KR101218139B1 - 무선 센서 네트워크 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 폴링 메커니즘에 의한 오버헤드를 줄여 USN/WSN을 관리하기 위하여 정적 정보, 동적 정보 및 크리티컬 정보를 포함한 관리 정보들을 제공하는 네트워크 관리 시스템에 관한 것이다.

Description

무선 센서 네트워크 관리 시스템{Network management system for wireless sensor networks}
본 발명은 무선 센서 네트워크 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 폴링 메커니즘 방식에서 발생하는 오버헤드를 줄여서 USN/WSN을 관리하기 위하여 정적 정보, 동적 정보 및 크리티컬 정보를 포함한 관리 정보들을 제공하는 네트워크 관리 시스템에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(WSN)는 각종 정보들을 센싱, 처리 및 통신 할 수 있는 센서 노드들로 구성된 네트워크이다. 상기 센서 노드들은 용량이 제한된 배터리에 의해 구동되므로 센싱, 처리 및 데이터 전송을 수행하는 동안 상기 배터리는 소모된다. 따라서, WSN의 네트워크 수명을 연장하는데 에너지 효율이 가장 중요한 요소이다.
네트워크 관리는 네트워크를 관리, 모니터링 및 제어하는 일련의 과정을 포함한다. WSN은 자원이 부족한 환경 등 좋지 않은 환경에 놓여질 수 있기 때문에, 노드에러나 에너지고갈 등과 같은 예기치 못한 문제들로 인해 네트워크 오작동이 발생할 수 있다. 이것이 WSN을 실용화하는 데 있어서 가장 큰 문제이다. 따라서, WSN의 상태나 동작을 모니터링 할 수 있는 네트워크 관리가 필요하다. 예를 들면, 네트워크에 갑작스런 문제가 발생했을 때, WSN 어플리케이션들과 네트워크 파라미터들은 네트워크 정보에 기초하여 자신들을 재구성할 필요가 있다.
시간이 경과함에 따라 죽는 노드들이 발생하기 때문에, WSN의 성능은 나빠진다. 이런 현상을 막기 위해 네트워크 모니터링뿐만 아니라 유지보수가 필요하며, collected WSN MIB를 사용할 수 있다. 예를 들면, 연결성을 유지 하기 위해 릴레이 노드를 배치한다든가, 네트워크 성능을 유지하기 위해 추가적인 노드를 배치하도록 노드 교체 정책을 결정하는 것이다. 상기 접근법은 네트워크 연결성, 커버리지, 위치 및 잔량 에너지와 같은 네트워크 정보들을 활용함으로써 달성 될 수 있다. 상기 정보들은 센서 어플리케이션이 아니라 WSN 관리 프로토콜에 의해 전달된다.
네트워크 관리는 네트워크를 관리, 모니터링 및 제어하는 일련의 과정이다. 종래의 네트워크 관리는 유선 네트워크를 기반으로 하여 자원이 제한되므로 WSN에는 부적합하다. WSN은 대규모의 네트워크로 각각의 노드들을 개별적으로 관리할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 네트워크 관리 프로토콜인 폴링 메커니즘을 사용하게 되면 극심한 데이터 전송량으로 인해 오버헤드가 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 관리 메시지들은 WSN의 자원을 소모하므로 네트워크의 성능을 저하시킨다는 문제점이 있다.
이상에서 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 에너지 효율적으로 네트워크를 관리할 수 있는 무선 센서 네트워크 관리 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, WSN의 싱크 노드들은 클러스터들의 정보를 수집하여 네트워크의 전체 정보를 수집하므로, 네트워크 성늘 모니터링, 노드 배치 정책 등과 같은 중앙 집중화된 알고리즘을 통해 네트워크를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
상술한 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 WSN이 에너지 효율적으로 네트워크를 관리 할 수 있다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 지속적으로 WSN을 관리할 수 있다는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 클러스트 기반으로 지역 관리를 수행하는 바 싱크 노드의 부하를 분산시킬 수 있다는 이점이 있다.
넷째, 본 발명은 WSN의 싱크 노드들이 클러스터들의 정보를 수집하여 네트워크의 전체 정보를 수집하므로, 네트워크 성늘 모니터링, 노드 배치 정책 등과 같은 중앙 집중화된 알고리즘을 통한 네트워크를 관리가 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 USN/WSN 관리 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 USN/WSN 관리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 MIB의 분류를 나타낸 표.
도 4는 MIB의 종류에 따라 사용될 수 있는 메세지를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 관리 동작의 흐름을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 CH MIB의 관리 동작의 흐름을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 싱크 노드의 구성도.
도 8은 본 발명의 싱크 노드의 프로그래밍 모델을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 센서 노드의 구성도.
도 10은 본 발명의 센서 노드에 대한 프로그래밍 모델을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 관리 정보의 구조도.
도 12는 본 발명의 싱크노드와 센서노드의 정합 모델을 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 데이터 관리 센터가 모니터링한 결과를 나타내는 도면.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 이에 따라 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 USN/WSN 관리 시스템의 구성도이다. USN/WSN(100)의 각각의 센서 필드(110)는 멀티 홉 형태로 상기 필드의 싱크노드(130)에 연결된 다수의 센서노드(120)로 구성되어 있다. 센서 노드(120)의 어플리케이션 데이터는 싱크노드(130)로 전송되고, 연계네트워크(200) 와 코어네트워크(300)를 통해 관리부(400)로 전송된다. 연계네트워크(200)는 USN/WSN(100)의 각각의 싱크노드(130)에 연결된 싱크노드네트워크(210)와 cellular, Wibro, WLAN, ZigBee, Bluetooth 같은 무선접속네트워크로 구성된다. 코어네트워크(300)는 연계네트워크(200)와 관리부(400)를 연결시키는데, 주로 인터넷이 사용된다. 이런 USN/WSN 관리 시스템에서, 관리부(400)의 데이터 관리 센터(410)는 매니저로, 싱크노드네트워크(210)는 에이전트로 작동하게 된다.
도 2는 본 발명의 단순화된 USN / WSN 관리 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2의 상단의 센서 필드(110)는 멀티 홉 타입 센서 노드(120)로 구성되어 있으며, 도 2의 하단의 센서 필드(110)는 클러스터 기반의 센서 노드(120)로 구성되어 있다. 센서 노드(120)의 어플리케이션 데이터는 싱크 노드(130)와 인터넷(300)을 거쳐 네트워크 관리 프로토콜 매니저(420)로 전송된다.
클러스터 기반의 WSN에서, 싱크노드(130)는 WSN과 인터넷(300) 사이의 게이트웨이로써 동작한다. 싱크노드(130)는 WSN 매니저이면서 네트워크 관리 프로토콜 에이전트이기도 하다. 싱크노드(130)는 네트워크 관리 프로토콜을 이용하여 외부 네트워크와 통신을 수행한다. 싱크노드(130)는 모든 클러스터 헤드 노드(CHs)에 관리 정책을 전송한다. 클러스터 헤드 노드(CHs)는 회원 센서 노드(120)들로 구성된 자신의 영역을 관리한다. 클러스터 헤드 노드(CHs)는 회원 센서 노드(120)들의 총체적 정보를 가지고 자신의 영역을 관리한다. 클러스터 헤드 노드(CHs)는 싱크노드(130)로부터 전송된 정책에 근거하여 자신의 영역을 관리한다. 클러스터 헤드 노드(CHs)는 또한 전체 트래픽을 줄이기 위해 싱크노드(130) 또는 매니저로 총체적인 정보를 전송한다.
통상의 센서 노드(120)들은 감지/인지에 의한 어플리케이션 데이터를 전송하나, 본 발명에서는 각각의 센서 노드(120)들이 어플리케이션 데이터와 함께 관리 전보를 전송하도록 하는 특징이 있다. 따라서, 데이터 관리 센터(410)는 네트워크 프로토콜 매니저(420)를 통하여 USN / WSN의 동작 상태를 모니터링하거나 관리할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 멀티 홉과 클러스터 기반 WSN에 대한 MIB(Management Information Base)를 각각 정의한다. 왜냐하면, 효율적인 메시지 전달 방식은 정보의 특성에 따라 달라지기 때문이다.
도 3은 본 발명에서 MIB의 분류이다. 표 1은 센서 노드 MIB를, 표 2는 클러스터 기반 WSN의 MIB를 분류한 것이다. 본 발명은 관리 정보를 두 개의 종류로 분류한다: 정적 정보와 동적 정보이다. 정적 정보는 네트워크 초기화 이후 변경하지 않는 정보이며, 정적 정보는 네트워크 동작 중에 변하는 정보를 뜻한다. 동적 정보는 지속적으로 변경되는 정보, 이벤트 중심의 정보 및 설정 정보를 포함한다. 본 발명은 정상 상태 정보가 아닌 배터리 부족이나 연결성 같은 긴급 상태를 알리는 데 필요한 크리티컬 정보를 정의한다. 배터리 레벨이나 연결성이 미리 설정된 값보다 낮아지면, 크리티컬 정보가 생성된다. 상기 크리티컬 정보는 높은 우선순위를 갖고 안정적으로 전송되어야 한다. 그 예로써, 패킷의 다중 전송이나 다중 경로 라우팅이 있다. 표 1은 WSNs에서 센서 노드의 MIB를 나타낸 것이다.
또한 본 발명은 센서 노드, 클러스터 헤드, 싱크 노드별로 MIB를 적용하는 특징을 갖는다. 클러스터헤드노드(CHs)는 센서노드로서 가지고 있는 정보뿐만 아니라 한 종류 이상의 센서노드 MIB로부터 얻어지는 클러스터의 집계/통계적인 정보를 포함하는 클러스터 정보들을 유지 관리한다. 커버리지 영역, 데이터 안정성 및 클러스터의 에너지 레벨 등이 그러한 정보의 예이다. 표 2는 클러스터 헤드 노드(CHs) MIB의 집계/통계 정보를 나타낸다.
싱크 노드는 집계/통계 정보를 기반으로 전체 네트워크를 관리한다. 싱크노드 MIB는 클러스터 헤드 노드(CHs)의 MIB와 유사하다. 그것은 클러스터 헤드 노드(CHs) MIB로부터 도출된 네트워크 정보들을 포함하기 때문이다. 예를 들면, 어떤 영역 클러스터의 저성능 영역, 저레벨 에너지 영역 또는 저커버리지 영역이 이에 해당된다. 상기 정보들은 미래의 노드 배포 전략이나 에러를 막기 위해 일부 영역을 차단하는 전략에 사용될 수 있다. 또한 상기 정보들은 네트워크를 모니터링하거나 유지 관리하는데 유용하다. 또한, 싱크 노드는 각각의 노드를 개별적으로 관리하지 않고, 지역적으로 네트워크를 관리함으로써 부하를 줄일 수 있다. 이런 지역적 관리는 클러스터 헤드 노드(CHs)에 부하를 분산시킴으로써 싱크 노드의 부하를 감소시킨다.
도 4에 표 3은 MIB의 종류에 따라 사용될 수 있는 메시지 교환을 나타낸 것이다. 본 발명은 관리 메시지의 사용법을 정의하고 5가지 메시지 유형(GET, SET, RESPONSE, TRAP, INFORM)을 정의한다. WSN에서 배터리 고갈이나 오류 같이 네트워크 상태는 동적으로 변화하기 때문에 주기적으로 상기 정보를 받아야 한다.
종래의 네트워크 관리 프로토콜에서는 에이전트로부터 어떤 정보를 얻기 위해서는 GET-REQUEST 메시지를 보내야만 했다. 그러나, WSN에서는 자원이 부족하고 많은 노드들과 멀티 홉 통신 때문에 폴링 메커니즘 방식은 엄청난 트래픽 만든다. 따라서, 폴링을 사용하는 방법은 비효율적이다.
5가지 메시지 유형들 중에서, GET/SET은 매니저가 어떤 MIB를 요청하거나 설정할 때 사용된다. INFORM은 두 개의 클러스터 헤드 노드(CHs)가 정보를 교환할 때 사용된다. 그러나, 본 발명은 MIB를 얻기 위해 GET 과 REPONSE 메시지 보다는 주기적 / 이벤트구동 방식의 TRAP 메시지를 사용한다. GET/RESPONSE 방식은 GET을 보내고 REPONSE를 받는 두 번의 데이터 전송이 필요하다. 데이터 전송 조건을 정의함으로써 노드들은 동적 MIB를 보내기 위해 TRAP 메시지를 발생시킬 수 있다. 이런 방식은 MIB를 얻기 위해 단지 한 번의 데이터 전송만이 필요하다.
따라서, 본 발명에 있어서, TRAP 메시지는 두 가지의 목적을 가지고 있다. 그한 가지는 조건(예: 주기, 이벤트)에 따라서 동적 MIB를 전송하는 것이다. 다른 한 가지는 저레벨 배터리 또는 저연결성과 같은 크리티컬 정보를 통하여 네트워크의 비상 상태를 알리는 것이다. 다시 말하면, 본 발명은 네트워크 상태를 모니터링 하기 위하여 폴링 방법보다는 센서노드와 클러스터 헤드 노드(CHs)의 주기적/이벤트 구동 방식의 접근법를 사용한다. WSN에서는 TRAP을 사용하는 것이 보다 중요하고 더 빈번하게 발생한다. TRAP 메시지는 주기적으로 발생하거나 어떤 이벤트가 일어날 때 발생한다.
도 4의 표 3은 각 MIB를 설명하고, 각 MIB와 각 메시지와의 맵핑 관계를 나타낸다. TRAP를 사용하는 네트워크가 초기화 될 때, 정적 정보는 매니저나 싱크노드로 전송된다. 그 이후의 WSN을 관리하는데 필요한 대부분의 정보는 동적 정보이다. 계속 변화하는 정보와 이벤트 구동 방식의 정보의 경우, 주기적으로 GET 메시지를 사용하는 대신에 주기적/이벤트가 발생했을 때 노드에서 TRAP 메시지가 발생하여 클러스터 헤드 노드(CHs)로 전송된다. SET 과 REPONSE 메시지를 이용하여 설정 정보를 바꿀 수도 있다. 크리티컬 정보의 경우, 그 값이 미리 설정된 값보다 낮아지면 노드는 TRAP 메시지를 생성하여 매니저에게 보낸다. 모든 유형의 MIB에 대해서 GET 메시지를 사용할 수 있지만, 그것은 비효율적이므로 매니저가 노드의 세부 정보를 알고 싶은 경우와 같은 특별한 경우에만 사용된다.
GET / SET 메시지는 일대일 통신을 기반으로 동작한다. 그러나, WSN에서는 매니저가 일련의 그룹의 노드들의 상태를 알고 싶어 할 때가 있다. 브로드 캐스트 또는 멀티 캐스트 옵션을 사용하면 GET / SET 메시지가 클러스터에 동작할 수 있다.
도 5는 관리 동작 흐름의 일실시예를 나타낸 도면이다. 네트워크 초기화 단계에서, 싱크 노드는 관리 메시지(GET or SET)와 함께 관리요구사항 또는 정책을 네트워크상의 클러스터 헤드 노드(CHs)에 보낸다. GET은 어플리케이션이 필요로 하는 정보를 얻는데 사용되고 SET은 보고 주기와 조건을 설정하는데 사용된다. 노드들은 몇몇 선택된 정적 및 동적 정보를 포함한 응답을 전송한다. 이러한 방법으로, 관리자는 초기화 단계에서 관리를 위한 네트워크에 대한 정보를 얻을 수 있다. 네트워크 초기화 후, 센서 노드들은 주기적으로 또는 이벤트에 따라 TRAP 메시지를 사용하여 동적 관리 정보(연속, 이벤트 중심의)를 전송한다.
도 6은 클러스터 헤드 노드(CHs) MIB의 관리 동작 흐름의 일실시예를 나타낸 도면이다. 네트워크 초기화 단계에서, 싱크 노드는 관리 메시지(GET or SET)와 함께 관리요구사항 또는 정책을 네트워크상의 CH에 보낸다. GET은 어플리케이션이 필요로 하는 정보를 얻는데 사용되고 SET은 보고 주기와 조건을 설정하는데 사용된다. 노드들은 몇몇 선택된 정적 및 동적 정보를 포함한 응답을 전송한다. 이러한 방법으로, 관리자는 초기화 단계에서 관리를 위한 네트워크에 대한 정보를 얻을 수 있다.
각 클러스터 헤드 노드(CHs)에 대한 각각의 요구사항이나 정책은 어플리케이션과 클러스터 헤드 노드(CHs)의 위치에 따라 다를 수 있다. 각각의 클러스터 헤드 노드(CHs)는 센서노드들에 대한 이러한 요구사항을 변경하여 회원 센서 노드들에 배포한다. 정책은 어떤 상태에서의 조치나 동작을 포함한다.
네트워크 초기화 후, 노드들과 클러스터 헤드 노드(CHs)는 주기적으로 또는 이벤트에 따라 TRAP 메시지를 사용하여 동적 관리 정보(연속, 이벤트 중심의)를 전송한다.
상기 메시지를 보내기 전에, 클러스터 헤드 노드(CHs)는 안정성, 커버리지 영역, 노드 에너지 레벨 및 클러스터의 수명과 같은 통계적인 정보를 수집 및 도출한다. 그리고, 클러스터 헤드 노드(CHs)는 미리 정해진 기간이나 조건에 따라 상기 정보를 보낸다. 클러스터 헤드 노드(CHs)는 싱크 노드로부터 받은 정책에 따라 일부 관리 작업을 수행할 수 있다. 마지막으로, 싱크 노드는 클러스터들의 정보를 통합함으로써 네트워크의 전체 정보를 얻고, 네트워크 성능 모니터링과 노드 배치 정책과 같은 중앙 집중화된 알고리즘을 통해 관리한다.
도 7은 본 발명에서 싱크 노드의 구조를 나타낸 도면이다. 싱크노드(130)는 종래의 구성요소들인 프로세서(131), 트랜시버(132), 위치추적시스템(133), 모빌라이져(134) 및 전원장치(138)로 이루어져 있다. 일반적으로 싱크 노드(130)의 전원 장치(138)는 안정적인 전력을 (즉, 배터리는 쉽게 교류로 변경하거나 AC 전원에 연결될 수 있다) 공급한다. 본 발명의 프로세서(131)의 메모리(136)는 관리 정보들(137)을 저장하기 위한 메모리 공간을 포함하여 구성되어 있다. 또한 싱크노드(130)는 상기 표 1과 표 2에 따라 관리 정보들을 분류하기 위한 정보 분류기(135)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 프로세서(131)는 센서 노드(130)들에서 제공 받은 관리 정보를 정보 분류기(135)로 전송하고 MIB를 확인한 후에 상기 정보들을 관리 정보(137)에 저장한다.
도 8은 본 발명의 싱크 노드(130)를 위한 프로그래밍 모델을 나타낸 도면이다. 네트워크 관리 프로토콜 매니저(420)는 인터넷에 연결되어 PHY 계층를 통해 싱크 노드(130)에 접속한다. 싱크노드(130)는 PHY계층, MAC계층 네트워크계층, 전송계층 및 상기 전송 계층 위에 위치한 센싱 어플리케이션, WSN 관리자, 네트워크 관리 프로토콜 에이전트로 구성되어 있다. 센싱 어플리케이션은 센서 필드(110)에 연결되어 있고, 네트워크 관리 프로토콜 에이전트가 PHY계층, MAC계층, 네트워크계층, 전송 계층을 통해 네트워크 관리 프로토콜 매니저(420)와 연결되어 있다. 관리 정보는 WSN 관리자 및 네트워크 관리 프로토콜 에이전트가 액세스할 수 있다.
도 9는 본 발명에서 센서 노드의 구조를 나타낸다. 센서 노드(120)는 종래의 구성요소인 프로세서(121), 트랜시버(122), 위치 추적 시스템(123), 모빌라이저(124) 및 전원 장치(129a)로 구성되어 있다. 일반적으로 센서노드(120)의 전원장치(129a)는 제한된 용량을 가지고 있다. 센서(126)가 신호를 감지하면 ADC(125)는 상기 감지된 신호를 디지털로 변환하여 프로세스(121)에 제공한다. 본 발명은 프로세서(121)의 메모리(128)내에 관리정보(128a)를 저장할 수 있는 메모리 공간을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 또한 센서노드(120)는 상기 표 1과 표 2에 따라 관리 정보를 분류하기 위한 정보 분류기(127)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 프로세서(121)는 정보 분류기(127)로부터 제공 받은 관리 정보를 제공하며 MIB를 확인하고 관리정보(128a)공간에 저장한다.
도 10은 본 발명의 센서 노드(120)에 대한 프로그래밍 모델을 도시한다. 센서 노드(120)는 PHY계층, MAC계층, 네트워크계층, 전송 계층 및 상기 전송 계층 위에 위치한 센싱 어플리케이션, WSN 관리 에이전트로 구성되어 있다. WSN 관리 에이전트는 관리 정보를 포함하고 있다.
도 11은 관리 정보 구조를 도시한다. 센서 노드(120)에서 정적 정보는 네트워크 초기화 이후 변하지 않는다. 동적 정보는 네트워크 작동 중에 변한다. 동적 정보에는 지속적으로 변경되는 정보, 이벤트 중심의 정보 및 설정 정보가 있다. 일반 정보와 달리 배터리 부족 또는 연결성과 같은 긴급한 상태를 알리기 위한 정보를 크리티컬 정보라고 한다. 배터리 레벨이나 연결성이 미리 설정된 값보다 낮아지는 경우에 크리티컬 정보가 생성된다. 이 정보는 높은 우선순위를 갖고 안정적 전송을 필요로 한다. 안정적 전송의 예로써 다중 패킷 전송이나 다중 경로 라우팅이 사용된다. 클러스터 헤드 노드(CHs)에 있어서, 클러스터 헤드 노드(CHs)는 센서노드로써 가지고 있는 정보뿐만 아니라 한 종류 이상의 센서 노드 MIB로부터 도출된 클러스터의 집계/통계 정보를 포함한 클러스터 정보를 유지 관리한다. 이런 유형의 정보로는 커버 리지 영역, 데이터 안정성 및 클러스터의 에너지 레벨 등이 있다. 싱크 노드는 집계/통계 정보를 기반으로 한 정보에서 전체 네트워크를 관리한다. 싱크노드 MIB는 클러스터 헤드 노드(CHs)의 MIB와 유사하다. 그것은 클러스터 헤드 노드(CHs) MIB에서 도출된 네트워크 정보를 포함하고 있기 때문이다. 예를 들면, 저성능 영역, 저레벨 에너지 영역 또는 일부 지역 (클러스터)의 저커버리지 영역 등이 이에 해당한다. 상기 정보들은 미래의 노드 배치 전략 및 오류를 막기 위해 사용할 수 있는 일부 지역을 차단하는 전략에 사용될 수 있다. 또한, 상기 정보들은 네트워크를 모니터링하고 유지관리 하는데 유용하다. 또한, 싱크 노드는 각각의 노드를 개별적이 아닌 지역적으로 관리함으로써, 관리 부하를 줄일 수 있다. 이런 지역적 관리는 클러스터 헤드 노드(CHs)에 부하를 분산시킴으로써 싱크 노드의 관리 부하를 줄여준다.
도 12는 도 8과 도 10에 표현된 본 발명의 센서 노드와 싱크 노드에 상응하는 모델을 도시한다. 각 모델은 PHY 계층을 통하여 물리적으로 연결되어 있으며, 센싱 어플리케이션, WSN 관리 에이전트 및 매니저, 네트워크 관리 프로토콜 에이전트 및 매니저를 통하여 논리적으로 연결되어 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예로 데이터 관리 센터(410)의 모니터링 결과를 도시한다. 본 발명에 따르면, 싱크 노드는 네트워크의 전체 정보를 도출하여 네트워크 성능 모니터링 및 노드 배포 정책 및 기타 관리 작업 등과 같은 중앙 집중화된 알고리즘을 통해 관리한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : USN/WSN 110 : 센서 필드
120 : 센서노드 121 : 프로세서
122 : 트랜시버 123 : 위치 추적 장치
124 : 모바일라이저 125 : ADC
126 : 센서 127 : 정보 분류기
128 : 메모리 128a : 관리 정보
129a : 전원장치 129b : 전원 구동 장치
130 : 싱크노드 131 : 프로세서
132 : 트랜시버 133 : 위치 추적 장치
134 : 모바일라이저 135 : 정보 분류기
136 : 메모리 137 : 관리 정보
138 : 전원장치 140 : 클러스터
200 : 연계 네트워크 300 : 코어 네트워크
400 : 관리부 410 : 데이터 관리센터

Claims (9)

  1. 어플리케이션 데이터와 함께 관리정보를 전송 및 저장하는 복수개의 센서 노드;와
    상기 센서 노드에 연결되어 상기 어플리케이션 데이터와 함께 상기 관리정보를 전송 및 저장하는 싱크노드;와
    상기 어플리케이션 데이터 및 상기 관리 정보를 상기 싱크노드로부터 전송 받거나 전송하는 데이터 관리 센터;와
    상기 싱크노드에 연결되어 Cellular, Wibro, WLAN, ZigBee, 또는 Bluetooth를 포함하여 구성된 연계 네트워크;및
    상기 연계 네트워크와 데이터 관리 센터를 연결하는 코어 네트워크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서네트워크 관리시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연계 네트워크와 코어 네트워크의 작동 상태를 모니터링 및 관리할 경우,
    상기 데이터 관리 센터는 매니저로써 작동하고, 상기 싱크노드는 에이전트로써 작동하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 관리 정보는,
    네트워크 초기화 이후 변하지 않는 정적 정보;및
    이벤트구동정보, 설정정보 및 크리티컬 정보와 같이 지속적으로 변하는 동적 정보;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서노드와 상기 싱크노드는 GET, SET, RESPONSE, TRAP, INFORM과 같은 메시지 유형을 사용하여 관리정보를 교환하고,
    상기 센서노드들간에는 TRAP 메시지를 사용하여 동적 정보가 교환되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크관리 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 센서노드는 일정 주기 간격으로 또는 이벤트가 발생했을 때TRAP 메시지를 사용하여 상기 동적 정보를 상기 싱크노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 싱크노드는
    프로세서;와
    트랜스시버;와
    위치추적장치;와
    모빌라이저;와
    전원장치;와
    상기 프로세서의 메모리에 관리 정보를 저장하기 위한 메모리 공간;및
    정보 분류기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 싱크노드는,
    PHY계층;과
    MAC계층;과
    네트워크계층;과
    전송 계층;과
    상기 전송 계층의 상위계층에 위치하며 센서 필드에 연결된 센싱 어플리케이션;과
    상기 전송 계층의 상위계층에 위치하여 관리 정보를 액세스 할 수 있고, PHY계층, MAC 계층, 네트워크 계층 및 전송 계층을 통하여 네트워크 관리 프로토콜 매니저에 연결된 네트워크 관리 프로토콜 에이전트;및
    상기 전송 계층의 상위 계층에 위치하여 관리 정보에 액세스 할 수 있는 WSN 매니저;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 센서노드는
    프로세서;와
    트랜스시버;와
    위치추적장치;와
    모빌라이저;와
    센서;와
    ADC;와
    전원장치;와
    상기 프로세서의 메모리에 관리 정보를 저장하기 위한 메모리 공간;및
    정보 분류기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 센서노드는,
    PHY 계층;과
    MAC 계층;과
    네트워크 계층;과
    전송 계층;과
    상기 전송 계층의 상위계층에 위치하며 센서 필드에 연결된 센싱 어플리케이션;및
    상기 전송 계층의 상위 계층에 위치하여 관리 정보를 포함하고 있는 WSN 관리 에이전트;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 관리시스템.
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