KR101107317B1 - End to End Real-time Routing Method by Using Queue Control in Ubiquitous Sensor Network - Google Patents
End to End Real-time Routing Method by Using Queue Control in Ubiquitous Sensor Network Download PDFInfo
- Publication number
- KR101107317B1 KR101107317B1 KR1020090011562A KR20090011562A KR101107317B1 KR 101107317 B1 KR101107317 B1 KR 101107317B1 KR 1020090011562 A KR1020090011562 A KR 1020090011562A KR 20090011562 A KR20090011562 A KR 20090011562A KR 101107317 B1 KR101107317 B1 KR 101107317B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- node
- real
- queue
- data
- time
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/302—Route determination based on requested QoS
- H04L45/306—Route determination based on the nature of the carried application
- H04L45/3065—Route determination based on the nature of the carried application for real time traffic
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/18—End to end
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/50—Queue scheduling
- H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법에 관한 것으로서, 상기 현재 노드가 상기 임의의 센서 노드로부터 상기 데이터를 수신하는 단계; 상기 현재 노드가 데이터 경로의 특성을 나타내는 다중 메트릭에 의해 부모 노드를 선택하는 단계; 상기 현재 노드가 주기적으로 상기 부모 노드의 큐 보장 정도가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 부모 노드의 큐 보장 정도가 상기 임계치를 초과한 경우, 상기 현재 노드가 상기 데이터를 전송할 예비 후보로 정해놓은 이웃 노드인 후보 부모 노드들의 큐 보장 정도를 검토하여 새로운 부모 노드를 선택하는 단계; 및 상기 현재 노드가 상기 데이터를 상기 새로운 부모 노드로 전송하는 단계를 포함한다.The present invention relates to an end-to-end real-time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network, the method comprising: receiving, by the current node, the data from the arbitrary sensor node; Selecting, by the current node, a parent node by multiple metrics indicative of characteristics of a data path; Periodically determining, by the current node, whether a queue guarantee degree of the parent node exceeds a preset threshold; Selecting a new parent node by examining a queue guarantee level of candidate parent nodes, which is a neighboring node which the current node has designated as a preliminary candidate for transmitting the data, when the queue guarantee degree of the parent node exceeds the threshold; And sending, by the current node, the data to the new parent node.
센서 네트워크, 큐 제어, 실시간, 우선 순위, 라우팅 Sensor network, queue control, real time, priority, routing
Description
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크에서 단대단 라우팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 경로 상에 있는 모든 노드의 실시간 데이터 지연을 보장하기 위한 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an end-to-end routing method in a ubiquitous sensor network, and more particularly, an end-to-end real-time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network to guarantee real-time data delay of all nodes on a path in the ubiquitous sensor network. It is about.
유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, 이하 'USN'라 칭함)는 산업, 건강, 의학, 에너지, 주차관리 및 국방 경계 등 다양한 응용 서비스에 이용되고 있으며, 그에 따라 센서 노드들의 전개를 필요로 한다. 일반적으로, 국방 경계와 같은 응용 서비스는 빠르게 목표물을 인지하고 이러한 정보를 원거리의 지휘 통제소로 전송해야 하는 실시간 응용 서비스로서, 대규모의 센서 노드들로 이루어지며, 이러한 대규모 USN에서 데이터 전송 지연은 지연에 민감한 응용 서비스에 있어서 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 이와 같이 USN에서는 실시간 보장을 위해서 지연 시간이 보장되어야 한다.Ubiquitous Sensor Network (hereinafter referred to as USN) is used for various application services such as industrial, health, medicine, energy, parking management, and defense boundary, and thus requires deployment of sensor nodes. In general, application services, such as defense boundaries, are real-time application services that need to quickly recognize targets and send this information to remote command centers, which are made up of large sensor nodes. It can have fatal consequences for sensitive application services. As such, the delay must be guaranteed in the USN for real-time guarantee.
하지만, 유선망에서의 QoS(Quality of Service)와 같이 대역을 미리 예약하지 않은 경우, 높은 처리율과 트레이드 오프(Trade-off)로 인하여 실시간 보장이 어렵고, 유선망에서와 같이 QoS를 예약한다는 것은 자원이 극히 부족하고 링크의 상태가 불안정한 USN에서는 실현이 어렵다.However, if bandwidth is not reserved in advance, such as the Quality of Service in wired networks, real-time guarantees are difficult due to high throughput and trade-off.Reserving QoS as in wired networks is extremely resource-intensive. It is difficult to realize in USN which is lacking and unstable link state.
한편, 기존의 실시간 보장을 위한 데이터 전송 라우팅 방법은 다음과 같다.Meanwhile, the conventional data transmission routing method for real time guarantee is as follows.
첫째, 유틸리티 함수(Utility Function)를 최적화하여 단대단 처리량을 최대화하는 방법이 있다. 이러한 경우, 밀집도가 적은 경로를 선택할 때 긴 경로를 선택할 우려가 있으며, 이는 자원의 극심한 낭비를 초래하여 지연을 보장하지 못한다. 또한, 브로드캐스트(Broadcast) 문제의 해결책으로, 트래픽을 통하여 정보를 전송함으로써 메시지를 축소하려는 방안이 모색되고 있으나, 메시지 축소의 신속 정확성을 만족시키지 못하고 있다.First, there is a way to maximize the end-to-end throughput by optimizing the utility function. In such a case, there is a fear of selecting a long path when selecting a less dense path, which causes excessive waste of resources and does not guarantee delay. In addition, as a solution to the broadcast problem, a method for reducing a message by transmitting information through traffic has been sought, but does not satisfy the rapid accuracy of message reduction.
둘째, 단대단 실시간 보장을 위해 채널을 공유하는 자원(Bandwidth) 보장 방법이 있다. 즉, 자신의 이웃 노드의 혼잡 상황을 판단하여 혼잡한 노드에게 우선적으로 채널을 할당한다. 이러한 경우, 나머지 노드의 중요 실시간 패킷들에서 지연이 발생되고 결국 시간을 보장받지 못한다. 또한, 혼잡을 피해가기 위해 긴 경로로 가기 쉬우며, 이는 실시간을 보장하지 못한다. 또한, 이웃 큐 값을 받아서 내 버퍼 값이 크면 데이터 흐름을 멈추게 하는 전송률 적응(Rate Adaptation) 특성은 실시간 라우팅 실현에 어려움이 있다.Second, there is a bandwidth guaranteeing method for sharing channels for end-to-end real-time guarantee. That is, it determines a congestion situation of its neighbor node and allocates a channel to the congested node first. In such a case, a delay occurs in the critical real time packets of the remaining nodes and eventually no time is guaranteed. It is also easy to go long paths to avoid congestion, which does not guarantee real time. In addition, the rate adaptation characteristic of receiving a neighbor queue value and stopping the data flow when the buffer value is large is difficult to realize real-time routing.
셋째, 센서 네트워크에서 지리학적 위치에 기반하여 라우팅을 수행하는 시공간 통신 프로토콜(Spatiotemporal Communication Protocol for Sensor Networks, 이하 'SPEED'라 칭함)이 있다. SPEED는 역압 재라우팅(Backpressure Rerouting)과 비결정적(Nondeterministic) 기법들을 통합하여 요구된 전송 속도를 유지하도록 한다. 즉, 미리 주어진 일정한 속도(Set Point)를 기준으로 분산된 어느 한 루트에 혼잡이 발생된 경우, 큰 지연을 갖는 링크 주위에 패킷들을 재루팅시킨다. 또한, 센서 네트워크의 특성인 대역이나 에너지의 미미한 자원에 대한 유용한 사용을 위하여, 동시에 여러 개의 루트를 갖고, 각 플로우의 흐름 균형을 위하여 로드 밸런싱(Load Balancing)을 위한 비결정적 포워딩(Nondeterministic Forwarding)을 사용한다. 이와 같이 SPEED는 실시간 라우팅에도 불구하고, 혼잡이나 도달할 수 없는 보이드 지역(Void)이 발생한 경우, 재라우팅을 시도함으로써 실제 서비스에서 많은 지연이 예상된다. 또한, 극히 자원이 부족한 센서 네트워크에서 로드 밸런싱을 사용함으로써, 한 순간에 하나의 목적지로 여러 개의 경로를 설정하여 많은 자원의 낭비를 초래할 수 있다. 따라서, 루트 선택시 미리 혼잡이 일어나지 않을 루트를 선택하는 것이 중요하며, 실시간 응용 서비스에 있어서 중요한 패킷을 우선적으로 보내는 것이 고려되어야 한다.Third, there is a Spatiotemporal Communication Protocol for Sensor Networks (hereinafter referred to as 'SPEED') that performs routing based on geographic location in the sensor network. SPEED integrates backpressure rerouting and nondeterministic techniques to maintain the required transfer rate. That is, when congestion occurs in any one route distributed based on a predetermined set point, the packets are rerouted around a link having a large delay. In addition, it has several routes at the same time and uses non-deterministic forwarding for load balancing to balance the flow of each flow, for the useful use of the insignificant resources of band and energy that are characteristic of the sensor network. use. As such, SPEED expects a large delay in the actual service by attempting rerouting when congestion or unreachable void occurs despite the real-time routing. In addition, the use of load balancing in extremely resource-sense sensor networks can lead to waste of many resources by establishing multiple paths to one destination at a time. Therefore, it is important to select a route that will not cause congestion in advance when selecting a route, and it should be considered to send an important packet first in a real-time application service.
넷째, 라우팅 메트릭으로 링크의 질(Link Quality)을 사용하는 MINT(Model for Integrated Network Transformation) 라우팅이 있다. 이는, 새로 예측된 링크의 질과 이전에 예측된 링크의 질의 값을 가중치 제어를 이용하여 계산하는 지수가중이동평균(Exponentially Weighted Moving Average) 방식을 사용한다. 그러나 MINT 라우팅은 비선형 형태의 링크 예측을 이용하므로 좋은 라우팅 경로를 결정하기에는 충분하지 않아 라우팅의 안정화에 문제가 있다. 링크 단계에 있어서의 재전 송은 신뢰성있는 전송에 있어서 치명적이며, 이러한 손실 채널을 보상하기 위하여 각각의 홉은 하나 또는 그 이상의 재전송을 요구할 것이다. 이는 실시간 서비스의 데이터 전송 지연의 커다란 원인이 될 수 있다. 따라서, 노드가 패킷을 위해 다음 홉을 선택할 때, 더 좋은 라우팅 결정을 위하여 자체 이웃 링크의 현 상태에 대한 정보를 필요로 한다.Fourth, there is MINT (Model for Integrated Network Transformation) routing that uses link quality as a routing metric. This uses an exponentially weighted moving average method that calculates the newly predicted link quality and the previously predicted link query value using weight control. However, since MINT routing uses nonlinear link prediction, it is not enough to determine a good routing path, which causes a problem of stabilization of routing. Retransmission at the link stage is fatal for reliable transmission, and each hop will require one or more retransmissions to compensate for this lost channel. This may be a big cause of data transmission delay of the real-time service. Thus, when a node selects the next hop for a packet, it needs information about the current state of its neighbor link to make better routing decisions.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단대단 실시간 보장을 위하여 경로 상에서의 모든 노드의 실시간 데이터 지연을 보장하기 위한 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides an end-to-end real-time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network to guarantee real-time data delay of all nodes on a path for end-to-end real-time guarantee. Its purpose is to.
본 발명의 다른 목적은 자식 노드로부터 실시간 큐 정보를 수신한 경우, 매번 큐 예측치를 계산하는 데 발생하는 부하를 줄여주기 위한 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide an end-to-end real-time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network to reduce the load incurred in calculating queue prediction values each time when real-time queue information is received from a child node.
본 발명의 다른 목적은 큐 제어를 이용한 실시간 센서 데이터의 전송을 위하여 단일 메트릭이 아닌 다중 메트릭을 이용하는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide an end-to-end real-time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network using multiple metrics instead of a single metric for transmission of real-time sensor data using queue control.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 임의의 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 현재 노드, 상기 현재 노드에 대하여 상위 노드인 부모 노드 및 상기 현재 노드에 대하여 하위 노드인 자식 노드를 포함하는 트리 라우팅 구조의 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법에 있어서, 상기 현재 노드가 상기 임의의 센서 노드로부터 상기 데이터를 수신하는 단계; 상기 현재 노드가 데이터 경로의 특성을 나타내는 다중 메트릭에 의해 부모 노드를 선택하는 단계; 상기 현재 노드가 주기적으로 상기 부모 노드의 큐 보장 정도가 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 부모 노드의 큐 보장 정도가 상기 임계치를 초과한 경우, 상기 현재 노드가 상기 데이터를 전송할 예비 후보로 정해놓은 이웃 노드인 후보 부모 노드들의 큐 보장 정도를 검토하여 새로운 부모 노드를 선택하는 단계; 및 상기 현재 노드가 상기 데이터를 상기 새로운 부모 노드로 전송하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a tree routing structure including a current node that receives data from an arbitrary sensor node, a parent node that is a parent node for the current node, and a child node that is a child node for the current node. A method for end-to-end real time routing using queue control in a ubiquitous sensor network, the method comprising: receiving, by the current node, the data from the arbitrary sensor node; Selecting, by the current node, a parent node by multiple metrics indicative of characteristics of a data path; Periodically determining, by the current node, whether a queue guarantee degree of the parent node exceeds a preset threshold; Selecting a new parent node by examining a queue guarantee level of candidate parent nodes, which is a neighboring node which the current node has designated as a preliminary candidate for transmitting the data, when the queue guarantee degree of the parent node exceeds the threshold; And sending, by the current node, the data to the new parent node.
또한, 본 발명은, 임의의 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 현재 노드, 상기 현재 노드에 대하여 상위 노드인 부모 노드 및 상기 현재 노드에 대하여 하위 노드인 자식 노드를 포함하는 트리 라우팅 구조의 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법에 있어서, 상기 현재 노드에서 실시간 큐가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 실시간 큐가 임계치를 초과하지 않은 경우, 상기 현재 노드가 상기 실시간 큐가 비어있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 실시간 큐가 비어있지 않은 경우, 상기 현재 노드가 상기 자식 노드로부터 실시간 큐 정보를 수신하여 큐 보장 정도를 계산하는 단계; 및 상기 현재 노드가 계산한 정보를 테이블에 유지하여 상기 자식 노드로 전송하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention, in the ubiquitous sensor network of the tree routing structure including a current node receiving data from any sensor node, a parent node that is a parent node for the current node and a child node that is a child node for the current node. An end-to-end real time routing method using queue control, the method comprising: determining whether a real time queue exceeds a predetermined threshold at the current node; If the real time queue does not exceed a threshold, determining, by the current node, whether the real time queue is empty; If the real time queue is not empty, the current node receives real time queue information from the child node and calculates a queue guarantee level; And maintaining the information calculated by the current node in a table and transmitting the information to the child node.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자식 노드로부터 실시간 큐 정보를 수신한 경우, 매번 현재 노드의 큐 보장 정도를 계산하지 않고, 큐가 일정 수준 이상 찬 경우에만 이웃 노드에게 현재 노드의 큐 보장 정보를 알려주기 위한 예측치 계산을 수행함으로써, 예측치 계산에 의한 큐 부하를 줄여줄 수 있고, 이와 더불어 실시간 데이터의 지연을 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when real-time queue information is received from a child node, the queue guarantee information of the current node is notified to the neighbor node only when the queue is full above a certain level without calculating the queue guarantee level of the current node each time. By performing the predictive value calculation to inform the, it is possible to reduce the queue load by the predictive value calculation, and there is an effect of preventing the delay of the real-time data.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명에서 메트릭(Metric)은 MAC 우선순위(Prioritization), 스케줄링(Scheduling), 홉단위 플로우(Hop by Hop Flow), 전송률 적응(Rate Adaption), 링크 제어(Link-aware), 링크의 질(Link Quality) 및 혼잡 제어(Congestion-aware) 등을 포함하여 경로의 특성을 나타내는 값을 의미한다.In the present invention, the metric is MAC priority, scheduling, hop by hop flow, rate adaptation, link control, link quality, and link quality. The value represents a characteristic of a path including Quality and Congestion-aware.
본 발명에서 센서 네트워크는 트리 라우팅 구조로 이루어져 있어, 센서 네트워크에서 임의의 노드에 대하여 상위 노드를 부모 노드로 정의하고, 하위 노드를 자식 노드로 정의하며, 주변 노드를 이웃 노드로 정의하기로 한다.In the present invention, since the sensor network has a tree routing structure, an upper node is defined as a parent node, a lower node is defined as a child node, and a neighbor node is defined as a neighbor node for any node in the sensor network.
본 발명의 센서 네트워크에서 패킷 지연은 노드 자체 내에서의 지연과 노드 간 패킷 지연으로 볼 수 있고, 노드 내에서의 실시간 보장을 위하여 실시간 큐를 유지하도록 하고, 실시간 전송을 요구하는 패킷을 우선적으로 송신하도록 한다.In the sensor network of the present invention, the packet delay can be regarded as a delay in the node itself and a packet delay between nodes. The packet delay is maintained to maintain a real-time queue for real-time guarantee in a node, and transmits packets that require real-time transmission. Do it.
본 발명에서는 혼잡을 피하기 위한 라우팅 방법으로, 신뢰도가 떨어지고 긴 경로를 선택하는 것을 피하기 위해 MINT 라우팅 즉, 링크의 질을 우선적으로 고려하여 경로를 선택하게 된다.In the present invention, as a routing method for avoiding congestion, the path is selected based on MINT routing, that is, link quality, in order to avoid selecting a long path with low reliability.
본 발명에서 '실시간 큐 정보'란 실시간으로 전송될 데이터를 표시하는 정보 이고, '큐 보장 정보'란 데이터를 수신할 큐 보장 정도를 나타내는 정보이다.In the present invention, 'real time queue information' is information indicating data to be transmitted in real time, and 'queue guarantee information' is information indicating a degree of queue guarantee for receiving data.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단대단 연결을 보여주기 위한 센서 네트워크를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a sensor network for showing an end-to-end connection according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 센서 네트워크는 실시간 데이터를 수집하는 다수의 센서 노드(110), 다수의 센서 노드(110)로부터 수집한 실시간 데이터의 오전송 확률을 줄이기 위해, 실시간 데이터를 필터링하고 융합하여 필드 데이터를 생성하는 클러스터 헤드(120) 및 다수의 클러스터 헤드(120)로부터 수집한 필드 데이터를 제1 게이트웨이(140), 장거리통신망(150) 및 제2 게이트웨이(160)를 경유하여 응용 서비스 서버(170)(예를 들면, 군부대의 지휘통제소)로 전송하는 싱크 노드(130) 등을 포함한다. 여기서, 장거리통신망(150)은 이동통신망을 포함하는 유무선통신망이 될 수 있다.Referring to FIG. 1, the sensor network filters and fuses real-time data to reduce a probability of mistransmission of real-time data collected from a plurality of
본 발명에서 센서 네트워크의 단대단 실시간 보장이라 함은, 실시간 데이터가 발생한 임의의 센서 노드로부터 센서 네트워크의 최종단인 제2 게이트웨이(160)까지 실시간이 보장되는 것을 의미한다. 즉, 임의의 센서 노드에서 발생한 실시간 데이터가 클러스터 헤드(120)를 지나 최적의 경로인 싱크 노드(130)를 거쳐 제1 게이트웨이(140)로 전송되도록 경로 상의 각 센서 노드의 큐가 실시간으로 보장되도록 제어되는 것을 의미한다. 예를 들면, 이러한 실시간 데이터는 장거리통신망(150)을 거쳐 군부대의 지휘통제소에 전달되어 실시간으로 적의 상황에 대처할 수 있다.In the present invention, the end-to-end real-time guarantee of the sensor network means that the real-time is guaranteed from any sensor node where the real-time data is generated to the
이하, 본 발명의 일실시예에서는 다수의 클러스터 헤드(120)를 현재 노드, 각 클러스터 헤드의 하위 노드인 다수의 센서 노드(110)를 자식 노드, 각 클러스터 헤드의 상위 노드인 싱크 노드(130)를 부모 노드로 정의하여 설명하기로 한다.Hereinafter, in one embodiment of the present invention, a plurality of
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단대단 실시간 보장을 위한 다중 메트릭 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a multi-metric configuration for end-to-end real-time guarantee according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 센서 네트워크에서 각 노드(210, 220, 230)는 패킷의 중요도에 따라 큐를 관리하기 위해 실시간 큐 정보, 일반적인 큐 정보 및 비실시간 큐 정보의 순서대로 우선 순위 큐를 유지함으로써, 우선 순위 큐를 제어한다(S210). 두 노드(210, 220) 사이에서는 부모 노드를 선택하기 위해 링크의 질에 따라 노드 간 메트릭을 수행한다(S220). 그리고 이웃 노드의 큐 제어 즉, 이웃 노드의 큐 보장 정도를 파악하여 실시간 보장을 수행한다(S230). 여기서, 큐 보장 정도란 이웃 노드가 데이터를 수신할 여유가 되는지를 나타내는 정도를 의미한다.Referring to FIG. 2, each
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자식 노드로부터 부모 노드로의 실시간 큐 정보 전송을 위한 패킷 구성도이다.3 is a diagram illustrating a packet configuration for real-time queue information transmission from a child node to a parent node according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 자식 노드(310)는 실시간 데이터 전송시 우선 순위 정보(332)에 의해 결정된 실시간 큐 정보(334)를 포함하는 실시간 데이터를 부모 노드(320)로 전송한다. 또한, 자식 노드(310)는 주기적으로 헬로우(Hello) 메시지에 실시간 큐 정보(334)를 피기백(Piggybacking)하여 이웃 노드로 전송함으로써, 후보 부모 노드들의 큐 보장 정도를 파악하게 된다.Referring to FIG. 3, the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부모 노드로부터 자식 노드로의 큐 보장 정보 전송을 위한 패킷 구성도이다.4 is a diagram illustrating a packet configuration for transmitting queue guarantee information from a parent node to a child node according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 부모 노드(420)가 자식 노드(410)로 큐 보장 정보(432)를 제공함에 있어서, 부모 노드(420)는 응용 서비스 서버로부터 수신한 운용 데이터를 자식 노드(410)로 전송할 때, 운용 데이터에 큐 보장 정보(432)를 피기백하여 자식 노드(410)로 전송한다. 또한, 부모 노드(420)는 주기적으로 헬로우(Hello) 메시지에 큐 보장 정보(432)를 피기백하여 자식 노드(410)로 전송한다.Referring to FIG. 4, when the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부모 노드에서 실시간 보장을 위한 실시간 큐 제어를 보여주는 구성도이다.5 is a block diagram showing real-time queue control for real-time guarantee in the parent node according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 다수의 자식 노드(510)는 실시간 데이터를 부모 노드(520)로 전송하고, 부모 노드(520)는 다수의 자식 노드(510)로부터 실시간 데이터를 수신하면, 자신의 큐 상태를 점검하여 큐가 비어 있는 경우, 다수의 자식 노드(510)에게 어떠한 정보도 제공하지 않으며, 큐가 어느 정도 채우진 상태에서 임계치를 초과하지 않은 경우, 다수의 자식 노드(510)의 실시간 큐 정보를 참조하여 자신의 큐 보장 정도를 계산한다.Referring to FIG. 5, when a plurality of
만약, 큐가 채워진 정도가 임계치를 초과한 경우, 다수의 자식 노드(510)로부터 들어오는 실시간 데이터를 드롭하거나 블록한다.If the extent to which the queue is filled exceeds the threshold, the real-time data from the plurality of
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an end-to-end real time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 현재 노드는 임의의 센서 노드로부터 데이터를 수신하고(S610), 데이터의 목적지를 판단하여(S620), 데이터의 목적지가 자신인 경우, 노드 내에서 해당 데이터를 처리한다(S622).Referring to FIG. 6, the current node receives data from an arbitrary sensor node (S610), determines a destination of the data (S620), and processes the corresponding data in the node when the destination of the data is itself (S622). ).
현재 노드는 데이터의 목적지가 다른 노드인 경우, 데이터의 실시간성, 링크의 질 및 부모 노드로 선택할 노드의 큐 보장 정도에 따라 최적의 경로를 찾아서 부모 노드를 선택한다(S630). 이때, 최적의 경로를 찾지 못한 경우, 재송신을 시작한다(S632).If the destination of the data is another node, the current node selects a parent node by finding an optimal path according to the real time of the data, the quality of the link and the degree of queue guarantee of the node to be selected as the parent node (S630). At this time, if the optimum path is not found, retransmission is started (S632).
이어서, 현재 노드는 주기적으로 부모 노드의 큐 보장 정도가 큐의 적정치인 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하고(S640), 부모 노드의 큐 보장 정도가 임계치를 초과하지 않은 경우, 그대로 부모 노드를 유지한다(S642).Subsequently, the current node periodically determines whether the queue guarantee degree of the parent node exceeds a preset threshold which is an appropriate value of the queue (S640). If the queue guarantee degree of the parent node does not exceed the threshold, the parent node is left as it is. Hold (S642).
현재 노드는 부모 노드의 큐 보장 정도가 임계치를 초과한 경우, 현재 노드에서 관리하고 있는 이웃 노드(즉, 후보 부모 노드)들의 큐 보장 정도를 검토하여 새로운 부모 노드를 선택한다(S650). 즉, 현재 노드는 이웃 노드들의 큐 보장 정도를 검토하고, 후보 부모 노드들 중에 데이터를 수신하기에 가장 여유있는 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택한다.If the current node's queue guarantee level exceeds the threshold, the current node selects a new parent node by examining the queue guarantee levels of neighbor nodes (ie, candidate parent nodes) managed by the current node (S650). That is, the current node examines the queue guarantee degree of the neighbor nodes and selects the neighbor node that is most comfortable to receive data among the candidate parent nodes as the new parent node.
이어서, 현재 노드는 수신한 데이터에 실시간 큐 정보가 포함되어 있는지를 확인하여 수신한 데이터가 실시간 데이터인지 여부를 판단하고(S660), 수신한 데이터가 실시간 데이터인 경우, 실시간 큐 정보를 포함하는 실시간 데이터를 새로운 부모 노드로 전송한다(S670).Subsequently, the current node checks whether the received data includes real time queue information to determine whether the received data is real time data (S660), and if the received data is real time data, the real time includes real time queue information. The data is transmitted to the new parent node (S670).
현재 노드는 수신한 데이터가 비실시간 데이터인 경우, 실시간 데이터의 전송이 완료된 후에, 비실시간 데이터를 새로운 부모 노드로 전송한다(S662).If the received data is non-real-time data, after the transmission of the real-time data is completed, the current node transmits the non-real-time data to the new parent node (S662).
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단대단 실시간 라우팅을 위한 현재 노드의 큐 보장 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a queue guaranteeing method of a current node for end-to-end real-time routing according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 현재 노드는 자신의 실시간 큐가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하고(S710), 실시간 큐가 임계치를 초과하는 경우, 들어오는 데이터를 드롭하거나 블록한다(S712).Referring to FIG. 7, the current node determines whether its real time queue exceeds a preset threshold (S710), and if the real time queue exceeds a threshold, drops or blocks incoming data (S712).
현재 노드는 실시간 큐가 임계치를 초과하지 않은 경우, 실시간 큐가 비어있는지 여부를 판단하고(S720), 실시간 큐가 비어있지 않은 경우, 자식 노드로부터 실시간 큐 정보를 수신하여 자신의 큐 보장 정도를 계산하고(S730), 이 정보를 테이블에 유지하여 자식 노드로 전송한다(S740).If the real time queue does not exceed the threshold, the current node determines whether the real time queue is empty (S720), and if the real time queue is not empty, receives the real time queue information from the child node and calculates its own queue guarantee level. The information is held in a table (S730) and transmitted to the child node (S740).
현재 노드는 실시간 큐가 비어있는 경우, 자식 노드에게 어떠한 정보도 제공하지 않는다.The current node does not provide any information to the child nodes if the real time queue is empty.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단대단 연결을 보여주기 위한 센서 네트워크를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a sensor network for showing an end-to-end connection according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단대단 실시간 보장을 위한 다중 메트릭 구성을 나타낸 도면,2 is a view showing a multi-metric configuration for end-to-end real-time guarantee according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자식 노드로부터 부모 노드로의 실시간 큐 정보 전송을 위한 패킷 구성도,3 is a block diagram illustrating a packet configuration for real-time queue information transmission from a child node to a parent node according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부모 노드로부터 자식 노드로의 큐 보장 정보 전송을 위한 패킷 구성도,4 is a packet configuration diagram for transmitting queue guarantee information from a parent node to a child node according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부모 노드에서 실시간 보장을 위한 실시간 큐 제어를 보여주는 구성도,5 is a block diagram showing real-time queue control for real-time guarantee in the parent node according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서 큐 제어를 이용한 단대단 실시간 라우팅 방법을 나타낸 흐름도, 그리고6 is a flowchart illustrating an end-to-end real-time routing method using queue control in a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 단대단 실시간 라우팅을 위한 현재 노드의 큐 보장 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a queue guaranteeing method of a current node for end-to-end real-time routing according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
110: 다수의 센서 노드 120: 다수의 클러스터 헤드110: a plurality of sensor nodes 120: a plurality of cluster heads
130: 싱크 노드 140: 제1 게이트웨이130: sink node 140: first gateway
150: 장거리통신망 160: 제2 게이트웨이150: long distance communication network 160: second gateway
170: 응용 서비스 서버170: application service server
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20080120779 | 2008-12-01 | ||
KR1020080120779 | 2008-12-01 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100062771A KR20100062771A (en) | 2010-06-10 |
KR101107317B1 true KR101107317B1 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=42362978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090011562A KR101107317B1 (en) | 2008-12-01 | 2009-02-12 | End to End Real-time Routing Method by Using Queue Control in Ubiquitous Sensor Network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101107317B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101655017B1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-22 | 주식회사 한화 | Apparatus and method for managing node link of sensor network |
KR101878193B1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-07-13 | 한림대학교 산학협력단 | METHOD FOR SELECTING PARENT NODE BASED QUEUE STATE IN LARGE SCALE WSNs and sensor node |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101587743B1 (en) * | 2014-12-31 | 2016-01-21 | 이화여자대학교 산학협력단 | Method of clustering for transmitting data, and cluster management server and computer readable recording medium for the same |
KR101662090B1 (en) * | 2016-04-19 | 2016-10-06 | 배재대학교 산학협력단 | Method of multiple routing for simulcast in ad hoc network and system thereof |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020029127A (en) * | 1999-09-09 | 2002-04-17 | 추후보정 | Apparatus and method for packet scheduling |
-
2009
- 2009-02-12 KR KR1020090011562A patent/KR101107317B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020029127A (en) * | 1999-09-09 | 2002-04-17 | 추후보정 | Apparatus and method for packet scheduling |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
논문(ACM-SENSYS04, 2004)* |
논문(IEEE-SRDS08, 2008.10)* |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101655017B1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-22 | 주식회사 한화 | Apparatus and method for managing node link of sensor network |
KR101878193B1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-07-13 | 한림대학교 산학협력단 | METHOD FOR SELECTING PARENT NODE BASED QUEUE STATE IN LARGE SCALE WSNs and sensor node |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20100062771A (en) | 2010-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101001556B1 (en) | Packet transmission apparatus and method for node on the wireless sensor networks | |
CN110139319B (en) | Routing method for minimizing transmission delay of high dynamic delay network | |
CN110636583B (en) | Path changing method and device | |
US9113404B2 (en) | Path control system, path control device, communication device, path control method, and program | |
KR100930637B1 (en) | Embedded routing algorithms under the internet protocol routing layer of a software architecture protocol stack in a mobile ad-hoc network | |
Flora et al. | A survey on congestion control techniques in wireless sensor networks | |
KR20060094473A (en) | Method and apparatus for supporting data flow control in a wireless mesh network | |
Ghaffari et al. | Energy-efficient and QoS-aware geographic routing protocol for wireless sensor networks | |
Streit et al. | Wireless SDN for highly utilized MANETs | |
KR101107317B1 (en) | End to End Real-time Routing Method by Using Queue Control in Ubiquitous Sensor Network | |
GB2411549A (en) | Route discovery with quality of service check in ad hoc network | |
Li et al. | Multipath QoS routing of supporting DiffServ in mobile ad hoc networks | |
Ploumis et al. | Congestion avoidance in wireless sensor networks: A survey | |
Serhan et al. | Energy efficient QoS routing and adaptive status update in WMSNS | |
Tall et al. | CoLBA: A collaborative load balancing algorithm to avoid queue overflow in WSNs | |
Gawas et al. | Efficient multi objective cross layer approach for 802.11 e over MANETs | |
Sheeja et al. | Cross layer based congestion control scheme for mobile ad hoc networks | |
Akhtar et al. | Efficient routing strategy for congestion avoidance in MANETs | |
Budhwar et al. | Congestion Detection and Avoidance based Transport Layer Protocols for Wireless Sensor Networks | |
Crisóstomo et al. | A QoS architecture integrating mobile Ad-Hoc and infrastructure networks. | |
Kankane et al. | Light Load Path Selection Techniques for Control Congestion in MANET (ENBA) | |
Arora et al. | Toward the use of local monitoring and network-wide correction to achieve QoS guarantees in mobile ad hoc networks | |
Sharma et al. | Congestion Aware Link Cost Routing for MANETS | |
Streit et al. | Aodv-cbr: Capacity-based path discovery algorithm for manets with high utilization | |
Lavén et al. | Latency aware anypath routing and channel scheduling for multi-radio wireless mesh networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141229 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151228 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161228 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171226 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181226 Year of fee payment: 8 |