KR101222897B1 - 무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법 - Google Patents

무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 무선 네트워크 환경에서 히스테리시스 특성을 갖는 무선 이동 노드의 네트워크 가입 방법에 관한 것으로서, 이동 노드가 히스테리시스 특성을 이용하여 무선 네트워크에 가입하는 방법에 있어서, a) 상기 이동 노드의 이동이 R 영역(Red Zone)에서 Y 영역(Yellow Zone)으로의 이동인지를 판단하는 단계; 및 b) 상기 단계 a)의 판단 결과, 상기 이동 노드의 이동이 R 영역에서 Y 영역인 경우, 상기 무선 네트워크의 G 영역(Green Zone) 가입 임계점을 동적으로 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

Description

무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법{Method for Joining Mobile Node in Wireless Network using Hysteresis}
본 발명은 무선 네트워크 환경에서 이동 노드의 네트워크 가입 방법에 관한 것으로 특히, 정적 및/또는 동적 히스테리시스 특성을 이용하여 이동 노드가 네트워크에 가입하는 무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법에 관한 것이다.
최근 사회기반시설 안전, 산불, 산업시설 감시 및 국방 등의 분야에서 이동성 및 유연성 등으로 인해 다양한 무선 네트워크 기술들이 연구되어지고 있다. 센서 네트워크 기술의 핵심 분야로는 센서네트워크용 실시간 운영체제 기술, 무선 통신 기술, 위치 추정 기술, 네트워크 기술 (MAC 기술, 통신 보안 기술, 라우팅 기술 등), 저 전력 기술 등이 있다. 하지만 센서 네트워크는 기본적으로 고정된 위치에서 정보를 수집하는 노드들을 바탕으로 연구되었고, 노드의 이동성을 지원하기 위한 연구들은 많이 진행되지 않았다.
한편, 근래에 들어 와이파이존 (Wifi-zone)과 와이브 로 (WiBro) 지역이 증가하고, 다양한 유비쿼터스 센서들의 개발로 노드의 이동성에 대한 관심이 고조되고 있다. IPv6 네트워크에서는 이동성을 제공하기 위해서 Mobile IPv6를 정의하였다[9]. Mobile IPv6는 홈 주소 (Home Address, HoA)와 임시 주소 (Care of Address, CoA) 간의 홈 에이전트 (Home Agent, HA)를 통한 바인딩 관리를 사용하여 노드의 이동성을 지원한다. Mobile WiMAX 표준에서는 MIP (Mobile IP)와 PMIP (Proxy Mobile IP)를 기반으로 하는 두 개의 3 계층 핸드오버 방안을 제공하여 노드의 이동성을 지원한다.
현재 노드의 이동성을 지원하기 위한 방법은 고속 핸드오버를 위한 기술을 기반으로 연구가 이루어지고 있다. 이와 달리, 본 논문에서는 그림 1과 같은 무선 환경에서 이동 노드 (A지점)가 전체 네트워크의 전송 허용 경계점에 위치했을 때 발생되는 문제점을 분석하여 이를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 무선 센서의 RSSI (Received Signal Strength Indicator)는 전파의 특성상 값이 선형적이지 못하고, 주변 환경에 의해 오차가 발생된다. 이러한 특성으로 네트워크에 가입되어 있는 이동 노드가 전송 경계점에 위치하게 되면, 빈번하게 가입과 탈퇴를 하게 될 확률이 높아진다. 그에 따라 많은 트래픽을 발생시켜 전체 네트워크 시스템의 성능을 저하시키는 요인이 될 수도 있다.
이러한 문제를 하기 위한 방법의 일 예로서 히스테리시스 특성을 이용하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 히스테리시스의 모델링은 일반적으로 물리적 법칙에 기초한 방법과 현상에 기초한 방법이 있다. 물리적 모델은 자기장 내에 발생되는 자기 모멘트와 에너지의 관계식에 의해서 히스테리시스 관계식을 유도해 내고, 역 보상 과정을 거쳐 선형화 시키는 방법으로 Jiles- Atherton 모델이 대표적이다. 현상을 기초로 하는 대표적인 프라이자흐 (Preisach) 모델은 실제 측정에 얻어진 히스테리시스 데이터를 통해 커브의 위치에 따른 차별화된 가중치를 부여함으로서 선형화 시키는 방법이다. 프라이자흐 모델은 여러 분야에서 다루어 지고 있으며 통신 분야에서는 다양한 측면에서의 핑퐁 (Ping- Pong) 현상에 따른 문제점을 해결하기 위해 사용되어 지고 있다. 대표적인 예로 적응형 변조기법에서는 BER (Bit Error Rate)을 측정하여 변조방법을 적용 시 히스테리시스 특성을 이용하여 변조 기법이 빈번히 변화되는 것을 방지하기 위해서 사용되어진다.
도 9는 종래의 프라이자흐 히스테리시스 곡선을 나타낸 도면이다. IEEE 802.15.4 표준에서는 실외에서의 최대 전송 허용 범위를 100m로 정의하고, 실내에서 신뢰적으로 데이터를 전송할 수 있는 거리를 20m로 정의한다. 실제 환경에서는 이동 노드의 성능 오차와 주변 환경 요소들에 의해서 최대 전송 거리가 다르게 적용된다. 정적 히스테리시스 특성을 갖는 네트워크 가입 방법은 최대 전송할 수 있는 거리, 즉 탈퇴 시기를 20m로 가정하고, 가입 시기는 최대 2m 이내의 오차를 고려하여 18m로 가정한다. 이를 바탕으로 정적 히스테리시스 특성을 고려한 네트워크 가입 방법은 하기 식 (1)과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112011029315916-pat00001
Figure 112011029315916-pat00002
: 거리
Figure 112011029315916-pat00003
: 네트워크 상태
Figure 112011029315916-pat00004
: 가입
Figure 112011029315916-pat00005
: 탈퇴
Figure 112011029315916-pat00006
: 18m 지점
Figure 112011029315916-pat00007
: 20m 지점
이동 노드가
Figure 112011029315916-pat00008
를 벗어나게 되면 탈퇴를 하게 되고, 다시
Figure 112011029315916-pat00009
지점 범위 내로 진입하면 네트워크 가입을 하게 된다. 또한,
Figure 112011029315916-pat00010
와
Figure 112011029315916-pat00011
사이에서는 기존 상태를 유지하게 된다. 이러한 특성에 의해서 노드의 주변 오차와 이동성에 의해 발생되는 문제점을 해결 할 수 있다.
다시 말해, 정적 히스테리시스 특성을 이용한 네트워크 가입 방법은 네트워크 전송 경계점에 이동 노드가 위치했을 때 빈번하게 가입과 탈퇴를 반복하는 문제점을 해결한다. 임계점을 기준으로 가입과 탈퇴가 반복되는 것을 확인 할 수 있다.
그러나, 정적 히스테리시스 방법은 가입 기간을 줄여서 빈번하게 발생되는 문제점들을 해결하기 때문에 가입률을 향상 시킬 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이동 노드의 전송 허용 경계점에서 빈번하게 네트워크 가입과 탈퇴를 반복하는 문제점을 개선하고, 이를 통해 이동 무선 노드의 에너지 소비를 효율적으로 관리할 수 있는 무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선 네트워크 환경에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법은 이동 노드가 히스테리시스 특성을 이용하여 무선 네트워크에 가입하는 방법에 있어서, a) 상기 이동 노드의 이동이 R 영역(Red Zone)에서 Y 영역(Yellow Zone)으로의 이동인지를 판단하는 단계; 및 b) 상기 단계 a)의 판단 결과, 상기 이동 노드의 이동이 R 영역에서 Y 영역인 경우, 상기 무선 네트워크의 G 영역(Green Zone) 가입 임계점을 동적으로 할당하는 단계를 포함한다.
상기 G-영역 가입 임계점은 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 기초로 한다.
상기 G-영역 가입 임계점
Figure 112011029315916-pat00012
은
Figure 112011029315916-pat00013
이며,
여기서, n은 인접 노드, m은 이동 노드,
Figure 112011029315916-pat00014
는 기존에 정의한 G 영역 가입 임계점의 기본 값,
Figure 112011029315916-pat00015
은 현재의 RSSI(
Figure 112011029315916-pat00016
)값과 과거의 RSSI 값에 의해 결정되는 WMEWMA(Window Mean with Exponentially Weighted Moving Average)기반의 예측 값, 및
Figure 112011029315916-pat00017
는
Figure 112011029315916-pat00018
의 변화량을 이용한 가중치이다.
상기
Figure 112011029315916-pat00019
은
Figure 112011029315916-pat00020
이며,
여기서,
Figure 112011029315916-pat00021
는 가중치(
Figure 112011029315916-pat00022
), 및 T는 타임 윈도우이다.
상기
Figure 112011029315916-pat00023
는
Figure 112011029315916-pat00024
이며,
여기서,
Figure 112011029315916-pat00025
은
Figure 112011029315916-pat00026
이고,
Figure 112011029315916-pat00027
는 가중치 오프셋이다.
본 발명에 따르면, 임계점에서 가입과 탈퇴를 집중적으로 반복하는 문제점을 해결하여 빈번한 가입과 탈퇴의 절차에 의해 발생되는 트래픽을 줄임으로써, 이동 무선 노드의 에너지 소비를 효율적으로 관리할 수 있는 등의 매우 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 거리에 따른 영역을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 방법에 따른 모의실험 결과를 나타낸 도면들이다.
도 9는 간단한 형태의 요소 프라이자흐 히스테리시스 곡선이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 확대 강조될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 네트워크에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 거리에 따른 영역을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 거리에 따라서 영역들이 정의된다. 전송 안정 지대는 G 영역(Green Zone), 경고 지대는 Y 영역(Yellow Zone), 그리고 위험 지대는 R 영역(Red Zone)으로 나타낸다.
정적 히스테리시스 특성을 고려한 이동 노드의 가입 시기는 G 영역의 임계점에 의해서 결정되고, 탈퇴 시기는 R 영역의 진입 임계점에 의해서 결정된다. 하지만 정적 히스테리시스를 고려하게 되면 네트워크의 생존율이 절감되기 때문에 Y 영역에서 이동 노드의 가입률을 향상시키기 위해 본 발명에 따른 방법이 적용된다.
도 2에서 이동 노드의 경우, 정적 히스테리시스 특성을 고려하게 되면 이동 노드가 네트워크로부터 탈퇴한 후, Y 영역에만 존재하기 때문에, 종래의 히스테리시스 방법에 따를 경우 이동 노드는 재가입이 되지 않는다. 그러나, Y 영역은 실제적으로 통신 범위 내에 존재하기 때문에 오랜 기간 Y 영역에 존재하고, 주변 환경에 의한 오차의 변폭이 작을 경우 네트워크 가입을 하는 것이 보다 효율적일 것이다.
도 1을 참조하면, 이동 노드가 R 영역에서 Y 영역으로 이동함에 따라, 이동 노드는 RSSI를 측정하고, RSSI 값을 거리로 환산한 후, 정적 히스테리시스 특성을 이용하여 네트워크에 가입 상태인지 또는 탈퇴 상태인지를 판단한다(S1 내지 S4).
단계 S4의 판단 결과, 가입 상태라면 이동 노드는 가입을 유지하며, 이후 이동 노드는 그 위치가 R 존에 해당하는 경우, 탈퇴하게 된다(S5, S6).
이와는 달리, 상기 이동 노드는 현 상태가 탈퇴인 경우, 본 발명에 따라 G 영역의 가입 임계점 (
Figure 112011029315916-pat00028
)을 동적으로 가변하기 위한 동작을 수행하게 된다(S7 내지 S12).
즉, 이동 노드가 R 영역으로 진입하여 네트워크 탈퇴를 하게 되면 재가입을 위해서 주기적으로 인접 노드들에게 "Scan request" 를 송신하게 된다. 요청 신호를 수신한 인접 노드들은 "Scan response" 신호를 이동 노드에게 송신을 한다. 이 때, 이동 노드는 "Scan response" 신호를 수신하고 RSSI를 측정하게 된다. 동적 히스테리시스 방법은 이 주기적 RSSI 정보 (n, 인접 노드 → m, 이동 노드)를 이용하여 G 영역의 임계점을 수식 (2)를 이용하여 동적으로 할당한다.
Figure 112011029315916-pat00029
(2)
여기서,
Figure 112011029315916-pat00030
는 기존에 정의한 G 영역의 가입 임계점의 기본값이다. 가입 임계점을 설정하기 위해서 노드의 이동경로를 예측할 수 있다면, 즉 이동 노드가 R 영역과 가까워지는지 또는 G 영역과 가까워지는지를 판단할 수 있다면 보다 안정적으로 G 영역의 임계점을 설정할 수 있다.
Figure 112011029315916-pat00031
은 현재의 RSSI (
Figure 112011029315916-pat00032
)값과 과거의 RSSI 값에 의해 결정되는 WMEWMA (Window Mean with Exponentially Weighted Moving Average)기반의 예측값이다. WMEWMA 기법은 EWMA 기법을 개선시킨 방법으로 구조가 간단하여 동작 시 메모리를 적게 차지하고, 타임 윈도우(Time Window) 기반으로 계산 처리량이 적은 장점이 있다. WMEWMA 기법에 의해 결정되는 예측 값은 Y 영역의 범위를 기반으로
Figure 112011029315916-pat00033
의 범위로 설정되어야 하기 때문에 R 영역의 탈퇴 임계점에 의해
Figure 112011029315916-pat00034
을 취하게 된다. 이러한 예측 모형 기반의
Figure 112011029315916-pat00035
은 하기의 수식 (3)과 같이 계산된다.
Figure 112011029315916-pat00036
(3)
여기서,
Figure 112011029315916-pat00037
는 타임 윈도우로 본 실시 예에서는 10으로 설정한다. 예측 모형의 가중치인
Figure 112011029315916-pat00038
는
Figure 112011029315916-pat00039
범위로 조절할 수 있다.
Figure 112011029315916-pat00040
는 예측모형에서 가장 중요한 요소이며
Figure 112011029315916-pat00041
가 작을 경우에는 과거 값 보다 현재 값에 가중치를 더 주게 되고,
Figure 112011029315916-pat00042
가 클 경우에는 과거 값 보다 현재 값의 가중치가 더 크게 되므로 RSSI 변폭 특성에 맞는 적절한
Figure 112011029315916-pat00043
를 정해야 한다.
도 3은 적절한
Figure 112011029315916-pat00044
를 찾기 위한 결과를 보여준다.
Figure 112011029315916-pat00045
를 0.1씩 가변하면서 실험을 하였고, 비교를 위하여
Figure 112011029315916-pat00046
의 최소 값, 최대 값, 그리고 최적 값만 나타내었다. 도 4는 실험 결과의 실제 RSSI와 예측값의 편차 합을 나타낸 그래프로
Figure 112011029315916-pat00047
가 0.7일 때 편차 합이 가장 적은 것을 볼 수 있다. 따라서 본 논문에서는
Figure 112011029315916-pat00048
를 0.7로 설정한다.
마지막으로 식 2의
Figure 112011029315916-pat00049
는
Figure 112011029315916-pat00050
의 변화량을 이용한 가중치이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, RSSI의 값을 예측 하더라도 장애물이나 기타 전파 간섭에 의해서 급격히 변화하는 RSSI에 대해서는 대처할 수 없는 것을 볼 수 있다.
Figure 112011029315916-pat00051
는
Figure 112011029315916-pat00052
과 함께 Y 영역에 존재하는 이동 노드의 가입 및 탈퇴를 판별하기 위한 변수로써 하기 식 (4)와 같이 계산된다.
Figure 112011029315916-pat00053
(4)
여기서,
Figure 112011029315916-pat00054
은
Figure 112011029315916-pat00055
인 이전 값과 현재 값의 변화량을 나타낸다. 무선 네트워크에서는 주변 환경의 특성에 따라 노이즈의 변폭차가 크다.
Figure 112011029315916-pat00056
는 신호의 변화 값을 바탕으로 결정되기 때문에 다양한 네트워크에 적용할 수 있는 가중치 오프셋인
Figure 112011029315916-pat00057
을 사용한다. 본 실시 예에서는 기본값으로
Figure 112011029315916-pat00058
를 90ㅀ로 설정하였다.
네트워크 가입과 탈퇴는 기본적으로 정적 히스테리 특성을 이용하여 결정을 한다. 하지만 이동 노드가 네트워크 탈퇴 후 Y 영역으로 복귀하게 될 경우에는 본 발명에 따라 제공되는 동적 히스테리시스 특성을 이용하여 네트워크 가입 및 탈퇴를 판별한다.
이하, 상술한 본 발명에 따른 방법에 따라 수행한 모의실험한 결과를 설명한다.
본 모의실험은 9개의 노드들과 1개의 이동 노드를 구성하여 도 5와 같은 노드 모델 환경으로 구현하였다. 본 발명에 따른 방법의 성능 분석을 위하여 이동 노드 경로는 네트워크 전송 허용 경계점을 기준으로 경로를 설정하였으며, 이동 노드와 각 노드들의 RSSI 크기는 2m의 오차 범위 내에서 랜덤 모델을 적용하였다. 최대 전송 범위는 20m, 히스테리시스의
Figure 112011029315916-pat00059
는 18m로 설정하였다.
2. 모의실험 성능분석
본 모의실험에서는 노드의 이동 경로에 따른 가입 횟수와 인접 노드들의 가입 응답 메시지 전송 횟수를 바탕으로 제안된 방법의 효용성을 성능분석 하였다.
그림 10은 네트워크 전송 허용 경계점에서 히스테리시스 특성을 고려한 이동 노드의 네트워크 가입 횟수를 비교한 그래프이다. 기존의 방법은 20m 임계점을 기준으로 빈번히 네트워크 가입과 탈퇴를 반복하는 것을 볼 수 있다. 반면, 제안된 방법은 기존의 방법보다 적은 가입 횟수를 나타낸다. 하지만 가입 종속 기간이 긴 영역에서도 가입을 하지 않고 탈퇴를 유지하는 것을 볼 수 있다. 이는 정적 히스테리시스의 문제점을 보여준다. 이전의 실험과 같은 조건으로 정적 히스테리시스의 가입률이 낮아지는 문제점을 해결하기 위한 동적 히스테리시스를 적용한다. 동적 히스테리시스 방법은 정적 히스테리시스 방법과는 달리 Y 영역에서 동적으로 G 영역의 임계점을 가변함으로써 네트워크 가입 기간을 향상시킨 것을 볼 수 있다. 네트워크 종속 기간이 긴 역역에서는 대부분 가입이 되고 있는 것을 확인 할 수 있다.
제안된 방법은 정적 히스테리시스를 기반으로 네트워크 전송 허용경계점에서 빈번하게 가입 및 탈퇴를 하는 문제점을 해결한다. 그리고 Y 영역에서 동적 히스테리시스 특성을 고려하여 이동 노드의 네트워크 가입률을 향상 시킨다.
Figure 112011029315916-pat00060
표 1은 기존의 방법, 정적 히스테리시스 방법, 그리고 본 발명의 동적 히스테리시스 방법, 그리고 동적 히스테리시스 방법의 이동 노드의 네트워크 가입 시도 횟수를 보여준다. 기존의 방법은 핑퐁 현상에 의해 불필요한 가입까지 포함하여 44번 네트워크 가입을 시도하였다. 반면, 본 발명의 방법은 동적으로 히스테리시스 특성을 이용하여 불필요한 가입을 하지 않으므로 19번 가입을 시도하였다.
도 7은 모의실험 결과에서 각각의 가입 방법에 대한 가입률을 보여준다. 기존의 가입은 빈번하게 가입이 되는 경우를 포함하여 48.50%의 가입률을 나타낸다. 반면, 정적 히스테리시스는 18.36%를 나타내고, 본 발명은 35.53%로 Y 영역에서 가입률을 약 17% 향상시킨 것을 볼 수 있다.
도 8은 이동 노드의 네트워크 가입 요청에 따른 이웃 노드들의 트래픽 발생량을 나타내는 그래프이다. 기존의 방법은 이동 노드의 가입 요청에 따라 이웃 노드들의 응답 평균이 5.44회로 나타났다. 반면, 본 발명에 따른 방법은 기존의 방법보다 감소된 2.11회로 나타났다. 특히 노드 4의 경우, 기존의 방법은 이동 노드의 가입 요청에 의해 10번 응답 메시지를 전송하였지만 본 발명에 따른 방법은 응답 메시지를 3번만 전송 하였다. 이 결과는 본 발명에 따른 방법이 기존의 방법보다 불필요한 트래픽을 발생시키지 않는다는 것을 보여준다. 모의실험에서는 한 번의 응답으로만 대처하였지만 실제적인 네트워크 가입 절차의 경우 보다 많은 량의 패킷이 요구될 것이다. 실제 무선 네트워크 환경에서는 시뮬레이션 환경보다 더 많은 노드들을 요구한다. 그리고 이동 노드의 주변 노드수가 증가 할수록 네트워크 가입 및 탈퇴 절차에 의해 발생되는 트래픽도 증가하게 된다. 시뮬레이션 결과 본 발명에 따른 방법은 이러한 문제점을 해결하여 불필요한 트래픽에 의한 에너지 소비를 절감 시키고, 시스템의 성능을 유지시키며 노드의 이동성을 지원함을 보였다.
본 발명에 의하면, 이동 노드의 전송 허용 경계점에서 빈번하게 네트워크 가입과 탈퇴를 반복하는 문제점을 해결하였다. 이를 통해 이동 무선 노드의 에너지 소비를 효율적으로 관리할 수 있었다. 또한, 모의실험을 통하여 제안된 방법이 기존의 방법보다 가입 요청 횟수를 줄여 불필요한 트래픽이 발생되는 것을 방지함을 보였다. 그리고 효율적으로 네트워크에 가입하는 것을 볼 수 있었다.
본 발명은, 무선 이동 노드에서 히스테리시스 특성을 갖는 네트워크 가입을 수행함에 있어, 현상에 기초한 히스테리시스 모델링에서 프라이자흐 (Preisach) 모델의 정적 히스테리시의 특성을 이용하여, 무선 네트워크 환경에서 히스테리시스 특성을 갖는 무선 이동 노드의 네트워크의 가입을 수행하도록 한 기술로서, 특정 제품군에 종속되지 않고 제어정보의 내장 없이 블루투스, 지그비, WiFi를 통한 범용적인 제어 가능하고, 또, 타 디바이스와의 혼용을 통한 기술의 확장이 용이하며, 다양한 어플리케이션과의 다양한 응용 가능하고, 지능형 디지털 기기의 제품 독립적 통신 프로토콜 기술 선점 및 국제표준화에 이바지할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 이동 노드가 히스테리시스 특성을 이용하여 무선 네트워크에 가입하는 방법에 있어서,
    a) 상기 이동 노드의 이동이 R 영역(Red Zone)에서 Y 영역(Yellow Zone)으로의 이동인지를 판단하는 단계; 및
    b) 상기 단계 a)의 판단 결과, 상기 이동 노드의 이동이 R 영역에서 Y 영역인 경우, 상기 무선 네트워크의 G 영역(Green Zone) 가입 임계점을 동적으로 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 G-영역 가입 임계점은 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 기초로 구하는 것으로,
    Figure 112012070365491-pat00062
    이며,
    여기서, n은 인접 노드, m은 이동 노드,
    Figure 112012070365491-pat00063
    는 기존에 정의한 G 영역 가입 임계점의 기본 값,
    Figure 112012070365491-pat00064
    은 현재의 RSSI(
    Figure 112012070365491-pat00065
    )값과 과거의 RSSI 값에 의해 결정되는 WMEWMA(Window Mean with Exponentially Weighted Moving Average)기반의 예측 값, 및
    Figure 112012070365491-pat00066
    는
    Figure 112012070365491-pat00067
    의 변화량을 이용한 가중치인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 환경에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기
    Figure 112012070365491-pat00068
    은
    Figure 112012070365491-pat00069
    이며,
    여기서,
    Figure 112012070365491-pat00070
    는 가중치(
    Figure 112012070365491-pat00071
    ), 및 T는 타임 윈도우인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 환경에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기
    Figure 112012070365491-pat00072
    는
    Figure 112012070365491-pat00073
    이며,
    여기서,
    Figure 112012070365491-pat00074
    은
    Figure 112012070365491-pat00075
    이고,
    Figure 112012070365491-pat00076
    는 가중치 오프셋인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 환경에서 히스테리시스 특성을 이용한 이동 노드의 네트워크 가입 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000011393A (ko) * 1998-07-06 2000-02-25 루센트 테크놀러지스 인크 셀트래픽부하제어방법
KR20030017205A (ko) * 2001-08-24 2003-03-03 한국전자통신연구원 무선통신 시스템에서의 동적 소프트 핸드오프 방법
KR20030061478A (ko) * 2002-01-14 2003-07-22 삼성전자주식회사 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 소프트 핸드오버결정장치 및 방법
US20100080146A1 (en) 2008-10-01 2010-04-01 Digi International Inc. Joining a mesh network in a multiple network environment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000011393A (ko) * 1998-07-06 2000-02-25 루센트 테크놀러지스 인크 셀트래픽부하제어방법
KR20030017205A (ko) * 2001-08-24 2003-03-03 한국전자통신연구원 무선통신 시스템에서의 동적 소프트 핸드오프 방법
KR20030061478A (ko) * 2002-01-14 2003-07-22 삼성전자주식회사 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 소프트 핸드오버결정장치 및 방법
US20100080146A1 (en) 2008-10-01 2010-04-01 Digi International Inc. Joining a mesh network in a multiple network environment

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