 상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신으로 상기 서버에 송신되도록 제어하는 CPU(Central Processing Unit);상기 CPU의 제어에 의해, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 저장하는 메인 메모리;상기 적어도 하나의 펌핑 노드의 동작을 위한 소프트웨어(software)로서, 상기 CPU에 의해 실행되는 상기 소프트웨어를 저장하는 플래시 메모리;상기 CPU의 동작에 필요한 내부 클럭 신호를 발생하는 클럭 제어부;상기 CPU에 내부 전원을 공급하는 전원 제어부;상기 무선 센서 네트워크에 통신 접속하기 위한 802.15.4 MAC 안테나(antenna);상기 CPU에 의해 제어되고, 상기 제1 고정 노드로부터 상기 제1 송신 MAC 패킷을 수신하여 상기 CPU로 출력하고, 상기 CPU로부터 입력되는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 상기 802.15.4 MAC 안테나를 통하여 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신하는 802.15.4 MAC 컨트롤러;상기 이더넷 MAC 네트워크에 통신 접속하기 위한 이더넷 유무선 MAC 연결포트(port); 및상기 CPU에 의해 제어되고, 상기 CPU로부터 입력되는 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버에 송신하는 이더넷 MAC 컨트롤러를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제3항에 있어서,상기 CPU는 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부를 주기적으로 판단하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하지 않는 것으로 판단될 때마다, 상기 제1 송신 MAC 패킷이, 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신되도록 제어하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단될 때마다, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들이 상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신으로 상기 서버에 송신되도록 제어하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 이더넷 MAC 컨트롤러는, 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버로부터 수신되는, 임계값 설정 정보를 포함하는 수신 이더넷 MAC 패킷을 상기 CPU에 출력하고,상기 CPU는 상기 임계값 설정 정보에 기초하여, 상기 메인 메모리의 최대 저장 비율을 미리 설정하고, 상기 메인 메모리에 상기 제1 송신 MAC 패킷이 저장됨에 따라 상기 메인 메모리의 저장 비율이 증가하여 상기 최대 저장 비율을 초과할 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 CPU는 제1 시점으로부터 설정된 시간이 경과할 때까지 상기 메인 메모리에 저장된 제1 송신 MAC 패킷의 누적된 데이터량이, 상기 제1 시점에 상기 메인 메모리에 저장된 제1 송신 MAC 패킷의 누적된 데이터량의 설정된 배수와 같거나 또는 더 클 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 CPU는, 제1 송신 MAC 패킷을 상기 메인 메모리에 저장하는 동작과, 상기 메인 메모리에 저장된 제1 송신 MAC 패킷이 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이, 또는 상기 서버에 송신된 후 제1 송신 MAC 패킷을 삭제하는 동작을 반복하고, 상기 메인 메모리에 저장되는 제1 송신 MAC 패킷의 양이, 상기 메인 메모리로부터 삭제되는 제1 송신 MAC 패킷의 양 보다 더 큰 상태로 설정된 시간 동안 유지될 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제4항에 있어서,상기 CPU는, 상기 802.15.4 MAC 컨트롤러로부터 송신 실패 정보를 입력받고, 상기 제1 송신 MAC 패킷이 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신될 때, 설정된 시간 동안 연속적으로 송신에 실패한 횟수가 설정된 횟수를 초과할 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제3항에 있어서,상기 802.15.4 MAC 컨트롤러는 상기 802.15.4 MAC 안테나를 통하여 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이로부터 수신되는 제1 수신 MAC 패킷을 상기 CPU에 출력하고, 상기 이더넷 MAC 컨트롤러는 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버로부터 수신되는 수신 이더넷 MAC 패킷을 상기 CPU에 출력하고,상기 플래시 메모리에 저장된 상기 소프트웨어는, 802.15.4 MAC 계층, 네트워크 계층, 802.15.4 테스크(task), 이더넷 테스크, TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol), 및 이더넷 MAC 계층으로 이루어지고,상기 제1 수신 MAC 패킷은 제1 수신 네트워크 패킷을 포함하고, 상기 제1 수신 네트워크 패킷은 제1 수신 데이터와, 상기 제1 수신 데이터가 전달될 센서노드 목적지를 나타내는 센서노드 목적지 정보를 포함하고,상기 수신 이더넷 MAC 패킷은 수신 TCP/IP 패킷을 포함하고, 상기 수신 TCP/IP 패킷은 상기 수신 TCP/IP 패킷이 전달될 이더넷 목적지를 나타내는 이더넷 목적지 정보, 제2 수신 데이터, 및 상기 제2 수신 데이터가 전달될 센서노드 목적지를 나타내는 센서노드 목적지 정보를 포함하고,센서노드 목적지는 상기 이동 노드들 중 하나, 또는 상기 제1 고정 노드, 또는 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 펌핑 노드인 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제9항에 있어서,상기 제1 및 제2 수신 데이터 각각은, 상기 메인 메모리의 임계값 설정 정보 또는 동작 명령 정보를 포함하고,상기 802.15.4 MAC 계층은, 상기 802.15.4 MAC 컨트롤러 및 상기 802.15.4 MAC 안테나를 포함하는 RF(radio frequency) 물리 계층을 제어하고, 상기 RF 물리 계층으로부터 수신된 제1 인터럽트(interrupt) 신호에 응답하여, 데이터 수신 루틴(routine)을 실행하여 상기 RF 물리 계층으로부터 상기 제1 송신 MAC 패킷을 수신하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부에 따라, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 패킷 해제하여 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 상기 네트워크 계층에 전달하거나, 또는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 패킷 해제하고, 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 패킷 해제하여, 상기 제1 송신 데이터를 상기 802.15.4 테스크에 전달하고, 상기 네트워크 계층으로부터 수신되는 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 상기 제1 송신 MAC 패킷으로 변환하여, 상기 RF 물리 계층을 통하여 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신하고, 상기 네트워크 계층으로부터 수신되는 상기 제1 수신 네트워크 패킷과 제2 라우팅 경로에 대한 정보를 제1 수신 MAC 패킷으로 변환하여 제1 수신 MAC 패킷을 상기 제1 수신 MAC 패킷내에 포함된 제2 라우팅 경로에 대한 정보에 따라 상기 RF 물리 계층을 통하여 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나에 송신하거나, 또는 상기 802.15.4 테스크로부터 수신되는 제2 수신 네트워크 패킷과 제2 라우팅 경로에 대한 정보를 제2 수신 MAC 패킷으로 변환하여, 상기 제2 수신 MAC 패킷을 상기 제2 수신 MAC 패킷내에 포함된 제2 라우팅 경로에 대한 정보에 따라 상기 RF 물리 계층을 통하여 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나에 송신하고,상기 네트워크 계층은 상기 802.15.4 MAC 계층으로부터 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 수신할 때, 상기 제1 송신 네트워크 패킷에 포함된 센서노드 목적지 정보에 따라, 상기 제2 라우팅 경로에 대한 정보를 조회하여, 상기 제2 라우팅 경로에 대한 정보와 함께 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 상기 802.15.4 MAC 계층에 전달하고, 상기 802.15.4 MAC 계층으로부터 상기 제1 수신 네트워크 패킷을 수신할 때, 상기 제1 수신 네트워크 패킷에 포함된 센서노드 목적지 정보를 검사하고, 상기 제1 수신 네트워크 패킷의 무선센서 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제1 수신 네트워크 패킷에 포함된 상기 제1 수신 데이터를 상기 메인 메모리에 저장하고, 상기 제1 수신 데이터에 기초하여, 상기 메인 메모리의 최대 저장 비율을 미리 설정하거나 또는 상기 이동 노드들 중 하나에 대한 해당 동작 명령을 발생하고, 상기 제1 수신 네트워크 패킷의 센서노드 목적지가 상기 이동노드들 중 하나, 또는 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나일 때, 상기 제1 수신 네트워크 패킷을 상기 802.15.4 MAC 계층에 전달하고,상기 802.15.4 테스크는, 상기 802.15.4 MAC 계층으로부터 상기 제1 송신 데이터를 수신할 때, 상기 제1 송신 데이터를 상기 이더넷 테스크에 전달하고, 상기 이더넷 테스크로부터 상기 제2 수신 데이터와 센서노드 목적지 정보를 수신할 때, 센서노드 목적지 정보를 검사하고, 상기 제2 수신 데이터의 센서노드 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제2 수신 데이터를 상기 메인 메모리에 저장하고, 상기 제2 수신 데이터에 기초하여, 상기 메인 메모리의 최대 저장 비율을 미리 설정하거나 또는 상기 이동 노드들 중 하나에 대한 해당 동작 명령을 발생하고, 상기 제2 수신 데이터의 센서노드 목적지가 상기 이동 노드들 중 하나 또는 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나일 때, 상기 제2 수신 데이터, 센서노드 목적지 정보, 및 근원지 정보를 포함하는 상기 제2 수신 네트워크 패킷을 생성하여 제2 라우팅 경로에 대한 정보와 함께 상기 802.15.4 MAC 계층에 전달하고,상기 근원지 정보는 상기 제2 수신 데이터의 근원지가 상기 게이트웨이임을 나타내는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제10항에 있어서,상기 이더넷 테스크는, 상기 802.15.4 테스크로부터 상기 제1 송신 데이터를 수신할 때, 상기 TCP/IP에 상기 서버의 IP 주소 및 연결 포트 정보를 전달하여 상기 서버와의 통신 접속을 요청하고, 상기 제1 송신 데이터가 상기 서버에 송신되도록 상기 TCP/IP에 송신 요청하고, 상기 TCP/IP로부터 수신되는 상기 제2 수신 데이터 및 센서노드 목적지 정보를 상기 802.15.4 MAC 테스크에 전달하고,상기 TCP/IP는 상기 이더넷 테스크의 요청에 따라, 상기 이더넷 MAC 계층을 통하여 상기 서버와의 통신 접속을 실행하고, 이더넷 경로를 검색하고, 상기 이더넷 테스크로부터 수신한 상기 제1 송신 데이터를 분할하고, 그 분할된 데이터들과 이더넷 경로 정보를 각각 포함하는 분할 TCP/IP 패킷들을 생성하여 이더넷 MAC 계층에 전달하고, 상기 이더넷 MAC 계층으로부터 상기 제2 수신 데이터, 센서노드 목적지 정보, 및 이더넷 목적지 정보를 포함하는 수신 TCP/IP 패킷을 수신할 때, 상기 이더넷 목적지 정보에 기초하여 상기 수신 TCP/IP 패킷이 전달될 이더넷 목적지가 상기 펌핑 노드인지의 여부를 판단하고, 상기 이더넷 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제2 수신 데이터 및 센서노드 목적지 정보를 상기 이더넷 테스크에 전달하고,상기 이더넷 MAC 계층은 상기 이더넷 MAC 컨트롤러 및 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 포함하는 이더넷 물리 계층을 제어하고, 상기 이더넷 물리 계층으로부터 수신된 제2 인터럽트 신호에 응답하여 데이터 수신 루틴을 실행하여, 상기 이더넷 물리 계층을 통하여 상기 서버로부터 수신되는 수신 이더넷 MAC 패킷을 패킷 해제하여, 상기 수신 TCP/IP 패킷을 상기 TCP/IP에 전달하고, 상기 TCP/IP로부터 수신되는 상기 분할 TCP/IP 패킷들을 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하여, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 물리 계층을 통하여, 상기 서버에 송신하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펌핑 노드는,상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라, 상기 제1 송신 MAC 패킷이 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 제1 라우터 또는 상기 게이트웨이에 송신되도록 제어하거나, 또는 상기 제1 송신 데이터가 IO(input and output) 버스에 실리도록 제어하는 제1 CPU;상기 제1 CPU의 제어에 의해, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 저장하는 제1 메인 메모리;상기 제1 CPU에 의해 실행되는 제1 소프트웨어를 저장하는 제1 플래시 메모리;상기 무선 센서 네트워크에 통신 접속하기 위한 802.15.4 MAC 안테나;상기 제1 CPU에 의해 제어되고, 상기 제1 고정 노드로부터 상기 제1 송신 MAC 패킷을 수신하여 상기 제1 CPU에 출력하고, 상기 제1 CPU로부터 입력되는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 상기 802.15.4 MAC 안테나를 통하여 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 제1 라우터 또는 상기 게이트웨이에 송신하는 802.15.4 MAC 컨트롤러;상기 제1 CPU로부터 수신되는 상기 제1 송신 데이터를 IO 버스에 출력하는 제1 IO 컨트롤러;상기 IO 버스를 통하여 상기 제1 IO 컨트롤러로부터 상기 제1 송신 데이터를 입력받는 제2 IO 컨트롤러;상기 제2 IO 컨트롤러로부터 입력받은 상기 제1 송신 데이터를 분할하고, 그 분할된 데이터들과 이더넷 경로 정보를 각각 포함하는 분할 TCP/IP 패킷들을 생성한 후, 상기 분할 TCP/IP 패킷들을 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하고, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들이 상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신으로 상기 서버에 송신되도록 제어하는 제2 CPU;상기 제2 CPU의 제어에 의해, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 저장하는 제2 메인 메모리;상기 제2 CPU에 의해 실행되는 제2 소프트웨어를 저장하는 제2 플래시 메모리;상기 이더넷 MAC 네트워크에 통신 접속하기 위한 이더넷 유무선 MAC 연결포트;상기 제2 CPU에 의해 제어되고, 상기 제2 CPU로부터 입력되는 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버에 송신하는 이더넷 MAC 컨트롤러;상기 제1 및 제2 CPU의 동작에 필요한 내부 클럭 신호를 발생하는 클럭 제어부; 및상기 제1 및 제2 CPU에 내부 전원을 공급하는 전원 제어부를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제12항에 있어서,상기 802.15.4 MAC 컨트롤러는 상기 802.15.4 MAC 안테나를 통하여 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 제1 라우터 또는 상기 게이트웨이로부터 수신되는 제1 수신 MAC 패킷을 상기 제1 CPU에 출력하고,상기 제1 수신 MAC 패킷은 제1 수신 네트워크 패킷을 포함하고, 상기 제1 수신 네트워크 패킷은 제1 수신 데이터와, 상기 제1 수신 데이터가 전달될 센서노드 정보를 나타내는 센서노드 목적지 정보를 포함하고,상기 이더넷 MAC 컨트롤러는 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버로부터 수신되는 상기 수신 이더넷 MAC 패킷을 상기 제2 CPU에 출력하고,상기 제2 CPU는 상기 수신 이더넷 MAC 패킷을 입력받을 때, 상기 수신 이더넷 MAC 패킷을 패킷 해제하여, 제2 수신 데이터, 이더넷 목적지 정보, 및 센서노드 목적지 정보를 포함하는 수신 TCP/IP 패킷을 추출하고, 상기 이더넷 목적지 정보에 기초하여 상기 수신 TCP/IP 패킷이 전달될 이더넷 목적지가 상기 펌핑 노드인지의 여부를 판단하고, 상기 이더넷 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제2 수신 데이터 및 센서노드 목적지 정보를 상기 제2 IO 컨트롤러를 통하여 상기 IO 버스에 출력하고,상기 제1 플래시 메모리에 저장된 상기 제1 소프트웨어는, 802.15.4 MAC 계층, 네트워크 계층, 및 802.15.4 테스크로 이루어지고,센서노드 목적지는 상기 이동 노드들 중 하나, 또는 상기 제1 고정 노드, 또는 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 펌핑 노드인 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제13항에 있어서,상기 802.15.4 MAC 계층은, 상기 802.15.4 MAC 컨트롤러 및 상기 802.15.4 MAC 안테나를 포함하는 RF 물리 계층을 제어하고, 상기 RF 물리 계층으로부터 수신된 제1 인터럽트 신호에 응답하여, 데이터 수신 루틴을 실행하여 상기 RF 물리 계층으로부터 상기 제1 송신 MAC 패킷을 수신하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부에 따라, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 패킷 해제하여 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 상기 네트워크 계층에 전달하거나, 또는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 패킷 해제하고, 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 패킷 해제하여, 상기 제1 송신 데이터를 상기 802.15.4 테스크에 전달하고, 상기 네트워크 계층으로부터 수신되는 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 상기 제1 송신 MAC 패킷으로 변환하여, 상기 RF 물리 계층을 통하여 상기 제2 라우터들 중 하나, 또는 상기 제1 라우터, 또는 상기 게이트웨이에 송신하고, 상기 네트워크 계층으로부터 수신되는 상기 제1 수신 네트워크 패킷을 제1 수신 MAC 패킷으로 변환하여 상기 제1 수신 MAC 패킷을, 상기 제1 수신 MAC 패킷내에 포함된 제2 라우팅 경로에 대한 정보에 따라 상기 RF 물리 계층을 통하여 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나에 송신하거나, 또는 상기 802.15.4 테스크로부터 수신되는 제2 수신 네트워크 패킷을 제2 수신 MAC 패킷으로 변환하여, 상기 제2 수신 MAC 패킷을, 상기 제2 수신 MAC 패킷내에 포함된 제2 라우팅 경로에 대한 정보에 따라 상기 RF 물리 계층을 통하여 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나에 송신하고,상기 네트워크 계층은 상기 802.15.4 MAC 계층으로부터 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 수신할 때, 상기 제1 송신 네트워크 패킷에 포함된 센서노드 목적지 정보에 따라, 상기 제2 라우팅 경로에 대한 정보를 조회하여, 상기 제2 라우팅 경로에 대한 정보와 함께 상기 제1 송신 네트워크 패킷을 상기 802.15.4 MAC 계층에 전달하고, 상기 802.15.4 MAC 계층으로부터 상기 제1 수신 네트워크 패킷을 수신할 때, 상기 제1 수신 네트워크 패킷에 포함된 센서노드 목적지 정보를 검사하고, 상기 제1 수신 네트워크 패킷의 센서노드 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제1 수신 네트워크 패킷에 포함된 상기 제1 수신 데이터를 상기 메인 메모리에 저장하고, 상기 제1 수신 데이터에 기초하여, 상기 메인 메모리의 최대 저장 비율을 미리 설정하거나 또는 상기 이동 노드들 중 하나에 대한 해당 동작 명령을 발생하고, 상기 제1 수신 네트워크 패킷의 센서노드 목적지가 상기 이동노드들 중 하나, 또는 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나일 때, 상기 제1 수신 네트워크 패킷을 상기 802.15.4 MAC 계층에 전달하고,상기 802.15.4 테스크는, 상기 802.15.4 MAC 계층으로부터 상기 제1 송신 데이터를 수신할 때, 상기 제1 송신 데이터를 상기 이더넷 테스크에 전달하고, 상기 이더넷 테스크로부터 상기 제2 수신 데이터와 센서노드 목적지 정보를 수신할 때, 센서노드 목적지 정보를 검사하고, 상기 제2 수신 데이터의 센서노드 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제2 수신 데이터를 상기 메인 메모리에 저장하고, 상기 제2 수신 데이터에 기초하여, 상기 메인 메모리의 최대 저장 비율을 미리 설정하거나 또는 상기 이동 노드들 중 하나에 대한 해당 동작 명령을 발생하고, 상기 제2 수신 데이터의 센서노드 목적지가 상기 이동 노드들 중 하나 또는 상기 제1 고정 노드 또는 상기 제2 라우터들 중 하나일 때, 상기 제2 수신 데이터, 센서노드 목적지 정보, 및 근원지 정보를 포함하는 상기 제2 수신 네트워크 패킷을 생성하여 상기 802.15.4 MAC 계층에 전달하고,상기 근원지 정보는 상기 제2 수신 데이터의 근원지가 상기 게이트웨이임을 나타내는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제14항에 있어서,상기 이더넷 MAC 컨트롤러는 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버로부터 수신되는 수신 이더넷 MAC 패킷을 상기 제2 CPU에 출력하고,상기 제2 플래시 메모리에 저장된 상기 제2 소프트웨어는, 이더넷 테스크, TCP/IP, 및 이더넷 MAC 계층으로 이루어지고,상기 이더넷 테스크는, 상기 IO 버스로부터 상기 제1 송신 데이터를 수신할 때, 상기 TCP/IP에 상기 서버의 IP 주소 및 연결 포트 정보를 전달하여 상기 서버와의 통신 접속을 요청하고, 상기 제1 송신 데이터가 상기 서버에 송신되도록 상기 TCP/IP에 송신 요청하고, 상기 TCP/IP로부터 수신되는 상기 제2 수신 데이터 및 센서노드 목적지 정보를 상기 IO 버스에 전달하고,상기 TCP/IP는 상기 이더넷 테스크의 요청에 따라, 상기 이더넷 MAC 계층을 통하여 상기 서버와의 통신 접속을 실행하고, 이더넷 경로를 검색하고, 상기 이더넷 테스크로부터 수신한 상기 제1 송신 데이터를 분할하고, 그 분할된 데이터들과 이더넷 경로 정보를 각각 포함하는 분할 TCP/IP 패킷들을 생성하여 이더넷 MAC 계층에 전달하고, 상기 이더넷 MAC 계층으로부터 상기 제2 수신 데이터, 센서노드 목적지 정보, 및 이더넷 목적지 정보를 포함하는 수신 TCP/IP 패킷을 수신할 때, 상기 이더넷 목적지 정보에 기초하여 상기 수신 TCP/IP 패킷이 전달될 이더넷 목적지가 상기 펌핑 노드인지의 여부를 판단하고, 상기 이더넷 목적지가 상기 펌핑 노드일 때, 상기 제2 수신 데이터 및 센서노드 목적지 정보를 상기 이더넷 테스크에 전달하고,상기 이더넷 MAC 계층은 상기 이더넷 MAC 컨트롤러 및 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 포함하는 이더넷 물리 계층을 제어하고, 상기 이더넷 물리 계층으로부터 수신된 제2 인터럽트 신호에 응답하여 데이터 수신 루틴을 실행하여, 상기 이더넷 물리 계층을 통하여 상기 서버로부터 수신되는 수신 이더넷 MAC 패킷을 패킷 해제하여, 상기 수신 TCP/IP 패킷을 상기 TCP/IP에 전달하고, 상기 TCP/IP로부터 수신되는 상기 분할 TCP/IP 패킷들을 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하여, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 물리 계층을 통하여, 상기 서버에 송신하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 서버;적어도 하나의 제1 이동 노드, 제2 이동 노드들, 고정 노드들, 제1 라우터(router), 제2 라우터들, 및 적어도 하나의 펌핑(pumping) 노드를 포함하고, 802.15.4 MAC(media access control) 프로토콜(protocol) 기반의 무선 통신을 지원하는 무선 센서 네트워크; 및게이트웨이(gateway)를 포함하고,상기 적어도 하나의 펌핑 노드는 고정 노드로서 동작하고, 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신과 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신을 지원하고, 제1 설정 영역에 설치되고, 제1 설정 영역에 대한 제1 위치 정보를 포함하고, 자신이 설치된 영역내에 있는 상기 제1 이동 노드와 통신하여 상기 제1 이동 노드의 식별 정보를 수집하고, 상기 무선 센서 네트워크에서 발생한 데이터 트래픽의 크기에 따라, 수집한 식별 정보 및 제1 위치 정보를 포함하는 제1 송신 데이터와, 센서노드 목적지 정보를 포함하는 제1 송신 MAC 패킷을 생성하여 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신하거나, 또는 상기 제1 송신 데이터를 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하여 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하고,상기 고정 노드들은 제2 설정 영역들에 각각 하나씩 설치되고, 상기 제2 설정 영역들에 대한 제2 위치 정보들을 각각 포함하고, 상기 고정 노드들 각각은 자신이 설치된 영역내에 있는 제2 이동 노드들과 통신하여 해당 제2 이동 노드들의 식별 정보들을 수집하고, 자신이 수집한 식별 정보들 및 자신의 제2 위치 정보를 포함하는 제2 송신 데이터들과, 센서노드 목적지 정보를 포함하는 제2 송신 MAC 패킷들을 생성하고, 상기 제2 송신 MAC 패킷들을 미리 설정된 제1 라우팅 경로에 따라 상기 제2 라우터들에 송신하고, 상기 제2 라우터들은 미리 설정된 제2 라우팅 경로에 따라 상호 통신하여 상기 제1 및 제2 송신 MAC 패킷들을 상기 제1 라우터에 송신하거나, 또는 상기 제2 송신 MAC 패킷들만을 상기 제1 라우터에 송신하고,상기 게이트웨이는 상기 제1 라우터로부터 수신된 상기 제1 및 제2 송신 MAC 패킷들을 이더넷(ethernet) MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하거나, 또는 상기 제2 송신 MAC 패킷들만을 이더넷 MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제16항에 있어서,상기 적어도 하나의 펌핑 노드는, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하지 않을 때, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제1 라우팅 경로에 따라 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과할 때, 상기 제1 송신 데이터를 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하여, 상기 이더넷 MAC 네트워크를 통하여 상기 서버에 송신하고,상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신에서의 데이터 전송 속도는 상기 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신에서의 데이터 전송 속도보다 더 빠른 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펌핑 노드는,상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라, 상기 제1 송신 MAC 패킷이 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신되도록 제어하거나, 또는 상기 제1 송신 데이터를 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하고 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들이 상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신으로 상기 서버에 송신되도록 제어하는 CPU;상기 CPU의 제어에 의해, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 저장하는 메인 메모리;상기 적어도 하나의 펌핑 노드의 동작을 위한 소프트웨어(software)로서, 상기 CPU에 의해 실행되는 상기 소프트웨어를 저장하는 플래시 메모리;상기 CPU의 동작에 필요한 내부 클럭 신호를 발생하는 클럭 제어부;상기 CPU에 내부 전원을 공급하는 전원 제어부;상기 무선 센서 네트워크에 통신 접속하기 위한 802.15.4 MAC 안테나;상기 CPU에 의해 제어되고, 상기 제1 이동 노드로부터 식별 정보를 수신하여 상기 CPU에 출력하고, 상기 CPU로부터 입력되는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 상기 802.15.4 MAC 안테나를 통하여 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신하는 802.15.4 MAC 컨트롤러;상기 이더넷 MAC 네트워크에 통신 접속하기 위한 이더넷 유무선 MAC 연결포트; 및상기 CPU에 의해 제어되고, 상기 CPU로부터 입력되는 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버에 송신하는 이더넷 MAC 컨트롤러를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제18항에 있어서,상기 CPU는 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부를 주기적으로 판단하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하지 않는 것으로 판단될 때마다, 상기 제1 송 신 MAC 패킷이, 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신되도록 제어하고, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단될 때마다, 상기 제1 송신 데이터를 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하고 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들이 상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신으로 상기 서버에 송신되도록 제어하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제19항에 있어서,상기 이더넷 MAC 컨트롤러는, 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버로부터 수신되는, 임계값 설정 정보를 포함하는 수신 이더넷 MAC 패킷을 상기 CPU에 출력하고,상기 CPU는 상기 임계값 설정 정보에 기초하여, 상기 메인 메모리의 최대 저장 비율을 미리 설정하고, 상기 메인 메모리에 상기 제1 송신 MAC 패킷이 저장됨에 따라 상기 메인 메모리의 저장 비율이 증가하여 상기 최대 저장 비율을 초과할 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제19항에 있어서,상기 CPU는 제1 시점으로부터 설정된 시간이 경과할 때까지 상기 메인 메모리에 저장된 상기 제1 송신 MAC 패킷의 누적된 데이터량이, 상기 제1 시점에 상기 메인 메모리에 저장된 상기 제1 송신 MAC 패킷의 누적된 데이터량의 설정된 배수와 같거나 또는 더 클 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제19항에 있어서,상기 CPU는, 제1 송신 MAC 패킷을 상기 메인 메모리에 저장하는 동작과, 상기 메인 메모리에 저장된 제1 송신 MAC 패킷이 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이 또는 상기 서버에 송신된 후 삭제하는 동작을 반복하고, 상기 메인 메모리에 저장되는 제1 송신 MAC 패킷의 양이, 상기 메인 메모리로부터 삭제되는 제1 송신 MAC 패킷의 양 보다 더 큰 상태로 설정된 시간 동안 유지될 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제19항에 있어서,상기 CPU는, 상기 802.15.4 MAC 컨트롤러로부터 송신 실패 정보를 입력받고, 상기 제1 송신 MAC 패킷이 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신될 때, 설정된 시간 동안 연속적으로 송신에 실패한 횟수가 설정된 횟수를 초과할 때, 상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는 것으로 판단하는 무선 센서 네트워크 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펌핑 노드는,상기 데이터 트래픽의 크기가 상기 무선 센서 네트워크의 대역폭을 초과하는지의 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라, 상기 제1 송신 MAC 패킷이 802.15.4 MAC 프로토콜 기반의 무선 통신으로 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신되도록 제어하거나, 또는 상기 제1 송신 데이터가 IO(input and output) 버스에 실리도록 제어하는 제1 CPU;상기 제1 CPU의 제어에 의해, 상기 제1 송신 MAC 패킷을 저장하는 제1 메인 메모리;상기 제1 CPU에 의해 실행되는 제1 소프트웨어를 저장하는 제1 플래시 메모리;상기 무선 센서 네트워크에 통신 접속하기 위한 802.15.4 MAC 안테나;상기 제1 CPU와 통신하고, 상기 제1 이동 노드로부터 식별 정보를 수신하여 상기 제1 CPU에 출력하고, 상기 제1 CPU로부터 입력되는 상기 제1 송신 MAC 패킷을 상기 802.15.4 MAC 안테나를 통하여 상기 제1 라우터 또는 상기 제2 라우터들 중 하나 또는 상기 게이트웨이에 송신하는 802.15.4 MAC 컨트롤러;상기 제1 CPU로부터 입력되는 상기 제1 송신 데이터를 IO 버스에 출력하는 제1 IO 컨트롤러;상기 IO 버스를 통하여 상기 제1 IO 컨트롤러로부터 상기 제1 송신 데이터를 입력받는 제2 IO 컨트롤러;상기 제2 IO 컨트롤러로부터 입력받은 상기 제1 송신 데이터를 분할하고, 그 분할된 데이터들과 이더넷 경로 정보를 각각 포함하는 분할 TCP/IP 패킷들을 생성한 후, 상기 분할 TCP/IP 패킷들을 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들로 변환하고, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들이 상기 이더넷 MAC 프로토콜 기반의 유선 또는 무선 통신으로 상기 서버에 송신되도록 제어하는 제2 CPU;상기 제2 CPU의 제어에 의해, 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 저장하는 제2 메인 메모리;상기 제2 CPU에 의해 실행되는 제2 소프트웨어를 저장하는 제2 플래시 메모리;상기 이더넷 MAC 네트워크에 통신 접속하기 위한 이더넷 유무선 MAC 연결포트;상기 제2 CPU와 통신하고, 상기 제2 CPU로부터 입력되는 상기 분할 이더넷 MAC 패킷들을 상기 이더넷 유무선 MAC 연결포트를 통하여 상기 서버에 송신하는 이더넷 MAC 컨트롤러;상기 제1 및 제2 CPU의 동작에 필요한 내부 클럭 신호를 발생하는 클럭 제어부; 및상기 제1 및 제2 CPU에 내부 전원을 공급하는 전원 제어부를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템.
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