KR101243319B1 - Integration communication method and system for periodic data and aperiodic data in underwater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 통합 통신시스템은 수중통신 프로토콜의 비콘구간에서 자신이 속한 클러스터 내 다수의 다른 노드로 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 다수의 다른 노드로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하는 싱크노드; 및 상기 비콘 메시지를 수신하여 상기 비콘 메시지에 포함된 자신에게 각각 할당된 데이터 전송시간을 확인하고 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간에서 상기 할당된 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하는 다수의 센서노드를 포함한다.The present invention relates to an integrated communication method and system for periodic data and aperiodic data in an underwater environment.
The integrated communication system of the present invention broadcasts a beacon message to a plurality of other nodes in its cluster in a beacon section of the underwater communication protocol, and aperiodically transmits control data to the plurality of other nodes in a competition section of the underwater communication protocol. Transmitting sink node; And receiving the beacon message to confirm the data transmission time allocated to each of them included in the beacon message, and to collect the underwater information collection data previously collected according to the allocated data transmission time in a non-competition section of the underwater communication protocol. It includes a number of sensor nodes that transmit periodically to the node.

Description

수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법 및 통신시스템{INTEGRATION COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM FOR PERIODIC DATA AND APERIODIC DATA IN UNDERWATER}INTEGRATION COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM FOR PERIODIC DATA AND APERIODIC DATA IN UNDERWATER}

본 발명은 수중환경에서의 데이터 통신방법 및 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 수중환경에서 다수의 수중노드 간에 주기적으로 송수신하는 데이터 및 비주기적으로 송수신하는 데이터를 함께 통합적으로 처리할 수 있도록 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a data communication method and a communication system in an underwater environment, and more particularly, in an underwater environment that can process the data transmitted and received periodically and aperiodically transmitted and received between a plurality of underwater nodes in an underwater environment. A method and system for integrated communication of periodic data and aperiodic data.

아직 미개척 분야로 남아있는 해양이 자원의 보고로 각광받으면서 개발이 본격화되고, 이를 위하여 최근에는 수중환경에서 다양한 수중정보를 수집할 수 있도록 하기 위한 수중통신에 대한 연구 및 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 수중통신은 해양 데이터 수집, 해저 탐사 및 개발, 재난방지, 해양 환경 모니터링, 경로 탐색 등 다양한 분야에 활용되고 있다. As the ocean, which is still an unexplored field, has been spotlighted as a resource report, research and technology development for underwater communication have been actively conducted to collect various underwater information in the underwater environment. Underwater communication is used in various fields such as marine data collection, seabed exploration and development, disaster prevention, marine environment monitoring, and route search.

수중 네트워크는 지상의 네트워크에 비해 열악한 통신환경을 가진다. 따라서 수중 네트워크는 수중에서의 다양한 환경적 요소를 고려하여 설계하는 것이 중요하며, 특히 수중 네트워크 설계시에는 수중통신에 적합한 통신 프로토콜의 연구도 함께 고려되어야 한다. 예컨대, 수중 네트워크는 무선 전송매체의 제한된 무선 대역폭, 높은 에너지 비용, 긴 전파지연, 낮은 음파속도, 높은 전송 에러율 등의 수중통신의 특성을 고려해야 한다.Underwater networks have a poor communication environment compared to terrestrial networks. Therefore, it is important to design underwater network considering various environmental factors in underwater, and especially when designing underwater network, study of communication protocol suitable for underwater communication should be considered. For example, an underwater network must consider the characteristics of underwater communications such as limited wireless bandwidth, high energy cost, long propagation delay, low sound speed, high transmission error rate, etc. of the wireless transmission medium.

종래에 수중 네트워크에 적합한 수중통신 프로토콜에 대한 연구는 시작단계에 불과하다. 그래서, 대부분의 수중 네트워크를 이루는 다수의 수중노드들은 노드 간 채널의 변화에 상관없이 초기 설정한 통신 프로토콜에 의해 일관된 방식으로 다른 노드 또는 상위 노드와 통신을 수행하고 있는 실정이다.Previously, research on underwater communication protocols suitable for underwater networks is only the beginning. Therefore, the plurality of underwater nodes constituting most of the underwater network is in communication with other nodes or higher nodes in a consistent manner by the communication protocol established initially regardless of the channel change between nodes.

특히, 최근에 다양한 분야의 융합이 진행되면서 수중환경에서의 수중통신도 서로 다른 응용분야 간 이질적인 데이터를 동시에 통합적으로 처리 및 관리할 수 있는 하이브리드 기능의 필요성이 강하게 대두되고 있다.
In particular, as convergence of various fields has progressed recently, the necessity of a hybrid function capable of simultaneously processing and managing heterogeneous data among different applications in aquatic communication in aquatic environment is increasing.

본 발명은 수중환경에서 다수의 수중노드 간의 이질적인 주기적 데이터와 비주기적인 데이터를 함께 통합적으로 처리하도록 하는 수중환경에서의 주기적 및 비주기적 데이터 통합 통신방법 및 통합 통신시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an integrated communication method and a periodic communication system for periodic and aperiodic data in an underwater environment to integrate heterogeneous periodic data and aperiodic data between a plurality of underwater nodes in an underwater environment.

또한, 본 발명은 수중노드 간의 데이터 송수신시 발생할 수 있는 충돌 현상을 방지할 수 있는 수중 프로토콜을 적용하여 수중노드 간 원활한 데이터 통신이 가능하도록 하는 수중노드 간 통합 통신방법 및 통합 통신시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is to provide an integrated communication method and an integrated communication system between underwater nodes to enable a smooth data communication between the underwater nodes by applying an underwater protocol that can prevent a collision phenomenon that may occur when data transmission between the underwater nodes. There is a purpose.

나아가, 본 발명은 상기한 통합 통신방법 및 통신시스템을 구현하기 위한 수중통신 프로토콜을 제공하는데 추가적인 목적이 있다.
Furthermore, the present invention has an additional object to provide an underwater communication protocol for implementing the above-described integrated communication method and communication system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

싱크노드에서 수중통신 프로토콜의 비콘구간에서 다수의 수중센서 및 수중로봇의 데이터 전송시간을 포함한 비콘 메시지를 브로드캐스팅하는 단계; 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇에서 상기 비콘 메시지를 수신하여 각각에 할당된 데이터 전송시간을 확인하고 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간에서 상기 할당된 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하는 단계; 및 상기 싱크노드에서 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 수중로봇으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하는 단계; 를 포함하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법을 제공한다.Broadcasting a beacon message including a data transmission time of the plurality of underwater sensors and the underwater robot in the beacon section of the underwater communication protocol at the sink node; Receiving the beacon message from the plurality of underwater sensors and the underwater robot to confirm the data transmission time assigned to each of the underwater communication protocol in the non-competition section of the underwater communication protocol collected data collected in advance according to the data transmission time Periodically transmitting to the sink node; And transmitting control data aperiodically to the underwater robot in the competition section of the underwater communication protocol at the sink node. Provides an integrated communication method of periodic data and aperiodic data in an underwater environment including a.

본 발명의 실시 예에서, 상기 싱크노드는 상기 수중통신 프로토콜의 데이터 전송구간에서 상기 수중센서 및 수중로봇으로부터 수신된 수중정보 수집 데이터를 상위노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, the sink node may further include transmitting the underwater information collection data received from the underwater sensor and the underwater robot to a higher node in a data transmission section of the underwater communication protocol.

본 발명의 실시 예에서, 상기 수중로봇에서 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 싱크노드로 상기 제어 데이터에 대한 응답 데이터를 비주기적으로 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In an embodiment of the present disclosure, the method may further include aperiodic transmission of response data for the control data from the underwater robot to the sink node in a competition section of the underwater communication protocol.

본 발명의 실시 예에서, 상기 수중통신 프로토콜을 IEEE 802.15.4 표준 기반의 수퍼프레임 구조를 갖는다.In an embodiment of the present invention, the underwater communication protocol has a superframe structure based on the IEEE 802.15.4 standard.

본 발명의 실시 예에서, 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간은 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇에서 주기적으로 수집한 수중정보 수집 데이터를 시분할다중접속(TDMA) 방식으로 전송하기 위한 슬롯을 할당하는 구간임을 특징으로 한다.
In an embodiment of the present invention, the non-competition section of the underwater communication protocol is a section for allocating slots for transmitting the information collected periodically collected by the plurality of underwater sensors and the underwater robot in a time division multiple access (TDMA) scheme. It features.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,In addition, the present invention for achieving the above object,

수중통신 프로토콜의 비콘구간에서 자신이 속한 클러스터 내 다수의 다른 노드로 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 다수의 다른 노드로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하는 싱크노드; 및 상기 비콘 메시지를 수신하여 상기 비콘 메시지에 포함된 자신에게 각각 할당된 데이터 전송시간을 확인하고 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간에서 상기 할당된 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하는 다수의 센서노드; 를 포함하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템을 제공한다.A sink node broadcasting a beacon message to a plurality of other nodes in a cluster to which the beacon section of the underwater communication protocol belongs and transmitting control data aperiodically to the plurality of other nodes in a competition section of the underwater communication protocol; And receiving the beacon message to confirm the data transmission time allocated to each of them included in the beacon message, and to collect the underwater information collection data previously collected according to the allocated data transmission time in a non-competition section of the underwater communication protocol. A plurality of sensor nodes periodically transmitting to the nodes; Provides an integrated communication system of periodic data and aperiodic data in an underwater environment including a.

본 발명의 실시 예에서, 상기 센서노드는 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 제어 데이터에 대한 응답 데이터를 비주기적으로 상기 싱크노드로 전송할 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, the sensor node may transmit response data to the sink node aperiodically in a competition section of the underwater communication protocol.

본 발명의 실시 예에서, 상기 센서노드는 위치가 고정된 수중센서 및 이동가능한 수중로봇을 포함함이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the sensor node preferably includes a fixed position sensor and a movable underwater robot.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,In addition, the present invention for achieving the above object,

다수의 지상노드를 포함하는 지상네트워크; 상기 싱크노드와 연결된 다수의 수중센서 및 수중로봇으로 이루어진 하나 이상의 클러스터를 포함하는 수중네트워크; 및 상기 지상네트워크 및 수중네트워크 간의 통신을 중계하는 게이트웨이; 를 포함하고, 상기 싱크노드는 자신이 속한 클러스터 내 다수의 수중센서 및 수중로봇의 데이터 전송시간을 포함한 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고 상기 수중로봇으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하며, 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇은 상기 수신된 비콘 메시지에 포함된 자신의 데이터 전송시간을 확인하고 상기 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템을 제공한다.A ground network including a plurality of ground nodes; An underwater network including one or more clusters of a plurality of underwater sensors and underwater robots connected to the sink node; And a gateway for relaying communication between the land network and the underwater network. And the sink node broadcasts a beacon message including data transmission time of the plurality of underwater sensors and the underwater robot in the cluster to which the sink node belongs, and transmits control data aperiodically to the underwater robot, and the plurality of underwater sensors. And the underwater robot checks its own data transmission time included in the received beacon message and periodically transmits the underwater information collection data collected in advance according to the data transmission time to the sink node. Provides an integrated communication system of data.

본 발명의 실시 예에서, 상기 싱크노드는 IEEE 802.15.4 표준의 수퍼프레임의 비콘구간에 상기 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고, 경쟁구간에 상기 수중로봇으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하며, 비경쟁구간에 상기 수중센서 및 수중로봇으로부터 주기적으로 수집 데이터를 수신한다.In an embodiment of the present invention, the sink node broadcasts the beacon message in a beacon section of a superframe of the IEEE 802.15.4 standard, transmits control data aperiodically to the underwater robot in a competition section, and in a non-competition section. Collecting data is periodically received from the underwater sensor and the underwater robot.

본 발명의 실시 예에서, 상기 싱크노드는 상기 경쟁구간에 상기 수중로봇으로부터 상기 제어 데이터에 대한 응답 데이터를 비주기적으로 수신한다.In an embodiment of the present invention, the sink node aperiodically receives response data for the control data from the underwater robot in the competition section.

본 발명의 실시 예에서, 상기 싱크노드는 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇으로부터 수신한 데이터를 상기 게이트웨이로 전송한다.
In an embodiment of the present invention, the sink node transmits data received from the plurality of underwater sensors and the underwater robot to the gateway.

나아가, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,Furthermore, the present invention for achieving the above object,

싱크노드에서 다수의 수중센서 및 수중로봇으로 비콘 메시지를 브로드캐스팅하여 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇과 시간 동기화를 수행하고 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇으로 각각의 데이터 전송시간을 할당하는 비콘구간; 상기 싱크노드에서 상기 수중로봇으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하는 경쟁구간; 및 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇에서 상기 비콘 메시지에 포함된 자신의 데이터 전송시간에 따라 할당된 타임슬롯을 통해 주기적으로 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 전송하는 비경쟁구간; 을 포함하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합적인 통신을 위한 프로토콜을 제공한다.A beacon section that broadcasts a beacon message from a sink node to a plurality of underwater sensors and underwater robots to perform time synchronization with the plurality of underwater sensors and underwater robots and to allocate respective data transmission times to the plurality of underwater sensors and underwater robots. ; A competition section for transmitting control data aperiodically from the sink node to the underwater robot; And a non-competition section in which the plurality of underwater sensors and the underwater robot periodically transmit the underwater information collection data to the sink node through a time slot allocated according to its data transmission time included in the beacon message. Provides a protocol for the integrated communication of periodic and aperiodic data in an underwater environment, including.

본 발명의 실시 예에서, 상기 경쟁구간은 상기 수중로봇에서 상기 제어 데이터에 대한 응답으로서 응답 데이터를 비주기적으로 상기 싱크노드로 전송할 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the competition section may transmit response data to the sink node aperiodically as a response to the control data in the underwater robot.

본 발명에 따른 수중환경에서의 주기적인 데이터 및 비주기적인 데이터의 통합 통신방법은 다음과 같은 효과들이 있다.The integrated communication method of periodic data and aperiodic data in the underwater environment according to the present invention has the following effects.

먼저, 본 발명에서는 다수의 수중 노드가 존재하는 수중환경에서 주기적으로 전송되는 데이터와 비주기적으로 전송되는 데이터를 함께 동시에 처리할 수 있다.First, in the present invention, data transmitted periodically and data transmitted aperiodically in an underwater environment in which a plurality of underwater nodes exist can be simultaneously processed.

또한, 본 발명에서는 수중환경에서 수중노드 간에 충돌 현상이 발생하지 않도록 각종 데이터를 송수신할 수 있다.In addition, in the present invention, it is possible to transmit and receive a variety of data in order to avoid a collision phenomenon between the underwater nodes in the underwater environment.

나아가, 본 발명에 의하면 위치가 고정된 수중노드와 이동가능한 수중노드가 혼재하는 수중환경에서 각 수중노드에 대한 데이터 송수신 및 이동가능한 수중노드에 대한 실시간 제어를 통합적으로 수행할 수 있다는 효과가 있다.
Furthermore, according to the present invention, there is an effect that data transmission and reception for each underwater node and real-time control for the movable underwater node can be integrated in an underwater environment in which a fixed underwater node and a movable underwater node are mixed.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템을 나타낸 블럭 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중네트워크의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 수중통신 프로토콜의 프레임 구조도.
도 4는 본 발명에 따른 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법에 따른 수중통신 프로토콜의 예시적인 프레임 구조도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법을 보이는 흐름도.1 is a block diagram illustrating an integrated communication system of periodic data and aperiodic data according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an underwater network according to an embodiment of the present invention.
3 is a frame structure diagram of an underwater communication protocol according to the present invention;
4 is an exemplary frame structure diagram of an underwater communication protocol in accordance with the integrated communication method of periodic data and aperiodic data according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of unified communication of periodic data and aperiodic data according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, 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.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템을 나타낸 블럭 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an integrated communication system of periodic data and aperiodic data according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 통합 통신시스템은 지상네트워크(110), 게이트웨이(120), 수중네트워크(130)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the integrated communication system according to the present invention includes a terrestrial network 110, a gateway 120, and an underwater network 130.

지상네트워크(110)는 지상에서 무선신호로 데이터를 송수신한다. 예컨대, 코드분할다중접속(CDMA:code division multiple access)망을 이용하여 무선통신을 수행할 수 있다. 지상네트워크(110)는 다수의 지상노드(111)를 포함한다. 이러한 지상노드(111)는 수중환경을 관리하기 위한 관리서버, 광범위한 통신범위를 구축하기 위한 다수의 기지국, 기지국 제어기 등을 포함할 수 있다.The ground network 110 transmits and receives data in a radio signal on the ground. For example, wireless communication may be performed using a code division multiple access (CDMA) network. The ground network 110 includes a plurality of ground nodes 111. The ground node 111 may include a management server for managing the underwater environment, a plurality of base stations, a base station controller, and the like to establish a wide range of communication.

수중네트워크(130)는 수중환경에서 통신하는 네트워크를 형성한다. 수중네트워크(130)는 하나 이상의 수중노드(131)를 포함하며 각 노드(131) 간에는 음파신호를 이용하여 통신을 수행한다. 수중노드(131)는 지상노드(111)에 비하여 더 많은 에너지가 필요하므로 비교적 단거리 상에 배치되어 서로 통신하도록 한다. 본 발명의 실시 예에서 각 수중노드(131) 간에는 수중통신 프로토콜을 이용하여 주기적인 데이터 및 비주기적인 데이터를 충돌없이 동시에 또는 함께 송수신하도록 한다. The underwater network 130 forms a network that communicates in the underwater environment. The underwater network 130 includes one or more underwater nodes 131 and performs communication using sound wave signals between the nodes 131. Since the underwater node 131 requires more energy than the ground node 111, the underwater node 131 is disposed on a relatively short distance to communicate with each other. In the embodiment of the present invention, each of the underwater nodes 131 may transmit and receive periodic data and aperiodic data simultaneously or together without collision by using the underwater communication protocol.

게이트웨이(120)는 지상네트워크(110)와 수중네트워크(130)를 연결하는 기능을 수행한다. 이를 위하여 게이트웨이(120)는 지상노드(111)에 의한 무선(RF) 신호를 음파 신호로 변환하거나 수중노드(131)에 의한 음파 신호를 무선 신호로 변환할 수 있다.
The gateway 120 performs a function of connecting the terrestrial network 110 and the underwater network 130. To this end, the gateway 120 may convert a radio frequency (RF) signal by the ground node 111 into a sound wave signal or convert a sound wave signal by the underwater node 131 into a radio signal.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중네트워크의 구성도이다.2 is a block diagram of an underwater network according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명은 클러스터링(clustering) 기반의 구조화된 수중네트워크(130)에 적용된다. 본 발명의 실시 예에서 수중네트워크(130)는 1개의 클러스터(210)로 이루어진 일례를 도시하고 있지만, 클러스터의 개수는 변경될 수 있음은 당연하다. 이러한 클러스터(210)는 수중노드(131)로서 싱크노드(211) 및 이에 연결된 다수의 센서노드(213)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 2, the present invention is applied to a clustered based structured underwater network 130. In the embodiment of the present invention, the underwater network 130 shows an example consisting of one cluster 210, it is obvious that the number of clusters can be changed. The cluster 210 includes a sink node 211 and a plurality of sensor nodes 213 connected thereto as the underwater node 131.

센서노드(213)는 수중환경에 설치되어 각종 센싱 데이터를 주기적으로 수집하고 이를 자신이 속한 클러스터(210)에 위치한 싱크노드(211)로 전송한다. 본 발명의 실시 예에서, 이러한 센서노드(213)는 바람직하게는 위치가 고정된 다수의 수중센서(213a) 및 위치이동이 가능한 다수의 수중로봇(213b)으로 구성된다. 이들 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)은 예컨대 수온, 염도, 조류 등 다양한 물리적인 데이터를 주기적으로 수집하여 싱크노드(211)로 전송한다. The sensor node 213 is installed in the underwater environment and periodically collects various sensing data and transmits it to the sink node 211 located in the cluster 210 to which it belongs. In the embodiment of the present invention, the sensor node 213 is preferably composed of a plurality of underwater sensors 213a having a fixed position and a plurality of underwater robots 213b capable of moving. These underwater sensors 213a and underwater robot 213b periodically collect various physical data such as water temperature, salinity, algae, and transmit them to the sink node 211.

싱크노드(211)는 클러스터 헤드의 역할을 수행하며, 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b) 등의 센서노드(213)가 전송한 수중환경 정보를 주기적으로 수집하여 내부의 데이터베이스에 저장 및 갱신하며, 이를 다시 게이트웨이(120)를 통해 지상네트워크(110)로 전송한다. 또한, 싱크노드(211)는 데이터베이스에 저장된 정보를 기초로 하여 싱크노드(211)와 센서노드(213) 간에 데이터 송수신시 발생할 수 있는 충돌 현상을 방지하기 위한 동작도 제어한다.The sink node 211 serves as a cluster head, and periodically collects underwater environment information transmitted by the sensor node 213 such as the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b, and stores and updates the information in the internal database. And, it is transmitted back to the ground network 110 through the gateway 120. In addition, the sink node 211 also controls an operation for preventing a collision that may occur during data transmission and reception between the sink node 211 and the sensor node 213 based on the information stored in the database.

한편, 싱크노드(211) 및 센서노드(213) 간에는 미리 정의된 수중통신 프로토콜이 제공되어 노드(211,213) 간 데이터 통신을 수행하게 된다. 이런 수중통신 프로토콜은 수중환경에 적합한 적응적이고 동적인 맥(MAC:Media Access Control) 프로토콜로서 P-MAC(Preamble MAC)이라 칭하며, 바람직하게는 IEEE 802.15.4 표준 기반의 수퍼프레임(superframe) 구조를 가진다.
Meanwhile, a predefined underwater communication protocol is provided between the sink node 211 and the sensor node 213 to perform data communication between the nodes 211 and 213. This underwater communication protocol is an adaptive and dynamic MAC (Media Access Control) protocol suitable for aquatic environments, called P-MAC (Preamble MAC), and preferably superframe structure based on the IEEE 802.15.4 standard. Have

도 3은 본 발명에 따른 수중통신 프로토콜의 프레임 구조도이다.3 is a frame structure diagram of an underwater communication protocol according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 수중통신 프로토콜은 다수의 수퍼프레임구간(superframe period)(310)으로 이루어진다. 각 수퍼프레임구간(310)은 다시 비콘구간(beacon period)(311), 경쟁구간(CAP:contention access period)(313) 및 비경쟁구간(CFP:contention free period)(313)으로 구분된다. 이러한 본 발명의 수중통신 프로토콜은 시분할다중접속(TDMA:Time Division Multiple Access)방식을 기반으로 하며 싱크노드(211) 및 센서노드(213)는 할당된 전송시간에 따라 데이터 송수신이 이루어진다.Referring to FIG. 3, the underwater communication protocol according to the present invention comprises a plurality of superframe periods 310. Each superframe period 310 is further divided into a beacon period 311, a contention period 313, and a contention free period 313. The underwater communication protocol of the present invention is based on a time division multiple access (TDMA) method, and the sink node 211 and the sensor node 213 transmit and receive data according to the allocated transmission time.

비콘구간(311)에서는 싱크노드(211)가 수중네트워크(130)의 구성에 필요한 제어정보 및 각각의 센서노드(213)에 보내는 데이터 등을 비콘 메시지에 담아 다수의 수중노드(213)로 브로드캐스팅한다. 이때, 비콘 메시지에는 자신의 해당 클러스터(210)에 포함된 센서노드(213)의 정보, 타임슬롯(time slot) 할당정보, 슈퍼프레임의 간격(interval) 및 반복주기, 활성화/비활성화(active/inactive) 정보 등을 포함한다. 이로써 해당 클러스터에 참여한 노드들간의 시간 동기화가 이루어지며, 센서노드(213)(즉, 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b))에서 싱크노드(211)로의 수중정보 수집 데이터의 전송시간이 할당된다. 이에 각각의 센서노드(213)는 싱크노드(211)로부터 비콘 메시지를 수신함으로써 동기화된 데이터 전송시간에 맞춰 자신이 수집한 수중정보 수집 데이터를 주기적으로 스케줄링한다.In the beacon section 311, the sink node 211 broadcasts to the plurality of underwater nodes 213 in a beacon message containing the control information necessary for the configuration of the underwater network 130, data sent to each sensor node 213, etc. do. In this case, the beacon message includes information of the sensor node 213 included in the corresponding cluster 210, time slot assignment information, interval and repetition period of the superframe, and active / inactive. ) Information and the like. As a result, time synchronization is performed between nodes participating in the cluster, and the transmission time of the underwater information collection data from the sensor node 213 (that is, the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b) to the sink node 211 is allocated. do. Accordingly, each sensor node 213 periodically schedules the underwater information collection data collected by the beacon message from the sink node 211 according to the synchronized data transmission time.

경쟁구간(313)은 하나 이상의 슬롯으로 구성되며 각 슬롯별로 데이터 전송에 의한 충돌 현상을 방지하도록 랜덤하게 액세스할 수 있다. 이는 싱크노드(211)에서 수중로봇(213b)으로 비주기적인 제어 데이터를 전송하기 위해 하나 이상의 슬롯에 액세스하는 것이다. 이때, 각 슬롯별 충돌 현상을 줄일 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)은 주기적인 슬립(sleep)에서 깨어나 데이터 전송을 위한 슬롯 확보를 위한 경쟁을 수행하고 확보된 슬롯을 통해 데이터를 전송한다. 이러한 경쟁구간(313)에서의 데이터 전송은 비주기적으로 발생하므로 싱크노드(211)에서 수중로봇(213b)을 비주기적으로 제어하기 위한 제어 데이터의 전송 및 수중로봇(213b)에서 싱크노드(211)로 비주기적인 응답 데이터의 전송에 적합하다. 이와 같이 싱크노드(211)는 수중로봇(213b)에 비주기적인 제어 데이터를 상기와 같이 경쟁을 통해 획득된 슬롯을 통해 전송하도록 한다. 또한, 수중로봇(213b)에서 싱크노드(211)로 비주기적인 응답 데이터를 전송할 수도 있다.The competition section 313 is composed of one or more slots and can be randomly accessed to prevent collisions caused by data transmission for each slot. This is to access one or more slots to transmit aperiodic control data from the sink node 211 to the underwater robot 213b. At this time, it is important to reduce the collision phenomenon for each slot. To this end, the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b wake up from periodic sleep, perform a competition for securing a slot for data transmission, and transmit data through the secured slot. Since the data transmission in the competition section 313 occurs aperiodically, the control node transmits control data for aperiodic control of the underwater robot 213b in the sink node 211 and the sink node 211 in the underwater robot 213b. This is suitable for the transmission of aperiodic response data. As such, the sink node 211 transmits aperiodic control data to the underwater robot 213b through the slot obtained through the competition as described above. In addition, aperiodic response data may be transmitted from the underwater robot 213b to the sink node 211.

비경쟁구간(315)에서는 경쟁구간(313)에서 경쟁방식으로 슬롯을 할당받는 것과는 달리 싱크노드(211)로부터 전송된 비콘 메시지에 데이터 전송시간이 할당되므로 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)에서는 보증된 타임슬롯(GTS:guaranteed time slot) 구간을 이용하여 싱크노드(211)로 데이터를 전송한다. 이와 같이 비경쟁구간(315)은 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)에서 미리 할당된 데이터 전송시간에 맞춰 수중정보 수집 데이터를 주기적으로 전송하는데 이용된다.In the non-competition section 315, unlike a slot assignment in a competitive manner in the competition section 313, a data transmission time is allocated to the beacon message transmitted from the sink node 211, so that the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b are used. Data is transmitted to the sink node 211 using a guaranteed time slot (GTS) interval. As such, the non-competition section 315 is used to periodically transmit the underwater information collection data in accordance with the data transmission time pre-allocated by the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b.

도 4는 본 발명에 따른 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법에 따른 수중통신 프로토콜의 예시적인 프레임 구조도이다.4 is an exemplary frame structure diagram of an underwater communication protocol according to the integrated communication method of periodic data and aperiodic data according to the present invention.

도 4는 본 발명의 일례에 따른 수중통신 프로토콜은 싱크노드(211)에서 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)과의 데이터 송수신을 위한 구간이 설정된다. 경쟁구간(CAP)(313)은 싱크노드(211)에서 수중로봇(213b)으로 비주기적으로 보내는 제어 데이터의 전송을 위한 구간으로 설정되고, 비경쟁구간(CFP)(315)은 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)에서 싱크노드(211)로 주기적으로 보내는 수중정보 수집 데이터의 전송을 위한 구간으로 설정된다. 즉, 싱크노드(211)에서는 경쟁구간(313)에서 수중로봇(213b)으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하고 비경쟁구간(315)에서 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)로부터 주기적으로 수중정보 수집 데이터를 수신하도록 한다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에서 상기 경쟁구간(313)은 다수의 수중노드(213b)에서 싱크노드(211)로 상기한 제어 데이터에 대한 응답으로 비주기적으로 보내는 응답 데이터의 전송을 위한 구간으로도 설정될 수도 있다.4 is a section for transmitting / receiving data with the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b in the sink node 211 in the underwater communication protocol according to an exemplary embodiment of the present invention. The competition section (CAP) 313 is set as a section for transmission of control data aperiodically sent from the sink node 211 to the underwater robot 213b, and the non-competition section (CFP) 315 is the underwater sensor 213a. And a section for transmitting the underwater information collection data periodically sent from the underwater robot 213b to the sink node 211. That is, the sink node 211 transmits control data aperiodically from the competition section 313 to the underwater robot 213b and periodically receives underwater information from the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b in the non-competition section 315. Receive collected data. In this case, in another embodiment of the present invention, the competition section 313 is a section for transmitting response data aperiodically sent in response to the control data from the plurality of underwater nodes 213b to the sink node 211. May also be set.

도면에서 싱크노드(211)에서 수중로봇(213b)로 비주기적인 데이터를 전송하는 구간의 개수와, 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)에서 싱크노드(211)로 주기적인 데이터를 전송하는 구간의 개수는 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)의 개수에 맞게 변경가능하다. 이는 싱크노드(211)에서 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)의 개수에 맞게 타임슬롯을 설정함으로써 가능하다.In the drawing, the number of sections for transmitting aperiodic data from the sink node 211 to the underwater robot 213b, and the periodic data from the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b to the sink node 211 are transmitted. The number of sections may be changed to match the number of the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b. This is possible by setting a time slot in accordance with the number of the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b in the sink node 211.

또한, 도 4에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 수중통신 프로토콜 프레임은 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)로부터 수신한 데이터를 상위노드로 전송하는 구간(data transmission period)(411)이 설정된다. 싱크노드(211)는 이 구간에서 수집한 데이터를 게이트웨이(120)로 전송함으로써 지상노드(111)에서 이를 모니터링할 수 있도록 한다.
Also, as shown in FIG. 4, the underwater communication protocol frame according to the embodiment of the present invention has a data transmission period 411 for transmitting data received from the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b to a higher node. Is set. The sink node 211 transmits the data collected in this section to the gateway 120 so that the ground node 111 can monitor it.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법을 보이는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of integrated communication of periodic data and aperiodic data according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 주기적 데이터 및 비주기적 데이터 통합 통신방법은 싱크노드(211)와 이와 연결된 다수의 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)가 하나의 클러스터(210)를 구성하는 수중네트워크(130)에서 구현된다. 이러한 수중네트워크(130)에서는 싱크노드(211)가 수중통신 프로토콜을 이용하여 비주기적인 제어 데이터를 수중로봇(213b)으로 전송하여 수중로봇(213b)의 동작을 제어하고 다수의 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)으로부터 주기적으로 전송되는 수중정보 수집 데이터를 수신한다.Referring to FIG. 5, in the periodic data and aperiodic data integrated communication method of the present invention, the sink node 211 and the plurality of underwater sensors 213a and the underwater robot 213b constitute one cluster 210. It is implemented in the underwater network (130). In the underwater network 130, the sink node 211 transmits aperiodic control data to the underwater robot 213b using the underwater communication protocol to control the operation of the underwater robot 213b, and the plurality of underwater sensors 213a. And receive underwater information collection data periodically transmitted from the underwater robot 213b.

도면을 참조하면, 싱크노드(211)는 수중통신 프로토콜의 비콘구간(311)에서 비콘 메시지를 생성하여 다수의 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)으로 브로드캐스팅한다(S101). 이러한 비콘 메시지는 수중네트워크(130)의 구성에 필요한 각종 제어정보를 비롯하여 다수의 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)으로 보내는 데이터를 포함한다. 또한, 비콘 메시지는 각각의 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)이 싱크노드(211)로 수중정보 수집 데이터를 주기적으로 보내기 위한 할당된 데이터 전송시간을 더 포함한다. 이때, 이러한 데이터 전송시간은 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간(315)에 할당된다.Referring to the drawing, the sink node 211 generates a beacon message in the beacon section 311 of the underwater communication protocol and broadcasts it to the plurality of underwater sensors 213a and the underwater robot 213b (S101). The beacon message includes various control information necessary for the construction of the underwater network 130, and data to be sent to the plurality of underwater sensors 213a and the underwater robot 213b. In addition, the beacon message further includes an allocated data transmission time for each of the underwater sensor 213a and the underwater robot 213b to periodically transmit the underwater information collection data to the sink node 211. At this time, this data transmission time is allocated to the non-competition section 315 of the underwater communication protocol.

다수의 수중센서(213a) 및 수중로봇(213b)은 브로드캐스팅된 비콘 메시지를 수신하여 자신에게 할당된 데이터 전송시간을 확인하며 싱크노드(211)와 시간 동기화를 수행하고(S103), 자신에 할당된 데이터 전송시간을 확인한다(S105).The plurality of underwater sensors 213a and the underwater robot 213b receive the broadcast beacon messages to check the data transmission time allocated to them, perform time synchronization with the sink node 211 (S103), and assign them to themselves. The transferred data transmission time is checked (S105).

또한, 싱크노드(211)는 수중통신 프로토콜의 경쟁구간(313)에서 다수의 수중로봇(213b)으로 제어를 위한 제어 데이터를 비주기적으로 전송한다(S107). 이러한 제어 데이터는 수중로봇(213b)의 자체동작, 이동, 방향전환 등 각종 명령정보를 포함한다.In addition, the sink node 211 transmits aperiodic control data to the plurality of underwater robots 213b aperiodically in the competition section 313 of the underwater communication protocol (S107). Such control data includes various command information such as self-operation, movement, direction change of the underwater robot 213b.

이어, 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간(315)에서 각자에 할당된 데이터 전송시간에 수중정보 수집 데이터를 싱크노드(211)로 주기적으로 전송한다(S109).Subsequently, in the non-competition section 315 of the underwater communication protocol, the underwater information collection data is periodically transmitted to the sink node 211 at a data transmission time allocated to each (S109).

이때, 본 발명의 다른 실시 예에서 상기 S107 단계는 비주기적으로 구현되므로 S109 단계와는 독립적으로 수행되며, 또한 S109 단계 이후에 구현될 수도 있다. At this time, in another embodiment of the present invention, since step S107 is implemented aperiodically, step S109 may be performed independently of step S109, and may be implemented after step S109.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나 다수의 수중로봇(213b)은 수중통신 프로토콜의 경쟁구간(313)에서 싱크노드(211)로 상기 제어 데이터에 대한 응답으로서 응답 데이터를 비주기적으로 전송할 수도 있다. 이는 각각의 수중로봇(213b)이 싱크노드(211)로 주기적으로 전송하는 수중정보 수집 데이터를 전송할 때 응답 데이터를 함께 전송할 수도 있고, 필요에 따라 응답 데이터만 비주기적으로 전송할 수도 있다.
Meanwhile, although not shown in the drawing, the plurality of underwater robots 213b may aperiodically transmit response data as a response to the control data to the sink node 211 in the competition section 313 of the underwater communication protocol. When the underwater robot 213b transmits the underwater information collection data periodically transmitted to the sink node 211, the response data may be transmitted together, or only the response data may be transmitted aperiodically as needed.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 수중환경에서 다수의 노드 간에 주기적으로 전송하는 데이터 및 비주기적으로 전송하는 데이터를 통합적으로 동시에 처리가능한 통신방법 및 통신시스템을 제공한다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 바람직하게는 IEEE 802.15.4 표준 기반의 수퍼프레임 구조를 갖는 프로토콜을 이용하여 경쟁구간은 비주기적인 데이터를 전송하고 비경쟁구간은 TDMA 기반으로 미리 할당된 타임슬롯을 통해 주기적인 데이터를 전송하도록 한다. 여기서, 주기적인 데이터는 예컨대 다수의 노드에서 주기적으로 보내는 수중정보 수집 데이터이고 비주기적인 데이터는 다수의 노드로 비주기적으로 보내는 제어 데이터일 수 있다. 이로써 수중환경에서 주기적 및 비주기적인 데이터를 충돌없이 동시에 통합적으로 처리할 수 있도록 한다.
As described above, the present invention provides a communication method and a communication system capable of simultaneously and simultaneously processing data transmitted periodically and aperiodically transmitted between a plurality of nodes in an underwater environment. To this end, an embodiment of the present invention preferably uses a protocol having a superframe structure based on the IEEE 802.15.4 standard, and transmits aperiodic data in a non-competitive period through a time slot previously allocated based on TDMA. Send periodic data. Here, the periodic data may be, for example, underwater information collection data sent periodically by a plurality of nodes, and the non-periodic data may be control data sent aperiodically to a plurality of nodes. This enables the simultaneous and integrated processing of periodic and aperiodic data in the underwater environment without collision.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope of the appended claims, The genius will be so self-evident. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

최근 해양자원의 개발이 요구됨에 따라 수중통신 기술에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 수중통신 기술은 다양한 분야로 확대되고 있다. 최근 다수의 응용분야가 융합화되면서 이에 따른 수중통신 기술도 고려되고 있다. 즉, 기존의 수중센서를 이용하여 수중정보를 수집하는 수중 네트워크에 위치이동이 가능한 수중로봇을 투입함으로써 이동성이 보장된 수중로봇을 이용하여 더 넓은 지역에서 더 다양한 정보를 수집할 수 있게 되었다.Recently, as the development of marine resources is required, research and development on underwater communication technology is actively progressing. Such underwater communication technology is expanding to various fields. Recently, as a number of application fields are converged, underwater communication technology is also being considered. That is, by inputting an underwater robot that can move its position to an underwater network that collects underwater information using the existing underwater sensor, it is possible to collect more diverse information in a wider area by using a mobile robot with guaranteed mobility.

그런데, 이러한 융합분야에서는 수중센서가 주기적으로 데이터를 상위로 전송함과 동시에 수중로봇에 대한 비주기적인 제어가 필요하게 된다. 이러한 측면에서 본 발명은 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터를 동시에 통합적으로 처리할 수 있으므로 수중자원 개발 분야에서 매우 유용하게 적용될 수 있다.
However, in such a convergence field, the underwater sensor periodically transmits data to the upper part, and at the same time, it is necessary to control the underwater robot. In this respect, the present invention can be used in the field of aquatic resource development because it can process the periodic data and aperiodic data simultaneously in the aquatic environment.

110 : 지상네트워크 111 : 지상노드
120 : 게이트웨이 130 : 수중네트워크
131 : 수중노드 210 : 클러스터
211 : 싱크노드 213 : 센서노드
213a : 수중센서 213b : 수중로봇
211 : 비콘구간 313 : 경쟁구간
315 : 비경쟁구간110: ground network 111: ground node
120: gateway 130: underwater network
131: underwater node 210: cluster
211: sink node 213: sensor node
213a: Underwater sensor 213b: Underwater robot
211: beacon section 313: competition section
315: non-competition section

Claims (15)

싱크노드에서 수중통신 프로토콜의 비콘구간에서 다수의 수중센서 및 수중로봇의 데이터 전송시간을 포함한 비콘 메시지를 브로드캐스팅하는 단계;
상기 다수의 수중센서 및 수중로봇에서 상기 비콘 메시지를 수신하여 각각에 할당된 데이터 전송시간을 확인하고 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간에서 상기 할당된 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하는 단계;
상기 싱크노드에서 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 다수의 수중로봇으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하는 단계; 및
상기 다수의 수중로봇에서 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 싱크노드로 상기 제어 데이터에 대한 응답 데이터를 비주기적으로 전송하는 단계; 를 포함하고,
상기 수중정보 수집 데이터의 주기적인 전송과, 상기 제어 데이터 및 응답 데이터의 비주기적인 전송은 동시에, 또는 순서에 상관없이 서로 독립적으로, 선택적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법.Broadcasting a beacon message including a data transmission time of the plurality of underwater sensors and the underwater robot in the beacon section of the underwater communication protocol at the sink node;
Receiving the beacon message from the plurality of underwater sensors and the underwater robot to confirm the data transmission time assigned to each of the underwater communication protocol in the non-competition section of the underwater communication protocol collected data collected in advance according to the data transmission time Periodically transmitting to the sink node;
Transmitting control data aperiodically to the plurality of underwater robots in a competition section of the underwater communication protocol at the sink node; And
Periodically transmitting response data for the control data from the plurality of underwater robots to the sink node in a competition section of the underwater communication protocol; Including,
Periodic data and aperiodic in the aquatic environment, characterized in that the periodic transmission of the underwater information collection data and the acyclic transmission of the control data and response data are performed simultaneously or independently of each other, regardless of the order. Unified communication method of data. 제1항에 있어서,
상기 싱크노드는 상기 수중통신 프로토콜의 데이터 전송구간에서 상기 수중센서 및 수중로봇으로부터 수신된 수중정보 수집 데이터를 상위노드로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법.The method of claim 1,
The sink node may further include transmitting the underwater information collection data received from the underwater sensor and the underwater robot to a higher node in a data transmission section of the underwater communication protocol. Integrated communication method. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수중통신 프로토콜을 IEEE 802.15.4 표준 기반의 수퍼프레임 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법.The method of claim 1,
The underwater communication protocol has a superframe structure based on the IEEE 802.15.4 standard, the integrated communication method of the periodic data and aperiodic data in the underwater environment. 제1항에 있어서,
상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간은 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇에서 주기적으로 수집한 수중정보 수집 데이터를 시분할다중접속(TDMA) 방식으로 전송하기 위한 슬롯을 할당하는 구간임을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신방법.The method of claim 1,
The non-competition section of the underwater communication protocol is a section for allocating slots for transmitting the information collected periodically collected by the plurality of underwater sensors and the underwater robot in a time division multiple access (TDMA) scheme. Integrated communication method of data and aperiodic data. 수중통신 프로토콜의 비콘구간에서 자신이 속한 클러스터 내 다수의 다른 노드로 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 다수의 다른 노드로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하는 싱크노드; 및
상기 싱크노드로부터 전송된 비콘 메시지를 수신하여 상기 비콘 메시지에 포함된 자신에게 각각 할당된 데이터 전송시간을 확인하고, 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간에서 상기 할당된 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하며, 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 제어 데이터에 대한 응답 데이터를 비주기적으로 상기 싱크노드로 전송하는 다수의 센서노드; 를 포함하고,
상기 수중정보 수집 데이터의 주기적인 전송과, 상기 제어 데이터 및 응답 데이터의 비주기적인 전송은 동시에, 또는 순서에 상관없이 서로 독립적, 선택적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템.A sink node broadcasting a beacon message to a plurality of other nodes in a cluster to which the beacon section of the underwater communication protocol belongs and transmitting control data aperiodically to the plurality of other nodes in a competition section of the underwater communication protocol; And
Receive the beacon message transmitted from the sink node to check the data transmission time allocated to each of the self-contained in the beacon message, and previously collected underwater information according to the allocated data transmission time in the non-competition section of the underwater communication protocol. A plurality of sensor nodes that periodically transmit the collected data to the sink node, and transmit response data to the sink node aperiodically in a competition section of the underwater communication protocol; Including,
Periodic data and aperiodic data in the underwater environment, characterized in that the periodic transmission of the underwater information collection data and the aperiodic transmission of the control data and the response data are performed simultaneously or independently of each other, regardless of the order. Integrated communication system. 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 센서노드는 위치가 고정된 수중센서 및 이동가능한 수중로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신 시스템.The method according to claim 6,
The sensor node includes a fixed position of the underwater sensor and a movable underwater robot, the integrated communication system of periodic data and aperiodic data in the underwater environment. 제6항에 있어서,
상기 수중통신 프로토콜을 IEEE 802.15.4 표준 기반의 수퍼프레임 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템.The method according to claim 6,
The integrated communication system of periodic data and aperiodic data in the underwater environment, characterized in that the underwater communication protocol has a superframe structure based on the IEEE 802.15.4 standard. 다수의 지상노드를 포함하는 지상네트워크;
싱크노드와, 상기 싱크노드에 연결된 다수의 수중센서 및 수중로봇으로 이루어진 하나 이상의 클러스터를 포함하는 수중네트워크; 및
상기 지상네트워크 및 수중네트워크 간의 통신을 중계하는 게이트웨이; 를 포함하고,
상기 싱크노드는, 자신이 속한 클러스터 내 다수의 수중센서 및 수중로봇의 데이터 전송시간을 포함한 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고 기 설정된 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇으로 비주기적으로 제어 데이터를 전송하고,
상기 수중센서 및 수중로봇은, 상기 수신된 비콘 메시지에 포함된 자신의 데이터 전송시간을 확인하고, 상기 수중통신 프로토콜의 비경쟁구간에서 상기 데이터 전송시간에 따라 미리 수집한 수중정보 수집 데이터를 상기 싱크노드로 주기적으로 전송하고, 상기 수중통신 프로토콜의 경쟁구간에서 상기 제어 데이터에 대한 응답 데이터를 비주기적으로 상기 싱크노드로 전송하되,
상기 수중정보 수집 데이터의 주기적인 전송과, 상기 제어 데이터 및 응답 데이터의 비주기적인 전송은 동시에, 또는 순서에 상관없이 서로 독립적, 선택적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템.A ground network including a plurality of ground nodes;
An underwater network including a sink node and one or more clusters of a plurality of underwater sensors and underwater robots connected to the sink node; And
A gateway for relaying communication between the terrestrial network and the underwater network; Including,
The sink node broadcasts a beacon message including data transmission time of the plurality of underwater sensors and the underwater robot in the cluster to which the sink node belongs, and aperiodically to the plurality of the underwater sensors and the underwater robot in the competition section of the preset underwater communication protocol. Transfer control data,
The underwater sensor and the underwater robot check their data transmission time included in the received beacon message, and the sink node collects underwater information collection data previously collected according to the data transmission time in a non-competition section of the underwater communication protocol. Periodically transmit the response data to the sink node in response to the control data in a competition section of the underwater communication protocol,
Periodic data and aperiodic data in the underwater environment, characterized in that the periodic transmission of the underwater information collection data and the aperiodic transmission of the control data and the response data are performed simultaneously or independently of each other, regardless of the order. Integrated communication system. 삭제delete 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 싱크노드는 상기 다수의 수중센서 및 수중로봇으로부터 수신한 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 하는 수중환경에서 주기적 데이터 및 비주기적 데이터의 통합 통신시스템.The method of claim 10,
The sink node transmits the data received from the plurality of underwater sensors and the underwater robot to the gateway, the integrated communication system of periodic data and aperiodic data in the underwater environment. 삭제delete 삭제delete
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