KR101028964B1 - Method for transmitting data using selected sensor node based on selection parameter in wireless sensor network - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수의 무선 센서 노드들 중 선택 파라미터에 기초하여 송신 센서 노드를 선택하고 선택한 송신 센서 노드를 통해 다수의 무선 센서 노드들에서 감지한 데이터를 수집 노드(Data Gathering Node)로 송신하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 데이터 송신 방법은 채널 상태, 각 센서 노드의 잔여 에너지, 클러스터에 구비되어 있는 센서 노드들 사이의 거리, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리에 기초하여 송신 센서 노드를 선택하고 선택한 송신 센서 노드만을 통해 데이터를 송신함으로써, 데이터 송신에 소비되는 에너지를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 데이터 송신 방법은 클러스터에 존재하는 다수의 무선 센서 노드들 중 채널의 상태, 각 센서 노드의 잔여 에너지, 클러스터에 구비되어 있는 센서 노드들 사이의 거리, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리를 고려하여 헤더 노드에서 능동적으로 송신 센서 노드를 선택함으로써, 센서 노드들이 설치되어 있는 위치에서 발생하는 통신 환경 변화에 따라 적응적으로 데이터를 송신할 수 있다.

Figure R1020080119528

무선 센서 네트워크, MIMO, 에너지 효율성, 에너지 소비, 센서 노드, 선택 파라미터

The present invention relates to a wireless sensor network, and more particularly, selecting a transmitting sensor node based on a selection parameter among a plurality of wireless sensor nodes and collecting data sensed by the plurality of wireless sensor nodes through the selected transmitting sensor node. It relates to a method of transmitting to (Data Gathering Node).

According to the present invention, a data transmission method selects a transmission sensor node based on a channel condition, remaining energy of each sensor node, a distance between sensor nodes provided in a cluster, and a distance between a sensor node and a collection node. By transmitting data only through nodes, the energy consumed for data transmission can be reduced. In addition, the data transmission method according to the present invention is the state of the channel among the plurality of wireless sensor nodes in the cluster, the remaining energy of each sensor node, the distance between the sensor nodes provided in the cluster, between the sensor node and the collection node By actively selecting a transmitting sensor node in the header node in consideration of the distance, the data can be adaptively transmitted according to a change in the communication environment occurring at the location where the sensor nodes are installed.

Figure R1020080119528

Wireless sensor network, MIMO, energy efficiency, energy consumption, sensor node, optional parameters

Description

무선 센서 네트워크에서 선택 파라미터에 기반하여 선택된 송신 센서 노드를 통해 데이터를 송신하는 방법{Method for transmitting data using selected sensor node based on selection parameter in wireless sensor network}Method for transmitting data using selected sensor node based on selection parameter in wireless sensor network}

본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수의 무선 센서 노드들 중 선택 파라미터에 기초하여 송신 센서 노드를 선택하고 선택한 송신 센서 노드를 통해 다수의 무선 센서 노드들에서 감지한 데이터를 수집 노드(Data Gathering Node)로 송신하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless sensor network, and more particularly, selecting a transmitting sensor node based on a selection parameter among a plurality of wireless sensor nodes and collecting data sensed by the plurality of wireless sensor nodes through the selected transmitting sensor node. It relates to a method of transmitting to (Data Gathering Node).

센서 네트워크는 낮은 연산 능력과 저용량의 배터리 전원으로 동작하는 센서 노드들로 구성된 네트워크이다. 센서 네트워크는 센서 노드들이 배치된 센서 필드와 센서 필드와 외부망을 연결하는 싱크로 구성된다. 이러한 센서 노드들은 센싱, 데이터 처리, 통신 컴포넌트들로 구성된다. The sensor network is a network of sensor nodes that operate on low computing power and low battery power. The sensor network consists of a sensor field in which sensor nodes are arranged, and a sink connecting the sensor field and an external network. These sensor nodes consist of sensing, data processing, and communication components.

많은 수의 센서 노드들로 구성되는 센서 네트워크는 센서 노드들이 배치되어 있는 위치에서 센서 노드들이 주위 환경을 감지하고, 싱크로 불리는 하나 또는 그 이상의 수집 노드들로 감지한 데이터를 전송한다. 이러한 센서 네트워크는 현재 헬스, 군사, 홈 네트워크, 환경 감시, 공장 관리, 재난 감시 등의 다양한 응용 분 야에서 사용되고 있다. The sensor network, which consists of a large number of sensor nodes, senses the surrounding environment at the location where the sensor nodes are located and transmits the sensed data to one or more acquisition nodes called sinks. These sensor networks are currently used in a variety of applications such as health, military, home networks, environmental monitoring, factory management, and disaster monitoring.

더욱이, 센서 기술, MEMS 기술, 저전력 전자 공학 기술, 저전력 RF 설계 기술들이 비약적으로 발달하고 있다. 최근들어 센서 네트워크는 적은 데이터량과 낮은 연산 능력으로만 사용되던 응용 분야에서 고속 데이터와 지연에 민감한 트래픽을 사용하는 응용 분야, 예를 들어 멀티 미디어용 센서 네트워크에까지 사용되고 있다. 따라서 센서 네트워크의 적용 분야는 큰 규모의 데이터를 다루는 시스템이나 높은 연산력을 필요로 하는 복잡하고 정교한 자동 제어 시스템에도 널리 사용될 것으로 예상된다.Moreover, sensor technology, MEMS technology, low power electronics technology, and low power RF design technologies are rapidly developing. In recent years, sensor networks have been used in applications where high data rates and delay-sensitive traffic are used, for example, sensor networks for multimedia, in applications where only a small amount of data and low computing power are used. The application of sensor networks is therefore expected to be widely used in systems that handle large amounts of data or in complex and sophisticated automatic control systems that require high computing power.

도 1은 통상의 센서 네트워크를 구비하는 센서 네트워크 시스템을 도시하고 있다.1 shows a sensor network system with a conventional sensor network.

도 1을 참고로 살펴보면, 센서 네트워크 시스템은 크게 센서 네트워크와 인터넷망(60) 그리고 인터넷망(60)에 접속되어 있는 관리자 서버(70)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the sensor network system is largely composed of a sensor network, an internet network 60, and an administrator server 70 connected to the internet network 60.

먼저 센서 네트워크는 다수의 센서 노드(S)로 구성된 클러스터들(10, 20, 30, 40)과 다수의 클러스터들(10, 20, 30, 40)에서 감지한 데이터를 수집하는 수집 노드(50)로 구성되어 있다. 감시하고자 하는 특정 지역에 무작위로 또는 일정한 규칙으로 다수의 센서 노드가 배치되어 있으며, 다수의 센서 노드들은 배치된 지역에서 발생하는 이벤트, 예를 들어 온도 변화, 충격 세기, 빛의 세기 등과 같은 환경 변화를 감지한다. First, the sensor network includes the clusters 10, 20, 30, and 40 consisting of a plurality of sensor nodes S and the collecting node 50 for collecting data sensed by the clusters 10, 20, 30, and 40. Consists of A number of sensor nodes are placed in a certain area to be monitored randomly or with a certain rule, and the plurality of sensor nodes are environmental events such as temperature change, impact intensity, light intensity, etc. occurring in the deployed area. Detect it.

센서 네트워크는 클러스터라는 작은 영역들로 분할되며, 클러스터에 구비되 어 있는 다수의 센서 노드들에서 감지한 데이터는 클러스터 단위로 수집 노드(50)로 전송된다. 즉, 클러스터 단위로 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들은 각각 감지한 데이터를 수집 노드(50)로 송신하거나, 각 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들에서 감지한 모든 데이터를 각 클러스터의 헤더 노드를 통해 수집 노드(50)로 송신한다. The sensor network is divided into small areas called clusters, and data sensed by the plurality of sensor nodes included in the cluster is transmitted to the collection node 50 in cluster units. That is, the plurality of sensor nodes provided in the cluster in cluster units transmit the data sensed to the collection node 50 or the header of each cluster sends all the data detected by the plurality of sensor nodes included in each cluster. Send to node 50 through node.

수집 노드(50)는 외부 통신망, 바람직하게는 인터넷(60)에 접속되어 있으며, 인터넷(60)에는 관리자 서버(70)가 접속되어 있다. 수집 노드(50)는 클러스터 단위로 다수의 클러스터에서 수집한 데이터를 인터넷(60)을 통해 관리자 서버(70)로 송신한다. 관리자는 관리자 서버(70)를 통해 수신한 데이터를 이용하여 센서 네트워크가 설치되어 있는 지역의 환경 변화를 감지하고, 감지한 환경 변화에 대처할 수 있다.The collection node 50 is connected to an external communication network, preferably the Internet 60, and an administrator server 70 is connected to the Internet 60. The collection node 50 transmits data collected by a plurality of clusters in cluster units to the manager server 70 through the Internet 60. The manager may detect an environment change in the area where the sensor network is installed using the data received through the manager server 70 and cope with the detected environment change.

도 2는 클러스터 단위로 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들에서 감지한 데이터를 수집 노드로 송신하는 종래 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a conventional method of transmitting data sensed by a plurality of sensor nodes included in a cluster to a collection node in cluster units.

도 2(a)를 참고로 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들이 감지한 데이터를 수집 노드로 송신하는 종래 방법의 일 예(이하, 종래 방법1)를 구체적으로 살펴보면, 클러스터(20)에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)은 각각 감지한 데이터를 직접 수집 노드(50)로 송신한다.Referring to FIG. 2 (a), an example of a conventional method of transmitting data sensed by a plurality of sensor nodes included in a cluster to a collection node (hereinafter, referred to as the conventional method 1) will be described in detail. The plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 transmit the detected data directly to the collection node 50.

도 2(b)를 참고로 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들이 감지한 데이터를 수집 노드로 송신하는 종래 방법의 다른 예(이하, 종래 방법2)를 구체적으로 살펴보면, 클러스터(20)에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)은 각각 위치한 지역에서 환경 변화를 감지하고, 감지한 데이터를 하나의 헤더 노드(SN1)로 송신한다. 하나의 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들에서 감지되는 데이터는 다수의 센서 노드들이 서로 인접하여 위치함으로 인하여, 다수의 센서 노드들에서 감지한 환경 변화는 서로 동일 또는 유사하다는 특성을 가진다. 따라서 데이터 송신의 효율성을 높이기 위하여 헤더 노드(SN1)는 다수의 센서 노드들(SN2, SN3, SN4)로부터 수신한 데이터와 헤더 노드(SN1)에서 감지한 데이터를 수집하고 수집한 데이터의 동일성을 판단하여 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)에서 감지한 데이터의 총 크기를 줄인다. 이하 다수의 센서 노드들에서 감지한 데이터와 헤더 노드에서 감지한 데이터의 동일성을 판단하여, 헤더 노드를 포함하는 다수의 센서 노드들에서 감지한 데이터 중 반복되는 동일 또는 유사한 데이터를 삭제하여 생성하는 데이터를 수집 데이터라 언급한다. 헤더 노드(SN1)만이 수집 데이터를 수집 노드(50)로 송신한다. Referring to FIG. 2 (b), another example of a conventional method of transmitting data sensed by a plurality of sensor nodes included in a cluster to a collection node (hereinafter, the conventional method 2) will be described in detail. The plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 each detect an environment change in each location and transmit the detected data to one header node SN1. Data sensed by the plurality of sensor nodes provided in one cluster has a characteristic that the environmental changes sensed by the plurality of sensor nodes are the same or similar to each other because the plurality of sensor nodes are located adjacent to each other. Therefore, in order to increase the efficiency of data transmission, the header node SN1 collects the data received from the plurality of sensor nodes SN2, SN3, and SN4 and the data sensed by the header node SN1, and determines the sameness of the collected data. The total size of data detected by the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 is reduced. Hereinafter, the data generated by deleting identical or similar data among the data detected by the plurality of sensor nodes including the header node is determined by determining the sameness of the data detected by the plurality of sensor nodes and the data detected by the header node. Is referred to as collected data. Only the header node SN1 transmits the collection data to the collection node 50.

무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 매우 작은 배터리를 기반으로 작동하도록 제작되며, 따라서 최소한의 에너지를 이용하여 동작할 수 있는 센서 네트워크의 구성은 매우 중요한 관심 요소이다.The sensor nodes that make up a wireless sensor network are designed to operate on very small batteries, so the construction of a sensor network that can operate with minimal energy is a very important concern.

센서 네트워크에서 소비되는 에너지에 대한 문제는 수집 노드보다는 원격적으로 떨어져 있는 센서 노드에 있다. 이동단말기 통신과 달리 무선 센서 네트워크에서, 회로의 소비 에너지는 실제 송신 전력과 비교하여 무시할 수 없는 요소이다. 따라서 송신 전력을 최소화하는 통상의 에너지 최적화 기술은 항상 무선 센서 네트워크에서 최적의 기술이 될 수 없다. The problem with the energy consumed in the sensor network lies in the sensor node remotely rather than the collecting node. Unlike mobile terminal communications, in wireless sensor networks, the energy consumption of the circuit is a factor that cannot be ignored compared to the actual transmit power. Thus, conventional energy optimization techniques that minimize transmission power may not always be optimal in wireless sensor networks.

최근 무선 통신 시스템을 위한 다양한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 MIMO 기술은 회로 레벨에서 많은 전력의 소비를 요구하는 복잡한 송신 회로와 신호 처리로 인하여 제한된 에너지를 가지는 무선 센서 네트워크에서는 적용이 제한되었다.Recently, research on various MIMO (Multiple Input Multiple Output) technologies for wireless communication systems has been conducted. However, MIMO technology has been limited in wireless sensor networks with limited energy due to complex transmission circuits and signal processing that require high power consumption at the circuit level.

위에서 도 2(a)를 참고로 살펴본 종래 방법1에서는, 다수의 센서 노드들이 각각 감지한 데이터를 수집 노드로 직접 송신하고 수집 노드는 다수의 안테나를 이용하여 다수의 센서 노드들로부터 데이터를 수신하는 MIMO 기반의 데이터 송수신 구조를 취하고 있어 페이딩(fading) 채널 환경에서 데이터 송신 에너지를 줄일 수 있다. 그러나 종래 방법1은 클러스터에 구비되어 있는 모든 센서 노드들이 각각 감지한 데이터를 수집 노드로 송신하여, 데이터 송신에 많은 에너지를 소비하게 된 다는 문제점을 가진다.In the conventional method 1 described with reference to FIG. 2 (a) above, the plurality of sensor nodes directly transmit data sensed by the plurality of sensor nodes to the collection node, and the collection node receives data from the plurality of sensor nodes using the plurality of antennas. A data transmission / reception structure based on MIMO is used to reduce data transmission energy in a fading channel environment. However, the conventional method 1 has a problem in that a large amount of energy is consumed in data transmission by transmitting data sensed by all sensor nodes included in a cluster to a collection node.

한편, 위에서 도 2(b)를 참고로 살펴본 종래 방법2에서, 클러스터에 구비되어 있는 모든 센서 노드들에서 감지한 데이터는 하나의 헤더 노드만을 이용하여 수집 노드로 송신된다. 따라서 종래 방법1에 비하여 종래 방법2는 데이터를 송신하는데 소비되는 에너지를 줄일 수 있다. 그러나, 종래 방법2에서는 데이터를 송신하는 헤더 노드가 고정되어 헤더 노드의 위치 또는 헤더 노드와 수집 노드 사이 또는 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성되는 채널 상태에 무관하게 헤더 노드만을 통해 클러스터에서 감지한 데이터를 수집 노드로 송신한다는 문제점을 가진다.Meanwhile, in the conventional method 2 described with reference to FIG. 2 (b) above, data sensed by all the sensor nodes included in the cluster are transmitted to the collection node using only one header node. Therefore, compared to the conventional method 1, the conventional method 2 can reduce the energy consumed to transmit data. However, in the conventional method 2, the data detected by the cluster through only the header node is fixed regardless of the position of the header node or the channel state formed between the header node and the collecting node or between the sensor node and the collecting node. Has a problem of sending to the collecting node.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적은 무선 센서 네트워크에서 최소의 에너지를 이용하여 데이터를 송신할 수 있는 최적화된 데이터 송신 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optimized data transmission method capable of transmitting data using minimal energy in a wireless sensor network.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 무선 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성되는 채널의 상태, 각 센서 노드의 잔여 에너지, 클러스터에 구비되어 잇는 센서 노드들 사이의 거리, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리를 판단하여 데이터를 송신하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to determine the state of the channel formed between the wireless sensor node and the collection node, the remaining energy of each sensor node, the distance between the sensor nodes provided in the cluster, the distance between the sensor node and the collection node The present invention provides a method for transmitting data by judging.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 채널 상태, 각 센서 노드의 잔여 에너지, 클러스터에 구비되어 잇는 센서 노드들 사이의 거리, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리를를 판단하여 다수의 무선 센서 노드들 중 송신 센서 노드를 선택하고 선택한 송신 센서 노드만을 통해 데이터를 송신하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to determine the channel state, the remaining energy of each sensor node, the distance between the sensor nodes provided in the cluster, the distance between the sensor node and the collection node to transmit a plurality of wireless sensor nodes It provides a method of selecting a sensor node and transmitting data only through the selected transmitting sensor node.

본 발명이 이루고자 하는, 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송신하는 방법은 다수의 무선 센서 노드들로부터 선택 파라미터와 감지 데이터를 수신하는 단계와, 다수의 무선 센서 노드들로부터 수신한 데이터 사이의 상관 관계에 기초하여 수집 데이터를 생성하는 단계와, 다수의 무선 센서 노드로부터 수신한 선택 파라미터에 기초하여 다수 무선 센서 노드들 중 송신 센서 노드를 선택하고 선택한 송신 센서 노드들 통해 수집 데이터를 수집 노드로 송신하도록 제어하기 위한 선택 신호를 생성하는 단계 및 생성한 수집 데이터와 선택 신호를 다수의 센서 송신 노드들로 송신하는 단계를 포함한다.SUMMARY OF THE INVENTION A method of transmitting data in a wireless sensor network, which the present invention intends to achieve, is based on receiving a selection parameter and sensed data from a plurality of wireless sensor nodes and based on a correlation between the data received from the plurality of wireless sensor nodes. Generating collection data, selecting a transmission sensor node among the plurality of wireless sensor nodes based on the selection parameter received from the plurality of wireless sensor nodes, and controlling to transmit the collection data to the collection node through the selected transmission sensor nodes. Generating a selection signal and transmitting the generated collection data and the selection signal to a plurality of sensor transmission nodes.

본 발명에 따른, 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송신하는 방법은 종래 방법과 비교하여 다음과 같은 다양한 효과들을 가진다.According to the present invention, a method of transmitting data in a wireless sensor network has various effects as follows in comparison with the conventional method.

첫째, 본 발명에 따른 데이터 송신 방법은 채널 상태, 각 센서 노드의 잔여 에너지, 클러스터에 구비되어 있는 센서 노드들 사이의 거리, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리에 기초하여 송신 센서 노드를 선택하고 선택한 송신 센서 노드만을 통해 데이터를 송신함으로써, 데이터 송신에 소비되는 에너지를 줄일 수 있다.First, the data transmission method according to the present invention selects and selects a transmission sensor node based on a channel condition, the remaining energy of each sensor node, the distance between the sensor nodes provided in the cluster, and the distance between the sensor node and the collection node. By transmitting data through only the transmitting sensor node, energy consumed for data transmission can be reduced.

둘째, 본 발명에 따른 데이터 송신 방법은 클러스터에 존재하는 다수의 무선 센서 노드들 중 채널의 상태, 각 센서 노드의 잔여 에너지, 클러스터에 구비되어 있는 센서 노드들 사이의 거리, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리를 고려하여 헤더 노드에서 능동적으로 송신 센서 노드를 선택함으로써, 센서 노드들이 설치되어 있는 위치에서 발생하는 통신 환경 변화에 따라 적응적으로 데이터를 송신할 수 있 다. Second, the data transmission method according to the present invention is a channel state of the plurality of wireless sensor nodes in the cluster, the remaining energy of each sensor node, the distance between the sensor nodes provided in the cluster, between the sensor node and the collection node By actively selecting the transmitting sensor node in the header node in consideration of the distance, the data can be adaptively transmitted according to the change in the communication environment occurring at the location where the sensor nodes are installed.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른, 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송신하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of transmitting data in a wireless sensor network according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송신하는 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a method for transmitting data in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 클러스터(100)에는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)이 구비되어 있다. 센서 네트워크에는 클러스터(100)이외에 다수의 클러스터들이 존재할 수 있으며, 클러스터(100)에는 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)보다 적거나 많은 센서 노드들이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 3, the cluster 100 includes a plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5. There may be a plurality of clusters other than the cluster 100 in the sensor network, and the cluster 100 may include fewer or more sensor nodes than the sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5.

클러스터(100)에 존재하는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)은 각자 배치된 위치에서 이벤트의 발생, 즉 환경 변화를 감지하고 감지한 환경 변화의 데이터를 센서 노드(SN5)로 브로딩캐스팅 방식으로 송신한다. 센서 노드(SN5)는 다른 센서 노드(SN1, SN2, SN3, SN4)와 같이 배치된 위치에서 환경 변화를 감지할 뿐만 아니라 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 데이터를 수신하고 수신한 데이터의 총 크기를 제어하거나, 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)에서 감지되는 데이터를 수집 노드로 송신하기 위한 송신 센서 노드를 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중에서 선택하는 헤더 노드의 역활을 수행한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 센서 노드(SN5)는 주위 환경 변화를 감지하지 않고 단순히 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 데이터를 수신하 고 수신한 데이터의 총 크기를 제어하거나, 송신 센서 노드를 선택하는 헤더 노드로서의 역활만을 수행하도록 제작될 수 있다. The plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 in the cluster 100 detect the occurrence of an event, that is, an environmental change, at each disposed location, and the sensor node SN5 receives data of the detected environmental change. Is transmitted by broding casting method. The sensor node SN5 not only senses an environment change at a position arranged with other sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, but also receives data from a plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4. Transmitting sensor nodes for controlling the total size of the received data or for transmitting the data detected by the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5 to the collecting node, the plurality of sensor nodes SN1, SN2. , SN3, SN4, SN5) serves as a header node to select from. According to the field to which the present invention is applied, the sensor node SN5 simply receives data from a plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 without detecting a change in the surrounding environment and controls the total size of the received data. Or as a header node for selecting a transmission sensor node.

센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 감지 데이터와 선택 파라미터를 수신한다. 센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)과 센서 노드(SN5)에서 감지한 데이터 사이의 상관 관계에 기초하여 수집 데이터를 생성하며, 센서 노드(SN5)와 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)의 선택 파라미터에 기초하여 수집 데이터를 송신할 송신 센서 노드를 선택하고 송신 센서 노드로 수집 데이터를 송신하도록 제어하기 위한 선택 신호를 생성한다. 센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로 수집 데이터와 선택 신호를 송신한다. 생성된 선택 신호에는 클러스터(100)에 존재하는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)을 식별하기 위한 식별자가 포함되어 있다. The sensor node SN5 receives sensing data and selection parameters from the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4. The sensor node SN5 generates the collected data based on the correlation between the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4 and the data sensed by the sensor node SN5, and generates the collected data with the sensor node SN5. Select a transmitting sensor node to transmit the collection data based on the selection parameter of the sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4 of and generate a selection signal for controlling to transmit the collection data to the transmitting sensor node. The sensor node SN5 transmits the collection data and the selection signal to the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4. The generated selection signal includes an identifier for identifying the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 existing in the cluster 100.

다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)은 센서 노드(SN5)로부터 수신한 선택 신호에 기초하여, 자신이 송신 센서 노드로 선택되었는지를 판단한다. 판단 결과에 기초하여 송신 센서 노드로 선택된 센서 노드만(SN1, SN4)이 수집 데이터를 수집 노드(110)로 송신한다.The plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4 determines whether the node is selected as the transmitting sensor node based on the selection signal received from the sensor node SN5. Based on the determination result, only the sensor nodes SN1 and SN4 selected as transmission sensor nodes transmit the collection data to the collection node 110.

도 3과 도 4를 참고로 헤더 노드로 동작하는 센서 노드(SN5)를 보다 구체적으로 살펴보면, 클러스터에 존재하는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)은 선택 파라미터를 계산한다(S1). 선택 파라미터란 헤더 노드로 동작하는 센서 노드(SN5)에서 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 송신 센서 노드를 선택하는데 판단 기준이 되는 파라미터로서, 센서 노드와 수집 노드 사이의 채널 상태(h), 각 센서 노드의 잔존 에너지 크기(re), 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d) 또는 클러스터(100)에 존재하는 센서 노드들 사이의 거리(dm)이 사용될 수 있다. 3 and 4, the sensor node SN5 serving as a header node will be described in more detail. A plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 in a cluster calculate a selection parameter. (S1). The selection parameter is a parameter used as a criterion for selecting a transmitting sensor node among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 in the sensor node SN5 that acts as a header node. The channel state (h) of, the amount of energy remaining (r e ) of each sensor node, the distance (d) between the sensor node and the collecting node, or the distance (d m ) between the sensor nodes present in the cluster 100 are used. Can be.

다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 각각은 수집 노드(110)로부터 채널 평가 데이터를 수신하고, 수신한 채널 평가 데이터에 기초하여 각 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성되는 통신 채널의 상태를 평가한다. 바람직하게, 각 센서 노드는 수집 노드로부터 수신한 채널 평가 데이터의 신호 세기에 기초하여 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성된 통신 채널의 상태를 평가한다.Each of the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5 receives channel estimation data from the collecting node 110 and communicates between each sensor node and the collecting node based on the received channel evaluation data. Evaluate the state of the channel. Preferably, each sensor node evaluates the state of the communication channel formed between the sensor node and the collection node based on the signal strength of the channel evaluation data received from the collection node.

한편, 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 각각은 잔존 에너지의 크기를 계산한다. 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)의 잔존 에너지의 크기(Er-n)는 아래의 수학식(1)과 같이 계산된다.Meanwhile, each of the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 calculates the amount of remaining energy. The magnitude E rn of the remaining energy of the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 is calculated as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112008082243966-pat00001
Figure 112008082243966-pat00001

여기서, Er-0은 이전 단위 데이터 송신 이후 센서 노드에 남아있는 잔존 에너지의 크기를 의미하며, Lr은 단위 데이터 당 송신되는 비트의 수이며, Etl은 인접 센서 노드로부터 비트 단위로 데이터를 송신하는데 소비되는 에너지의 크기이며, Na는 클러스터에 존재하는 센서 노드의 크기이며, Erl은 인접 센서 노드로부터 비트 단위로 데이터를 수신하는데 소비되는 에너지의 크기이며, EtL은 비트 단위로 데이터를 수집노드로 송신하는데 소비되는 에너지의 크기이다. 단위 데이터는 센서 노드들이 잔존 에너지를 계산하는 시간 단위를 의미하며, 바람직하게 1개의 프레임을 송신 또는 수신할 때마다 잔존 에너지를 계산한다.Here, E r-0 is the amount of energy remaining in the sensor node since the previous unit data transmission, L r is the number of bits transmitted per unit data, E tl is the data bit by bit from the adjacent sensor node Is the amount of energy consumed to transmit, N a is the size of the sensor node present in the cluster, E rl is the amount of energy consumed to receive data in bits from adjacent sensor nodes, and E tL is the data in bits Is the amount of energy consumed to transmit to the collection node. The unit data refers to a time unit in which the sensor nodes calculate the remaining energy, and preferably calculates the remaining energy every time one frame is transmitted or received.

한편, 헤더 노드로 동작하는 센서 노드(SN5)의 잔존 에너지는 아래의 수학식(2)와 같이 계산된다.On the other hand, the remaining energy of the sensor node SN5 acting as a header node is calculated as in Equation (2) below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112008082243966-pat00002
Figure 112008082243966-pat00002

여기서 Er-0은 이전 단위 데이터 송신 이후 헤더 노드에 남아있는 잔존 에너지의 크기를 의미하며, Lr은 단위 데이터 당 송신되는 비트의 수이며, Etl은 인접 센서 노드로부터 비트 단위로 데이터를 송신하는데 소비되는 에너지의 크기이며, Na는 클러스터에 존재하는 센서 노드의 크기이며, Erl은 인접 센서 노드로부터 비트 단위로 데이터를 수신하는데 소비되는 에너지의 크기이며, EtL은 비트 단위로 데이터를 수집노드로 송신하는데 소비되는 에너지의 크기이며, Eagg는 센서 노드(SN5)와 다른 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)에서 감지한 데이터로부터 수집 데이터를 생성하기 위하여 1개 비트당 소비되는 에너지이다. Where E r-0 represents the amount of energy remaining in the header node since the previous unit data transmission, L r is the number of bits transmitted per unit data, and E tl transmits the data bit by bit from the adjacent sensor node. N a is the size of the sensor node in the cluster, E rl is the amount of energy consumed to receive data in bits from the adjacent sensor node, and E tL is the size of the data in bits. The amount of energy consumed to transmit to the collection node, E agg is used per bit to generate the collection data from the data sensed by the sensor node SN5 and other sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4. Is energy.

한편, 센서 노드들 사이의 거리(dm)는 인접 센서 노드로부터 수신되는 신호 의 도착 시간에 기초하여 계산하며, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d)는 채널 평가 데이터의 도착 시간에 기초하여 계산한다. 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)과 수집 노드(110)는 서로 동기화되어 있으며, 인접 센서 노드 또는 수집 노드로부터 수신한 신호의 도착 시간에 기초하여 인접 센서 노드와의 거리(dm) 또는 수집 노드와의 거리(d)를 계산한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 센서 노드들 사이의 거리(dm) 또는 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d)를 계산하기 위하여 다양한 종래 기술들이 사용될 수 있다.Meanwhile, the distance d m between the sensor nodes is calculated based on the arrival time of a signal received from an adjacent sensor node, and the distance d between the sensor node and the collecting node is based on the arrival time of channel estimation data. Calculate The plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5 and the collection node 110 are synchronized with each other, and the distance from the adjacent sensor node based on the arrival time of the signal received from the adjacent sensor node or the collection node. (d m ) or the distance d with the collecting node. Various conventional techniques can be used to calculate the distance d m between the sensor nodes or the distance d between the sensor node and the collection node, depending on the application of the present invention.

센서 노드(SN5)는 클러스터에 존재하는 다른 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 선택 파라미터와 각 센서 노드들이 배치되어 있는 위치에서 감지한 데이터를 수신한다(S3). 센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 수신한 감지 데이터와 센서 노드(SN5)에서 감지한 데이터 사이의 상관 관계에 기초하여 수집 데이터를 생성한다(S4). 여기서 데이터 사이의 상관 관계란 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)이 서로 인접한 지역에 위치함으로 인하여 발생하는, 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)에서 감지되는 데이터 사이의 동일성을 의미한다.  The sensor node SN5 receives a selection parameter and data sensed at a position where each sensor node is arranged from other sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 in the cluster (S3). The sensor node SN5 generates collected data based on a correlation between the sensed data received from the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 and the data sensed by the sensor node SN5 (S4). . Here, the correlation between the data means that the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5, which are generated due to the location of the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5, are located adjacent to each other. This means the sameness between the data detected in the.

예를 들어, 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)이 온도 변화를 감지하는 경우, 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)은 각각 자신이 설치되어 있는 위치의 온도를 감지한다. 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)은 서로 인접한 위치에 설치되어 있기 때문에, 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)들 중 센서 노드(SN1, SN2, SN3)에서 감지한 온도가 서로 동일한 온도, 예를 들어 23°이고 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 센서 노드(SN4, SN5)에서 감지한 온도가 서로 동일한 온도, 예를 들어 22°인 경우, 센서 노드(SN5)는 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 수신한 감지 데이터와 센서 노드(SN5)에서 감지한 데이터 사이의 동일 여부를 판단한다.For example, when the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5 detect a temperature change, each of the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5 is installed with itself. Detect the temperature at the location. Since the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 are installed at adjacent positions, the sensor nodes SN1 and SN2 are among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5. , The temperature detected by SN3 is the same temperature, for example, 23 ° and the temperature detected by the sensor nodes SN4 and SN5 among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4 and SN5 is the same temperature. For example, in the case of 22 °, the sensor node SN5 determines whether the sensed data received from the sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 is identical to the data sensed by the sensor node SN5.

다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)에서 감지한 데이터의 상관 관계에 기초하여, 센서 노드(SN5)는 동일한 데이터가 반복하여 수집 노드로 송신되는 것을 방지하기 위하여 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)에서 감지한 데이터를 비교하여 동일한 데이터를 삭제하여 수집 노드로 송신되는 수집 데이터를 생성한다. Based on the correlation of the data sensed by the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5, the sensor node SN5 uses a plurality of sensors to prevent the same data from being repeatedly sent to the collecting node. The data sensed by the nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 are compared to delete the same data to generate the collected data transmitted to the collecting node.

한편, 센서 노드(SN5)는 클러스터에 존재하는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로부터 수신한 각 센서 노드의 선택 파라미터와 센서 노드(SN5)에서 계산한 센서 노드(SN5)의 선택 파라미터에 기초하여 수집 데이터를 송신하기 위한 송신 센서 노드를 선택한다(S5). 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)의 선택 파라미터에 기초하여 송신 센서 노드를 선택하기 위하여, 헤더 노드로 동작하는 센서 노드(SN5)는 4개의 선택 파라미터, 즉 채널 상태(h), 센서 노드의 잔존 에너지 크기(re), 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d) 및 센서 노드들 사이의 거리(dm)를 기설정된 임계값(Th1, TH2, Th3, TH4)과 비교하거나, 4개의 선택 파라미터를 변수로 가지는 선택 함수의 크기와 기설정된 임계값(TH5)과 비교한다.On the other hand, the sensor node SN5 includes the selection parameter of each sensor node received from the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 in the cluster, and the sensor node SN5 calculated by the sensor node SN5. A transmission sensor node for transmitting the collected data is selected based on the selection parameter (S5). In order to select the transmitting sensor node based on the selection parameter of the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, SN5, the sensor node SN5 acting as a header node has four selection parameters, namely channel state ( h), the amount of remaining energy (re) of the sensor node, the distance (d) between the sensor node and the collecting node, and the distance (dm) between the sensor nodes are compared with the preset thresholds (Th1, TH2, Th3, TH4). Alternatively, the size of the selection function having four selection parameters as variables and the predetermined threshold value TH5 are compared.

센서 노드(SN5)에서 송신 센서 노드를 선택하는 방법의 일 예(이하 선택 방 법1)를 도시하고 있는 도 6을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 센서 노드(SN5)는 제1 조건, 즉 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 각각에서 계산된 채널 상태 평가값(h)이 제1 임계값(TH1)을 초과하는지 판단한다(S21). 센서 노드(SN5)는 제1 조건을 만족하는 센서 노드들 중 제2 조건, 즉 센서 노드의 잔존 에너지 크기(re)가 제2 임계값(TH2)을 초과하는지 판단한다(S23). 센서 노드(SN5)는 제2 조건을 만족하는 센서 노드들 중 제3 조건, 즉 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d)가 제3 임계값(TH3)보다 작은지 판단한다(S25). Referring to FIG. 6, which shows an example (hereinafter, selection method 1) of a method of selecting a transmitting sensor node in the sensor node SN5, the sensor node SN5 may be configured to include a first condition, that is, a plurality of sensors. It is determined whether the channel state evaluation value h calculated at each of the sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 exceeds the first threshold value TH1 (S21). The sensor node SN5 determines whether a second condition among the sensor nodes satisfying the first condition, that is, the remaining energy magnitude re of the sensor node exceeds the second threshold value TH2 (S23). The sensor node SN5 determines whether the distance d between the third condition, that is, the sensor node and the collection node, among the sensor nodes satisfying the second condition is smaller than the third threshold value TH3 (S25).

도 7(a)에 도시되어 있는 것과 같이, 클러스터에 존재하는 다수의 센서 노드들이 헤더 노드를 기준으로 0의 평균값으로 가우시안 함수로 분포되어 있는 경우, 클러스터에 존재하는 다수의 센서 노드들 중 아래의 수학식 (3)을 만족하는 경우 제3 조건을 만족하는 것으로 판단한다.As shown in FIG. 7A, when a plurality of sensor nodes present in a cluster are distributed by a Gaussian function with an average value of 0 based on a header node, When the equation (3) is satisfied, it is determined that the third condition is satisfied.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112008082243966-pat00003
Figure 112008082243966-pat00003

여기서 davg는 수집 노드와 클러스터에 존재하는 다수의 센서 노드들 사이의 평균 거리, 즉 수집 노드와 헤더 노드 사이의 거리이며, D는 클러스터의 크기를 의미한다.Here, d avg is an average distance between a collection node and a plurality of sensor nodes in a cluster, that is, a distance between a collection node and a header node, and D denotes the size of a cluster.

센서 노드(SN5)는 제3 조건을 만족하는 센서 노드들 중 제4 조건, 즉 도 7(b)에 도시되어 있는 것과 같이 센서 노드들 사이의 거리(dm)가 제4 임계값(TH4)보다 작은지 판단한다(S27). 센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 제4 조건을 만족하는 센서 노드, 즉 센서 노드의 채널 상태 평가값(h)이 제1 임계값(TH1)보다 크며, 센서 노드의 잔존 에너지 크기(re)가 제2 임계값(TH2)보다 크며, 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d)가 제3 임계값(TH3)보다 작으며, 센서 노드 사이의 거리(dm)가 제4 임계값(TH4)보다 작은 센서 노드를 송신 센서 노드로 선택한다(S29).The sensor node SN5 has a fourth condition among the sensor nodes satisfying the third condition, that is, the distance dm between the sensor nodes is greater than the fourth threshold value TH4, as shown in FIG. 7 (b). It is determined whether or not small (S27). The sensor node SN5 is a sensor node that satisfies a fourth condition among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5, that is, the channel state evaluation value h of the sensor node is the first threshold TH1. Greater than), the residual energy magnitude re of the sensor node is greater than the second threshold value TH2, the distance d between the sensor node and the collecting node is less than the third threshold value TH3, and between sensor nodes. A sensor node whose distance dm is smaller than the fourth threshold value TH4 is selected as the transmitting sensor node (S29).

센서 노드(SN5)에서 송신 센서 노드를 선택하는 방법의 다른 예(이하 선택 방법2)를 살펴보면, 센서 노드(SN5)는 아래의 수학식(4)의 선택 함수에 따라 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 송신 센서 노드를 선택한다.Looking at another example of a method of selecting a transmitting sensor node in the sensor node SN5 (hereinafter, selection method 2), the sensor node SN5 may be configured as a plurality of sensor nodes SN1 according to the selection function of Equation (4) below. , SN2, SN3, SN4, SN5) selects the transmitting sensor node.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112008082243966-pat00004
Figure 112008082243966-pat00004

여기서 dm은 상기 무선 센서 노드들 사이의 거리이고 α1은 dm의 가중치이며, d는 상기 무선 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리이고 α2는 d의 가중치이며, h는 상기 무선 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성된 채널 상태이고 α3은 h의 가중치이며, re는 상기 무선 센서 노드의 잔존 에너지이고 α4는 re의 가중치이다. 센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)과 센서 노드(SN5)에서 계산한 선택 파라미터를 선택 함수에 입력하여, 선택 함수의 값이 제5 임계값(TH5)보다 작은 센서 노드를 송신 센서 노드로 선택한다. 가중치 α1, α2, α3, α4는 송신 센서 노드를 선택함에 있어 선택 파라미터 사이의 중요도 차이를 고려하여 결 정되는데, 바람직하게 α3> α4> α2> α1의 크기를 가지는 것을 특징으로 한다. Where d m is the distance between the wireless sensor nodes and α1 is the weight of d m , d is the distance between the wireless sensor node and the collection node, α2 is the weight of d, and h is the wireless sensor node and collection node. Is a channel state formed between and α3 is a weight of h, r e is a residual energy of the wireless sensor node and α4 is a weight of r e . The sensor node SN5 inputs a selection parameter calculated by the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4 and the sensor node SN5 to the selection function, so that the value of the selection function is the fifth threshold value TH5. Select the smaller sensor node as the transmitting sensor node. The weights α1, α2, α3, and α4 are determined in consideration of the difference in importance between the selection parameters in selecting the transmission sensor node. Preferably, the weights α1, α2, α3, and α4 are sized.

바람직하게, 센서 노드(SN5)는 위에서 설명한 송신 센서 노드의 선택 방법 1 또는 선택 방법 2를 이용하여 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 2개의 센서 노드를 송신 센서 노드로 선택한다. 선택 방법 1에서 센서 노드(SN5)는 제1 조건 내지 제4 조건을 만족하는 센서 노드들 중 2개 센서 노드를 송신 센서 노드로 임의적으로 선택하거나, 제1 조건 내지 제4 조건을 만족하는 센서 노드들 중 제1 조건 내지 제4 조건에 대한 임계값의 초과 또는 미만 정도가 가장 큰 센서 노드 2개를 송신 센서 노드로 선택한다. 한편, 선택 방법 2에서 센서 노드(SN5)는 선택 함수의 값이 가장 작은 순서로 2개의 센서 노드를 송신 센서 노드로 선택한다.Preferably, the sensor node SN5 transmits two sensor nodes among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 by using the selection method 1 or the selection method 2 of the transmission sensor node described above. To select. In the selection method 1, the sensor node SN5 arbitrarily selects two sensor nodes among the sensor nodes satisfying the first to fourth conditions as the transmitting sensor nodes, or sensor nodes satisfying the first to fourth conditions. Among them, two sensor nodes having the largest or greater than or less than a threshold value for the first to fourth conditions are selected as the transmitting sensor nodes. On the other hand, in the selection method 2, the sensor node SN5 selects two sensor nodes as the transmitting sensor nodes in the order of the smallest value of the selection function.

다시 도 4를 참고로 살펴보면, 센서 노드(SN5)는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 선택한 송신 센서 노드를 통해 수집 데이터를 수집 노드로 송신하도록 제어하기 위한 선택 신호를 생성한다(S7). 바람직하게, 선택 신호에는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5) 중 송신 센서 노드로 선택된 센서 노드를 식별하기 위한 식별자와 수집 데이터를 수집 노드로 송신하도록 제어하기 위한 제어 명령을 포함하고 있다. 선택된 송신 센서 노드를 통해 수집 데이터를 수집 노드로 송신하도록 센서 노드(S5)는 생성된 선택 신호와 수집 데이터를 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4)로 브로딩캐스팅 방식으로 송신한다(S9).Referring back to FIG. 4, the sensor node SN5 selects a signal for controlling the collection data to be transmitted to the collection node through a transmission sensor node selected from among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5. To generate (S7). Preferably, the selection signal includes an identifier for identifying a sensor node selected as a transmitting sensor node among the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4, and SN5 and a control command for controlling to transmit the collection data to the collecting node. It is included. The sensor node S5 transmits the generated selection signal and the collection data to the plurality of sensor nodes SN1, SN2, SN3, and SN4 in a brodcasting manner to transmit the collection data to the collection node through the selected transmission sensor node. (S9).

도 5를 참고로 수집 노드와 클러스터(100)에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들 사이에서 송수신되는 신호를 보다 구체적으로 살펴보면, 수집 노드는 클러스 터(100)에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)에게 각각 채널 평가 데이터를 송신한다(S11). 채널 평가 데이터는 수집 노드와 각 센서 노드들 사이에 형성되는 채널의 상태을 평가하기 위한 적은 양의 데이터이며, 바람직하게 4비트 이하의 데이터를 채널 평가 데이터로 사용한다.Referring to FIG. 5, in more detail, a signal transmitted and received between a collection node and a plurality of sensor nodes provided in the cluster 100 may include a plurality of sensor nodes provided in the cluster 100. Channel evaluation data is transmitted to (SN1, SN2, SN3, SN4, SN5), respectively (S11). The channel evaluation data is a small amount of data for evaluating the state of the channel formed between the collecting node and each sensor node, and preferably 4 bits or less of data is used as the channel evaluation data.

센서 노드(SN5)에 의해 송신 센서 노드로 선택된 센서 노드들(SN2, SN3)만이 클러스터(100)에 구비되어 있는 모든 센서 노드들(SN1, SN2, SN3, SN4, SN5)에서 감지한 데이터를 수집 노드로 송신한다(S13). Only the sensor nodes SN2 and SN3 selected as the transmitting sensor nodes by the sensor node SN5 collect data detected by all the sensor nodes SN1, SN2, SN3, SN4 and SN5 provided in the cluster 100. Send to node (S13).

도 8는 클러스터에 존재하는 센서 노드들의 수(Na)가 8개의 경우 본 발명에 따른 데이터 송신 방법(Selective approch, 8개의 센서 노드들 중 수집 데이터를 송신하는 송신 센서 노드의 수(Nb)는 2개임)과 송신 센서 노드의 선택없이 모든 센서 노드들이 감지 데이터를 수집 노드로 송신하는 종래 방법1(Existing approch), 하나의 헤더 노드만이 수집 데이터를 수집 노드로 송신하는 종래 방법2(SISO)에서 소비되는 에너지의 총 크기를 나타내는 그래프이다. 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 본 발명에 따른 송신 방법이 종래 방법1 또는 종래 방법2보다 적은 에너지로 데이터를 수집 노드로 송신함을 알 수 있다.Figure 8 is (N a) the number of the transmitting sensor node for transmitting collected data of the data transmission method (Selective approch, eight sensor nodes according to the invention eight cases of sensor nodes in a cluster (N b) Existing approch in which all sensor nodes transmit sensing data to the collecting node without selecting the transmitting sensor node, and the conventional method 2 in which only one header node transmits the collecting data to the collecting node (SISO). ) Is a graph showing the total amount of energy consumed by). As shown in Fig. 8, it can be seen that the transmission method according to the present invention transmits data to the collecting node with less energy than the conventional method 1 or the conventional method 2.

도 9는 클러스터에 존재하는 센서 노드들의 수(Na)가 8개의 경우 본 발명에 따른 데이터 송신 방법에서 송신 센서 노드로 선택되는 센서 노드의 수(Nb)에 따른 에너지 효율성을 나타내는 그래프이다. 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 8개의 센서 노드들 중 2개의 센서 노드들이 송신 센서 노드로 선택되는 경우, 에너지 효 율성이 가장 좋음을 알 수 있다.9 is a graph showing energy efficiency according to the number N b of sensor nodes selected as a transmitting sensor node in the data transmission method according to the present invention when the number N a of sensor nodes existing in the cluster is eight. As shown in FIG. 9, when two sensor nodes among the eight sensor nodes are selected as the transmitting sensor nodes, it can be seen that energy efficiency is the best.

한편, 상술한 본 발명의 일 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들어, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.The computer readable recording medium may include a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.) and a carrier wave (eg, the Internet). Storage medium).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하다. 예를 들어, 헤더 노드는 위에서 설명한 방법 이외의 방법으로 선택 파라미터를 이용하여 송신 센서 노드를 선택할 수 있다. 또한, 선택 파라미터 사이의 중요도 차이에 따라 α1, α2, α3 α4의 크기를 다르게 설정하거나, α3> α4> α2> α1와 다른 순서로 각 선택 파라미터의 가중치를 결정할 수 있다. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely illustrative. For example, the header node may select the transmitting sensor node using the selection parameter in a method other than the above-described method. In addition, the magnitudes of α1, α2, and α3 α4 may be set differently according to the difference in importance between the selection parameters, or the weight of each selection parameter may be determined in a different order from α3> α4> α2> α1.

따라서 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 통상의 센서 네트워크를 구비하는 센서 네트워크 시스템을 도시하고 있다.1 shows a sensor network system with a conventional sensor network.

도 2는 클러스터 단위로 클러스터에 구비되어 있는 다수의 센서 노드들에서 감지한 데이터를 수집 노드로 송신하는 종래 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a conventional method of transmitting data sensed by a plurality of sensor nodes included in a cluster to a collection node in cluster units.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 센서 네트워크에서 데이터를 송신하는 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a method for transmitting data in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 4는 헤더 노드인 센서 노드의 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for describing in more detail an operation of a sensor node which is a header node.

도 5는 송신 센서 노드와 수집 노드 사이에서 송수신되는 신호를 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a signal transmitted and received between a transmitting sensor node and a collecting node in detail.

도 6은 헤더 노드에서 송신 센서 노드를 선택하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an example of a method of selecting a transmission sensor node from a header node.

도 7은 수집 노드와 센서 노드 사이의 거리 또는 센서 노드들 사이의 거리를 도시하고 있다.7 illustrates the distance between the collection node and the sensor node or the distance between the sensor nodes.

도 8은 본 발명에 따른 데이터 송신 방법과 종래 방법에 따른 데이터 송신 방법에 따라 소비되는 총 에너지를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the total energy consumed by the data transmission method according to the present invention and the data transmission method according to the conventional method.

도 9는 송신 센서 노드의 수에 따라 데이터를 송신하는데 소비되는 에너지의 효율성을 도시하고 있는 그래프이다.9 is a graph illustrating the efficiency of energy consumed in transmitting data according to the number of transmitting sensor nodes.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

10, 20, 30, 40, 100: 클러스터 10, 20, 30, 40, 100: cluster

50, 110: 수집노드 60: 인터넷50, 110: Collecting node 60: Internet

70: 관리 서버 70: management server

Claims (6)

다수의 무선 센서 노드들을 구비하는 클러스터와 상기 클러스터에 구비되어 있는 센서 노드들에서 감지한 데이터를 수집하는 수집 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크에서, 상기 센서 노드로부터 상기 수집 노드로 데이터를 송신하는 방법에 있어서,In a wireless sensor network comprising a cluster having a plurality of wireless sensor nodes and a collection node for collecting data sensed by the sensor nodes provided in the cluster, a method for transmitting data from the sensor node to the collection node In (a) 상기 클러스터에 구비되어 있는 다수의 무선 센서 노드들 중 헤더 노드는 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들로부터 선택 파라미터와 상기 감지 데이터를 수신하는 단계;(a) receiving a selection parameter and the sensing data from a plurality of wireless sensor nodes except the header node, among the plurality of wireless sensor nodes provided in the cluster; (b) 상기 헤더 노드는 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들로부터 수신한 데이터 사이의 상관 관계에 기초하여 수집 데이터를 생성하는 단계;(b) the header node generating collected data based on a correlation between data received from a plurality of wireless sensor nodes except the header node; (c) 상기 헤더 노드는 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드로부터 수신한 선택 파라미터에 기초하여 상기 헤더 노드를 제외한 다수 무선 센서 노드들 중 송신 센서 노드를 선택하고, 상기 선택한 송신 센서 노드들 통해 상기 수집 데이터를 상기 수집 노드로 송신하도록 제어하기 위한 선택 신호를 생성하는 단계; 및(c) the header node selects a transmitting sensor node among the plurality of wireless sensor nodes except the header node based on selection parameters received from the plurality of wireless sensor nodes except the header node, Generating a selection signal for controlling to transmit the collected data to the collection node; And (d) 상기 생성한 수집 데이터와 상기 선택 신호를 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들로 송신하는 단계를 포함하며, (d) transmitting the generated collection data and the selection signal to a plurality of wireless sensor nodes except the header node, 여기서 상기 선택 파라미터는 상기 헤더 노드를 제외한 무선 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성되는 채널 상태, 상기 헤더 노드를 제외한 다수 무선 센서 노드들 사이의 거리, 상기 헤더 노드를 제외한 무선 센서 노드의 잔존 에너지 크기, 상기 헤더 노드를 제외한 무선 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리이며,The selection parameter may include a channel state formed between a wireless sensor node excluding the header node and a collecting node, a distance between a plurality of wireless sensor nodes except the header node, a residual energy size of the wireless sensor node excluding the header node, The distance between the wireless sensor node and the collection node excluding the header node, 상기 헤더 노드는 The header node is 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들 중 상기 채널 상태 값(h)이 제1 임계값(TH1)보다 큰 무선 센서 노드를 제1 선택하는 단계;First selecting a wireless sensor node whose channel state value h is greater than a first threshold value TH1 among a plurality of wireless sensor nodes other than the header node; 상기 제1 선택된 무선 센서 노드 중 상기 잔존 에너지 크기(re)가 제2 임계값(TH2)보다 큰 무선 센서 노드를 제2 선택하는 단계;Secondly selecting a wireless sensor node of the first selected wireless sensor nodes whose residual energy magnitude re is greater than a second threshold value TH2; 상기 제2 선택된 무선 송신 노드 중 상기 무선 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리(d)가 제3 임계값(TH3)보다 작은 무선 센서 노드를 제3 선택하는 단계; 및Third selecting a wireless sensor node of the second selected wireless transmitting nodes, wherein a distance d between the wireless sensor node and the collecting node is less than a third threshold value TH3; And 상기 제3 선택된 무선 송신 노드 중 인접 무선 센서 노드와의 거리(dm)가 제4 임계값(TH4)보다 작은 무선 센서 노드를 상기 송신 센서 노드로 선택하는 단계를 통해 상기 송신 센서 노드를 선택하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.Selecting the transmitting sensor node by selecting, as the transmitting sensor node, a wireless sensor node of which the distance dm of the third selected wireless transmitting node with a neighboring wireless sensor node is smaller than a fourth threshold value TH4. A data transmission method characterized by the above-mentioned. 삭제delete 삭제delete 다수의 무선 센서 노드들을 구비하는 클러스터와 상기 클러스터에 구비되어 있는 센서 노드들에서 감지한 데이터를 수집하는 수집 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크에서, 상기 센서 노드로부터 상기 수집 노드로 데이터를 송신하는 방법에 있어서,In a wireless sensor network comprising a cluster having a plurality of wireless sensor nodes and a collection node for collecting data sensed by the sensor nodes provided in the cluster, a method for transmitting data from the sensor node to the collection node In (a) 상기 클러스터에 구비되어 있는 다수의 무선 센서 노드들 중 헤더 노드는 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들로부터 선택 파라미터와 상기 감지 데이터를 수신하는 단계;(a) receiving a selection parameter and the sensing data from a plurality of wireless sensor nodes except the header node, among the plurality of wireless sensor nodes provided in the cluster; (b) 상기 헤더 노드는 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들로부터 수신한 데이터 사이의 상관 관계에 기초하여 수집 데이터를 생성하는 단계;(b) the header node generating collected data based on a correlation between data received from a plurality of wireless sensor nodes except the header node; (c) 상기 헤더 노드는 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드로부터 수신한 선택 파라미터에 기초하여 상기 헤더 노드를 제외한 다수 무선 센서 노드들 중 송신 센서 노드를 선택하고, 상기 선택한 송신 센서 노드들 통해 상기 수집 데이터를 상기 수집 노드로 송신하도록 제어하기 위한 선택 신호를 생성하는 단계; 및(c) the header node selects a transmitting sensor node among the plurality of wireless sensor nodes except the header node based on selection parameters received from the plurality of wireless sensor nodes except the header node, Generating a selection signal for controlling to transmit the collected data to the collection node; And (d) 상기 생성한 수집 데이터와 상기 선택 신호를 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들로 송신하는 단계를 포함하며, (d) transmitting the generated collection data and the selection signal to a plurality of wireless sensor nodes except the header node, 여기서 상기 선택 파라미터는 상기 헤더 노드를 제외한 무선 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성되는 채널 상태, 상기 헤더 노드를 제외한 다수 무선 센서 노드들 사이의 거리, 상기 헤더 노드를 제외한 무선 센서 노드의 잔존 에너지 크기, 상기 헤더 노드를 제외한 무선 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리이며,The selection parameter may include a channel state formed between a wireless sensor node excluding the header node and a collecting node, a distance between a plurality of wireless sensor nodes except the header node, a residual energy size of the wireless sensor node excluding the header node, The distance between the wireless sensor node and the collection node excluding the header node, 상기 헤더 노드는 The header node is 상기 헤더 노드를 제외한 다수의 무선 센서 노드들 중 아래의 수학식(1)의 선택 함수를 만족하며 가장 작은 선택 함수 값을 가지는 무선 센서 노드를 상기 송신 센서 노드로 선택하며,Among the wireless sensor nodes excluding the header node, a wireless sensor node that satisfies the selection function of Equation (1) below and has the smallest selection function value is selected as the transmission sensor node, [수학식 1][Equation 1]
Figure 112010087028404-pat00005
Figure 112010087028404-pat00005
 여기서 dm은 상기 무선 센서 노드들 사이의 거리이고 α1은 dm의 가중치이며, d는 상기 무선 센서 노드와 수집 노드 사이의 거리이고 α2는 d의 가중치이며, h는 상기 무선 센서 노드와 수집 노드 사이에 형성된 채널 상태이고 α3은 h의 가중치이며, re는 상기 무선 센서 노드의 잔존 에너지이고 α4는 re의 가중치인 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법. Where d m is the distance between the wireless sensor nodes and α1 is the weight of d m , d is the distance between the wireless sensor node and the collection node, α2 is the weight of d, and h is the wireless sensor node and collection node. A channel state formed between and α3 is a weight of h, r e is a residual energy of the wireless sensor node and α4 is a weight of r e . 삭제delete 삭제delete
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