KR101472690B1 - 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드, 및 릴레이 노드의 동작 방법 - Google Patents

복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드, 및 릴레이 노드의 동작 방법 Download PDF

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KR101472690B1 KR1020130167720A KR20130167720A KR101472690B1 KR 101472690 B1 KR101472690 B1 KR 101472690B1 KR 1020130167720 A KR1020130167720 A KR 1020130167720A KR 20130167720 A KR20130167720 A KR 20130167720A KR 101472690 B1 KR101472690 B1 KR 101472690B1
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김형석
울 하산 나잠
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세종대학교산학협력단
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Abstract

복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드가 개시된다. 일 실시예는 상기 복수의 그룹들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 측정하는 측정부, 상기 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정하고, 상기 추정된 개수를 이용하여 상기 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성하는 연산부 및 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 측정하고, 상기 제1 거리에 따라 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 릴레이 노드를 연결하는 제어부를 포함한다.

Description

복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드, 및 릴레이 노드의 동작 방법{RELAY NODE FOR RESOTRING A SEGMENTED WIRELESS SENSOR NETWORK, AND METHOD FOR OPERATION OF THE RELAY NODE}
아래 실시예들은 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드, 및 릴레이 노드의 동작 방법에 관한 것이다.
오늘날 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)는 전쟁 지역, 오염 지역과 같은 위험한 환경에서 무인으로 환경을 관찰하는데 사용된다. 한편, 폭풍, 지진과 같은 자연 재해 등으로 인해, 무선 센서 네트워크는 손상 받을 수 있다. 무선 센서 네트워크가 손상 받은 경우, 무선 노드는 서로 통신 할 수 없고, 싱크 노드(sink node)로 데이터를 전송할 수 없다.
무선 센서 네트워크가 손상 받은 경우, 인간이 무선 센서 네트워크를 복구할 수 있다. 하지만, 위험환 환경에 구축된 무선 센서 네트워크가 손상된 경우, 인간이 무선 센서 네트워크를 복구하는데 힘들 수 있다. 이 경우, 무선 센서 네트워크를 복구를 위해 별도의 무선 노드를 배치시켜 복구하는 기술이 개발 중에 있다.
인간이 개입하기 어려운 환경에 구축된 무선 센서 네트워크가 손상 받은 경우, 무선 센서 네트워크를 복구하는데 어려움이 있다. 또한, 무선 센서 네트워크 내의 무선 센서들은 배터리가 빠르게 소모되어, 빠른 복구가 이루어지지 않는 경우 무선 센서의 동작이 멈추는 경우가 발생한다.
일 측에 따른 릴레이 노드는 상기 복수의 그룹들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 측정하는 측정부; 상기 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정하고, 상기 추정된 개수를 이용하여 상기 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성하는 연산부; 및 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 측정하고, 상기 제1 거리에 따라 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 릴레이 노드를 연결하는 제어부를 포함한다.
또한, 제어부는, 상기 측정된 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는지 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 릴레이 노드와 상기 그룹간의 거리가 미리 정해진 거리 이하가 되도록 상기 릴레이 노드의 위치를 조정할 수 있다.
일 측에 따른 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드의 동작 방법은 상기 복수의 그룹들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 측정하는 단계; 상기 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정하는 단계; 상기 추정된 개수를 이용하여 상기 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성하는 단계; 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 측정하는 단계; 및 상기 제1 거리에 따라 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 릴레이 노드를 연결하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 릴레이 노드와 상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드 간의 제3 거리를 측정하고, 상기 제3 거리가 미리 정해진 거리 이하인 경우 상기 릴레이 노드와 상기 주변 릴레이 노드를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적은 수의 릴레이 노드들을 이용하여 손상 받은 무선 네트워크를 복구할 수 있어 종래 기술에 비해 효율적이다.
본 발명에 따르면, 릴레이 노드와 손상 받은 무선 센서 네트워크 내에 위치한 무선 노드 간의 거리의 합이 최소화되어 손상 받은 무선 센서 네트워크를 빠르게 복구할 수 있다.
본 발명에 따르면, 효율적이고, 빠르게 무선 센서 네트워크를 복구할 수 있어, 릴레이 노드 및 무선 노드의 에너지 효율을 높일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 분할된 무선 센서 네트워크 및 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 분할된 무선 센서 네트워크의 복구를 위한 릴레이 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 릴레이 노드가 주위의 릴레이 노드와 연결되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 분할된 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 분할된 무선 센서 네트워크(segmented wireless sensor network) 및 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드를 설명하기 위한 도면이다.
무선 센서 네트워크(wireless sensor network)는 다양한 정보를 획득할 수 있는 복수의 무선 노드들, 및 상기 무선 노드들로부터 정보를 수신하는 싱크 노드(sink node)로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 무선 센서 네트워크는 복수의 그룹들(120 내지 150)로 분할된다. 무선 센서 네트워크는 지진, 폭풍과 같은 자연 재해로 인하여 복수의 그룹들로 분할될 수 있다. 자연 재해로 인하여, 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 무선 노드들 중 일부는 손상을 입어 작동하지 않을 수 있다. 작동하지 않는 무선 노드로 인하여, 무선 센서 네트워크는 복수 개의 그룹들로 분할될 수 있다.
도 1에 도시된 복수의 그룹(120 내지 150)들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드는 작동하는 무선 노드이다. 그룹 내의 무선 노드는 그룹 내의 무선 노드와 통신할 수 있지만, 그룹 외부의 무선 노드와는 통신할 수 없다.
복수의 그룹들(120 내지 150)을 연결하기 위해, 적어도 하나의 릴레이 노드(110)가 배치될 수 있다. 상기 릴레이 노드는 인지 무선 기능을 수행할 수 있다. 릴레이 노드는 자신의 위치를 알고 있고, 복수의 안테나들을 가지고 있어, 다른 릴레이 노드 또는 무선 노드들이 전송하는 신호의 방향을 측정할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 분할된 무선 센서 네트워크의 복구를 위한 릴레이 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드(200 내지 220)는 측정부(201), 제어부(202), 및 연산부(203)를 포함한다.
측정부(201)는 복수의 그룹들(230 내지 250)에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 신호의 세기를 측정할 수 있다. 측정부(201)는 무선 노드가 전송하는 신호의 도착 각(Angle of Arrival, AoA)을 이용하여 신호의 방향을 측정할 수 있다. 또한, 측정부(201)는 무선 노드가 전송하는 신호의 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 이용하여 신호의 세기를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 측정부(201)는 무선 노드가 전송하는 신호의 방향을 이용하여 그룹의 개수를 추정할 수 있다. 즉, 측정부(201)는 무선 센서 네트워크가 자연 재해 등을 통해 몇 개의 그룹으로 분할되었는지 추정할 수 있다. 예를 들어, 측정부(201)는 무선 노드가 전송하는 신호의 도착 각을 이용하여 무선 센서 네트워크가 3개의 그룹(230 내지 250)으로 분할되었다고 추정할 수 있다. 측정부(201)는 무선 센서 네트워크가 몇 개의 그룹으로 분할되었는지를 정확하게 추정하기 위해, 주위에 위치한 주변 릴레이 노드(210, 220)와 협력하여 그룹의 개수를 추정할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 노드들 각각이 추정한 그룹의 개수의 평균값이 그룹의 개수로 추정될 수 있다.
연산부(203)는 신호의 방향 및 신호의 세기를 이용하여 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정할 수 있다. 또한, 연산부(203)는 추정된 개수를 이용하여 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성할 수 있다.
R개의 릴레이 노드들 중에서 i번째 릴레이 노드가 K개의 그룹들 중에서 j번째 그룹에 포함된 무선 노드의 개수를 추정할 때, 추정된 무선 노드의 개수는
Figure 112013120816512-pat00001
로 나타낼 수 있다. R개의 릴레이 노드들이 추정한 무선 노드의 개수는 수학식 1에 따라 결정된다.
[수학식 1]
Figure 112013120816512-pat00002
예를 들어, 릴레이 노드(200)이 그룹(230)에 포함된 무선 노드의 개수를 4개로 추정할 수 있고, 릴레이 노드(210)이 그룹(230)에 포함된 무선 노드의 개수를 4개로 추정할 수 있고, 릴레이 노드(220)이 그룹(230)에 포함된 무선 노드의 개수를 3개로 추정할 수 있다. 릴레이 노드(220)의 경우, 다른 릴레이 노드들(200, 210)과 다르게 그룹(230)에 포함된 무선 노드의 개수를 3개로 추정할 수 있다. 릴레이 노드(220)은 다른 릴레이 노드(200, 210)과 그룹(230)과 거리가 멀기 때문에, 릴레이 노드(220)는 그룹(230)에 포함된 무선 노드가 전송하는 신호의 세기를 측정할 수 없거나 신호의 방향을 측정할 수 없다.
일 실시예에 따르면, 연산부(203)는 릴레이 노드(200) 주변에 위치한 주변 릴레이 노드(210, 220)로부터 주변 릴레이 노드(210, 220)가 추정한 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 수신할 수 있다. 이 경우, 제어부(202)는 수신된 무선 노드의 개수를 추가로 이용하여 확률 정보를 생성할 수 있다. 즉, j번째 그룹에 속한 무선 노드의 개수
Figure 112013120816512-pat00003
는 릴레이 노드들(200 내지 220) 모두가 공유할 수 있다. 각각의 릴레이 노드는
Figure 112013120816512-pat00004
를 이용하여 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성할 수 있다. 상기 확률 정보는 수학식 2에 따라 결정된다.
[수학식 2]
Figure 112013120816512-pat00005
Figure 112013120816512-pat00006
는 K개의 그룹들 중 j번째 그룹과 대응하는 확률 정보를 나타낸다. 분할된 무선 센서 네트워크에 배치된 릴레이 노드들 각각은 P1, P2,...,PK -1, PK를 저장한다.
제어부(202)는 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(202)는 P1, P2,...,PK -1, PK를 내림 차순으로 배열할 수 있다.
제어부(202)는 내림 차순으로 배열된 확률 정보에서 가장 높은 값을 가지는 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드와의 제1 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, P1이 가장 높은 값을 가지는 확률 정보라 할 때, P1과 대응하는 그룹을 그룹(230)이라 할 때, 제어부(202)는 그룹(230)에 포함된 무선 노드와의 제1 거리를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(202)는 제1 거리 측정 명령을 측정부(201)로 전송하여, 측정부(201)가 제1 거리를 측정할 수 있다. 제1 거리는 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112013120816512-pat00007
수학식 3에서,
Figure 112013120816512-pat00008
는 릴레이 노드(r)와 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드(u) 간의 거리를 나타낸다.
Figure 112013120816512-pat00009
는 릴레이 노드(r)가 측정한 상기 무선 노드(u)가 전송하는 신호의 세기를 나타내고,
Figure 112013120816512-pat00010
는 경로 손실(path loss),
Figure 112013120816512-pat00011
는 상수를 나타낸다. 일 실시예에 따르면,
Figure 112013120816512-pat00012
는 2.1,
Figure 112013120816512-pat00013
는 6.9일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(202)는 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드가 전송하는 신호의 세기를 이용하여 상기 제1 거리를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(202)는 제1 거리에 따라 그룹에 포함된 무선 노드와 릴레이 노드를 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(202)는 측정된 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는지 확인할 수 있다. 또한, 제어부(202)는 상기 확인에 따라 릴레이 노드와 그룹 간의 거리가 미리 정해진 거리 이하가 되도록 릴레이 노드의 위치를 조정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(202)는 신호의 세기를 이용하여 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드를 검색할 수 있다. 제어부(202)는 상기 그룹에 포함된 무선 노드 중 릴레이 노드와 가장 가까운 무선 노드를 검색하기 위해 신호의 세기를 이용할 수 있다. 제어부(202)는 릴레이 노드와 검색된 무선 노드를 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 릴레이 노드(200)는 릴레이 노드(200) 주변에 위치한 주변 릴레이 노드(210, 220)로부터 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드와 주변 릴레이 노드(210, 220)간의 측정된 제2 거리를 수신할 수 있는 수신부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(202)는 제1 거리 및 제2 거리를 비교하여, 제1 거리가 최소인지 확인할 수 있다. 또한, 제어부(202)는 상기 확인에 따라 제1 거리가 최소인 경우, 릴레이 노드(200)와 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드를 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 측정부(201)는 릴레이 노드(200)와 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드(210, 220) 간의 제3 거리를 측정할 수 있다. 이 경우, 제어부(202)는 제3 거리가 미리 정해진 거리 이하인 경우 릴레이 노드(200)와 주변 릴레이 노드(210, 220)를 연결할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 릴레이 노드가 주위의 릴레이 노드와 연결되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 릴레이 노드 1(320)은 무선 노드를 포함하는 그룹(310)과 연결된다. 즉, 릴레이 노드 1(320)은 무선 노드(311)이 전송하는 신호의 세기를 이용하여, 무선 노드(311)와 릴레이 노드 1(320)간의 거리를 측정할 수 있다. 측정된 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는 경우, 릴레이 노드 1(320)의 위치는 조정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 릴레이 노드 1(320)의 위치는 무선 노드(311)와의 거리가 d 이하가 되도록 조정될 수 있다.
릴레이 노드 2(330)는 릴레이 노드 1(320)과 미리 정해진 거리를 초과하여 떨어져 있다. 릴레이 노드 2(330)는 릴레이 노드 1(320)과의 거리가 미리 정해진 거리 이하가 되도록 자신의 위치를 조정할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 노드 2(330)는 자신의 위치를 위치(340)으로 이동시킴으로써, 릴레이 노드 1(320)과의 거리가 미리 정해진 거리 이하가 될 수 있다.
그룹(310)과 릴레이 노드 1(320)이 연결되고, 릴레이 노드 1(320)과 릴레이 노드 2(330)가 연결된다. 릴레이 노드 2(330)는 다른 릴레이 노드와 연결될 수 있다. 그룹과 릴레이 노드간의 연결, 및 릴레이 노드와 릴레이 노드 간의 연결을 통해 복수의 그룹으로 분할된 무선 센서 네트워크가 복구될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 분할된 네트워크를 복구하기 위한 릴레이 노드의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드의 동작 방법은 복수의 그룹들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 신호의 세기를 측정할 수 있다(410).
릴레이 노드의 동작 방법은 신호의 방향 및 신호의 세기를 이용하여 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정할 수 있다(420).
릴레이 노드의 동작 방법은 추정된 개수를 이용하여 상기 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성할 수 있다(430).
릴레이 노드의 동작 방법은 미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 측정할 수 있다(440).
릴레이 노드의 동작 방법은 측정된 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는지 확인할 수 있다(450). 상기 확인에 따라. 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하지 않는 경우, 릴레이 노드는 상기 무선 노드와 연결될 수 있다(460). 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는 경우, 릴레이 노드의 위치는 조정될 수 있다(470).
일 실시예에 따르면, 릴레이 노드의 동작 방법은 신호의 세기를 이용하여 상기 그룹에 포함된 무선 노드를 검색할 수 있다. 또한, 릴레이 노드의 동작 방법은 릴레이 노드와 검색된 무선 노드를 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 릴레이 노드의 동작 방법은 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드로부터 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 주변 릴레이 노드 간의 측정된 제2 거리를 수신할 수 있다. 이 경우, 릴레이 노드의 동작 방법은 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여, 제1 거리가 최소인지 확인할 수 있다. 또한, 릴레이 노드의 동작 방법은 상기 확인에 따라 제1 거리가 최소인 경우, 릴레이 노드와 상기 그룹에 포함된 무선 노드를 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 릴레이 노드의 동작 방법은 릴레이 노드와 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드 간의 제3 거리를 측정할 수 있다. 또한, 릴레이 노드의 동작 방법은 제3 거리가 미리 정해진 거리 이하인 경우 릴레이 노드와 주변 릴레이 노드를 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 릴레이 노드의 동작 방법은 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드로부터 주변 릴레이 노드가 추정한 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 수신할 수 있다. 또한, 릴레이 노드의 동작 방법은 수신된 무선 노드의 개수를 추가로 이용하여 확률 정보를 생성할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 릴레이 노드
201: 측정부
202: 제어부
203: 연산부

Claims (14)

  1. 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드에 있어서,
    상기 복수의 그룹들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 측정하는 측정부;
    상기 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정하고, 상기 추정된 개수를 이용하여 상기 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성하는 연산부; 및
    미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 수학식에
    Figure 112014104965194-pat00021
    에 따라 측정하고, 상기 제1 거리에 따라 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 릴레이 노드를 연결하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 릴레이 노드는 상기 릴레이 노드의 주변에 위치한 주변 릴레이 노드와의 거리를 확인하고, 상기 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는 경우, 상기 거리가 미리 정해진 거리 이내에 있도록 상기 릴레이 노드의 위치를 조정하고,
    상기 수학식에서
    Figure 112014104965194-pat00022
    는 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드가 전송하는 신호의 세기,
    Figure 112014104965194-pat00023
    는 경로 손실(path loss), 및
    Figure 112014104965194-pat00024
    는 상수를 나타내는, 릴레이 노드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정된 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는지 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 릴레이 노드와 상기 그룹간의 거리가 미리 정해진 거리 이하가 되도록 상기 릴레이 노드의 위치를 조정하는, 릴레이 노드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 그룹에 포함된 무선 노드를 검색하고, 상기 릴레이 노드와 상기 검색된 무선 노드를 연결하는, 릴레이 노드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드로부터 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 주변 릴레이 노드 간의 측정된 제2 거리를 수신하는 수신부
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여, 상기 제1 거리가 최소인지 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 제1 거리가 최소인 경우, 상기 릴레이 노드와 상기 그룹에 포함된 무선 노드를 연결하는, 릴레이 노드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 릴레이 노드와 상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드 간의 제3 거리를 측정하고,
    상기 제어부는, 상기 제3 거리가 미리 정해진 거리 이하인 경우 상기 릴레이 노드와 상기 주변 릴레이 노드를 연결하는, 릴레이 노드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드로부터 상기 주변 릴레이 노드가 추정한 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 수신하고,
    상기 제어부는, 상기 수신된 무선 노드의 개수를 추가로 이용하여 상기 확률 정보를 생성하는, 릴레이 노드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 확률 정보를 수학식
    Figure 112013120816512-pat00014
    에 따라 결정하고,
    Figure 112013120816512-pat00015
    는 K개의 그룹들 중에서 j번째 그룹과 대응하는 확률 정보,
    Figure 112013120816512-pat00016
    는 릴레이 노드, 및 상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드가 추정한 j번째 그룹에 포함된 무선 노드의 개수를 나타내는, 릴레이 노드.
  8. 복수의 그룹들로 분할된 무선 센서 네트워크를 복구하기 위해 배치된 릴레이 노드의 동작 방법에 있어서,
    상기 복수의 그룹들에 포함된 적어도 하나의 무선 노드가 전송하는 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 측정하는 단계;
    상기 신호의 방향 및 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 추정하는 단계;
    상기 추정된 개수를 이용하여 상기 복수의 그룹들 각각과 대응하는 확률 정보를 생성하는 단계;
    미리 정해진 기준에 따라 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드 간의 제1 거리를 수학식
    Figure 112014104965194-pat00025
    에 따라 측정하는 단계; 및
    상기 제1 거리에 따라 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 릴레이 노드를 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 릴레이 노드는 상기 릴레이 노드의 주변에 위치한 주변 릴레이 노드와의 거리를 확인하고, 상기 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는 경우, 상기 거리가 미리 정해진 거리 이내에 있도록 상기 릴레이 노드의 위치를 조정하고,
    상기 수학식에서
    Figure 112014104965194-pat00026
    는 선택된 확률 정보와 대응하는 그룹에 포함된 무선 노드가 전송하는 신호의 세기,
    Figure 112014104965194-pat00027
    는 경로 손실(path loss), 및
    Figure 112014104965194-pat00028
    는 상수를 나타내는, 릴레이 노드의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측정된 제1 거리가 미리 정해진 거리를 초과하는지 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 릴레이 노드와 상기 그룹간의 거리가 미리 정해진 거리 이하가 되도록 상기 릴레이 노드의 위치를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이 노드의 동작 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 신호의 세기를 이용하여 상기 그룹에 포함된 무선 노드를 검색하고, 상기 릴레이 노드와 상기 검색된 무선 노드를 연결하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이 노드의 동작 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드로부터 상기 그룹에 포함된 무선 노드와 상기 주변 릴레이 노드 간의 측정된 제2 거리를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 비교하여, 상기 제1 거리가 최소인지 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 제1 거리가 최소인 경우, 상기 릴레이 노드와 상기 그룹에 포함된 무선 노드를 연결하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이 노드의 동작 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 릴레이 노드와 상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드 간의 제3 거리를 측정하고, 상기 제3 거리가 미리 정해진 거리 이하인 경우 상기 릴레이 노드와 상기 주변 릴레이 노드를 연결하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이 노드의 동작 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 릴레이 노드 주변에 위치한 주변 릴레이 노드로부터 상기 주변 릴레이 노드가 추정한 상기 복수의 그룹들에 포함된 무선 노드의 개수를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 무선 노드의 개수를 추가로 이용하여 상기 확률 정보를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이 노드의 동작 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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