KR101039815B1 - Method for sharing a Time schedule information of Node - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법 및 그에 사용되는 패킷 데이터에 관한 것이다. 본 발명은 자신의 노드를 기준으로 2홉(hop) 이내에 위치하는 이웃 노드의 타임 스케줄을 저장하는 헤더영역(10)이 포함된 패킷 데이터가 제공된다. 그리고, 상기한 패킷 데이터가 제공되고, 다수의 노드가 배열된 네트워크 토폴리지에서 먼저 시드노드(100)와 그 시드노드(100)의 타임 스케줄을 결정한다. 이후, 상기 시드노드(100)가 자신의 타임 스케줄을 1홉 떨어진 이웃노드(B:102)(C:104)(F:106)에게 전달하면, 상기 이웃노드(B:102)(C:104)(F:106)는 상기 시드노드(100)의 타임 스케줄과 중복되지 않게 자신의 타임 스케줄을 결정하고, 이를 상기 시드노드(100)와 또 다른 이웃노드(D:108)(E:110)(G:112)에게 전달한다. 그러면 상기 다른 이웃노드(D:108)(E:110)(G:112)가 상기 시드노드(100) 및 상기 이웃노드(B:102)(C:104)(F:106)의 타임 스케줄과 중복되지 않게 자신의 타임 스케줄을 결정하고, 자신의 타임 스케줄을 상기 이웃노드(B:102)(C:104)(F:106)를 경유하여 상기 시드노드(100)에게 전달한다. 따라서 특정 노드는 자신을 기준으로 2 홉(hop) 이내에 위치한 이웃 노드의 타임 스케줄을 상호 공유할 수 있고, 이를 기초로 하여 이웃노드와 데이터 통신을 수행하게 된다. 상기 데이터 통신시에는 노드간의 타임 스케줄의 공유로 인하여 데이터를 수신하는 시점에만 노드가 활성화되게 한다. 그와 같은 본 발명에 따르면 노드들의 타임 스케줄 공유로 인하여 채널 충돌현상이 방지되고, 또 노드의 전원 소모를 최소화할 수 있다.The present invention relates to a method of sharing time schedule information of a node in a sensor network and packet data used therein. According to the present invention, packet data including a header area 10 for storing a time schedule of a neighboring node located within two hops of its own node is provided. Then, the packet data is provided, and the seed node 100 and the time schedule of the seed node 100 are first determined in a network topology in which a plurality of nodes are arranged. Subsequently, when the seed node 100 transmits its time schedule to neighboring nodes B: 102 (C: 104) (F: 106) that are one hop away, the neighbor node B: 102 (C: 104). (F: 106) determines its own time schedule so as not to overlap the time schedule of the seed node 100, and the seed node 100 and another neighbor node (D: 108) (E: 110). (G: 112). Then, the other neighbor nodes (D: 108) (E: 110) (G: 112) are connected to the time schedules of the seed node 100 and the neighbor nodes B: 102 (C: 104) (F: 106). The time schedule is determined not to be duplicated, and the time schedule is transmitted to the seed node 100 via the neighbor nodes B: 102, C: 104, and F: 106. Therefore, specific nodes can share time schedules of neighboring nodes located within 2 hops based on themselves, and perform data communication with neighboring nodes based on this. In the data communication, the node is activated only at the time of receiving data due to sharing of time schedule between nodes. According to the present invention, channel collisions can be prevented due to time schedule sharing of nodes, and power consumption of nodes can be minimized.

센서네트워크, 노드, 타임 스케줄, 2홉(hop) Sensor network, node, time schedule, 2 hops

Description

센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법{Method for sharing a Time schedule information of Node}Method for sharing a time schedule information of node in sensor network

본 발명은 노드의 타임 스케줄 공유에 관한 것으로, 특히 수중환경의 네트워크 토폴리지에 참여하는 특정 노드가 자신을 기준으로 2 홉(hop) 이내에 위치한 이웃 노드의 타임 스케줄을 상호 공유하도록 하는 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a time schedule sharing of a node, and more particularly, in a sensor network in which a specific node participating in an underwater network topology shares a time schedule of a neighbor node located within 2 hops of the node. Relates to a method of sharing time schedule information.

본 명세서는 센서네트워크 중에서 수중 센서네트워크에 대해 설명한다. The present specification describes an underwater sensor network among sensor networks.

최근 수중 센서네트워크 기술에 대한 연구가 활발하다. 이는 해양 수자원 및 환경에 대한 필요성의 증가, 육지의 자원 한계성으로 인한 바다자원의 개발 및 대체자원의 관심으로 인한 사회적 요구 증가, 수질 환경의 측정 요구에 따라 기존 기술과 다른 새로운 대체재로 해양환경이 관심을 받고 있기 때문이다. Recently, research on underwater sensor network technology is active. This is due to the increasing demand for marine water resources and the environment, the development of sea resources due to land resource limitations, the increase of social demands due to the interest of alternative resources, and the interest of the marine environment as new alternatives to existing technologies in accordance with the demand for measuring the water quality environment. Because it is getting.

상기 수중 센서네트워크 기술에서는 해양환경, 특히 수중환경에 대한 정보가 필수적이다. In the underwater sensor network technology, information about the marine environment, especially the underwater environment is essential.

이를 위해 수중환경의 조건에 능동적이고 적합한 통신 방식인 맥(MAC : Medium access control) 프로토콜이 사용되어 네트워크 토폴리지(Network topology)가 구성된다.For this purpose, a network topology is constructed using the MAC (Medium Access Control) protocol, which is an active and suitable communication method for the underwater environment.

상기 네트워크 토폴리지는 다수 개의 노드를 포함하여 구성된다. 상기 노드는 각종 정보를 모니터링하고, 다른 센서노드와 통신을 수행하면서 모니터링된 정보를 송수신하고, 상기 송수신된 모니터링된 정보를 처리하는 기능 등을 수행한다.The network topology includes a plurality of nodes. The node monitors various types of information, transmits and receives monitored information while communicating with other sensor nodes, and processes the transmitted and received monitored information.

하지만, 종래 기술에서는 다음과 같은 문제가 있다.However, the prior art has the following problems.

먼저, 각 노드들이 할당된 전송채널을 통해 데이터를 송신하고 수신할 때 다른 이웃 노드의 전송채널과 충돌이 발생한다. First, when each node transmits and receives data through an assigned transport channel, a collision occurs with a transport channel of another neighboring node.

통상, 상기 노드는 상기 네트워크 토폴리지를 구성하는 모든 노드가 배치 완료된 후 구동될 때, 각 노드들이 자신의 전송시작시간을 결정하여, 데이터 송수신 동작을 개시하게 된다. 이때 어느 하나의 노드는 이웃하는 다른 노드의 타임 스케줄(time schedule)을 알지 못하기 때문에, 다양한 종류의 채널 충돌 현상이 발생한다. 채널 충돌의 예를 도 1을 참조하여 설명한다. 여기서, 상기 타임 스케줄은 노드가 이웃 노드에게 데이터를 송신하거나 수신할 시점의 시간 정보를 말한다. In general, when a node is driven after all nodes constituting the network topology have been deployed, each node determines its own transmission start time and starts a data transmission / reception operation. At this time, since one node does not know a time schedule of another neighboring node, various types of channel collisions occur. An example of channel collision will be described with reference to FIG. 1. In this case, the time schedule refers to time information when a node transmits or receives data to a neighbor node.

도 1a는 특정 노드에 데이터 송신(transmit)과 수신(receive)이 동시에 발생한 예이다. 도시된 바와 같이 '노드 A'(1)가 '노드 B'(2)로부터 데이터를 수신할 때, 동시에 '노드 A'(1)가 '노드 C'(2)에게 데이터를 송신하는 경우, 채널 충돌이 발생한다.1A illustrates an example in which data transmission and reception occur simultaneously in a specific node. As shown, when 'node A' 1 receives data from 'node B' 2, at the same time 'node A' 1 sends data to 'node C' 2, the channel A conflict occurs.

도 1b는 특정 노드에 2개의 데이터가 동시에 수신(receive)하는 예이다. 도시된 바와 같이 '노드 A'(1)는 '노드 B'(2) 및 '노드 C'(3)로부터 데이터를 동시에 수신하고 있다. 이는 '노드 B'(2)와 '노드 C'(3)는 1홉 거리 떨어진 '노드 A'(1)의 타임 스케줄만 알고 있고, 서로 상대방의 타임 스케줄은 모르고 있기 때문이다. FIG. 1B is an example in which two data are simultaneously received by a specific node. As shown, 'node A' 1 is simultaneously receiving data from 'node B' 2 and 'node C' 3. This is because 'node B' (2) and 'node C' (3) only know the time schedule of 'node A' (1), which is one hop away, and do not know each other's time schedule.

즉, 종래 네트워크 토폴리지에서는 어느 하나의 노드는 1홉 거리만 떨어진 이웃하는 다른 노드의 타임 스케줄만 알고 있고, 2홉 떨어진 노드의 타임 스케줄은 전혀 고려하지 않은 상태로 설계되기 때문이다. That is, in the conventional network topology, one node knows only the time schedule of another neighboring node that is only one hop away, and the time schedule of the node that is two hops away is not considered at all.

상기한 바와 같이 데이터 송수신시에 채널 충돌현상이 발생하면, 데이터 전송 실패에 해당하고, 따라서 해당 노드는 재전송을 요구한다. As described above, if a channel collision occurs during data transmission and reception, a data transmission failure occurs, and thus the node requests retransmission.

상기 데이터 재전송 요구는 노드의 배터리 전원을 소모시키는 다른 문제를 초래한다. 상기 노드는 자신에게 장착된 배터리 전원의 소모량을 최소화하여 네트워크 토폴리지에서 장시간 동안 센싱 기능 등을 수행하는 것이 중요하다. 하지만, 채널 충돌로 인한 데이터 재전송 요구가 빈번하게 발생하면 그만큼 배터리 전원이 소비되기 때문에 노드의 생명 주기가 단축되게 된다.The data retransmission request causes another problem that consumes the battery power of the node. It is important for the node to perform a sensing function for a long time in the network topology by minimizing the consumption of battery power installed in the node. However, if a frequent data retransmission request due to a channel collision occurs, the battery life is consumed accordingly, which shortens the life cycle of the node.

또한 상기 2홉 이상 떨어진 노드들은 정보를 공유하고 있지 않아, 다른 노드로부터 언제 데이터를 수신받게 되는지를 알 수 없기 때문에, 항상 활성화상태로 있어야 한다. 이러한 계속적인 활성화상태도 배터리 전원을 소모시키는 원인이 된다. In addition, the nodes that are more than two hops apart do not share information, so they do not know when to receive data from other nodes, and therefore should always be active. This continuous activation also causes battery power to be consumed.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수중 환경의 네트워크 토폴리지에서 2 홉(hop) 이내에 위치한 모든 노드들이 타임 스케줄을 공유하도록 하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problem, and to allow all nodes located within two hops in the network topology of an underwater environment to share a time schedule.

본 발명의 다른 목적은 노드의 전원 소모를 최소화하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to minimize the power consumption of the node.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 다수의 노드는 패킷데이터를 송수신하는데, 이러한 패킷 데이터는 자신의 노드를 기준으로 2홉 이내에 위치하는 이웃 노드의 타임 스케줄을 저장하는 헤더영역과, 상기 타임 스케줄에 따라 다른 노드와의 데이터 통신시 실제 전송되는 데이터를 저장하는 데이터영역을 포함하고, 상기 헤더영역은, 'T' : 프레임 타입(Type of frame), 'D' : 목적지 주소(destination address), 'S' : 소스 주소(source address), 'A' : 이웃노드의 주소(address of the its neighbor nodes), 'M' : 미싱 노드(Missing Node), 'J' : 조인 노드(Joining Node), 'SYNC' : 다음 전송 타임(Next transmission time) 정보를 포함하여 구성된다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, a plurality of nodes transmit and receive packet data, the packet data and the header area for storing the time schedule of the neighboring node located within two hops of the node; And a data area for storing data actually transmitted during data communication with another node according to the time schedule, wherein the header area includes 'T': type of frame and 'D': destination address ( destination address), 'S': source address, 'A': address of the neighbor nodes, 'M': missing node, 'J': join node ( Joining Node), 'SYNC': configured to include Next transmission time information.

상기 노드가 초기화될 때 상기 헤더영역만이 노드 자신의 이웃노드들과 송수신하게 된다. When the node is initialized, only the header area transmits and receives with its own neighbor nodes.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 다수의 노드로 구성된 네트워크 토폴리지에서 시드노드를 결정하는 제1단계; 상기 시드노드의 데이터 송수신에 관련된 자신의 타임스케줄을 결정하는 제2단계; 상기 시드노드가 상기 자신의 타임스케줄을 1홉 떨어진 이웃노드에게 전달하는 제3단계; 상기 이웃노드가 상기 시드노드의 타임스케줄과 중복되지 않게 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임스케줄을 결정하는 제4단계; 상기 이웃노드의 타임스케줄이 결정되면, 상기 이웃노드는 상기 자신의 타임스케줄을 상기 시드노드에게 전달함과 동시에 다른 이웃노드에게 전달하는 제5단계; 상기 다른 이웃노드가 상기 시드노드 및 상기 이웃노드의 타임스케줄과 중복되지 않게 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임스케줄을 결정하는 제6단계; 그리고 상기 다른 이웃노드가 상기 자신의 타임스케줄을 상기 이웃노드를 경유하여 상기 시드노드에게 전달하는 제7단계를 포함하여 구성된다. According to another feature of the invention, the first step of determining a seed node in a network topology consisting of a plurality of nodes; Determining a time schedule of the seed node related to data transmission / reception of the seed node; Transmitting, by the seed node, its time schedule to neighboring nodes one hop away; A fourth step of determining, by the neighbor node, a time schedule related to data transmission / reception thereof so that the neighbor node does not overlap with the time schedule of the seed node; A fifth step of, when the time schedule of the neighbor node is determined, the neighbor node forwards its own time schedule to the seed node and at the same time to another neighbor node; Determining a time schedule related to data transmission / reception so that the other neighbor node does not overlap with the seed node and the time schedule of the neighbor node; And a seventh step in which the other neighbor node transmits its own time schedule to the seed node via the neighbor node.

상기 제1단계 내지 제7단계는 상기 네트워크 토폴리지에 상기 다수의 노드가 배치된 상태에서 상기 다수의 노드가 초기화될 때 수행되도록 한다. The first to seventh steps may be performed when the plurality of nodes is initialized with the plurality of nodes arranged in the network topology.

상기 네트워크 토폴리지에 노드가 새롭게 추가되면, 상기 추가된 노드는 상기 시드노드의 타임스케줄 및 상기 시드노드와 1홉 떨어진 상기 이웃노드의 타임스케줄과 중복되지 않게 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임스케줄을 결정하고, 상기 시드노드에게 상기 결정된 타임스케줄을 전달하도록 한다. When a node is newly added to the network topology, the added node determines a time schedule related to data transmission / reception thereof without overlapping the time schedule of the seed node and the time schedule of the neighbor node one hop away from the seed node. And transmits the determined time schedule to the seed node.

상기 시드노드, 이웃노드 및 다른 이웃노드는 각각 자신과 이웃한 또 다른 이웃노드로부터 데이터를 수신할 때에만 비활성상태에서 활성상태로 상태가 전환된다. The seed node, the neighbor node, and the other neighbor node are switched from the inactive state to the active state only when receiving data from another neighbor node neighboring itself.

본 발명은, 네트워크 토폴리지에 참여하는 노드는 자신과 2홉 이내의 다른 이웃하는 노드들과 데이터 송수신에 필요한 타임 스케줄을 서로 중복되지 않게 결정하고 이를 공유하고 있다. 따라서 특정 노드가 데이터를 이웃노드에게 송신할 때 또 다른 이웃노드에게 데이터를 수신할 때, 그리고 특정 노드가 2개 이상의 이웃노 드에게 데이터를 동시에 수신할 때에 발생하는 채널 충돌 현상을 방지할 수 있어, 노드간 데이터의 전송실패 확률을 최소화할 수 있다.In the present invention, a node participating in a network topology determines and shares a time schedule required for data transmission and reception with itself and other neighboring nodes within two hops. This prevents channel collisions that occur when a particular node sends data to a neighbor, when it receives data from another neighbor, and when a particular node simultaneously receives data from two or more neighbors. Therefore, the probability of transmission failure of data between nodes can be minimized.

그리고 각각의 노드는 2홉 이내의 다른 이웃노드들의 타임 스케줄을 서로 공유하고 있기 때문에, 이웃노드가 데이터를 전송하는 시점에만 웨이크 업(wake-up)하여 데이터를 수신할 수 있어, 노드의 배터리 전원 소모를 최소화할 수 있어, 네트워크 토폴리지의 형성시간을 길게 할 수 있다. Since each node shares time schedules of other neighboring nodes within two hops with each other, each node can wake up and receive data only when the neighboring node transmits data, thereby providing battery power to the node. Consumption can be minimized, resulting in a longer formation time of the network topology.

이하 본 발명에 의한 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법 및 그에 사용되는 패킷 데이터를 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of sharing time schedule information of a node and a packet data used therein in a sensor network according to the present invention will be described in detail with reference to a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

우선, 본 발명에 따른 타임 스케줄 정보를 공유하기 위한 패킷 데이터의 구조부터 살펴보기로 한다. 상기 패킷 데이터는 도 2에 도시하고 있다. First, a structure of packet data for sharing time schedule information according to the present invention will be described. The packet data is shown in FIG.

도 2를 참조하면, 패킷 데이터는 노드간 메시지 충돌, 즉 송신-수신 및 수신-수신 시에 채널충돌을 방지하기 위해 자신과 2홉(hop) 이내의 모든 노드의 정보가 제공되는 RP(Reservation Packets) 메시지를 포함하는 헤더영역(10)이 구비된다. 이하에서는 상기 헤더영역(10)을 RP 메시지라고 하기도 한다. 상기 RP메시지는, 'T'(11) : 프레임 타입(Type of frame), 'D'(12) : 브로드캐스팅에 사용되는 목적지 주소(destination address), 'S'(13) : 소스 주소(source address), 'A'(14) : 이웃노드의 주소(address of the its neighbor nodes), 'M'(15) : 미싱 노드(Missing Node), 'J'(16) : 조인 노드(Joining Node), 'SYNC'(17) : 다음 전송 타임(Next transmission time) 정보 등을 포함한다. Referring to FIG. 2, packet data includes information about all nodes within two hops and RPs in order to prevent channel collisions between message collisions between nodes, i.e., transmit-receive and receive-receive. A header area 10 including a message is provided. Hereinafter, the header area 10 is also referred to as an RP message. The RP message is 'T' (11): frame type (Type of frame), 'D' (12): destination address (destination address) used for broadcasting, 'S' (13): source address (source address), 'A' (14): address of the neighbor node, 'M' (15): Missing Node, 'J' (16): Joining Node 'SYNC' 17: Next transmission time information.

즉, 상기 RP 메시지(10)에는 임의의 노드가 언제 데이터를 송신하는지를 알 수 있는 정보가 포함되는 것이다. 하지만, 반드시 상기 RP 메시지(10)에 상기와 같은 구조의 메시지가 다 포함되지 않아도 된다. 다시 말해 상기 RP 메시지(10)는 노드간 데이터 통신을 수행할 경우, 이웃 노드의 정보를 공유하여 노드간의 전송채널의 충돌을 방지하기 위한 것이기 때문에, 송수신 시간 정보만 포함되어도 상관없다. That is, the RP message 10 includes information for knowing when any node transmits data. However, the RP message 10 does not necessarily include all the messages of the above structure. In other words, when the RP message 10 performs data communication between nodes, the RP message 10 may share information of neighbor nodes so as to prevent a collision of a transmission channel between nodes. Therefore, only the transmission / reception time information may be included.

그리고 상기 패킷 데이터는 상기 헤더영역(10)에 저장된 정보에 따라 소정 노드와의 통신 수행시 실제 전송되는 데이터가 저장되는 데이터영역(20)을 포함한다. The packet data may include a data area 20 in which data actually transmitted when communication with a predetermined node is performed according to information stored in the header area 10.

이어, 본 발명 실시 예에 따른 이웃 노드의 정보를 공유하게 되는 과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 설명을 위해 제안된 센서네트워크 구조도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법에 대한 흐름도이다. Next, a process of sharing information of a neighbor node according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a structure diagram of a sensor network proposed for explanation of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of sharing time schedule information of a node in a sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 초기화 과정이 수행된다. 초기화 과정은 임의의 노드가 2홉 떨어진 이웃 노드의 타임 스케줄을 서로 알기 위한 것이다. First, an initialization process is performed. The initialization process is for any node to know each other's time schedules of neighboring nodes two hops apart.

일단, 도면과 같이 노드 A(100) 내지 노드 G(112)까지 총 7개의 노드가 네트워크 토폴리지에 참여하고 있고, 그 중 노드 A(100)가 시드 노드로 결정되었다고 가정하기로 한다(s100). 또한 노드 B(102)는 노드 D(108)의 소스노드이고, 노드 C(104)는 노드 E(110)의 소스노드이고, 노드 F(106)는 노드 G(112)의 소스노드라고 하기로 한다. First, as shown in the figure, it is assumed that a total of seven nodes from node A (100) to node G (112) participate in the network topology, among which node A (100) is determined as the seed node (s100). . Node B 102 is also a source node of node D 108, node C 104 is a source node of node E 110, and node F 106 is a source node of node G 112. do.

그 상태에서, 제일 먼저 시드 노드로 결정된 노드 A(100)는 데이터 송수신에 관련된 자신의 타임 스케줄을 결정한다(s102). 상기 타임 스케줄이라 하면 상기 노드 A(100)의 데이터 전송시간을 말한다. 물론 다른 노드가 시드노드로 결정되면 시드노드로 결정된 노드의 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임 스케줄이 우선적으로 정해지는 것은 당연하다. In this state, the first node A 100 determined as the seed node determines its own time schedule related to data transmission and reception (s102). The time schedule refers to a data transmission time of the node A 100. Of course, if another node is determined as the seed node, it is natural that a time schedule related to transmitting and receiving data of the node determined as the seed node is preferentially determined.

다음, 상기 노드 A(100)는 자신의 타임 스케줄을 포함한 비컨 신호를 이웃 노드인 노드 B(102), 노드 C(104), 노드 F(106)에게로 브로드캐스팅(broadcasting) 한다(s104). 이때 상기 헤더영역(10)에 있는 정보만이 전송되도록 하고, 데이터 영역(20)에 있는 데이터는 전송되지 않도록 하는 것이 바람직하다. Next, the node A 100 broadcasts a beacon signal including its time schedule to the node B 102, the node C 104, and the node F 106, which are neighbor nodes (s104). In this case, it is preferable that only information in the header area 10 is transmitted, and data in the data area 20 is not transmitted.

상기 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)가 상기 비컨 신호를 수신하면, 그 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)는 상기 노드 A(100)의 타임 스케줄을 피해 자신의 타임 스케줄을 결정한다(s106). 즉 노드 A(100)의 타임 스케줄과 비교한 후, 그 노드 A(100)의 타임 스케줄과의 충돌을 피하는 적절한 타임 스케줄을 결정하게 된다. When Node B 102, Node C 104, and Node F 106 receive the beacon signal, Node B 102, Node C 104, and Node F 106 receive Node A 100. The time schedule is determined to avoid its own time schedule (s106). That is, the time schedule of the node A 100 is compared with the time schedule of the node A 100 to determine an appropriate time schedule that avoids a conflict with the time schedule of the node A 100.

상기 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)의 타임 스케줄이 결정되면, 상기 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)는 상기 결정된 타임 스케줄을 RP 메시지(10)를 이용하여 이웃 노드에게 전달한다(s108). 여기서 상기 이웃 노드는 노드 A(100)와, 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)가 된다. 그래서, 상기 시드노드인 상기 노드 A(100)에게 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)의 타임 스케줄이 포함된 RP 메시지가 전달되면, 상기 노드 A(100)는 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)의 타임 스케줄을 알게 된다. 또 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)에게도 RP 메시지가 전달되면, 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)는 노드 A(100)뿐만 아니라 자신의 소스노드인 상기 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)의 타임 스케줄을 알 수 있게 된다. 이때, 상기 RP 메시지는 비컨 신호로 간주된다. Once the time schedule of Node B 102, Node C 104, and Node F 106 is determined, Node B 102, Node C 104, and Node F 106 may RP the determined time schedule. The message 10 is transmitted to the neighbor node using the message 10 (s108). Here, the neighboring nodes are node A 100, node D 108, node E 110, and node G 112. Thus, when an RP message including time schedules of node B 102, node C 104, and node F 106 is delivered to node A 100, which is the seed node, node A 100 is a node. Know the time schedules of B 102, Node C 104, and Node F 106. If an RP message is also sent to the node D 108, the node E 110, and the node G 112, the node D 108, the node E 110, and the node G 112 are not only the node A 100. It is possible to know the time schedules of the node B 102, the node C 104, and the node F 106 which are their source nodes. At this time, the RP message is regarded as a beacon signal.

이를 기초로 상기 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)는 소스노드인 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)의 타임 스케줄 및 시드노드인 노드 A(100)의 타임 스케줄과의 충돌을 회피하여 적절한 타임 스케줄을 결정한다(s110). Based on this, the node D 108, node E 110, and node G 112 are time nodes and seed nodes of node B 102, node C 104, and node F 106, which are source nodes. The collision with the time schedule of A (100) is avoided to determine an appropriate time schedule (S110).

상기 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)는 자신의 타임 스케줄이 결정되면, 자신의 타임 스케줄을 포함한 RP 메시지를 자신의 소스 노드인 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)를 경유하여 노드 A(100)에게 전달한다(s112). When the node D 108, the node E 110, and the node G 112 determine their own time schedules, the node D 108, the node E 110, and the node G 112 receive an RP message including their own time schedules. 104) and node F 100 via node F 106 (s112).

상기와 같은 과정에 따라, 노드 A(100)는 1홉 떨어진 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)의 타임 스케줄과, 또 자신과 2홉 떨어진 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)의 타임 스케줄을 알게 되고, 반대로 노드 D(108), 노드 E(110), 노드 G(112)도 자신의 소스노드인 노드 B(102), 노드 C(104) 및 노드 F(106)와 노드 A(100)의 타임 스케줄을 알 수 있게 된다(s114). According to the above process, the node A 100 has a time schedule of node B 102, node C 104, and node F 106 that are one hop away, and node D 108 that is two hops away from itself. Knowing the time schedules of Node E 110 and Node G 112, on the contrary, Node D 108, Node E 110, and Node G 112 are their source nodes, Node B 102 and Node C, respectively. The time schedules of the 104 and the node F 106 and the node A 100 can be known (s114).

따라서 상기 초기화 과정이 완료되면, 각 노드는 2홉 이내의 노드가 언제 데이터를 송신하고 수신받는 시점을 공유하게 된다.Accordingly, when the initialization process is completed, each node shares when the nodes within two hops transmit and receive data.

상기 초기화가 완료되면 각 노드들은 타임 스케줄에 따라 데이터를 전송하기 시작한다(s116). 상기 데이터 전송은 헤더영역(10)에 포함된 타임 스케줄에 의해 정해진 시간에 해당하는 노드들만이 활성화되어 데이터 영역에 포함된 데이터를 송수신하게 된다. When the initialization is completed, each node starts to transmit data according to the time schedule (s116). In the data transmission, only nodes corresponding to a time determined by the time schedule included in the header area 10 are activated to transmit and receive data included in the data area.

예를 들어, 노드 B(102), 노드 A(100) 및 노드 C(104) 사이에서 노드 A(100)가 노드 B(102)로부터 데이터를 수신하면서 노드 C(104)에게는 데이터를 송신하는 예를 설명한다. 이 경우, 종래에는 노드 B(102)와 노드 C(104)는 노드 A(100)를 기준으로 2홉 떨어진 상태로서 서로의 타임 스케줄을 공유하지 못했다. 그래서, 종래기술에서 설명한 바와 같이 채널 충돌이 발생하여 데이터 전송이 실패하게 된다. 하지만, 본 실시 예에서는 노드 B(102)는 노드 C(104)가 언제 노드 A(100)로부터 데이터를 수신받는지를 알고 있기 때문에, 노드 B(102)는 노드 C(104)의 수신 시간을 회피하여 노드 A(100)에게 데이터를 송신할 수 있다. 이때 각각의 노드는 데이터 송신 및 수신 시간에만 활성화되고, 이외의 시간에는 비활성화상태를 유지하게 되어 배터리 전원의 소모를 최소화할 수 있다. For example, between node B 102, node A 100, and node C 104, node A 100 receives data from node B 102 while transmitting data to node C 104. Explain. In this case, conventionally, the node B 102 and the node C 104 are two hops apart from the node A 100 and do not share their time schedules with each other. Thus, as described in the prior art, channel collision occurs and data transmission fails. However, in this embodiment, since node B 102 knows when node C 104 receives data from node A 100, node B 102 avoids the reception time of node C 104. To transmit data to the Node A 100. At this time, each node is activated only during data transmission and reception time, and maintains an inactive state at other times, thereby minimizing battery power consumption.

마찬가지로 노드 A(100)가 노드 B(102) 및 노드 C(104)로부터 데이터를 수신하는 경우이다. 이 경우에도 노드 B(102)와 노드 C(104)는 서로의 타임스케줄을 알고 있기 때문에 서로의 송신시간을 회피하여 노드 A(100)에게 데이터를 송신할 수 있게 된다. 이때 노드 A(100)도 노드 B(102) 및 노드 C(104)로부터 언제 데이터가 송신되는지를 알고 있어 해당 시간에만 데이터를 수신하도록 활성화되고 다른 시간에는 비활성화상태를 유지한다. Similarly, this is the case where node A 100 receives data from node B 102 and node C 104. Even in this case, since the node B 102 and the node C 104 know each other's time schedule, the node B 102 and the node C 104 can transmit data to the node A 100 by avoiding each other's transmission time. Node A 100 also knows when data is being sent from Node B 102 and Node C 104 and is activated to receive data only at that time and remains inactive at other times.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시 예에 따르면, 센서네트워크 구조에서 맥 기반의 전송 프로토콜을 사용하여 데이터 통신을 할 경우, 네트워크 토폴리지에 참 여하고 있는 각 노드는 자신과 2홉 떨어진 노드의 타임 스케줄에 따라 이웃 노드와 통신을 수행하고 있어, 무선 매체를 사용하여 데이터 통신을 할 경우 빈번하게 발생하는 채널 충돌 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있다.As described above, according to the present embodiment, when data communication is performed using a Mac-based transmission protocol in a sensor network structure, each node participating in the network topology is in a time schedule of a node two hops apart from itself. Accordingly, it can be seen that communication with neighboring nodes can prevent channel collisions that frequently occur when performing data communication using a wireless medium.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although described with reference to the illustrated embodiment of the present invention as described above, this is merely exemplary, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that other embodiments may be modified and equivalent. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

즉 본 실시 예에서는 수중 센서네트워크를 예를 들어 설명하고 있지만, 설명한 바와 같이 특정 노드가 이웃노드에게 데이터를 전송할 때 다른 이웃노드로부터 데이터를 수신하거나, 이웃노드로부터 데이터를 동시에 수신하는 것과 같은 네트워크 토폴리지 구조를 가지는 다른 센서네트워크 구조에도 본 발명이 적용될 수 있다.That is, in the present embodiment, an underwater sensor network has been described as an example. However, as described above, when a specific node transmits data to a neighbor node, a network topology such as receiving data from another neighbor node or simultaneously receiving data from the neighbor node is received. The present invention can be applied to other sensor network structures having a ridge structure.

도 1은 종래기술에 따라 특정 노드에 데이터 송신(transmit)과 수신(receive)이 동시에 발생하거나, 특정 노드에 2개의 데이터가 동시에 수신(receive)할 때 채널 충돌 현상을 도시한 상태도1 is a state diagram illustrating a channel collision phenomenon when data transmission and reception simultaneously occur in a specific node or two data are simultaneously received in a specific node according to the related art.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 타임 스케줄 정보를 공유하기 위한 패킷 데이터 구조도2 is a packet data structure diagram for sharing time schedule information according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 설명을 위해 제안된 센서네트워크 구조도3 is a structural diagram of a sensor network proposed for explanation of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법에 대한 흐름도4 is a flowchart illustrating a method for sharing time schedule information of a node in a sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 헤더 영역 20 : 데이터 영역10: header area 20: data area

100 내지 112 : 노드 A 내지 노드 G100 to 112: node A to node G

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 다수의 노드로 구성된 네트워크 토폴리지에서 시드노드를 결정하는 제1단계;Determining a seed node in a network topology consisting of a plurality of nodes; 상기 시드노드의 데이터 송수신에 관련된 자신의 타임스케줄을 결정하는 제2단계;Determining a time schedule of the seed node related to data transmission / reception of the seed node; 상기 시드노드가 상기 자신의 타임스케줄을 1홉 떨어진 이웃노드에게 전달하는 제3단계;Transmitting, by the seed node, its time schedule to neighboring nodes one hop away; 상기 이웃노드가 상기 시드노드의 타임스케줄과 중복되지 않게 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임스케줄을 결정하는 제4단계;A fourth step of determining, by the neighbor node, a time schedule related to data transmission / reception thereof so that the neighbor node does not overlap with the time schedule of the seed node; 상기 이웃노드의 타임스케줄이 결정되면, 상기 이웃노드는 상기 자신의 타임스케줄을 상기 시드노드에게 전달함과 동시에 다른 이웃노드에게 전달하는 제5단계;A fifth step of, when the time schedule of the neighbor node is determined, the neighbor node forwards its own time schedule to the seed node and at the same time to another neighbor node; 상기 다른 이웃노드가 상기 시드노드 및 상기 이웃노드의 타임스케줄과 중복되지 않게 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임스케줄을 결정하는 제6단계; 그리고Determining a time schedule related to data transmission / reception so that the other neighbor node does not overlap with the seed node and the time schedule of the neighbor node; And 상기 다른 이웃노드가 상기 자신의 타임스케줄을 상기 이웃노드를 경유하여 상기 시드노드에게 전달하는 제7단계; 를 포함하는 센서네트워크에서 노드의 타임스케줄 정보 공유방법.Transmitting, by the other neighbor node, its time schedule to the seed node via the neighbor node; Method of sharing time schedule information of a node in the sensor network comprising a. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 제1단계 내지 제7단계는 상기 네트워크 토폴리지에 상기 다수의 노드가 배치된 상태에서 상기 다수의 노드가 초기화될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법.The first to seventh steps are performed when the plurality of nodes are initialized in a state where the plurality of nodes are arranged in the network topology. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 네트워크 토폴리지에 노드가 새롭게 추가되면, 상기 추가된 노드는 상기 시드노드의 타임스케줄 및 상기 시드노드와 1홉 떨어진 상기 이웃노드의 타임스케줄과 중복되지 않게 자신의 데이터 송수신에 관련된 타임스케줄을 결정하고, 상기 시드노드에게 상기 결정된 타임스케줄을 전달하는 것을 특징으로 하는 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법.When a node is newly added to the network topology, the added node determines a time schedule related to data transmission / reception thereof without overlapping the time schedule of the seed node and the time schedule of the neighbor node one hop away from the seed node. And transmitting the determined time schedule to the seed node. 제 3항 또는 제 5항에 있어서,The method according to claim 3 or 5, 상기 시드노드, 이웃노드 및 다른 이웃노드는 각각 자신과 이웃한 또 다른 이웃노드로부터 데이터를 수신할 때에만 비활성상태에서 활성상태로 상태가 전환되는 것을 특징으로 하는 센서네트워크에서 노드의 타임 스케줄 정보 공유 방법.The seed node, the neighbor node, and the other neighbor node share the time schedule information of the node in the sensor network, wherein the state is switched from inactive state to active state only when receiving data from another neighbor node neighboring itself. Way.
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