KR101043762B1 - Method and System for Network Configuration at Wireless Body Area Network - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 트리 형태의 무선 신체망에서 에너지 효율적 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 제안한다. 본 발명에 의한 멀티 홉 네트워크 구성 방법은 타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 부모를 선정할 때 패킷 전송 지연시간 제한조건을 만족시키면서 전체 전력소모가 최적화 되도록 부모 노드를 선택한다. 구체적으로 먼저 절체 노드는 페이징(paging) 메시지를 방송하여 부모 후보 노드 중에게 연결 요구를 알리고 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나를 선택할 때 전체 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소가 되게하는 부모 노드를 선택한다. 본 발명은 최근 유비쿼터스 헬스케어 서비스를 위한 무선 신체 망 관리에 활용될 수 있다.The present invention proposes a method for constructing an energy efficient multi-hop network in a tree type wireless body network. The multi-hop network configuration method according to the present invention selects the parent node so that the overall power consumption is optimized while satisfying the packet transmission delay constraint when the switching node disconnected from another node selects the parent. Specifically, the switching node first broadcasts a paging message to inform the parent candidate node of the connection request and when selecting one of the parent candidate nodes responding to the paging message, the standard deviation of the remaining power values of all nodes is minimal. Select the parent node to be used. The present invention can be utilized in the recent wireless body network management for ubiquitous healthcare services.

망관리, 무선 신체망 (WBAN), 에너지 효율적 구성관리, Network management, wireless body network (WBAN), energy efficient configuration management,

Description

무선 신체 망 구성 방법 및 시스템{Method and System for Network Configuration at Wireless Body Area Network}Method and system for configuring wireless body network {Method and System for Network Configuration at Wireless Body Area Network}

본 발명은 멀티 홉 네트워크 구성 방법 및 멀티 홉 네트워크 시스템에 관한 것이다. 더욱더 자세하게는, 무선 신체 망(Wireless Body Area Network; WBAN)을 구성 하는 노드가 인체의 움직임 등에 의해 연결된 노드와 접속이 끊어진 경우, 도달 가능한 부모 후보 노드들 중에서 각 노드 간 전력 소모가 일정해지고, 서비스의 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 노드를 선정하여 새로운 부모 노드로 설정하는 멀티 홉 방식의 무선 신체 망 구성 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-hop network configuration method and a multi-hop network system. In more detail, when a node constituting a wireless body area network (WBAN) is disconnected from a connected node due to movement of a human body, power consumption between each node becomes constant among the reachable parent candidate nodes, The present invention relates to a multi-hop wireless body network configuration method and system for selecting a node capable of guaranteeing QoS (Quality of Service) and setting it as a new parent node.

최근 유비쿼터스(Ubiquitous) 헬스 케어 서비스를 위한 무선 신체 망에 대한 연구가 IEEE 등을 중심으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 무선 신체망은 전력제한 및 생체특성을 반영하여 멀티 홉 통신 기반의 부모노드 및 자식노드로 구성된 트리 형태로 구성되는 경우가 많다. 이 경우 기존의 센서 네트워크와 달리 빈번한 신체의 움직임으로 망에 연결되어 있는 노드의 연결이 끊어질 가능성이 높으며 각 노드의 전력소모 제한으로 인해 각 노드에서 처리 가능한 노드 연결 수에 제한이 있다.Recently, research on wireless body network for ubiquitous health care service has been actively conducted mainly on IEEE. The wireless body network is often configured in a tree form of parent and child nodes based on multi-hop communication in consideration of power limitation and biometric characteristics. In this case, unlike the existing sensor network, there is a high possibility that the nodes connected to the network are disconnected due to frequent body movements, and there is a limit on the number of node connections that can be processed by each node due to the power consumption limitation of each node.

전세계적으로 사회가 급격히 고령화됨에 따라 만성 질환자 및 노령인구의 수가 증가하고 있고 이에 따라 의료지출이 급격히 늘어나고 있다. 이러한 의료지출을 줄이고 “언제, 어디서나” 이용 가능한 건강관리 및 의료서비스를 위해 U(Ubiquitous)- 헬스 케어 서비스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. U-헬스 케어 서비스는 신체의 생체 정보를 획득하고 원격 모니터링 하는 것이 기본적 기능인데, 생체 정보 획득을 위한 하나의 방법으로 무선 신체 망(Wireless Body Area Network; WBAN)이 있다.As society ages rapidly around the world, the number of chronically ill and elderly populations is increasing, and medical expenditures are rapidly increasing. In order to reduce such medical expenditures and to provide health care and medical services available “anytime, anywhere”, research on Ubiquitous (Healthcare Services) is being actively conducted. U-health care service is a basic function to acquire the body biometric information and remote monitoring, one way to obtain biometric information is the Wireless Body Area Network (WBAN).

무선 신체 망은 인체를 기준으로 하여 인체내부 및 인체로부터 3 미터 이내의 무선통신으로 정의된다. 즉 생체 센서에서 검출된 생체정보를 무선 신체 망을 이용하여 사용자의 게이트웨이 (PDA, 노트북, PC 등)까지 전송하여 사용자의 건강 상태를 원격에서 모니터링 할 수 있게 하는 것이다. 하지만 센서 노드는 소규모의 데이터 수용능력과 배터리 기반의 전력 소비 구조를 가지기 때문에 최소한의 전력을 소모하면서 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 방법이 필요하다.A wireless body network is defined as a wireless communication within 3 meters from the inside of the human body and the human body based on the human body. In other words, the biometric information detected by the biometric sensor is transmitted to the user's gateway (PDA, notebook, PC, etc.) using a wireless body network so that the user's health status can be monitored remotely. However, since sensor nodes have a small data capacity and battery-based power consumption structure, there is a need for a method of guaranteeing quality of service (QoS) with minimal power consumption.

센서네트워크에서 전력 소모에 대한 많은 연구가 진행되어왔지만 무선 신체 망 환경은 전통적인 센서네트워크와 다르다. 무선 신체 망의 센서는 전통적인 센서네트워크와는 달리 신체내부에 위치 할 수도 있기 때문에, 신체내부의 생물학적인 속성과 안테나의 높이가 패킷 손실에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 생물학적인 속성을 고려해야 하는 신체내부에서 직접적인 단일 홉 통신은 높은 전파비용을 소모하여 배터리의 수명을 단축시킨다. 따라서 멀티 홉 통신 기반 무선 신체 망에서의 전력 소모에 대한 연구가 절실히 필요하다.Although much research has been conducted on power consumption in the sensor network, the wireless body network environment is different from the traditional sensor network. Unlike traditional sensor networks, sensors in wireless body networks can be located inside the body, so biological properties and antenna height inside the body can affect packet loss. In addition, direct single-hop communication within the body, where biological properties must be considered, consumes high propagation costs and shortens battery life. Therefore, there is an urgent need for a study on power consumption in a multi-hop communication based wireless body network.

특히, 많은 자식노드가 새로운 부모노드에게 등록을 요구할 경우 센서노드의 제한된 파워와 메모리로 인해 자식 노드의 연결 요청을 처리 할 수 없는 문제점을 해결해야 하고, 신체의 움직임이 빈번하게 발생함에 따라 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 끊어진 노드의 빠른 연결 설정이 어려운 문제점을 개선해야 한다. 또한, 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 새로운 연결 노드를 설정함에 있어서, 각 노드 간에 소모 전력량에 큰 차이가 나지 않도록 해야 한다.In particular, when a lot of child nodes require registration from a new parent node, it is necessary to solve the problem that a connection request of a child node cannot be handled due to the limited power and memory of the sensor node. If the connection with the server is lost, it is necessary to improve the problem of the quick connection setup of the broken node. In addition, when setting a new connection node when the connection with another node is lost, it is necessary to prevent a large difference in power consumption between the nodes.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 새로운 연결 노드를 설정함에 있어서, 각 노드 간에 소모 전력량에 큰 차이가 나지 않도록 하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, when setting up a new connection node when the connection to the other node is disconnected, multi-hop network configuration so that there is no significant difference in power consumption between each node To provide a way.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 끊어진 노드의 빠른 연결 설정이 가능하도록 하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, to provide a multi-hop network configuration method for enabling a fast connection of the disconnected node when the connection to the other node is disconnected.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 새로운 연결 노드를 설정함에 있어서, 루트 노드와의 홉 수가 일정 횟수를 넘지 않도록 하고, 긴급한 패킷의 지연 시간이 미리 정해진 한계치를 넘지 않도록 하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to establish a new connection node when the connection with another node is lost, so that the number of hops with the root node does not exceed a certain number of times, and the delay time of the urgent packet is a predetermined limit. It is to provide a multi-hop network configuration method that does not exceed.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법은 타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 페이징(paging) 메시지를 방송하는 단계 및 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노 드를 상기 절체 노드의 부모 노드로 설정하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 부모 노드는 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 노드이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of configuring a multi-hop network, in which a switching node disconnected from another node broadcasts a paging message and among parent candidate nodes responding to the paging message. Setting one node to a parent node of the switching node. At this time, the parent node is a value of the remaining power of each node calculated on the assumption that all non-root nodes included in the network transmit a packet toward the root node in a network configuration in which the switching node is a child node of the parent node. Is the node whose standard deviation is minimal.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법은 타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 페이징(paging) 메시지를 방송하는 단계 및 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 절체 노드의 부모 노드로 설정하는 단계를 포함한다. 다만, 상기 부모 노드는 상기 부모 후보 노드의 잔존 전력량을 기준으로 설정된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of configuring a multi-hop network, in which a switching node disconnected from another node broadcasts a paging message and among parent candidate nodes responding to the paging message. Setting one node as a parent node of the transfer node. However, the parent node is set based on the remaining power amount of the parent candidate node.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 태양에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템은 타 멀티 홉 노드와 무선 통신을 수행하는 인터페이스부, 타 멀티 홉 노드와 접속이 끊어진 것으로 판정한 경우, 페이징(paging) 메시지를 생성하여 상기 인터페이스부를 통하여 방송하는 절체 판정부, 상기 멀티 홉 네트워크 시스템에 포함된 모든 상기 멀티 홉 노드의 잔존 전력량 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 부모 노드로 설정하는 부모 노드 결정부를 포함하는 멀티 홉 노드를 하나 이상 포함한다. 이때, 상기 부모 노드 결정부는 상기 저장부에 저장된 상기 잔존 전력량의 크기를 기준으로 상기 부모 노드를 설정한다.In the multi-hop network system according to another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, when it is determined that the connection with the other multi-hop node, the connection with the other multi-hop node is disconnected, paging (paging) One of a switching determination unit generating a message and broadcasting through the interface unit, a storage unit storing remaining power amount data of all the multi-hop nodes included in the multi-hop network system, and a parent candidate node responding to the paging message; At least one multi-hop node including a parent node determining unit for setting the node as a parent node. In this case, the parent node determiner sets the parent node based on the amount of the remaining power stored in the storage.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 멀티 홉 네트워크에 포함된 한 노드가 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 새로운 연결 노드를 설정함에 있어서, 각 노드 간에 소모 전력량에 큰 차이가 나지 않도록 하고, 루트 노드와의 홉 수가 일정 횟수를 넘지 않도록 하고, 긴급한 패킷의 지연 시간이 미리 정해진 한계치를 넘지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, when one node included in the multi-hop network is disconnected from the other node in setting up a new connection node, so as not to make a large difference in the amount of power consumption between each node, The number of hops does not exceed a certain number of times, and the delay time of urgent packets does not exceed a predetermined limit.

또한, 멀티 홉 네트워크에 포함된 한 노드가 다른 노드와의 접속이 끊어질 경우 새로운 연결 노드를 설정함에 있어서, 빠른 연결 설정이 가능하도록 하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 제공하여 긴급한 패킷을 저장하고 있는 노드가 지연을 최소화하여 상기 패킷을 송신할 수 있는 효과가 있다.In addition, when a node included in a multi-hop network loses connection with another node, a node that stores urgent packets is provided by providing a multi-hop network configuration method that enables fast connection establishment in establishing a new connection node. Has the effect of transmitting the packet with a minimum delay.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms. The embodiments of the present invention make the posting of the present invention complete and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 단계들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있고, 특히 무선 인체 망을 구성하는 센서 노드에서 실행 될 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, a method of configuring a multi-hop network according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, it will be understood that each of the steps in the process flowchart figures may be performed by computer program instructions. It is to be understood that these computer program instructions may be mounted on a processor of a special purpose computer or other programmable data processing equipment, and in particular may be executed on a sensor node making up a wireless human body network.

본 발명에 따른 멀티 홉 네트워크 구성의 토폴로지(topology)는 트리(tree) 형 토폴로지를 적어도 일부 포함할 수 있다.The topology of a multi-hop network configuration according to the present invention may include at least a part of a tree topology.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 다른 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 설명하기로 한다. 도 1은 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 순서도이다.Hereinafter, a method of configuring a multi-hop network according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a flowchart illustrating a method of configuring a multi-hop network according to the present embodiment.

타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 연결되었던 노드와 접속이 끊긴 것을 감지한다(S100). 일정 주기로 수신되는 동기화(Synchronization) 데이터가 일정 주기 도과 후에도 수신되지 않는 경우 연결이 끊긴 것으로 감지될 수 있다. 상기 접속이 끊긴 것의 원인은 상기 절체 노드의 위치 이동으로 인한 타 노드 간 거리의 통신 반경 초과 일 수 있다. 예를 들어, 손 끝에 설치되어 있던 노드가 옆구리에 설치되어 있던 노드와 연결되어 있는 네트워크 구성에서, 무선 인간 망 대상자가 손을 움직여 상기 옆구리에 설치되어 있던 노드와의 통신 반경을 벗어난 경우, 상기 손에 설치된 노드는 옆구리에 설치된 노드와 접속이 끊긴 것을 감지하게 된다(S100). 상기 절체 노드는 리프(leaf) 노드 일 수 있다.The switching node disconnected from another node is disconnected from the node that was connected (S100). If the synchronization data received at regular intervals is not received even after a certain period of time, the connection may be detected as disconnected. The cause of the disconnection may be greater than the communication radius of the distance between other nodes due to the positional movement of the transfer node. For example, in a network configuration in which a node installed at the fingertip is connected to a node installed at the side, when the target of the wireless human network moves a hand and moves out of the communication radius with the node installed at the side, the hand The node installed in will detect the disconnection with the node installed in the side (S100). The transfer node may be a leaf node.

상기 절체 노드는 페이징 메시지를 방송한다(S102). 상기 페이징 메시지는 미리 정의된 포맷의 응답 요청 메시지 일 수 있다. 상기 페이징 메시지는 상기 절체 노드의 통신 반경 내에 있는 타 노드가 수신하게 된다. 상기 페이징 메시지를 수신한 타 노드는 응답 메시지를 송신한다.The switching node broadcasts a paging message (S102). The paging message may be a response request message in a predefined format. The paging message is received by another node within the communication radius of the switching node. The other node receiving the paging message transmits a response message.

상기 절체 노드는 상기 응답 메시지를 수신한다(S104). 상기 절체 노드는 상기 응답 메시지를 송신한 노드를 부모 후보 노드로 판정한다.The transfer node receives the response message (S104). The transfer node determines the node that sent the response message as a parent candidate node.

상기 절체 노드는 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 절체 노드의 부모 노드로 설정한다. 다만, 상기 부모 노드는 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 노드이어야 한다(S106). 이하, 부모 노드로 설정한다는 것은, 부모 노드와 자식 노드 간에 통신 채널을 형성한다는 의미를 포함함을 유의하여야 한다.The switchover node sets one of the parent candidate nodes responding to the paging message as a parent node of the switchover node. However, in the parent node, the remaining power amount value of each node calculated on the assumption that all non-root nodes included in the network transmit packets in the direction of the root node in the network configuration in which the switching node is a child node of the parent node. Should be a node whose standard deviation is minimum (S106). Hereinafter, it should be noted that setting as a parent node includes forming a communication channel between a parent node and a child node.

상기 절체 노드가 상기 각 부모 후보 노드의 자식 노드로 편입되는 경우의 표준 편차를 구하기 위해 상기 절체 노드는 각 노드의 전력량에 대한 데이터를 저장하는 것이 바람직하다. 상기 전력량에 대한 데이터는 각 노드의 현재 잔존 전력량에 대한 데이터 및 패킷을 송수신 할 때 소모 되는 데이터를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전력량에 대한 데이터는 루트 노드에 의해 취합되어 네트워크 내 모든 노드에 배포되는 것일 수 있다.In order to obtain a standard deviation when the switching node is incorporated as a child node of each parent candidate node, the switching node preferably stores data on the amount of power of each node. The data on the amount of power preferably includes data on the amount of power remaining in each node and data consumed when transmitting and receiving packets. In addition, the data on the amount of power may be collected by the root node and distributed to all nodes in the network.

상기 표준 편차는 표 1에 게시된 식에 의해 산출 될 수 있다.The standard deviation can be calculated by the formula published in Table 1.

Figure 112009047225496-pat00001
Figure 112009047225496-pat00001

표 1: 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차 산출 식Table 1: Equation for calculating standard deviation of remaining power values of each node

표 1에 도시된 각 기호를 설명하면 다음과 같다. 전체 네트워크에 포함된 노드 중 연결된 노드의 수가 s인 일련의 노드의 집합은 {N1, N2, … , Ns}로 구성될 것이다. 전체 네트워크에 포함된 노드 중 현재 연결되지 않은 또 다른 노드가 존재할 수도 있으므로, 현재 연결된 노드 만을 대상으로 표준편차를 산출하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.Referring to each symbol shown in Table 1 as follows. The set of nodes in which the number of connected nodes among the nodes in the entire network is s is {N 1 , N 2 ,. , N s }. Since there may be another node that is not currently connected among the nodes included in the entire network, it may be understood that the standard deviation is calculated only for the currently connected node.

P(Ni)는 노드 i가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 후 잔존 전력량을 계산한 값이다. m은 네트워크에 포함된 전체 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 후 잔존 전력량의 평균이다. 따라서, 상기 값을 계산 하면, 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 산출됨을 알 수 있다.P (N i ) is a value obtained by calculating the amount of power remaining after node i transmits a packet toward the root node. m is an average of remaining power amounts after all nodes included in the network transmit packets toward the root node. Therefore, when the value is calculated, it can be seen that the standard deviation of the remaining power amount values of each node calculated based on the assumption that all the non-root nodes included in the network transmit the packet toward the root node.

절체 노드는 부모 후보 노드 각각에 대하여, 자식 노드가 되는 상황을 가정하여 상기 표준 편차를 산출하고, 상기 표준 편차 값이 가장 작게 되는 부모 후보 노드를 부모 노드로 설정하는 것이다. 예를 들어, 부모 후보 노드가 3개인 경우, 즉, 3개의 노드가 상기 페이징 메시지에 응답 한 경우에는 상기 표준 편차 값을 3번 산출하여 그 중, 상기 표준 편차 값이 가장 작게 되는 부모 후보 노드를 부모 노드로 설정하는 것이다.For each of the parent candidate nodes, the transfer node calculates the standard deviation under the assumption that the child node is a child node, and sets the parent candidate node having the smallest standard deviation value as the parent node. For example, when there are three parent candidate nodes, that is, when three nodes respond to the paging message, the standard deviation value is calculated three times, and among them, the parent candidate node having the smallest standard deviation value is selected. Is set to the parent node.

부모 노드 설정 시, 절체 노드는 상기 부모 노드와 상기 루트 노드 간의 홉(hop) 수가 홉 임계치 보다 작거나 같은지 여부를 더 고려하여 설정할 수 있다. 상기 홉 임계치는 미리 정해진 값일 수 있다. 즉, 루트 노드까지의 홉 수가 미리 정해진 홉 임계치를 초과하지 않도록 부모 노드를 설정하므로, QoS를 보장하는 데 도움이 되는 효과가 있다.When setting the parent node, the switching node may be set in consideration of whether the number of hops between the parent node and the root node is less than or equal to a hop threshold. The hop threshold may be a predetermined value. That is, since the parent node is set so that the number of hops to the root node does not exceed a predetermined hop threshold, there is an effect that helps to guarantee QoS.

상기 홉 임계치는 상기 루트 노드 및 상기 부모 노드의 순서쌍을 기초로 하여 설정된 값일 수 있다. 즉, 상기 홉 임계치는 전체적으로 하나의 값이 미리 지정되는 것이 아니라, 상기 루트 노드 및 상기 부모 노드의 순서쌍에 따라 각각 다른 값이 지정 될 수 있다.The hop threshold may be a value set based on an ordered pair of the root node and the parent node. That is, the hop threshold may not be previously designated with a single value as a whole, but different values may be specified according to the ordered pairs of the root node and the parent node.

부모 노드 설정 시, 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 상기 절체 노드가 상기 부모 노드에 긴급 패킷을 송신한 상 황을 가정하여 계산된 통신 지연 시간이 미리 설정된 지연 시간 한계치 이하인지 여부를 더 고려하여 설정될 수 있다. 상기 지연 시간 한계치는 IEEE 802.15 TG(Task Group) 6에서 제안한 100밀리 초(ms)일 수 있다. 상기 긴급 패킷은 패킷에 부여된 긴급도가 일정 수준 이상인 패킷을 의미한다. 상기 긴급도는 본 네트워크의 각 노드가 송수신 하는 패킷에 포함되는 것일 수 있다.In setting the parent node, the communication delay time calculated on the assumption that the switch node transmits an emergency packet to the parent node in a network configuration in which the switch node is a child node of the parent node is less than a preset delay time limit. It may be set in consideration of whether or not. The delay time threshold may be 100 milliseconds (ms) proposed by IEEE 802.15 TG (Task Group) 6. The emergency packet refers to a packet having an emergency level assigned to the packet or more. The urgency may be included in packets transmitted and received by each node of the present network.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 다른 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 설명하기로 한다. 도 2은 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 순서도이다.Hereinafter, another multi-hop network configuration method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. 2 is a flowchart of a multi-hop network configuration method according to the present embodiment.

타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 연결되었던 노드와 접속이 끊긴 것을 감지한다(S200). 일정 주기로 수신되는 동기화(Synchronization) 데이터가 일정 주기 도과 후에도 수신되지 않는 경우 연결이 끊긴 것으로 감지될 수 있다. 상기 접속이 끊긴 것의 원인은 상기 절체 노드의 위치 이동으로 인한 타 노드 간 거리의 통신 반경 초과 일 수 있다. 예를 들어, 손 끝에 설치되어 있던 노드가 옆구리에 설치되어 있던 노드와 연결되어 있는 네트워크 구성에서, 무선 인간 망 대상자가 손을 움직여 상기 옆구리에 설치되어 있던 노드와의 통신 반경을 벗어난 경우, 상기 손에 설치된 노드는 옆구리에 설치된 노드와 접속이 끊긴 것을 감지하게 된다(S200). 상기 절체 노드는 리프(leaf) 노드 일 수 있다.The switching node disconnected from another node is disconnected from the node that was connected (S200). If the synchronization data received at regular intervals is not received even after a certain period of time, the connection may be detected as disconnected. The cause of the disconnection may be greater than the communication radius of the distance between other nodes due to the positional movement of the transfer node. For example, in a network configuration in which a node installed at the fingertip is connected to a node installed at the side, when the target of the wireless human network moves a hand and moves out of the communication radius with the node installed at the side, the hand The node installed in the will detect that the connection with the node installed in the side (S200). The transfer node may be a leaf node.

상기 절체 노드는 페이징 메시지를 방송한다(S202). 상기 페이징 메시지는 미리 정의된 포맷의 응답 요청 메시지 일 수 있다. 상기 페이징 메시지는 상기 절체 노드의 통신 반경 내에 있는 타 노드가 수신하게 된다. 상기 페이징 메시지를 수신한 타 노드는 응답 메시지를 송신한다.The transfer node broadcasts a paging message (S202). The paging message may be a response request message in a predefined format. The paging message is received by another node within the communication radius of the switching node. The other node receiving the paging message transmits a response message.

상기 절체 노드는 상기 응답 메시지를 수신한다(S204). 상기 절체 노드는 상기 응답 메시지를 송신한 노드를 부모 후보 노드로 판정한다.The transfer node receives the response message (S204). The transfer node determines the node that sent the response message as a parent candidate node.

상기 절체 노드는 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 절체 노드의 부모 노드로 설정한다. 다만, 상기 부모 노드는 상기 부모 후보 노드의 잔존 전력량을 기준으로 설정 된다(S206). 예를 들면, 상기 절체 노드는 상기 부모 후보 노드 중 현재 잔존 전력량이 가장 많은 노드를 부모 노드로 설정하거나, 상기 부모 후보 노드 중 현재 잔존 전력량이 가장 적은 노드를 부모 노드로 설정할 수 있다.The switchover node sets one of the parent candidate nodes responding to the paging message as a parent node of the switchover node. However, the parent node is set based on the remaining power amount of the parent candidate node (S206). For example, the transfer node may set a node having the highest amount of current remaining power among the parent candidate nodes as a parent node, or set a node having the least amount of current remaining power among the parent candidate nodes as a parent node.

그런데, 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 새로이 편입됨으로써, 상기 부모 노드가 너무 많은 자식 노드와 통신을 하게 된다면, 상기 부모 노드는 다른 노드에 비해 더 많은 전력량을 소비하게 되고, 이는 배터리 교체 주기를 단축시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법은 부모 노드 설정 단계(S206) 이후에 부모 노드가 한계 차수(degree)를 초과하였는지 판정한다(S208). 상기 차수(degree)는 하나의 노드가 소유한 자식 노드의 수를 뜻하는 정수이다. 상기 한계 차수는 미리 지정된 값임이 바람직하다. 예를 들어 상기 한계 차수가 5로 지정된 경우, 각각의 노드는 최대 5개의 자식 노드만을 소유할 수 있다.However, when the switching node is newly incorporated as a child node of the parent node, and the parent node communicates with too many child nodes, the parent node consumes more power than other nodes, which is a battery replacement. There is a problem of shortening the cycle. Therefore, the multi-hop network configuration method according to the present embodiment determines whether the parent node has exceeded the threshold degree after the parent node setting step S206 (S208). The degree is an integer representing the number of child nodes owned by one node. The limit order is preferably a predetermined value. For example, if the limit order is designated as 5, each node may own only up to 5 child nodes.

판정(S208)의 결과 부모 노드가 한계 차수를 초과하게 되었다면, 자식 노드 중 하나의 연결을 해제한다. 상기 자식 노드 중, 저장하고 있는 패킷의 긴급도가 가장 낮은 자식 노드의 연결을 해제(S210)하는 것이 바람직하다. 긴급도가 높은 자식 노드의 연결을 유지하도록 하여 현재 패킷의 전송을 보장해줄 수 있으므로, QoS 보장에 효과가 있다.If the parent node exceeds the limit order as a result of the determination (S208), one of the child nodes is disconnected. Among the child nodes, it is preferable to disconnect (S210) the child node having the lowest urgency of the stored packet. Since it is possible to guarantee the transmission of the current packet by maintaining the connection of the high urgency child node, it is effective in guaranteeing QoS.

상기 연결이 해제된 노드는 다시 연결되기 위하여 페이징 메시지를 방송한다. 상기 연결이 해제된 노드는 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 연결 해제 노드의 부모 노드로 설정한다. 상기 부모 노드는 상기 연결 해제 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 노드인 것이 바람직하다(S212).The disconnected node broadcasts a paging message to reconnect. The disconnected node sets one of the parent candidate nodes responding to the paging message as a parent node of the disconnected node. The parent node of the remaining power amount values of each node calculated on the assumption that all the non-root nodes included in the network transmit a packet toward the root node in the network configuration in which the disconnection node is a child node of the parent node. It is preferable that the node has a minimum standard deviation (S212).

상기 표준 편차는 표 1에 도시된 식에 의해 산출 될 수 있고, 이전에 설명된 실시예에서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 산출될 수 있는 바, 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.The standard deviation may be calculated by the formula shown in Table 1, and may be calculated by the same method as described in the above-described embodiment, which will be omitted.

부모 노드 설정 시, 상기 연결 해제 노드는 상기 부모 노드와 상기 루트 노드 간의 홉(hop) 수가 홉 임계치 보다 작거나 같은지 여부를 더 고려하여 설정할 수 있다. 상기 홉 임계치는 미리 정해진 값일 수 있다. 즉, 루트 노드까지의 홉 수가 미리 정해진 홉 임계치를 초과하지 않도록 부모 노드를 설정하므로, QoS를 보장하는 데 도움이 되는 효과가 있다.When establishing a parent node, the disconnection node may be configured by further considering whether the number of hops between the parent node and the root node is less than or equal to a hop threshold. The hop threshold may be a predetermined value. That is, since the parent node is set so that the number of hops to the root node does not exceed a predetermined hop threshold, there is an effect that helps to guarantee QoS.

상기 홉 임계치는 상기 루트 노드 및 상기 부모 노드의 순서쌍을 기초로 하여 설정된 값일 수 있다. 즉, 상기 홉 임계치는 전체적으로 하나의 값이 미리 지정 되는 것이 아니라, 상기 루트 노드 및 상기 부모 노드의 순서쌍에 따라 각각 다른 값이 지정 될 수 있다.The hop threshold may be a value set based on an ordered pair of the root node and the parent node. That is, the hop threshold may not be previously assigned a single value as a whole, but may be different from each other according to an ordered pair of the root node and the parent node.

부모 노드 설정 시, 상기 연결 해제 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 상기 연결 해제 노드가 상기 부모 노드에 긴급 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 통신 지연 시간이 미리 설정된 지연 시간 한계치 이하인지 여부를 더 고려하여 설정될 수 있다. 상기 지연 시간 한계치는 IEEE 802.15 TG(Task Group) 6에서 제안한 100밀리 초(ms)일 수 있다. 상기 긴급 패킷은 패킷에 부여된 긴급도가 일정 수준 이상인 패킷을 의미한다. 상기 긴급도는 본 네트워크의 각 노드가 송수신 하는 패킷에 포함되는 것일 수 있다.In setting a parent node, a communication delay time calculated based on the assumption that the disconnection node transmits an emergency packet to the parent node in a network configuration in which the disconnection node is a child node of the parent node, has a preset delay time limit. It may be set considering further whether or not. The delay time threshold may be 100 milliseconds (ms) proposed by IEEE 802.15 TG (Task Group) 6. The emergency packet refers to a packet having an emergency level assigned to the packet or more. The urgency may be included in packets transmitted and received by each node of the present network.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법을 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of configuring a multi-hop network according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

먼저, 표 2는 본 예시에 적용될 잔존 전력량 및 소유한 패킷의 긴급도를 나타낸 표이다.First, Table 2 is a table showing the amount of power remaining and the urgency of owned packets to be applied to this example.

Figure 112009047225496-pat00002
Figure 112009047225496-pat00002

<표 2: 각 노드 별 잔존 전력량(Power) 및 소유한 패킷의 긴급도(Priority)><Table 2: Remaining Power of Each Node and Priority of Owned Packets>

상기 긴급도는 N: 긴급하지 않은 패킷, U: 긴급한 패킷으로 표시되었다.The urgency is indicated by N: non-urgent packet, U: urgent packet.

먼저, 도 3은 멀티 홉 네트워크의 초기 노드 구성이다. 이하, 상기 한계 차 수는 2로 가정하고, 각 노드의 통신 반경은 40cm라고 가정한다.First, FIG. 3 is an initial node configuration of a multi-hop network. Hereinafter, it is assumed that the limit order is 2, and the communication radius of each node is 40 cm.

도 2에 도시된 바와 같이 무선 인간 망의 대상자가 팔을 들어올린 경우, 본발명에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법이 어떻게 적용되는지 설명하기로 한다.As shown in FIG. 2, when the subject of the wireless human network raises his arm, a method of configuring a multi-hop network according to the present invention will be described.

노드 J는 페이징 메시지를 방송하고, J의 통신 반경 내에 존재하는 노드 K, H, L이 응답 메시지를 송신한다. K, H, L이 부모 후보 노드가 된다.Node J broadcasts a paging message, and nodes K, H, and L, which are within J's communication radius, transmit a response message. K, H, and L become parent candidate nodes.

J는 K, H, L 중 가장 작은 잔존 전류량을 가진 H 노드를 부모 노드로 설정한다. 가장 작은 잔존 전류량을 가진 노드를 선택하는 것은 하나의 예시 일 뿐, 가장 큰 전류량을 가진 노드를 선택할 수도 있음을 유의해야 한다.J sets the H node having the smallest residual current among K, H, and L as a parent node. It should be noted that selecting a node with the smallest residual amount of current is just one example and may select a node with the largest amount of current.

J가 H노드를 부모 노드로 설정한 결과 H노드가 한계 차수를 초과한 것을 알 수 있다.As a result of J setting H node as a parent node, it can be seen that H node exceeds the limit order.

H노드는 자식 노드인 J, L, K 노드 중 하나의 노드와의 연결을 해제해야 한다. J, L, K 중 K 노드 만이 긴급하지 않은 패킷을 소유하고 있기 때문에 K노드의 연결이 해제된다.The H node must disconnect from one of the child nodes J, L, and K. The K node is disconnected because only K nodes among J, L, and K own non-urgent packets.

도 3에 도시된 바와 같이 K노드는 페이징 메시지를 방송한다. 상기 페이징 메시지에 K의 통신 반경 내에 존재하는 G, H, J 노드가 응답 메시지를 송신하고, K 노드의 부모 후보 노드가 된다.As shown in FIG. 3, the K node broadcasts a paging message. The G, H, and J nodes present in the paging message within the communication radius of K transmit a response message and become parent candidate nodes of the K node.

K 노드는 G, H, J 노드 각각을 부모 노드로 시뮬레이션 하여 어떤 노드의 자식 노드로 되는 경우, 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는지 시뮬레이션 한다. 본 예시에서는 K 노드가 G 노드의 자식 노드 가 되었을 때 상기 표준 편차가 최소로 되는 것으로 가정한다.K node simulates each of G, H, J nodes as a parent node and becomes a child node of each node, and each node calculated by assuming that all non-root nodes included in the network transmit packets toward the root node. Simulate that the standard deviation of the remaining power values of is minimized. In this example, it is assumed that the standard deviation becomes minimum when the K node becomes a child node of the G node.

도 4에 도시된 바와 같이 K노드는 G노드를 부모 노드로 설정한다.As shown in FIG. 4, the K node sets the G node as the parent node.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템의 구성 및 동작에 대해 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 7은 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.Hereinafter, the configuration and operation of a multi-hop network system according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. 7 is a block diagram showing the configuration of a multi-hop network system according to the present embodiment.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템은 하나 이상의 멀티 홉 노드(700)를 포함한다. 멀티 홉 노드(700)는 다른 멀티 홉 노드(700)와 통신하여 본 실시예에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템을 구성한다. 멀티 홉 노드(700)는 다른 멀티 홉 노드(700)와 무선 통신을 하는 것이 바람직하다. 멀티 홉 노드(700)는 예를 들어 무선 인체 망(WBAN)을 구성하는 노드일 수 있다.As shown in FIG. 7, the multi-hop network system according to the present embodiment includes one or more multi-hop nodes 700. The multi-hop node 700 communicates with other multi-hop nodes 700 to form a multi-hop network system according to the present embodiment. Multi-hop node 700 preferably communicates wirelessly with other multi-hop nodes 700. The multi-hop node 700 may be, for example, a node constituting a wireless human body network (WBAN).

도 7에 도시된 바와 같이, 멀티 홉 노드(700)는 절체 판정부(702), 부모 노드 결정부(704), 자식 노드 관리부(706), 저장부(708) 및 인터페이스부(710)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the multi-hop node 700 includes a switching determination unit 702, a parent node determination unit 704, a child node manager 706, a storage unit 708, and an interface unit 710. can do.

인터페이스부(710)는 타 멀티 홉 노드(700)와 무선 통신을 수행한다.The interface unit 710 performs wireless communication with other multi-hop nodes 700.

절체 판정부(702)는 타 멀티 홉 노드(700)와 접속이 끊어진 것으로 판정한 경우, 페이징(paging) 메시지를 생성하여 인터페이스부(710)를 통하여 방송한다. 절체 판정부(702)는 주기적으로 타 멀티 홉 노드(700)와 송수신하는 싱크 메시지가 수신되지 않는 경우, 타 멀티 홉 노드(700)와 접속이 끊어진 것으로 판정하는 것이 바람직하다.When the transfer determination unit 702 determines that the connection with the other multi-hop node 700 is disconnected, the transfer determination unit 702 generates a paging message and broadcasts it through the interface unit 710. When the transfer decision unit 702 does not receive a sync message periodically transmitted / received with the other multi-hop node 700, it is preferable to determine that the connection with the other multi-hop node 700 is disconnected.

부모 노드 결정부(704)는 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노 드 중 하나의 노드를 부모 노드로 설정한다. 이때, 상기 부모 노드 결정부는 저장부(708)에 저장된 상기 잔존 전력량의 크기를 기준으로 상기 부모 노드를 설정한다. 예를 들어, 상기 부모 후보 노드 중 잔존 전력량의 크기가 가장 큰 노드를 부모 노드로 설정하거나, 상기 부모 후보 노드 중 잔존 전력량의 크기가 가장 작은 노드를 부모 노드로 설정할 수 있다.The parent node determiner 704 sets one node among the parent candidate nodes responding to the paging message as the parent node. In this case, the parent node determination unit sets the parent node based on the amount of the remaining power amount stored in the storage unit 708. For example, a node having the largest remaining power amount among the parent candidate nodes may be set as a parent node, or a node having the smallest remaining power amount among the parent candidate nodes may be set as a parent node.

저장부(708)는 상기 멀티 홉 네트워크 시스템에 포함된 모든 상기 멀티 홉 노드의 잔존 전력량 데이터를 저장한다. 저장부(708)는 상기 멀티 홉 네트워크 시스템에 포함된 모든 상기 멀티 홉 노드의 패킷 송수신 시 소모 전력량 데이터 및 상기 멀티 홉 네트워크 시스템에 포함된 모든 상기 멀티 홉 노드가 각각 저장하고 있는 패킷의 긴급도 데이터를 더 포함할 수 있다.The storage unit 708 stores remaining power amount data of all the multi-hop nodes included in the multi-hop network system. The storage unit 708 stores power consumption data when transmitting and receiving packets of all the multi-hop nodes included in the multi-hop network system, and emergency data of packets stored by all the multi-hop nodes included in the multi-hop network system, respectively. It may further include.

자식 노드 관리부(706)는 타 멀티 홉 노드(700)와 접속이 끊어진 것으로 판정된 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드가 된 결과 상기 부모 노드의 차수(degree)가 한계 차수를 초과하는 경우, 상기 부모 노드의 자식 노드 중 하나의 연결을 해제한다. 상기 차수(degree)는 자식 노드의 수를 의미 한다. 상기 한계 차수는 하나의 노드가 가질 수 있는 자식 노드 수의 최대 값을 의미 한다. 자식 노드 관리부(706)는 상기 자식 노드 중, 저장부(708)에 저장된 상기 패킷의 긴급도가 가장 낮은 자식 노드의 연결을 해제할 수 있다. 저장된 패킷의 긴급도가 가장 낮은 노드의 경우, 잠시 연결이 해제 된 후, 재 연결되어도 네트워크의 QoS에 큰 문제를 야기하지는 않기 때문이다.When the node determined to be disconnected from other multi-hop nodes 700 becomes a child node of the parent node, the child node manager 706 exceeds the limit order when the degree of the parent node exceeds the limit order. Disconnects one of the node's child nodes. The degree means the number of child nodes. The limit order means a maximum value of the number of child nodes that a node can have. The child node manager 706 may disconnect the child node having the lowest urgency of the packet stored in the storage 708 among the child nodes. This is because the node with the lowest urgency of the stored packet is disconnected for a while and then reconnected does not cause a big problem in the QoS of the network.

상기 연결이 해제 된 멀티 홉 노드(700)는 새로운 멀티 홉 노드(700)를 부 모 노드로 하여 네트워크에 재연결되어야 한다. 이하, 상기 재연결 동작에 대하여 설명하기로 한다.The disconnected multi-hop node 700 must be reconnected to the network using the new multi-hop node 700 as a parent node. Hereinafter, the reconnection operation will be described.

절체 판정부(702)는 상기 부모 노드와 접속이 해제된 것으로 판정한 경우, 페이징(paging) 메시지를 생성하여 인터페이스부(710)를 통하여 방송한다.When the transfer determination unit 702 determines that the connection with the parent node has been released, the transfer determination unit 702 generates a paging message and broadcasts it through the interface unit 710.

부모 노드 결정부(704)는 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 연결 해제 노드의 부모 노드로 설정하되, 상기 부모 노드는 부모 노드와 접속이 해제된 상기 멀티 홉 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 멀티 홉 노드가 되도록 한다.The parent node determining unit 704 sets one node among the parent candidate nodes responding to the paging message as a parent node of the disconnection node, wherein the parent node is configured to have the multi-hop node disconnected from the parent node. In the network configuration set as the child node of the parent node, a multi-hop node having a minimum standard deviation of the remaining power values calculated on the assumption that all non-root nodes included in the network transmit packets in the direction of the root node. To be

즉, 최초에 연결이 끊어진 멀티 홉 노드(700)는 페이징 메시지를 방송하여 응답한 타 멀티 홉 노드(700) 중 잔여 전력량이 가장 크거나 작은 멀티 홉 노드(700)를 부모노드로 하여 신속히 네트워크에 연결한 후, 상기 부모 노드가 한계 차수를 넘는 자식 노드와 연결하게 된 경우에는 소유한 패킷의 긴급도가 가장 낮은 노드의 연결을 해제하고, 상기 해제된 노드는 다시 페이징 메시지를 방송하여 응답한 타 멀티 홉 노드(700) 중 새로운 부모를 설정하되, 상기 새로운 부모 노드는 상기 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 멀티 홉 노드가 되도록 하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.That is, the first multi-hop node 700 that is disconnected is quickly connected to the network by using the multi-hop node 700 having the largest or smallest remaining power among other multi-hop nodes 700 responding by broadcasting a paging message. After connecting, when the parent node is connected to a child node exceeding a limit order, the parent node disconnects the node with the lowest urgency of the owned packet, and the released node again broadcasts a paging message and responds to the other node. It will be understood that a new parent of the multi-hop nodes 700 will be established, and the new parent will be a multi-hop node with a minimum standard deviation of the remaining power values of each node.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 제 1 실시예이다.1 is a first embodiment of a multi-hop network configuration method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 제 2 실시예이다.2 is a second embodiment of a multi-hop network configuration method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 실시 예의 제 1 상태도이다.3 is a first state diagram of an embodiment of a multi-hop network configuration method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 실시 예의 제 2 상태도이다.4 is a second state diagram of an embodiment of a multi-hop network configuration method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 실시 예의 제 3 상태도이다.5 is a third state diagram of an embodiment of a multi-hop network configuration method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 구성 방법의 실시 예의 제 4 상태도이다.6 is a fourth state diagram of an embodiment of a multi-hop network configuration method according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a multi-hop network system according to an embodiment of the present invention.

Claims (13)

타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 페이징(paging) 메시지를 방송하는 단계; 및Broadcasting, by a transfer node disconnected from another node, a paging message; And 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 절체 노드의 부모 노드로 설정하는 단계를 포함하되,Setting one node of a parent candidate node responsive to the paging message as a parent node of the transfer node, 상기 부모 노드는 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 노드인 멀티 홉 네트워크(Multi hop network) 구성 방법.The parent node is a standard of the remaining power amount values of each node calculated on the assumption that all non-root nodes included in the network transmit a packet toward the root node in a network configuration in which the switching node is a child node of the parent node. A method of configuring a multi hop network, which is a node with minimum deviation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 페이징 메시지를 방송하는 단계는,Broadcasting the paging message, 타 노드와의 거리가 통신 반경을 초과하여 접속이 끊어진 절체 노드가 페이징 메시지를 방송하는 단계를 포함하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법.A method of constructing a multi-hop network, comprising the step of broadcasting a paging message by a switching node that is disconnected because its distance from another node exceeds a communication radius. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부모 노드는 상기 루트 노드와의 홉(hop) 수가 홉 임계치보다 작거나 같은지 여부를 더 고려하여 설정되는 멀티 홉 네트워크 구성 방법.And wherein the parent node is established by further considering whether the number of hops with the root node is less than or equal to a hop threshold. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 홉 임계치는 상기 루트 노드 및 상기 부모 노드의 순서쌍을 기초로 하여 설정된 값인 멀티 홉 네트워크 구성 방법.And the hop threshold is a value set based on an ordered pair of the root node and the parent node. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부모 노드는 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 상기 절체 노드가 상기 부모 노드에 긴급 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 통신 지연 시간이 미리 설정된 지연 시간 한계치 이하인지 여부를 더 고려하여 설정되는 멀티 홉 네트워크 구성 방법.The parent node is a communication delay time calculated on the assumption that the transfer node has sent an emergency packet to the parent node in a network configuration in which the transfer node is set as a child node of the parent node, whether the communication delay time is less than or equal to a preset delay time limit. How to configure a multi-hop network that is set up with more consideration. 타 노드와 접속이 끊어진 절체 노드가 페이징(paging) 메시지를 방송하는 단계; 및Broadcasting, by a transfer node disconnected from another node, a paging message; And 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 절체 노드의 부모 노드로 설정하는 단계를 포함하되,Setting one node of a parent candidate node responsive to the paging message as a parent node of the transfer node, 상기 부모 노드는 상기 부모 후보 노드의 잔존 전력량을 기준으로 설정되는 멀티 홉 네트워크 구성 방법.And the parent node is configured based on the amount of power remaining of the parent candidate node. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 절체 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드가 된 결과 상기 부모 노드의 차수(degree)가 한계 차수를 초과하는 경우, 상기 부모 노드의 자식 노드 중 하나 의 연결을 해제하는 단계를 더 포함하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법.If the switchover node becomes a child node of the parent node and the degree of the parent node exceeds a limit order, disconnecting one of the child nodes of the parent node. Configuration method. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 부모 노드의 자식 노드 중 하나의 연결을 해제하는 단계는,Disconnecting one of the child nodes of the parent node, 상기 자식 노드 중, 저장하고 있는 패킷의 긴급도가 가장 낮은 자식 노드의 연결을 해제하는 단계를 포함하는 멀티 홉 네트워크 구성 방법.Disconnecting the child node having the lowest urgency of the stored packets among the child nodes. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 부모 노드의 자식 노드 중 하나의 연결을 해제하는 단계 이후에, 상기 연결 해제 노드가 페이징(paging) 메시지를 방송하는 단계; 및After the disconnecting of one of the child nodes of the parent node, the disconnecting node broadcasting a paging message; And 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 연결 해제 노드의 부모 노드로 설정하는 단계를 더 포함하되,Setting a node of one of the parent candidate nodes responsive to the paging message as a parent node of the disconnect node; 상기 부모 노드는 상기 연결 해제 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 노드인 멀티 홉 네트워크 구성 방법.The parent node of the remaining power amount values of each node calculated on the assumption that all the non-root nodes included in the network transmit a packet toward the root node in the network configuration in which the disconnection node is a child node of the parent node. A method of configuring a multi-hop network where the node has a minimum standard deviation. 타 멀티 홉 노드와 무선 통신을 수행하는 인터페이스부;An interface unit performing wireless communication with another multi-hop node; 타 멀티 홉 노드와 접속이 끊어진 것으로 판정한 경우, 페이징(paging) 메시지를 생성하여 상기 인터페이스부를 통하여 방송하는 절체 판정부;A switching determination unit generating a paging message and broadcasting through the interface unit when it is determined that the connection with another multi-hop node is lost; 상기 멀티 홉 네트워크 시스템에 포함된 모든 상기 멀티 홉 노드의 잔존 전력량 데이터를 저장하는 저장부; 및A storage unit which stores remaining power amount data of all the multi-hop nodes included in the multi-hop network system; And 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 부모 노드로 설정하는 부모 노드 결정부를 포함하는 멀티 홉 노드를 하나 이상 포함하되,At least one multi-hop node including a parent node determining unit for setting one of the parent candidate node in response to the paging message as a parent node, 상기 부모 노드 결정부는 상기 저장부에 저장된 상기 잔존 전력량의 크기를 기준으로 상기 부모 노드를 설정하는 멀티 홉 네트워크 시스템.The parent node determining unit sets the parent node based on the amount of the remaining power stored in the storage unit. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 멀티 홉 노드는,The multi-hop node, 상기 타 멀티 홉 노드와 접속이 끊어진 것으로 판정된 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드가 된 결과 상기 부모 노드의 차수(degree)가 한계 차수를 초과하는 경우, 상기 부모 노드의 자식 노드 중 하나의 연결을 해제하는 자식 노드 관리부를 더 포함하는 멀티 홉 네트워크 시스템.When the node determined to be disconnected from the other multi-hop node becomes a child node of the parent node and the degree of the parent node exceeds the limit order, the connection of one of the child nodes of the parent node is lost. The multi-hop network system further comprising a child node management unit to release. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 저장부는,The storage unit, 상기 멀티 홉 네트워크 시스템에 포함된 모든 상기 멀티 홉 노드에 대하여 패킷을 송수신하는데 소모되는 전력량 데이터 및 저장하고 있는 패킷의 긴급도 데이터를 더 저장하고,Further storing the amount of power consumed to transmit and receive packets and the urgency data of the stored packets to all the multi-hop nodes included in the multi-hop network system; 상기 자식 노드 관리부는,The child node manager, 상기 자식 노드 중, 상기 저장부에 저장된 상기 패킷의 긴급도가 가장 낮은 자식 노드의 연결을 해제하는 멀티 홉 네트워크 시스템.The multi-hop network system of disconnecting the child node of the lowest urgency of the packet stored in the storage unit of the child node. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 절체 판정부는,The transfer determination unit, 상기 부모 노드와 접속이 해제된 것으로 판정한 경우, 페이징(paging) 메시지를 생성하여 상기 인터페이스부를 통하여 방송하고,If it is determined that the connection with the parent node has been released, a paging message is generated and broadcasted through the interface unit. 상기 부모 노드 결정부는,The parent node determination unit, 상기 페이징 메시지에 대해 응답한 부모 후보 노드 중 하나의 노드를 상기 연결 해제 노드의 부모 노드로 설정하되,Set one node of the parent candidate node responding to the paging message as a parent node of the disconnection node, 상기 부모 노드는 부모 노드와 접속이 해제된 상기 멀티 홉 노드가 상기 부모 노드의 자식 노드로 설정된 네트워크 구성에서 네트워크에 포함된 모든 비 루트 노드가 루트 노드 방향으로 패킷을 송신한 상황을 가정하여 계산된 각 노드의 잔존 전력량 값들의 표준 편차가 최소로 되는 멀티 홉 노드인 멀티 홉 네트워크 시스템.The parent node is calculated on the assumption that all non-root nodes included in the network transmit packets in the direction of the root node in a network configuration in which the multi-hop node disconnected from the parent node is a child node of the parent node. A multi-hop network system, which is a multi-hop node with a minimum standard deviation of remaining power values of each node.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101632173B1 (en) 2015-05-07 2016-06-21 군산대학교산학협력단 Energy-efficient Two-Hop Message Transmission Prioritization System for Wireless Body Area Networks and the method therof

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI459777B (en) 2011-07-11 2014-11-01 Mediatek Inc Method and machine type communication device of enhanced paging
KR101507602B1 (en) * 2013-07-05 2015-04-07 경희대학교 산학협력단 Method for optimal relay node selection and wireless body area network system the method applied thereto
KR102223622B1 (en) 2013-12-02 2021-03-08 삼성전자주식회사 Cooling apparatus
CN107257550B (en) * 2017-07-13 2020-06-23 京信通信系统(中国)有限公司 Signal processing method, base station and computer storage medium
CN112731201B (en) * 2021-03-22 2022-08-12 上海宏力达信息技术股份有限公司 Single-phase earth fault studying and judging method and system in transient zero sequence power direction

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040203787A1 (en) 2002-06-28 2004-10-14 Siamak Naghian System and method for reverse handover in mobile mesh Ad-Hoc networks
KR20050025052A (en) * 2003-09-04 2005-03-11 삼성전자주식회사 Method for recoverying routing path in wireless network of tree topology
KR20080054589A (en) * 2006-12-13 2008-06-18 삼성전자주식회사 Optimized routing ghain method and network system using the same
US20090003267A1 (en) 2007-06-29 2009-01-01 Motorola, Inc. Method of communication scheduling in a multihop network

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100908244B1 (en) * 2007-01-08 2009-07-20 한국전자통신연구원 Handover Method and Multi-hop Relay System Using Repeater with Handover Control Function

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040203787A1 (en) 2002-06-28 2004-10-14 Siamak Naghian System and method for reverse handover in mobile mesh Ad-Hoc networks
KR20050025052A (en) * 2003-09-04 2005-03-11 삼성전자주식회사 Method for recoverying routing path in wireless network of tree topology
KR20080054589A (en) * 2006-12-13 2008-06-18 삼성전자주식회사 Optimized routing ghain method and network system using the same
US20090003267A1 (en) 2007-06-29 2009-01-01 Motorola, Inc. Method of communication scheduling in a multihop network

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101632173B1 (en) 2015-05-07 2016-06-21 군산대학교산학협력단 Energy-efficient Two-Hop Message Transmission Prioritization System for Wireless Body Area Networks and the method therof

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