KR101441476B1 - Method for Packet Routing in sensor network - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서 네트워크에서의 패킷 라우팅 방법에 관한 것으로, 멀티홉 무선 센서 네트워크에서 이웃 노드의 위치 정보, 시간에 따른 이웃 노드의 에너지 잔량 정보 및 현재 노드와 이웃 노드 사이의 무선 채널 상태 정보를 고려하며, 시간에 따른 노드의 에너지 소모량을 고려하여 로드 밸런싱을 수행할 수 있는 패킷 라우팅 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a packet routing method in a sensor network, which takes into consideration location information of a neighboring node, information on energy level of a neighboring node according to time, and wireless channel state information between a current node and a neighboring node in a multi- And to provide a packet routing method capable of performing load balancing considering energy consumption of a node over time.

이를 위하여, 본 발명은, 센서 네트워크의 노드에서의 패킷 라우팅 방법에 있어서, 상기 노드의 주변 노드의 위치 정보, 잔여 에너지 정보 및 무선 채널 상태 정보를 포함하는 이웃 테이블을 구성하는 테이블 구성 단계; 상기 주변 노드 중에서 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드의 후보 그룹을 결정하는 후보 그룹 결정 단계; 및 상기 이웃 테이블의 정보에 기초하여 상기 주변 노드의 위치, 시간의 흐름에 따른 에너지 잔량 및 무선 채널 상태에 따라 상기 후보 그룹에서 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드를 결정하는 노드 결정 단계를 포함하되, 상기 후보 그룹은, 상기 노드로부터 에러 없이 패킷을 수신할 수 있는 노드를 포함한다.To this end, the present invention provides a packet routing method in a node of a sensor network, the packet routing method comprising: a table configuration step of configuring a neighbor table including position information of a peripheral node of the node, residual energy information, and wireless channel status information; A candidate group determination step of determining a candidate group of a node to receive a data packet transmitted from the neighboring nodes; And a node determining step of determining a node to receive a data packet transmitted by the node in the candidate group according to a location of the neighboring node, a remaining energy amount according to a flow of time, and a radio channel state based on information of the neighboring table Wherein the candidate group includes a node capable of receiving a packet without error from the node.

무선 센서 네트워크, 패킷 포워딩, 라우팅 Wireless sensor networks, packet forwarding, routing

Description

센서 네트워크에서의 패킷 라우팅 방법{Method for Packet Routing in sensor network}[0001] The present invention relates to a packet routing method in a sensor network,

본 발명은 센서 네트워크에서의 패킷 라우팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티홉 무선 센서 네트워크에서 이웃 노드의 위치 정보, 시간에 따른 이웃 노드의 에너지 잔량 정보 및 현재 노드와 이웃 노드 사이의 무선 채널 상태 정보가 고려된 비용 함수를 이용하여, 데이터 패킷을 최적의 경로로 라우팅하는 패킷 라우팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a packet routing method in a sensor network, and more particularly, to a method of routing packets in a sensor network, and more particularly, to a method of routing packets in a sensor network, To a packet routing method for routing a data packet to an optimal path by using a cost function in which information is considered.

무선 센서 네트워크는 센싱 정보를 각 센서 노드로부터 미리 정해진 목적지, 즉, 싱크 노드(sink node 또는 destination node)로 전달한다. 여기서, 가장 중요한 점은 에너지의 효율적인 이용, 정확한 정보의 전달 및 높은 전송 효율이다.The wireless sensor network transmits sensing information from each sensor node to a predetermined destination, that is, a sink node (sink node or destination node). Here, the most important point is efficient use of energy, accurate information transmission, and high transmission efficiency.

무선 센서 네트워크에서, 현재 노드가 다음 노드로 패킷을 전송할 때, 이웃 노드 중에서 최적의 노드를 선택하는 지역적 최적 선택 방법을 각 노드마다 반복적으로 이용하면, 목적지까지 최적의 경로가 선택되어 패킷이 전송될 수 있다. 따라서 위치 기반 라우팅 방법에서 가장 중요한 것은 다음 노드의 결정이다.In a wireless sensor network, when a current node transmits a packet to a next node, if a local optimal selection method for selecting an optimal node among neighboring nodes is repeatedly used for each node, an optimal path is selected to a destination and a packet is transmitted . Therefore, the most important thing in the location-based routing method is the decision of the next node.

여기서, 다음 노드란, 현재 노드로부터 신호 또는 패킷을 전송받는 노드이며, 일반적으로 노드 관점에서 패킷은 현재 노드가 소스 노드 또는 목적지 노드로서 처리하는 컨트롤 패킷과, 현재 노드가 처리하지 않고 이웃한 노드로 포워딩하는 데이터 패킷이 있다.Here, the next node is a node that receives a signal or a packet from the current node. Generally, from the viewpoint of a node, a packet includes a control packet that the current node processes as a source node or a destination node, There is a data packet for forwarding.

종래 GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)은 이웃 노드의 위치 정보를 이용하여 다음 노드를 결정하는 기술로서, 이웃 노드 중에서 목적지 노드와 가장 가까운 노드가 다음 노드로 선택되고, 선택된 다음 노드로 패킷이 전송된다. 또한, 로컬 미니멈(local minimum) 노드로 패킷이 전송되는 경우, 목적지까지의 다른 경로를 찾기 위해 라이트 핸드 법칙(right hand rule)을 이용하여 다음 노드를 결정한다. 여기서, 로컬 미니멈(local minimum) 노드란, 패킷을 전송받을 다음 노드를 갖지 않는 노드를 의미한다.Conventionally, Greedy Perimeter Stateless Routing (GPSR) is a technique for determining a next node using location information of a neighboring node. A neighboring node closest to a destination node is selected as a next node, and a packet is transmitted to the next selected node. Also, when a packet is transmitted to a local minimum node, the next node is determined using a right hand rule to find another route to the destination. Here, the local minimum node means a node that does not have the next node to receive the packet.

상기 GPSR은 이웃 노드의 상태(state) 정보 없이 이웃 노드의 위치 정보만을 이용하여 라우팅을 할 수 있지만, 로드 밸런싱(Load Balancing)을 전혀 하지 못하고, 커뮤니케이션 홀(communication hole) 주변의 노드들이 계속 이용됨으로써 커뮤니케이션 홀(communication hole)이 점점 많아지는 단점이 있다.Although the GPSR can perform routing using only the location information of the neighboring node without state information of the neighboring node, load balancing can not be performed at all, and nodes around the communication hole are continuously used There is a disadvantage that the number of communication holes increases.

여기서, 로드 밸런싱이란, 패킷이 여러 노드로 분산 전송되도록 하는 것을 의미한다. 즉, 특정 노드로 패킷 전송이 집중되는 것을 막음으로써, 상기 특정 노드의 에너지가 집중적으로 소모되는 것을 방지할 수 있다.Here, load balancing means that a packet is distributedly transferred to several nodes. In other words, it is possible to prevent concentration of energy of the specific node by preventing concentration of packet transmission to a specific node.

센서 네트워크의 초기에는 각 노드의 에너지가 충분하지만, 시간이 지남에 따라, 각 노드별로 소모되는 에너지가 상이해진다. 각 노드별 잔여 에너지가 각각 상이해지므로, 센서 네트워크의 초기 시점보다 시간이 충분히 지난 시점에서 로드 밸런싱이 더욱 중요하다.At the beginning of the sensor network, each node has sufficient energy, but over time, the energy consumed by each node is different. Since the residual energy for each node is different, load balancing is more important when time is more than the initial point of the sensor network.

따라서 시간의 흐름에 따라 노드의 에너지 소모량을 고려할 수 있는 라우팅 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for a routing method that can consider the energy consumption of the node over time.

한편, 종래 GEAR(Greedy and Energy Aware Routing)은 이웃 노드의 위치정보 및 이웃 노드의 에너지 잔량 정보를 이용하여 다음 노드를 결정하는 기술로서, 이웃 노드 중에서 에너지 잔량이 가장 많은 노드를 다음 노드로 선택한다.Meanwhile, the conventional GEAR (Greedy and Energy Aware Routing) is a technology for determining the next node by using the neighboring node location information and the energy remaining amount information of the neighboring node, and selects the node having the largest energy amount among the neighboring nodes as the next node .

상기 GEAR은 노드의 잔여 수명 및 데이터 전송시 소비되는 전력을 고려하여 경로를 구성하는 Energy aware 방식을 이용하여 로드 밸런싱을 수행할 수 있지만, 시간에 따른 각 노드의 에너지 소모량에 대한 고려가 미흡하다는 단점이 있다. 나아가, 무선 채널의 상태를 전혀 고려하지 않아 패킷의 전송에러가 빈번하게 발생될 수 있다는 단점이 있다.Although the GEAR can perform load balancing using an energy aware method that configures a path in consideration of the remaining lifetime of a node and power consumed in data transmission, there is a disadvantage that energy consumption of each node is insufficient over time . In addition, there is a disadvantage in that a transmission error of a packet may frequently occur because no consideration is given to the state of a wireless channel.

즉, 종래 에너지 잔량 정보를 이용하여 로드 밸런싱을 수행하는 라우팅 기술들은 현재 노드의 전송 범위 내에서 현재 노드로부터 목적지 방향으로 가장 먼 노드를 선택하는 방법을 이용했다.In other words, routing techniques for performing load balancing using conventional energy balance information use a method of selecting the node farthest from the current node in the destination direction within the transmission range of the current node.

그러나 현재 노드의 전송 범위 내에서 가장 먼 노드로 신호를 전송하는 경우, 실제 무선 채널과의 관계에서 문제점이 발생된다. 즉, 전송 거리가 멀어질수록 수신 노드가 전송받는 신호의 세기는 지수함수적으로 감소하므로, 수신 노드가 전송받는 신호는 에러를 포함할 수 있고, 실제로는 수신 노드로 신뢰할 수 있게 전송될 수 없는 범위에 포함되는 경우도 있다.However, when a signal is transmitted to the node that is farthest within the transmission range of the current node, a problem occurs in relation to the actual wireless channel. In other words, as the transmission distance increases, the strength of the signal received by the receiving node decreases exponentially, so that the signal received by the receiving node may contain an error and can not be reliably transmitted to the receiving node May be included in the scope.

따라서 에러가 발생되지 않는 범위 내의 노드를 선택함으로써, 신호 전송 에러 및 재전송률을 줄이고, 요구되는 서비스품질(quality of service, QoS)을 제공할 수 있는 라우팅 방법이 요구된다. 또한, 이웃 노드의 위치 정보 및 이웃 노드의 에너지 잔량 정보뿐 아니라, 노드간의 무선 채널의 상태를 고려하는 라우팅 방법이 요구된다.Accordingly, there is a need for a routing method capable of reducing the signal transmission error and the retransmission rate and providing the required quality of service (QoS) by selecting nodes within an error free range. In addition, a routing method considering the state of a wireless channel between nodes is required as well as neighboring node location information and energy remaining amount information of neighboring nodes.

상기한 바와 같이, 멀티홉 센서네트워크를 위한 패킷 라우팅 방법은 이웃 노드의 위치 정보, 이웃 노드의 에너지 잔량 정보 및 현재 노드와 이웃 노드 사이의 무선 채널 정보를 고려하며, 시간에 따른 노드의 에너지 소모량을 고려하여 로드 밸런싱을 수행할 수 있어야 한다.As described above, the packet routing method for the multi-hop sensor network considers the location information of the neighboring node, the energy remaining amount information of the neighboring node, and the radio channel information between the current node and the neighboring node, Load balancing can be performed.

따라서 본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 멀티홉 무선 센서 네트워크에서 이웃 노드의 위치 정보, 시간에 따른 이웃 노드의 에너지 잔량 정보 및 현재 노드와 이웃 노드 사이의 무선 채널 상태 정보를 고려하며, 시간에 따른 노드의 에너지 소모량을 고려하여 로드 밸런싱을 수행할 수 있는 패킷 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in order to meet the above-mentioned demand. In the multi-hop wireless sensor network, consideration is given to location information of a neighboring node, energy remaining amount information of a neighboring node according to time, and wireless channel state information between a current node and a neighboring node And to provide a packet routing method capable of performing load balancing considering energy consumption of a node over time.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 센서 네트워크의 노드에서의 패킷 라우팅 방법에 있어서, 상기 노드의 주변 노드의 위치 정보, 잔여 에너지 정보 및 무선 채널 상태 정보를 포함하는 이웃 테이블을 구성하는 테이블 구성 단계; 상기 주변 노드 중에서 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드의 후보 그룹을 결정하는 후보 그룹 결정 단계; 및 상기 이웃 테이블의 정보에 기초하여 상기 주변 노드의 위치, 시간의 흐름에 따른 에너지 잔량 및 무선 채널 상태에 따라 상기 후보 그룹에서 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드를 결정하는 노드 결정 단계를 포함하되, 상기 후보 그룹은, 상기 노드로부터 에러 없이 패킷을 수신할 수 있는 노드를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a packet routing method in a node of a sensor network, the packet routing method comprising: a table configuration step of configuring a neighbor table including position information, residual energy information, ; A candidate group determination step of determining a candidate group of a node to receive a data packet transmitted from the neighboring nodes; And a node determining step of determining a node to receive a data packet transmitted by the node in the candidate group according to a location of the neighboring node, a remaining energy amount according to a flow of time, and a radio channel state based on information of the neighboring table Wherein the candidate group includes a node capable of receiving a packet without error from the node.

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상기와 같은 본 발명은, 무선 센서 네트워크에서 요구되는 서비스품질(QoS)을 제공하며, 시간에 따른 노드의 에너지 소모량을 고려하여 로드 밸런싱을 수행함으로써, 목적지까지 최적의 경로를 결정할 수 있다.The present invention provides quality of service (QoS) required in a wireless sensor network and performs load balancing in consideration of energy consumption of a node over time, thereby determining an optimal path to a destination.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있 는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, Can be easily performed. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 적용되기 위한 몇 가지 전제가 있다. 첫째, 각 노드는 GPS 장치에 의해 자신의 위치 정보를 알고 있으며, 싱크 노드, 즉 목적지(destination) 정보도 알고 있다. 둘째, 각 노드는 스스로 잔여 에너지량을 계속 파악할 수 있다. 셋째, 각 노드는 심플 헬로 프로토콜(simple hello protocol)을 이용하여, 1 홉(one-hop)내의 이웃 노드들의 정보도 주기적으로 보고받는다.There are several premises for applying the present invention. First, each node knows its location information by the GPS device and knows the sink node, that is, the destination information. Second, each node can keep track of the amount of residual energy by itself. Third, each node uses a simple hello protocol to periodically report information of neighboring nodes in one-hop.

여기서, 상기 심플 헬로 프로토콜(simple hello protocol)은 주변 노드들과의 관계를 설정하고 관리하기 위한 프로토콜이고, 상기 1 홉(one-hop)은 하나의 노드와 하나의 노드 사이의 링크이다.Here, the simple hello protocol is a protocol for establishing and managing the relationship with neighboring nodes, and the one-hop is a link between one node and one node.

도 1은 본 발명이 적용되는 센서 네트워크를 나타내는 일실시예 도면이다.1 is a diagram showing an embodiment of a sensor network to which the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 현재 노드(111)의 관점에서, 이론상 현재 노드(111)는 전송범위 내에서 최대한 멀리 있는 이웃 노드로 패킷을 보낼 수 있으나, 실제적으로는 그러하지 않다. 전송범위는, 거리에 따라, 연결영역(connected region, 101), 중간영역(transient region, 103), 단절영역(disconnected region, 105)으로 분류된다.As shown in FIG. 1, from the point of view of the current node 111, in theory, the current node 111 may send packets to a neighboring node as far as possible within its transmission range, but this is not the case in practice. The transmission range is classified into a connected region 101, a transient region 103, and a disconnected region 105 depending on the distance.

패킷을 전송하고자 하는 노드(이하, 전송노드)가 상기 연결영역(101) 내의 이웃 노드로 패킷을 전송하는 경우, 에러 없이 패킷이 전송될 수 있다. 상기 중간영역(103) 내의 이웃 노드로 패킷을 전송하는 경우, 에러가 발생될 수 있다. 상기 단절영역(105) 내의 이웃 노드로 패킷을 전송하는 경우, 실제로 무선 채널의 환경 때문에 패킷을 전송할 수 없다.When a node to which a packet is to be transmitted (hereinafter referred to as a transmission node) transmits a packet to a neighboring node in the connection area 101, a packet can be transmitted without error. If a packet is transmitted to a neighboring node in the intermediate area 103, an error may occur. When a packet is transmitted to a neighboring node in the disconnection area 105, the packet can not be transmitted because of the environment of the wireless channel.

따라서 상기 현재 노드(111)의 연결영역(101) 외부의 노드들은 무관심노드그룹(Indifferent Node Group, ING)으로 포함시켜 다음 노드가 될 수 있는 후보로부터 제외시킨다. 또한, 상기 연결영역(101)에 있지만 패킷 리셉션률(Packet Reception Rate, PRR)이 낮은 노드도 ING로 포함시킨다.Therefore, the nodes outside the connection area 101 of the current node 111 are included in the indifferent node group (ING), and are excluded from candidates that can become the next node. Also, a node in the connection area 101 but having a low packet reception rate (PRR) is also included in the ING.

예를 들어, 현재 노드(111)는 중간영역(103) 및 단절영역(105)의 노드를 ING로 포함시켜(연결영역(101) 외부의 노드이므로), 다음 노드 후보로부터 제외하고, 연결영역(101) 내부의 노드 중에서 목적지까지의 거리가 가깝고, 에너지 잔량이 많은 노드를 다음 노드로 선택한다.For example, the current node 111 includes the nodes of the intermediate area 103 and the disconnected area 105 as an ING (since it is a node outside the connection area 101) 101), a node having a small distance to the destination and a large energy amount is selected as the next node.

상기 연결영역(101)의 노드 중 다음 노드를 선택함으로써, 1 홉의 패킷 전송 에러가 방지되고, 재전송률이 줄어든다. 재전송률이 줄어듦에 따라, 노드의 에너지 소모량이 줄어들고, 전송 노드부터 목적지 노드까지 패킷 전송시간(end-to-end delay)이 줄어들어, 높은 서비스품질(QoS)이 제공될 수 있다.By selecting the next node among the nodes of the connection area 101, one-hop packet transmission error is prevented, and the re-transmission rate is reduced. As the retransmission rate is reduced, the energy consumption of the node is reduced, and the end-to-end delay from the transmitting node to the destination node is reduced, so that higher quality of service (QoS) can be provided.

또한, 중간영역(103) 및 상기 단절영역(105) 내부의 노드 외에도, 연결영역(101) 내부에 포함되지만, 소스 노드(111)와 사이에 장애물(115)이 있어, 낮은 PRR을 갖는 노드(113)도 ING로 포함되어, 다음 노드 후보로부터 제외된다.In addition to the intermediate area 103 and the node inside the disconnecting area 105, a node 115 included in the connection area 101 but between the source node 111 and a node having a low PRR 113) is also included as ING, and is excluded from the next node candidate.

여기서, 노드 사이의 장애물(115)의 존재 여부는 컨트롤 패킷(control packet)을 주기적으로 교환함으로써 알 수 있다. 거리가 가까우면서도 컨트롤 패킷의 수신율이 좋지 않은 노드를 발견하는 경우, 상기 노드 사이에 장애물이 존재하거나, 무선 채널 상황이 나쁘다는 것이 예상할 수 있으므로, 상기 발견된 노드는 낮은 PRR을 갖는 노드로 보고 ING에 포함시킨다.Here, the presence of the obstacle 115 between the nodes can be known by periodically exchanging a control packet. If a node with a low reception rate of control packets is found while the distance is close, it can be expected that an obstacle exists between the nodes or a radio channel situation is bad. Therefore, the discovered node reports to a node having a low PRR ING.

도 2는 본 발명에 따른 라우팅 방법을 나타내는 일실시예 전체 흐름도이다.2 is a flow diagram of an embodiment of a routing method according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 우선 노드가 처음 배치되고, 각 노드 스스로 노드의 값들을 셋팅한다. 여기서, 노드의 값이란, 각 노드의 위치 정보, 에너지 정보, 이웃 노드 정보 등을 의미한다.As shown in FIG. 2, the nodes are first placed, and each node sets the values of the nodes themselves. Here, the value of a node means position information, energy information, neighbor node information, etc. of each node.

상기 셋팅된 초기 정보들은 이웃 테이블(Neighbor Table, NT)에 기록되고 저장된다(s201).The set initial information is recorded in a neighbor table (NT) and stored (s201).

먼저, 자기 자신을 제외한 모든 노드의 노드 ID, 노드의 위치 정보, 잔여 에너지 및 컨트롤 패킷 전송받은 횟수가 기록된다. 노드의 위치 정보는 GPS에 의해 알 수 있고, 위치 정보 이외의 값은 모두 0으로 설정하고, 각 노드는 잔여 에너지량(residual energy)를 스스로 알 수 있으며, 각 노드들이 갖는 초기 에너지량(initial energy)은 모두 같다.First, the node IDs of all the nodes except the self, the position information of the node, the remaining energy, and the number of times the control packet is received are recorded. The position information of the node can be known by GPS, all the values other than the position information are set to 0, each node can know the residual energy by itself, and the initial energy of each node ) Are all the same.

상기 컨트롤 패킷이 전송된 횟수를 기록하는 것은 몇 번의 컨트롤 패킷을 전송하는 동안, 이웃 노드로부터 몇 번의 컨트롤 패킷을 전송받는지 확인하여, 이웃 노드의 PRR을 확인하기 위함이다. 상기 컨트롤 패킷 전송받은 횟수 대신 수신 신호 강도(received signal strength)가 기록되어 PRR과 같이 이용될 수 있다.The number of times the control packet is transmitted is recorded in order to check the PRR of the neighboring node by checking how many control packets are transmitted from the neighboring node during the transmission of the control packet. The received signal strength may be recorded instead of the number of times the control packet is received and used as PRR.

현재, 각 노드는 이웃 노드의 정보를 전송받지 않았으므로, ING 테이블은 작성되지 않는다.Currently, each node has not received information of neighboring nodes, so the ING table is not created.

상기 ING 테이블에는 연결영역(connected region) 외부의 노드 ID 및 연결영역(connected region) 내부에 있으나, 낮은 PRR을 갖는 노드 ID가 기재된다. 상기 ING 테이블에 포함된 노드는 다음 노드 후보로부터 제외된다. 여기서, 연결영역(connected region)의 기준 및 PRR의 기준은 네트워크 구성 시 네트워크 관리자가 설정하는 값이다. 예를 들어, 반경 10m와 PRR 80%로 설정될 수 있다.In the ING table, a node ID having a low PRR, although in a node ID and a connected region outside the connected region, is described. The node included in the ING table is excluded from the next node candidate. Here, the reference of the connected region and the reference of the PRR are values set by the network administrator in the network configuration. For example, a radius of 10 m and a PRR of 80% can be set.

상기 ING 테이블이 작성되는 경우, 초기 작성된 NT 테이블로부터 ING 테이블에 포함된 노드를 제외한 NT 테이블이 다음 노드 후보가 된다.When the ING table is created, the NT table excluding the nodes included in the ING table from the initially created NT table becomes the next node candidate.

다음, 컨트롤 패킷이 송수신된 경우인지 판단한다(s203).Next, it is determined whether a control packet is transmitted or received (s203).

상기 단계 s203 판단결과, 컨트롤 패킷이 송수신된 경우(s213), 이하 도 3에서 상세하게 설명한다.As a result of the judgment of the step s203, when the control packet is transmitted / received (s213), it will be explained in detail in Fig.

한편, 상기 단계 s203 판단결과, 컨트롤 패킷이 송수신된 경우가 아니면, 데이터 패킷이 송수신된 경우인지 판단한다(s205).If it is determined in step s203 that the control packet is not transmitted or received, it is determined whether the data packet is transmitted or received (step s205).

상기 단계 s205 판단결과, 데이터 패킷이 송수신된 경우(s215), 이하 도 4에 서 상세하게 설명한다.As a result of the judgment in the step s205, if a data packet is transmitted / received (s215), it will be explained in detail in Fig.

한편, 상기 단계 s205 판단결과, 데이터 패킷이 송수신된 경우가 아니라면, 현재 노드가 로컬 미니멈 노드라는 정보가 수신되었는지 확인한다(s207).If it is determined in step s205 that the data packet is not transmitted or received, it is determined whether the current node has received the local minimum node (s207).

다음, 상기 단계 s207 확인 결과, 현재 노드가 로컬 미니멈 노드라는 정보가 수신된 경우, 현재 노드를 ING로 포함시키고(s217), 다시 컨트롤 패킷 송수신 확인단계(s203)로 돌아간다.If it is determined in step s207 that the current node is the local minimum node, the current node is included in the ING (s217), and control returns to the control packet transmission / reception step (s203).

한편, 상기 단계 s207 확인 결과, 현재 노드가 로컬 미니멈 노드라는 정보가 수신되지 않은 경우, 현재 노드의 노드 에너지가 고갈되었는지 확인한다(s209). 즉, 에너지 고갈(energy depleted) 인터럽트가 발생되었는지 확인한다.If it is determined in step s207 that the current node is not a local minimum node, it is checked whether the node energy of the current node is exhausted (s209). That is, it checks whether an energy depleted interrupt has occurred.

다음, 상기 단계 s209 확인 결과, 현재 노드의 노드 에너지가 고갈된 경우, 네트워크의 수명이 종료된 것으로 보고, 알고리즘은 종료된다(s211).If it is determined in step s209 that the node energy of the current node is exhausted, it is determined that the network has reached the end of its lifetime and the algorithm is terminated (s211).

한편, 상기 단계 s209 확인 결과, 현재 노드의 노드 에너지가 고갈되지 않은 경우, 다시 컨트롤 패킷 송수신 확인단계(s203)로 돌아간다.On the other hand, if it is determined in step s209 that the node energy of the current node is not exhausted, control returns to step s203.

도 3은 도 2의 컨트롤 패킷 송수신(s213)의 경우를 나타내는 일실시예 흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart showing an example of a control packet transmission / reception (s213) of FIG.

노드는 주기적으로 컨트롤 패킷을 교환한다. 각 노드는 주기적으로 컨트롤 패킷을 이웃 노드로 전송하고, 이웃 노드로부터 컨트롤 패킷을 전송받아, 상기 단계 s201에 의해 셋팅된 자신의 정보, 즉 NT 테이블을 업데이트한다.The node periodically exchanges control packets. Each node periodically transmits a control packet to a neighbor node, receives a control packet from a neighbor node, and updates its own information, i.e., the NT table, set in step s201.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 컨트롤 패킷이 수신된 경우인지 판단된 다(s301).As shown in FIG. 3, first, it is determined whether a control packet is received (s301).

다음, 컨트롤 패킷을 전송받은 경우이면, 현재 노드가 컨트롤 패킷을 전송한 노드의 연결영역(connected region)이면서, 동시에 낮은 PRR을 갖는 노드인지 판단된다(s303).Next, if the control packet is received, it is determined whether the current node is a connected region of the node that transmitted the control packet and a node having a low PRR (S303).

상기 단계 s303 판단결과, 현재 노드가 이전 노드의 연결영역이면서, 동시에 낮은 PRR을 갖는 노드가 아닌 경우, 상기 NT 테이블을 업데이트한다(s309). 상기 NT 테이블 업데이트 후, 대기 상태에 도달한다(s311).If it is determined in step s303 that the current node is a connection area of the previous node and is not a node having a low PRR at the same time, the NT table is updated (s309). After updating the NT table, a standby state is reached (s311).

상기 단계 s303 판단결과, 현재 노드가 이전 노드의 연결영역이면서, 동시에 낮은 PRR을 갖는 노드인 경우, 현재 노드를 ING로 포함시키고(s305), 대기 상태에 도달한다(s311).If it is determined in step s303 that the current node is a connection area of the previous node and has a low PRR at the same time, the current node is included in the ING (s305), and the standby state is reached (s311).

다음, 현재 노드가 컨트롤 패킷을 수신한 경우가 아니라면, 즉, 컨트롤 패킷을 전송해야 하는 경우, 상기 현재 노드는 자기 노드 정보를 포함하는 컨트롤 패킷을 전송하고(s307), 대기 상태에 도달한다(s311).Next, if it is not the case that the current node has received the control packet, that is, if the control packet has to be transmitted, the current node transmits a control packet including the node information (s307) ).

현재 노드가 컨트롤 패킷을 생성한 경우, 상기 생성된 컨트롤 패킷은 1 홉(1 hop)의 이웃노드로 전송된다. 주기적인 컨트롤 패킷 전송을 위해 특정 주기의 타이머가 시작된다.When the current node generates a control packet, the generated control packet is transmitted to one hop (1 hop) neighboring node. A periodic timer is started for periodic control packet transmission.

도 4는 도 2의 데이터 패킷 송수신(s215)의 경우를 나타내는 일실시예 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an example of the case of the data packet transmission / reception (s215) of FIG.

컨트롤 패킷이 1 홉 이내의 노드로 전송되는 것과 달리 상기 데이터 패킷은 이웃 노드 중 임의의 노드로 전송된다. 데이터 패킷이 발생되는 경우는 노드가 스스로 데이터를 생성하는 경우와 다른 노드로부터 데이터 패킷을 전송받아 다음 노드로 전달해야 하는 경우가 있다.Unlike a control packet transmitted to a node within one hop, the data packet is transmitted to any one of the neighboring nodes. In the case where a data packet is generated, a node itself generates data, and a data packet is transmitted from another node to the next node.

노드가 스스로 데이터를 생성하는 경우, 상위 레이어(upper layer)로부터 패킷의 전송이 시작되고, 다른 노드로부터 데이터 패킷을 전송받은 경우, 하위 레이어(lower layer)로부터 패킷의 전송이 시작된다.When a node generates data by itself, transmission of a packet from an upper layer is started, and transmission of a packet from a lower layer is started when a data packet is transmitted from another node.

여기서, 상기 상위 레이어(upper layer)는 라우팅 메카니즘을 갖는 네트워크 레이어(network layer)보다 상위에 있는 계층 즉, 상위 계층(예를 들어, Transport layer, application layer)을 의미하고, 하위 레이어(lower layer)는 라우팅 메카니즘을 갖는 네트워크 계층보다 하위에 있는 계층 즉, 하위 계층(예를 들어, MAC layer)을 의미한다.The upper layer refers to a layer higher than a network layer having a routing mechanism, that is, an upper layer (for example, a transport layer, an application layer), and a lower layer Refers to a layer lower than the network layer having a routing mechanism, that is, a lower layer (for example, a MAC layer).

상기 전송될 데이터 패킷이 존재하는 경우, 현재 노드는 NT 테이블 중에서 다음 노드를 선택한다. 여기서, 연결영역(connected region) 외부의 노드이거나, 낮은 PRR을 갖는 노드는 ING로 포함되기 때문에, 다음 노드가 될 수 있는 후보로부터 제외된다.If there is a data packet to be transmitted, the current node selects the next node in the NT table. Here, a node outside the connected region, or a node with a low PRR, is included in the ING, and thus is excluded from the candidate that can be the next node.

상기 NT 테이블에 포함되는 노드 중에서 다음 노드는 이웃 노드와 목적지 노드까지의 거리 및 이웃 노드의 에너지 잔량을 고려하여 결정된다. 여기서, 이웃 노드와 목적지 노드까지의 거리 및 이웃 노드의 에너지 잔량의 관계는 비용 함수로 정의된다.Among the nodes included in the NT table, the next node is determined in consideration of the distance from the neighbor node to the destination node and the energy remaining amount of the neighbor node. Here, the relationship between the distance from the neighbor node to the destination node and the energy remaining amount of the neighbor node is defined as a cost function.

즉, 상기 NT 테이블에 포함되는 노드 중에서, 상기 비용 함수에 의한 비용 값이 가장 작은 노드가 다음 노드로 선택된다.That is, among the nodes included in the NT table, the node having the lowest cost value by the cost function is selected as the next node.

상기 비용 함수는 다음과 같다.The cost function is as follows.

현재 노드를 i 노드라 하고, 이웃 노드들을 j 노드, 목적지 노드를 d 노드라 한다. 여기서, i 노드는 j 노드들 중에서 d 노드와 가장 가까우면서도 에너지 잔량이 많은 노드를 다음 노드로서 결정한다.The current node is called i-node, the neighboring nodes are called j-node, and the destination node is called d-node. Herein, the i-th node determines the next node as the node having the greatest energy remaining although it is closest to the d-th node among the j-th nodes.

먼저, 모든 j 노드에 대해서 상기 j 노드와 상기 d 노드 사이의 거리(Dij)를 구한다.First, a distance (D ij ) between the j-th node and the d-node is obtained for all j-th nodes.

Figure 112014048602245-pat00020
Figure 112014048602245-pat00020

여기서, (xd, yd)는 목적 노드의 위치, (xj, yj)는 j 노드 위치를 나타낸다.Where (x d , y d ) is the location of the destination node and (x j , y j ) is the location of the j node.

다음, 비용 함수는 거리 및 에너지의 정규화(normalize)된 값을 더하여 나타난다. 즉, 비용 함수(Cj(dj, Rj))는 거리(dj)와 에너지 잔량(Rj)에 대한 함수이다.Next, the cost function appears by adding the normalized values of distance and energy. That is, the cost function (C j (d j, R j)) is a function of the distance (d j) and energy level (R j).

Figure 112014048602245-pat00021
Figure 112014048602245-pat00021

여기서, z는 네트워크의 사이즈(네트워크는 반지름이 z인 원 형태)를 의미하고, 따라서 Dij/z는 Dij의 정규화된 값을 의미한다. 또한, Rj는 이웃 노드 j의 각 에너지 잔량을 의미하고, 따라서

Figure 112014048602245-pat00022
는 모든 이웃 노드들의 에너지 합을 의미하고, Rj/
Figure 112014048602245-pat00023
는 Rj의 정규화된 값을 의미한다.Here, z means the size of the network (the network is a circle with a radius z), and D ij / z means the normalized value of D ij . Also, Rj denotes the energy remaining amount of the neighboring node j, and therefore,
Figure 112014048602245-pat00022
Denotes the energy sum of all neighbor nodes, R j /
Figure 112014048602245-pat00023
Means the normalized value of R j .

또한, βi는 에너지 가중요소(weighting factor)로서, 각 노드의 에너지 소모에 따른 현재 에너지 잔량을 비용 함수에 반영할 수 있게 한다.Also, β i is an energy weighting factor, and it is possible to reflect the current energy amount due to energy consumption of each node to the cost function.

상기 비용 함수를 이용하여 비용 값(Cj)이 가장 작은 노드가 다음 노드로 선택되고, 상기 선택된 노드로 데이터 패킷이 전송된다.Using the cost function, a node having the smallest cost value C j is selected as the next node, and a data packet is transmitted to the selected node.

한편, 상기 비용 함수에서 이용되는 에너지 가중요소(weighting factor, βi)는 다음과 같다.On the other hand, the energy weighting factor (beta i) used in the cost function is as follows.

Figure 112008019441180-pat00003
Figure 112008019441180-pat00003

여기서,

Figure 112014048602245-pat00004
는 상기 NT 테이블에 포함된 모든 이웃 노드들의 현재 에너지 잔량(residual energy)의 합을 의미한다. 또한
Figure 112014048602245-pat00005
는 상기 NT 테이블에 포함된 모든 이웃 노드들의 초기 에너지의 합을 의미한다.here,
Figure 112014048602245-pat00004
Is the sum of the current energy residuals of all the neighbor nodes included in the NT table. Also
Figure 112014048602245-pat00005
Is the sum of the initial energies of all neighbor nodes included in the NT table.

초기에 모든 노드의 에너지가 가득 차 있기 때문에

Figure 112014048602245-pat00006
는 거의 1에 가깝고, 상기 βi값은 0에 가까운 작은 값을 가지기 때문에 β 텀(term)은 미미한 정도여서, 초기 무선 네트워크의 노드는 거의 GPSR 방식의 라우팅을 한다.Initially, because the energy of all the nodes is full
Figure 112014048602245-pat00006
Is near to 1, and since the value of β i has a small value close to 0, the β term is insignificant, so that the nodes of the initial wireless network perform almost the GPSR routing.

그러나 시간이 흐름에 따라, 점차 노드의 잔여 에너지가 작아지기 때문에,

Figure 112014048602245-pat00008
는 거의 0에 가깝고, 상기 βi값은 1에 가까운 큰 값을 가지기 때문에 β 텀이 고려되서, 무선 네트워크의 노드는 점점 더 크게 잔여 에너지량(Rj)의 영향을 받는 라우팅을 한다.However, as time passes, since the residual energy of the node becomes smaller gradually,
Figure 112014048602245-pat00008
Is near 0, the i value β is the β term doeseo considered because it has a large value close to 1, the nodes of a wireless network is increasingly routed largely affected by the residual amount of energy (R j).

일반적으로, 상기 비용 함수에 의해 다음 노드를 선택하여 패킷이 전송되지만, 그렇지 않은 경우도 발생한다. 로컬 미니멈(local minimum), 즉 커뮤니케이션 홀(communication hole)을 만나는 경우이다.Generally, the packet is transmitted by selecting the next node by the cost function, but the packet is also transmitted. Or a local minimum, i.e., a communication hole.

로컬 미니멈(local minimum)이란 노드가 패킷을 전송하기 위해 다음 노드를 선택할 때, ING 노드를 제외한 NT 테이블에 노드가 존재하지 않아, 패킷을 전송받을 다음 노드가 존재하지 않는 경우로서, 이웃 노드 중에서 목적지 노드 방향에 위치하는 노드가 없는 경우이다.The local minimum refers to a case where when a node selects a next node to transmit a packet, there is no node in the NT table excluding the ING node, and there is no next node to receive the packet, There is no node located in the node direction.

상기 목적지 노드, 즉 싱크 노드는 일반적으로 미리 정해진다. 따라서 각 노드는 NT 테이블을 생성하는 과정에서, 싱크 노드 방향에 위치하는 이웃 노드의 존재 여부를 미리 알 수 있고, 싱크 노드 방향에 위치하는 이웃 노드가 없다면, 각 노드는 스스로 로컬 미니멈(local minimum) 노드라는 것을 알 수 있다. 상기 로컬 미니멈 노드는 이웃 노드가 자신을 ING로 포함시키도록 컨트롤 패킷을 이용하여 이웃 노드로 알려준다.The destination node, i.e., the sink node, is generally predetermined. Therefore, in the process of creating the NT table, each node can know in advance whether there is a neighboring node located in the direction of the sink node, and if there is no neighboring node in the direction of the sinking node, Node. The local minimum node informs the neighbor node using the control packet that the neighbor node includes itself as ING.

만약, 로컬 미니멈 노드로 패킷이 전송된 경우, 상기 로컬 미니멈 노드는 이웃 노드 중에서 잔여 에너지가 가장 많은 노드로 패킷을 전송한다. 그리고 상기 로컬 미니멈 노드의 이웃 노드들은 상기 로컬 미니멈 노드를 ING로 포함시켜, 다음 노드 후보로부터 제외시킨다.If a packet is transmitted to the local minimum node, the local minimum node transmits the packet to the node having the largest remaining energy among the neighboring nodes. The neighbor nodes of the local minimum node include the local minimum node as ING and exclude the local minimum node from the next node candidate.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, ING에 포함되는 이웃 노드는 다음 노드 후보로부터 제외한다(s401).As shown in FIG. 4, first, a neighbor node included in the ING is excluded from the next node candidate (s401).

다음, 다음 노드 후보, 즉 NT 테이블에 포함되는 노드가 존재하는지 판단된다(s403).Next, it is determined whether there is a next node candidate, i.e., a node included in the NT table (s403).

다음, 상기 단계 s403 판단 결과, 다음 노드 후보가 존재하지 않는 경우, 현 재 노드는 현재 노드가 로컬 미니멈 노드임을 알리는 정보를 이웃 노드로 전송하고(s413), 상기 다음 노드를 선택하여 데이터 패킷을 전송하는 과정을 끝내고 대기 상태로 돌아간다(s415).If it is determined in step s403 that the next node candidate does not exist, the current node transmits information indicating that the current node is the local minimum node to the neighbor node (s413), selects the next node, And returns to the standby state (S415).

한편, 상기 단계 s403 판단 결과, 다음 노드 후보가 존재하는 경우, 이웃 노드와 목적지 노드 사이의 거리(정규화된 값)가 계산된다(s405). 다음, 이웃 노드의 각 에너지 잔량(정규화된 값)과 모든 이웃 노드들의 에너지 합의 비가 계산된다(s407).On the other hand, if it is determined in step s403 that the next node candidate exists, the distance (normalized value) between the neighbor node and the destination node is calculated (s405). Next, the ratio of the energy remaining amount (normalized value) of the neighbor node to the energy sum of all neighbor nodes is calculated (s407).

다음, 상기 단계 s405 및 s407 계산 결과가 비용 함수로 대입되어 비용이 계산되고, 비용 값이 가장 작은 노드가 다음 노드로 선택된다(s409).Next, the calculation results of the steps s405 and s407 are substituted into the cost function to calculate the cost, and the node having the smallest cost value is selected as the next node (s409).

다음, 현재 노드는 선택된 다음 노드로 데이터 패킷을 전송하고(s411), 상기 다음 노드를 선택하여 데이터 패킷을 전송하는 과정을 끝내고 대기 상태로 돌아간다(s415).Next, the current node transmits the data packet to the selected next node (s411), selects the next node, and ends the process of transmitting the data packet (S415).

도 5는 도1 내지 도 4에서 이용되는 패킷의 형태를 나타내는 일실시예 구성도이다.FIG. 5 is a block diagram of a packet format used in FIGS. 1 to 4. FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, "SrcAddress" 영역은 처음 패킷을 만든 노드가 자신의 노드 ID를 기록하고, 위치정보(SrcPosX, SrcPosY)를 기록하는 부분이다.As shown in Fig. 5, the "SrcAddress" area is a part where the node that first created the packet records its node ID and records the location information (SrcPosX, SrcPosY).

"DstAddress" 영역은 목적지 노드의 ID 및 위치정보(DstPosX, DstPosY)를 기록하는 부분이다.The "DstAddress" area is a part for recording the ID and position information (DstPosX, DstPosY) of the destination node.

"NxtAddress" 영역은 다음 노드의 ID 및 위치정보(NxtPosX, NxtPosY)를 기록하는 부분이다.The "NxtAddress" area is a part for recording the ID and position information (NxtPosX, NxtPosY) of the next node.

"RlyAddress" 영역은 현재 노드, 즉 EWG 알고리즘을 이용하여 다음 노드를 선택하고, 패킷을 전송하는 노드의 ID 및 위치정보(RlyPosX, RlyPosY)를 기록한다.The "RlyAddress" field selects the next node using the current node, that is, the EWG algorithm, and records the ID and position information (RlyPosX, RlyPosY) of the node transmitting the packet.

"Residual Energy" 영역은 현재 노드의 에너지 잔량을 기록하는 부분이다. 따라서 패킷을 전송받는 노드는 자신의 NT 테이블에 포함되는 현재 노드의 에너지 잔량 정보를 업데이트할 수 있다.The "Residual Energy" field is a portion for recording the energy remaining amount of the current node. Therefore, the node receiving the packet can update the energy remaining amount information of the current node included in the own NT table.

"Type" 영역은 컨트롤 패킷 및 데이터 패킷을 구별하기 위해 서로 다른 값이 셋팅된다.The "Type" field is set to a different value to distinguish control packets and data packets.

한편, 컨트롤 패킷을 전송받은 이웃 노드 중에서, 연결영역 외부의 이웃 노드들은 ING 테이블로 노드 ID를 추가함으로써, ING로 포함시킨다. 전송된 컨트롤 패킷이 포함하는 정보를 이용하여 전송한 노드의 위치 정보를 알 수 있으므로, 이웃노드가 연결영역 외부의 노드인지 확인할 수 있다.On the other hand, of neighboring nodes that have received the control packet, neighbor nodes outside the connection region add the node ID to the ING table and include the node ID as ING. Since the location information of the transmitted node can be known using the information contained in the transmitted control packet, it is possible to confirm whether the neighboring node is a node outside the connection area.

또한, NT 테이블을 보면, 미리 정해진 헬로 프로토콜(hello protocol)의 주기를 참고하여, 연결영역에서 컨트롤 패킷이 전송된 횟수를 알 수 있다. 만약, 전송된 횟수가 정해진 PRR %(예를 들면, 80%) 이하이면, 해당 노드 역시 ING로 포함된다.Also, referring to the NT table, it is possible to know the number of times the control packet is transmitted in the connection area by referring to a predetermined hello protocol period. If the number of transmissions is less than or equal to a predetermined PRR% (for example, 80%), the corresponding node is also included as ING.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.Meanwhile, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the created program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and is read and executed by a computer to implement the method of the present invention. And the recording medium includes all types of recording media readable by a computer.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 센서 네트워크를 나타내는 일실시예 도면,1 is an embodiment showing a sensor network to which the present invention is applied.

도 2는 본 발명에 따른 라우팅 방법을 나타내는 일실시예 전체 흐름도,FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of a routing method according to the present invention.

도 3은 도 2의 컨트롤 패킷 송수신의 경우를 나타내는 일실시예 흐름도,FIG. 3 is a flow chart of an embodiment showing a case of transmitting and receiving a control packet of FIG.

도 4는 도 2의 데이터 패킷 송수신의 경우를 나타내는 일실시예 흐름도,FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of the case of data packet transmission / reception in FIG. 2,

도 5는 도1 내지 도 4에서 이용되는 패킷의 형태를 나타내는 일실시예 구성도이다.FIG. 5 is a block diagram of a packet format used in FIGS. 1 to 4. FIG.

Claims (15)

센서 네트워크의 노드에서의 패킷 라우팅 방법에 있어서,A method for routing a packet at a node in a sensor network, 상기 노드의 주변 노드의 위치 정보, 잔여 에너지 정보 및 무선 채널 상태 정보를 포함하는 이웃 테이블을 구성하는 테이블 구성 단계;A table constructing step of constructing a neighbor table including position information of a peripheral node of the node, residual energy information, and wireless channel state information; 상기 주변 노드 중에서 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드의 후보 그룹을 결정하는 후보 그룹 결정 단계; 및A candidate group determination step of determining a candidate group of a node to receive a data packet transmitted from the neighboring nodes; And 상기 이웃 테이블의 정보에 기초하여 상기 주변 노드의 위치, 시간의 흐름에 따른 에너지 잔량 및 무선 채널 상태에 따라 상기 후보 그룹에서 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드를 결정하는 노드 결정 단계를 포함하되,Determining a node to receive a data packet transmitted by the node in the candidate group according to a location of the neighboring node, a remaining energy amount according to a flow of time, and a radio channel state based on information of the neighbor table However, 상기 후보 그룹은,The candidate group includes: 상기 노드로부터 에러 없이 패킷을 수신할 수 있는 노드를 포함하는, 패킷 라우팅 방법.And a node capable of receiving a packet without error from the node. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 노드 결정 단계는,Wherein the node determination step comprises: 하기 [수학식1]로 정의되는 비용 함수에 의해 상기 노드가 전송하는 데이터 패킷을 수신할 노드를 결정하는, 패킷 라우팅 방법.Wherein a node to receive a data packet transmitted by the node is determined by a cost function defined by the following equation (1). [수학식1][Equation 1]
Figure 112014048602245-pat00024
Figure 112014048602245-pat00024
(여기서, i는 노드, j는 주변 노드, d는 전송하는 패킷을 수신할 노드, z는 네트워크의 사이즈, Dij는 j와 d 사이의 거리, Dij/z는 Dij의 정규화된 값, βi는 에너지 가중요소, Rj는 이웃 노드 j의 각 에너지 잔량, Rj/
Figure 112014048602245-pat00025
는 Rj의 정규화된 값,
Figure 112014048602245-pat00026
는 모든 이웃 노드들의 에너지 합을 의미함)
Where d ij is the distance between j and d, D ij / z is the normalized value of D ij , β i is an energy weighting factor, R j is the energy remaining energy of neighboring node j, R j /
Figure 112014048602245-pat00025
Is the normalized value of R j ,
Figure 112014048602245-pat00026
Denotes the energy sum of all neighbor nodes)
제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 Dij는,D ij , 하기의 [수학식 2]에 의해 정의되는, 패킷 라우팅 방법.(2). ≪ / RTI > [수학식2]&Quot; (2) "
Figure 112014048602245-pat00027
Figure 112014048602245-pat00027
(여기서, xd와 yd는 목적 노드의 위치, xj와 yj는 j 노드의 위치를 나타냄)(Where x d and y d represent the position of the destination node, and x j and y j represent the position of the j node)
제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 βi는,The < RTI ID = 하기 [수학식 3]에 의해 정의되는, 패킷 라우팅 방법. (3). ≪ / RTI > [수학식 3]&Quot; (3) "
Figure 112014048602245-pat00012
Figure 112014048602245-pat00012
(여기서,
Figure 112014048602245-pat00013
는 상기 이웃 테이블에 포함된 모든 이웃 노드들의 현재 에너지 잔량(residual energy)의 합,
Figure 112014048602245-pat00014
는 상기 이웃 테이블에 포함된 모든 이웃 노드들의 초기 에너지의 합을 의미함)
(here,
Figure 112014048602245-pat00013
Is the sum of the current energy residuals of all the neighbor nodes included in the neighbor table,
Figure 112014048602245-pat00014
Is the sum of the initial energies of all the neighbor nodes included in the neighbor table)
삭제delete 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 에러 없이 패킷을 수신할 수 있는 노드는,Wherein the node capable of receiving the packet without error, 상기 노드를 중심으로 하는 소정 반경 영역에 포함되는 노드인, 패킷 라우팅 방법.And a node included in a predetermined radius area centered on the node. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 에러 없이 패킷을 수신할 수 있는 노드는,Wherein the node capable of receiving the packet without error, 패킷 수신율이 소정 기준값 이상인 노드인, 패킷 라우팅 방법.Wherein the packet reception ratio is a node having a predetermined reference value or more. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 노드가 상기 주변 노드와 컨트롤 정보를 교환하여 상기 이웃 테이블을 갱신하는 단계Wherein the node exchanges control information with the neighboring node to update the neighbor table 를 더 포함하는 패킷 라우팅 방법.Lt; / RTI > 제8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 무선 채널 상태는,Wherein the radio channel state includes: 상기 노드가 상기 주변 노드와 교환한 컨트롤 정보의 교환 횟수인, 패킷 라우팅 방법.Wherein the number of times the node exchanges control information with the neighboring node. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 패킷 수신율은,The packet reception ratio 상기 교환 횟수에 기초하여 산출되는, 패킷 라우팅 방법.And the number of times of switching is calculated based on the number of exchanges. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,5. The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 주변 노드로부터 로컬 미니멈 정보를 수신하는 단계; 및Receiving local minimum information from the peripheral node; And 상기 수신된 로컬 미니멈 정보에 기초하여 해당 주변 노드를 상기 후보 그룹으로부터 제외하는 단계Excluding the neighboring node from the candidate group based on the received local minimum information 를 더 포함하는 패킷 라우팅 방법.Lt; / RTI > 삭제delete 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,5. The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 후보 그룹 결정 단계는,Wherein the candidate group determination step comprises: 상기 후보 그룹에 포함되는 노드가 없는 경우, 상기 주변 노드로 로컬 미니멈 정보를 전송하는, 패킷 라우팅 방법.And if there is no node included in the candidate group, transmits local minimum information to the neighboring node. 삭제delete 삭제delete
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