KR101024901B1 - 무선 센서 네트워크의 센서노드 및 백 오프 레인지 조절 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크의 센서노드 및 백 오프 레인지 조절 방법 Download PDF

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Abstract

무선 센서 네트워크에 있어서 적응적 백 오프 레인지 조절 기술이 개시된다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 무선 센서 네트워크 상의 각 센서 노드가 패킷을 전송할 때, 패킷의 우선 순위 및 주변의 네트워크 상황을 고려하여 적응적으로 패킷의 백 오프 레인지를 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 무선 채널을 보다 효율적으로 사용하고 데이터 특성에 따른 QoS를 보장할 수 있다.
무선 센서 네트워크, 센서노드, 백 오프 레인지, 프리앰블

Description

무선 센서 네트워크의 센서노드 및 백 오프 레인지 조절 방법{Sensor node and method for controlling backoff range of wireless sensor network}
무선 센서 네트워크 기술과 관련된다. 특히 무선 센서 네트워크 시스템에서 백 오프 레인지 조절을 통해 QoS를 보장하기 위한 기술과 관련된다.
최근 다양한 센서와 소형 프로세서가 결합한 센서 노드(또는 모트)들이 자율적인 네트워크를 형성하여 특정 지역의 환경, 생태, 보안, 이동상태 등을 모니터링하는 무선 센서 네트워크가 활발히 개발되고 있다.
이들 무선 센서 네트워크에서는 다수의 센서 노드가 주변 환경 정보를 센싱하여 처리한 후 사용자가 원하는 정보를 사용자와 통신이 가능한 싱크 노드에게 전달한다. 이러한 정보를 이용하면 환경 모니터링, 자연재해와 같은 긴급 상황의 감지, 물체의 이동경로 추적 등 다양한 분야에서 응용할 수 있다.
특히, 재해 상황의 감지 등과 같은 응용에서는 해당 정보(또는 이벤트)가 신속하고 신뢰성 높게 전달될 필요가 있다. 이를 위해서는 데이터의 중요도에 따라 차별화된 처리 기술이 필요하지만, 현재 대부분의 센서 네트워크에서는 해당 정보와 상관없이 일률적으로 데이터의 처리 및 전송이 이루어지고 있는 실정이다.
무선 센서 네트워크에서 이와 같은 차별화 기술을 구현하기 어려운 이유는 무선 매체의 잦은 품질 변화와 센서 노드 간의 잦은 충돌로 인해 안정된 전송을 보장하기 어렵다는 데에 있다.
데이터를 생성한 센서 노드로부터 목적지 센서 노드까지 데이터를 전송하는 과정을 살펴보면, 각 센서 노드들 내에서의 데이터 처리시간, 전송 큐 대기시간, 무선 채널의 사용을 위한 백 오프(Backoff) 지연시간, 전송 실패에 따른 재전송 시간 등으로 인한 전달 지연시간이 발생하는 것이 일반적이다.
예를 들어, 무선 센서 네트워크의 특성 상 다수의 센서 노드들에서 하나 혹은 소수의 싱크 센서 노드로 데이터를 전송하므로 싱크 센서 노드에 가까운 센서 노드나 데이터가 비교적 많이 생성되는 지역에서는 패킷 수신이 집중되고, 이는 자연히 네트워크의 혼잡 상황을 가져온다. 이런 지역적 혼잡 상황의 경우 센서 노드 내에서의 전송 큐 대기, 패킷을 전송하려는 센서 노드들 사이의 채널 사용을 위한 경쟁, hidden node problem 등으로 인한 전송 실패로 전송 지연 시간이 더욱 증가한다.
이러한 무선 센서 네트워크의 환경적, 기술적 특성으로 인해 QoS(Quality of Service) 제공이나 효율적인 패킷 전송을 하는데 어려움이 있다. 그럼에도 불구하고, 최근에는 무선 센서 네트워크의 응용 분야가 더욱 다양해지고 있으며 데이터 특성에 따른 QoS를 제공할 필요가 있다.
본 명세서에서는, 센싱된 정보의 중요도에 따라 패킷의 우선 순위를 결정하고, 패킷의 우선 순위 및 주변 네트워크 상황을 고려하여 적응적으로 백 오프 레인지를 조절하여 QoS를 보장할 수 있는 무선 센서 네트워크 기술이 개시된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 양상에 따른 무선 센서 네트워크의 센서노드는, 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성하는 패킷 생성부; 센싱 데이터의 중요도에 따라 패킷의 우선 순위를 결정하며, 이 우선 순위를 다른 센서노드와의 동기화를 위한 프리앰블에 저장하는 우선 순위 셋팅부; 및 생성된 패킷의 우선 순위, 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위 및 다른 센서노드로부터 엿듣기(overhearing)을 통해 수신한 패킷의 우선 순위 중 적어도 1 이상의 우선 순위를 이용하여 전송 패킷의 백 오프 레인지를 설정하는 백 오프 레인지 셋팅부; 를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 양상에 따른 무선 센서 네트워크의 백 오프 레인지 조절 방법은, 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성하는 단계; 센싱 데이터의 중요도에 따라 패킷의 우선 순위를 결정하고, 이 우선 순위를 다른 센서노드와의 동기화를 위한 프리앰블에 저장하는 단계; 및 생성된 패킷의 우선 순위, 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위 및 다른 센서노드로부터 엿듣기(overhearing)을 통해 수신한 패킷의 우선 순위 중 적어도 1 이상의 우선 순위를 이용하여 전송 패킷의 백 오프 레인지를 설정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따라, 프리앰블은 현재 전송하려는 패킷의 우선 순위 및 다음에 전송하려는 패킷의 우선 순위에 관한 정보를 모두 포함하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따라, 백 오프 레인지는 자신이 생성한 패킷의 우선 순위 또는 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위와, 다른 센서노드로부터 엿듣기를 통해 수신한 패킷의 우선 순위를 비교하여 상대적인 우선 순위를 결정하고, 이러한 상대적인 우선 순위에 따라 적응적으로 조절되는 것이 가능하다.
개시된 내용에 의하면, 패킷의 우선 순위에 따라 백 오프 레인지가 결정되고, 패킷의 우선 순위는 센싱 데이터의 중요도를 반영하므로 센싱 데이터의 품질에 따라 차별화된 패킷 전송을 보장하는 것이 가능하다. 또한, 백 오프 레인지를 결정함에 있어서, 자신이 보유한 패킷의 우선 순위뿐만 아니라 엿듣기를 통해 주변 센서노드들이 보유한 패킷의 우선 순위도 고려하여 백 오프 레인지를 결정하기 때문에, 네트워크 상황에 따라 적응적으로 백 오프 레인지를 결정하는 것이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 예를 상세히 설명한다. 후술되는 실시 예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 특정 실시 예에 한정되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 일정한 영역에 설치된 다수의 센서노드(101)로 구성될 수 있다.
각각의 센서노드(예, 101-1)는 센서 모듈을 이용하여 주변의 정보(예컨대, 환경, 생태, 보안, 이동 상태 등에 관한 정보)를 취득하고, 통신 모듈을 이용하여 취득된 정보를 전송하는 것이 가능하다.
센서노드들(101)은 무선 네트워크를 이룬다. 즉, 센서노드들(101)은 서로 무선 채널을 공유하고 이 무선 채널을 통해 센싱된 정보에 관한 패킷을 주고 받는 것이 가능하다. 통신을 위한 무선 프로토콜은 B-MAC 프로토콜이 이용될 수 있으며, 통신 개시 전에 센서노드들(101)이 프리앰블 신호(preamble signal)를 주고 받아 동기를 맞추는 것이 가능하다.
예컨대, 센서노드 A(101-1)가 주변의 온도 정보를 취득하여 센서노드 B(101-2)로 전송하면, 센서노드 B(101-2)는 자신이 취득한 주변의 온도 정보와 센서노드 A(101-1)로부터 수신한 온도 정보를 취합하여 사용자(102)와 통신 가능하게 연결된 싱크 노드(101-3)에 전송하는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템(100)을 화재 발생 가능 지역에 형성하고, 사용자(102)는 센서노드들(101)이 취득한 정보를 통해 이 지역의 온도 상황 또는 화재 발생 여부 등을 모니터링 하는 것이 가능하다.
사용자(102)가 특정 지역의 상황을 정확히 모니터링 하기 위해서는 센서노드들(101) 간의 정보 전달에 QoS(Quality of Service)가 보장되어야만 한다. 본 실시예에 따른 센서노드들(101)은 정보를 주고 받을 때, 정보의 중요도 및 네트워크의 상황을 고려하여 패킷의 백 오프 레인지(backoff range)를 적응적으로 조절함으로써 QoS가 보장되도록 하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서노드를 도시한다.
도 2를 참조하면, 센서노드(200)는 센서부(201), 패킷 생성부(202), 우선 순위 셋팅부(203), 동기화부(204), 백 오프 레인지 셋팅부(205), 패킷 송수신부(206)를 포함할 수 있다.
센서부(201)는 주변 환경을 모니터링하여 센싱 데이터를 생성한다. 예컨대, 센서부(201)는 주기적으로 주변의 온도를 측정하여 시간 별 온도에 관한 디지털 데이터를 생성하는 것이 가능하다.
패킷 생성부(202)는 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성한다. 여기서, 패킷이란 다른 센서노드와의 통신을 위한 센싱 데이터의 전송 형태를 말한다. 예컨대, 패킷 생성부(202)는 센서노드들 간의 통신을 위해 Tiny OS 1.x에서 제공하는 TOS_Msg 포맷을 기초로 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성하는 것이 가능하다.
우선 순위 셋팅부(203)는 센싱 데이터의 중요도에 따라 패킷의 우선 순위를 결정한다.
센싱 데이터는 패킷의 형태로 전달되므로 패킷의 우선 순위는 센싱 데이터의 우선 순위가 될 수 있다. 따라서, 패킷의 우선 순위는 센싱 데이터를 중요도에 따라 분류하고, 분류된 센싱 데이터에 대해 각각 차등적인 우선 순위를 부여하고, 센싱 데이터를 패킷화할 때 이 우선 순위에 관한 정보를 패킷 포맷 상의 특정한 필드에 담아서 패킷을 생성하는 방식으로 결정될 수 있다. 이때, 센싱 데이터의 중요도 및 중요도에 따른 우선 순위는 응용 특성에 따라 사용자에 의해 다양하게 정의될 수 있다.
또한, 우선 순위 셋팅부(203)는 패킷의 우선 순위를 다른 센서노드와의 동기화를 위한 프리앰블에 추가한다. 즉, 우선 순위에 관한 정보가 저장되는 부분은 패킷 포맷 상의 프리앰블 영역이 될 수 있다.
여기서 프리앰블 영역은 다른 센서노드들과의 동기화를 위해 패킷 전송 전에 송수신되는 프리앰블 신호에 대응되는 영역을 말한다. 예를 들어, 센서노드가 B-MAC 기반의 통신 프로토콜을 이용하는 경우, Tiny OS 1.x에서 제공하는 TOS_Msg 포맷의 프리앰블에 우선 순위를 추가하여 패킷의 우선 순위를 결정하는 것이 가능하다.
또한, 우선 순위 셋팅부(203)는 패킷의 우선 순위를 프리앰블에 추가할 때, 현재 패킷에 관한 우선 순위 및 다음에 전송할 패킷의 우선 순위를 추가하는 것이 가능하다. 따라서, 프리앰블 신호를 수신한 센서노드(200)는 주변 센서노드가 전송할 패킷의 우선 순위를 엿듣는 것이 가능하다.
동기화부(204)는 이러한 프리앰블 신호를 주변 센서노드들과 주고 받는 기능을 수행한다.
백 오프 레인지 셋팅부(205)는 패킷의 우선 순위를 이용하여 전송 패킷의 백 오프 레인지를 설정한다.
전송 패킷은 자신이 생성하거나 다른 센서노드로부터 수신하여 또 다른 센서노드로 전송하려는 패킷이 될 수 있다. 예컨대, 전송 패킷은 패킷 생성부(202)에 의해 생성된 자신의 패킷 또는 패킷 송수신부(206)를 통해 다른 센서노드로부터 전달받은 패킷이 될 수 있다.
그리고, 백 오프 레인지(backoff range)는 패킷의 전송 대기 시간의 범위가 될 수 있다. 즉, 어떠한 패킷의 전송 대기 시간은 주어진 백 오프 레인지 내에서 임의의 값이 선택되는 것이 가능하다. 예컨대, 백 오프 레인지가 큰 값을 가지면 전송 대기 시간은 확률적으로 길어지고, 백 오프 레인지가 작은 값을 가지면 전송 대기 시간은 확률적으로 짧아질 수 있다.
백 오프 레인지를 설정하기 위해 고려하는 패킷의 우선 순위는 패킷 생성부(202)에서 생성된 패킷의 우선 순위, 패킷 송수신부(206)로부터 수신한 패킷의 우선 순위 및 동기화부(204)로부터 수신한 프리앰블에 명시된 이웃 노드들이 가진 패킷의 우선 순위 등이 될 수 있다.
보다 구체적인 설명을 위해, 백 오프 레인지 설정 방식을 정적 설정 모드와 동적 설정 모드로 나누어 설명하면 다음과 같다.
정적 설정 모드는 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위만 고려하여 백 오프 레인지를 결정하는 방식을 말한다. 예컨대, 패킷 생성부(202)에서 생성된 패킷들 간의 백 오프 레인지를 결정할 때, 각 패킷의 우선 순위가 높을수록 작은 값의 백 오프 레인지를 부여하는 방식이 될 수 있다. 또 다른 예로써, 패킷 생성부(202)에서 생성된 패킷과 패킷 송수신부(206)를 통해 수신한 패킷이 경합하는 경우, 각 패킷의 우선 순위에 따라 정해진 백 오프 레인지를 설정하는 것이 가능하다.
동적 설정 모드는 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위뿐만 아니라 주변의 다른 센서노드가 전송하려는 패킷의 우선 순위를 함께 고려하여 백 오프 레인지를 결정하는 방식을 말한다. 전술하였듯이, 본 실시예에 따른 센서노드(200)는 프리앰블 신호를 패킷 전송 전에 주고 받고, 이 프리앰블 신호에는 현재 및 다음에 전송하려는 패킷의 우선 순위 정보가 담겨 있으므로 동기화부(204)를 통해 수신한 프리앰블 신호로부터 주변 센서노드의 상황을 파악하는 것이 가능하다. 예컨대, 동적 설정 모드에서는 패킷 생성부(202)에서 생성된 패킷의 우선 순위와, 동기화부(204)가 수신한 주변 센서노드가 다음에 전송할 패킷의 우선 순위를 비교하여 상대적인 우선 순위를 정하고, 이 상대적인 우선 순위에 따라 백 오프 레인지를 결정하는 것이 가능하다.
따라서, 센서노드가 패킷을 전송할 때 패킷의 우선 순위와 주변 네트워크 상황을 모두 고려하여 백 오프 레인지가 적응적으로 설정되기 때문에 네트워크의 전체적인 무선 채널 사용 효율성을 높이는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 포맷을 도시한다.
도 3을 참조하면, TinyOS 1.x에서 제공하는 TOS_Msg 포맷에서 새로운 필드들이 추가된 것을 알 수 있다.
추가된 필드들을 살펴보면, priority 필드(301)는 패킷의 우선 순위를 나타내며, 패킷 포맷 상의 프리앰블 영역에 지정된다. priority 필드(301)는 1byte로 지정될 수 있으며, 상위 4bit에는 다음에 전송될 패킷의 우선 순위가, 하위 4bit에는 현재 패킷의 우선 순위가 지정되는 것이 가능하다.
pinversion 필드(302)는 TinyOS기반의 송/수신 처리과정에서 발생할 수 있는 높은 우선 순위 패킷에 대한 데이터 처리지연을 개선하기 위해 사용되고, pseqnum 필드(303)은 우선 순위별 패킷 손실률을 평가하기 위해 사용되며, sendTime 필드(304)은 패킷의 전달시간을 평가하기 위해 사용된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 백 오프 레인지를 도시한다.
도 4에서, 정적 백 오프 레인지는 백 오프 레인지 설정부(205)가 패킷의 백 오프 레인지를 설정할 때 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위만 고려하는 경우에 사용될 수가 있다. 이때, 자신이 전송하려는 패킷은 패킷 생성부(202)로부터 수신된 패킷 또는 패킷 송수신부(206)를 통해 다른 센서노드로부터 수신된 패킷이 될 수 있다.
예를 들어, 백 오프 레인지 설정부(205)는 패킷 전송 전에 전송하려는 패킷의 우선 순위가 높을수록 작은 범위의 백 오프 레인지를 적용하는 것이 가능하다. 또한, 백 오프 레인지가 작을수록 전송 대기 시간이 상대적으로 짧아지므로, 패킷 송수신부(206)가 패킷을 전송할 때 우선 순위가 높은 패킷의 무선 채널 점유율을 보장하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 백 오프 레인지를 도시한다.
도 5에서, 동적 백 오프 레인지는 백 오프 레인지 설정부(205)가 패킷의 백 오프 레인지를 설정할 때 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위와 다른 노드가 전송하려는 패킷의 우선 순위를 모두 고려하는 경우에 사용될 수가 있다.
예를 들어, 백 오프 레인지 설정부(205)는 패킷 전송 전에 전송하려는 패킷의 우선 순위와 엿듣기를 통해 수신한 다른 센서노드가 전송하려는 패킷의 우선 순 위를 비교하여 전송하려는 패킷의 상대적인 우선 순위인 order를 결정하는 것이 가능하다. 그리고 이 order에 따라 차등적인 백 오프 레인지를 적용하는 것이 가능하다.
일 예로써, order에 따른 각각의 백 오프 레인지는 아래와 같이 표현할 수 있다.
Order 0 = Range
Order N = Range × N + Order 0's Max Value (N = 1,2,3,4)
즉, 비교된 상대적인 우선 순위 순서에 따라 Order 0은 짧은 범위(Range)내의 Random Value를 갖게 하여 백 오프 시간을 설정하고, Order N부터는 Order 순서에 따라 Range를 증가시키고 증가된 Range안에서 Random한 값을 설정한 후에 Order 0에 설정될 수 있는 최대값을 더하여 백 오프 시간을 설정하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서노드의 동작과정을 도시한다.
도 6에서, A, B, C, D는 센서노드를 각각 나타내고, P1, P2, P3은 패킷을 나타낸다.
센서노드 A, B, C, D(601, 602, 603, 604)는 각각 패킷 전송 전에 프리앰블 신호를 주고 받아 동기를 맞추는 것이 가능하다. 그리고, 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성할 때 센싱 데이터의 중요도에 따른 우선 순위를 프리앰블에 추가하여 패킷을 생성하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 프리앰블 상에는 현재 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위 정보와 다음에 전송하려는 패킷의 우선 순위 정보가 모두 담길 수 있다. 나아가, 패킷의 백 오프 레인지를 설정할 때, 자신이 전송하려는 패킷 의 우선 순위 및/또는 주변 센서노드가 전송하려는 패킷의 우선 순위를 고려하여 적응적으로 백 오프 레인지를 설정하는 것이 가능하다.
일 예로써, A 센서노드(601)에 대해 살펴본다.
A 센서노드(601)는 현재 P1 패킷을 전송하려고 하고, 다음에 P2 패킷을 전송하려고 한다. 이때, 각각의 P1 패킷 및 P2 패킷은 전송 대기 시간을 갖는데, 이 전송 대기 시간은 설정된 백 오프 레인지 내에서 임의로 결정될 수 있다. 그리고, 각각의 P1 패킷 및 P2 패킷이 갖는 백 오프 레인지는 센싱 데이터의 중요도에 따라 차등적으로 주어진다. 예를 들어, P1 패킷에 관한 센싱 데이터의 중요도가 P2 패킷에 관한 센싱 데이터의 중요도보다 높은 경우, P1 패킷에 더 높은 우선 순위와 더 짧은 백 오프 레인지가 부여되는 것이 가능하다.
그리고, A 센서노드(601)는 P1 패킷을 전송하기 전에, P1 패킷의 우선 순위 정보 및 P2 패킷의 우선 순위 정보를 프리앰블 신호에 담아서 주변의 센서노드(예컨대, 602)로 전송하는 것이 가능하다. 예를 들어, P1 패킷을 수신한 B 센서노드(602)는 A 센서노드(601)가 다음에 전송할 패킷인 P2 패킷의 우선 순위 정보를 미리 엿듣는 것이 가능하다.
또 다른 예로써, B 센서노드(602)에 대해 살펴본다.
B 센서노드(602)는 A 센서노드(601)로부터 전달 받은 P1 패킷을 C 센서노드(603)로 전송하고자 한다. 이때, B 센서노드(602)는 P1 패킷의 백 오프 레인지를 결정할 때, P1 패킷의 우선 순위뿐만 아니라 D 센서노드(604)가 전송하려는 P3 패킷의 우선 순위 및 A 센서노드(601)가 전송하려는 P2 패킷의 우선 순위도 고려하는 것이 가능하다. P3 패킷은 D 센서노드(604)가 다음에 전송하려는 패킷으로, P3 패킷의 우선 순위에 관한 정보는 B 센서노드(602)가 D 센서노드(604)로부터 프리앰블 신호를 수신하여 파악하는 것이 가능하다. P2 패킷의 우선 순위에 관한 정보 역시 B 센서노드(602)가 A 센서노드(601)로부터 프리앰블 신호를 수신하여 파악할 수 있다.
B 센서노드(602)에서, P1 패킷의 백 오프 레인지를 결정하기 위해, B 센서노드(602)는 먼저 P1 패킷의 우선 순위, 이웃 노드인 A 센서노드(601)가 전송하려는 P2 패킷의 우선순위, 그리고 또 다른 이웃 노드인 D 센서노드(604)가 전송하려는 P3 패킷의 우선 순위를 서로 비교하여 상대적인 우선 순위인 order를 계산한다. 그리고 계산된 order에 따라 백 오프 레인지를 부여한다. 따라서, P1 패킷의 우선 순위가 매우 낮아 백 오프 레인지가 크게 설정되는 경우라도, 주변 센서노드들이 전송하려는 패킷이 없는 경우에는 상대적인 우선 순위인 order가 앞서게 되고 (작은 값을 갖게 되고) 이에 따라 백 오프 레인지가 적응적으로 조절되는 것이 가능하다. 이 방법을 통해 무선채널을 공유하는 A(601), B(602), D(604) 간의 채널쟁탈이 불가피한 상황에서 서로가 가진 패킷의 우선순위 비교에 따른 상대적인 채널점유 순서매김이 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 백 오프 레인지 설정 방법을 도시한다. 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 백 오프 레인지 설정 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성한다(701). 예를 들어, 패킷 생성 부(202)가 센서부(201)로부터 센싱 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터에 대해 TinyOS 1.x에서 제공하는 TOS_Msg 포맷을 기초로 패킷을 생성하는 것이 가능하다.
이어서, 패킷의 우선 순위를 결정한다(702). 예를 들어, 우선 순위 셋팅부(203)가 센서부(201)의 센싱 데이터를 중요도에 따라 분류하고, 분류된 센싱 데이터 각각에 대해 차등적인 우선 순위를 부여한 후, 이 우선 순위를 해당 센싱 데이터에 대한 패킷의 프리앰블 영역에 추가하는 것이 가능하다.
이어서, 프리앰블 신호를 주변의 센서노드들로 전송한다(703). 이때, 프리앰블 신호에는 현재 전송하려고 하는 패킷의 우선 순위 정보 및 다음에 전송하려는 패킷의 우선 순위 정보가 모두 포함될 수 있음은 전술한 바와 같다.
이어서, 주변 센서노드로부터 프리앰블 신호를 수신하였는지 여부를 판단한다(704).
판단 결과, 프리앰블 신호를 수신하지 아니한 경우, 정적 설정 모드에 따라 백 오프 레인지를 설정한다(705). 예를 들어, 자신이 스스로 생성하거나 다른 센서노드로부터 수신한 패킷 등과 같이 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위에 기초하여 정해진 백 오프 레인지를 패킷에 부여하는 것이 가능하다. 이때, 우선 순위가 높을수록 작은 백 오프 레인지가 설정되도록 하는 것도 가능하다.
판단 결과, 프리앰블 신호의 수신을 통해 이웃 센서노드가 전송하려는 패킷 우선순위 정보를 수신한 경우, 동적 설정 모드에 따라 백 오프 레인지를 설정한다(706). 예를 들어, 스스로 생성하거나 다른 센서노드로부터 수신한 패킷 등과 같이 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위와 프리앰블 신호를 통해 엿들은 주변 센서 노드가 전송하려는 패킷의 우선 순위를 함께 고려하여 백 오프 레인지를 결정하는 것이 가능하다. 이때, 자신이 전송하려는 패킷의 우선 순위와 주변 센서노드가 전송하려는 패킷의 우선 순위를 비교하여 상대적인 우선 순위를 결정하고, 이 상대적인 우선 순위에 따라 차등적인 백 오프 레인지가 설정되도록 하는 것이 가능하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 개시된 내용에 따르면, 패킷의 우선 순위 및/또는 주변의 네트워크 상황에 따라 백 오프 레인지를 적응적으로 조절할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 우선 순위가 높은 패킷의 무선 채널 선점을 보장할 수 있으며, 우선 순위가 낮은 패킷이라도 주변 네트워크의 상황에 따라 무선 채널 선점 가능성을 상대적으로 높이는 것이 가능하기 때문에 전체적인 무선 채널 사용 효율성 및 QoS를 보장할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서노드의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 포맷을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 백 오프 레인지를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 백 오프 레인지를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서노드의 동작 과정을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 백 오프 레인지 설정 방법을 도시한다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성하는 패킷 생성부;
    상기 센싱 데이터의 중요도에 따라 상기 패킷의 우선 순위를 결정하며, 결정된 우선 순위를 패킷 전송 전에 동기화를 위해 다른 센서노드로 제공되는 프리앰블 신호에 저장하는 우선 순위 셋팅부; 및
    생성된 패킷의 우선 순위, 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위, 및 프리앰블 신호에 기초한 엿듣기(overhearing)를 통해 파악된 다른 센서노드가 전송할 패킷의 우선 순위 중 적어도 하나의 우선 순위를 이용하여 전송 패킷의 백 오프 레인지를 동적으로 설정하는 백 오프 레인지 셋팅부; 를 포함하며,
    상기 백 오프 레인지 셋팅부는 상기 생성된 패킷의 우선 순위 또는 상기 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위와, 상기 다른 센서노드로부터 엿듣기를 통해 수신한 패킷의 우선 순위를 비교하여 상대적인 우선 순위를 결정하고, 상기 상대적인 우선 순위에 따라 상기 백 오프 레인지를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 센서노드.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 센싱 데이터에 대한 패킷을 생성하는 단계;
    상기 센싱 데이터의 중요도에 따라 상기 패킷의 우선 순위를 결정하며, 결정된 우선 순위를 패킷 전송 전에 동기화를 위해 다른 센서노드로 제공되는 프리앰블 신호에 저장하는 단계; 및
    생성된 패킷의 우선 순위, 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위, 및 프리앰블 신호에 기초한 엿듣기(overhearing)를 통해 파악된 다른 센서노드가 전송할 패킷의 우선 순위 중 적어도 하나의 우선 순위를 이용하여 전송 패킷의 백 오프 레인지를 동적으로 설정하는 단계; 를 포함하며,
    상기 백 오프 레인지를 설정하는 단계는 상기 생성된 패킷의 우선 순위 또는 상기 다른 센서노드로부터 수신한 패킷의 우선 순위와, 상기 다른 센서노드로부터 엿듣기를 통해 수신한 패킷의 우선 순위를 비교하여 상대적인 우선 순위를 결정하고, 상기 상대적인 우선 순위에 따라 상기 백 오프 레인지를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 센서노드.
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