KR101495207B1 - 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 설치된 해당 영역의 이벤트 발생을 감지하는 복수의 센서노드; 상기 복수의 센서노드로부터 전송되는 감지 데이터를 수집하여 해당 정보에 대한 처리를 수행하는 하나 이상의 싱크노드; 및 상기 싱크노드에서 처리된 데이터를 내부 시스템 또는 외부로 전송하는 게이트웨이; 를 포함하며, 상기 싱크노드는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 상기 센서노드에게 전파하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 고속 데이터 처리가 구현되며, 센서노드 및 싱크노드에 걸리는 부하를 최소화함으로써 시스템의 효율 및 내구성이 증대될 수 있다.
또한, 정보 전송 경로를 정보 처리 상황에 따라 능동적, 선택적으로 결정함으로써, USN 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있으며, 특히, 노드의 배치가 촘촘하게 구성되는 초고층 빌딩 등에 최적화되어 이용될 수 있다.

Description

유비쿼터스 센서 네트워크 시스템{UBIQUITOUS SENSOR NETWORK SYSTEM}
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템에 관한 것이다.
최근들어 특정 지점을 탐지하여 정보를 수집하며 가공하는 기능을 하는 센서(sensor)기술의 발전과, 무선 네트워크(wireless networks)의 발전에 의해서 이들이 접목된 무선 센서 네트워크(wireless sensor network) 관련 기술들이 대량으로 출시되고 있는 추세이다.
또한, 1988년 마크 와이저(Mark Weiser)에 의하여 신개념의 IT 패러다임인 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)이 제안되었으며, 상기 무선 센서 네트워크와 유비쿼터스 컴퓨팅이 접목되어 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network : USN) 기술이 나타나게 되었다.
이러한 USN은 필요한 모든 사물에 전자식별 태그를 부착하고 이를 통하여 사물의 인식정보를 기본으로 주변의 정보를 탐지하여 실시간으로 네트워크에 연결함으로써 수집된 관련 정보가 원격의 서버에 의해 관리될 수 있도록 하는 것을 말한다.
그리고 USN은 IEEE 802.15.4 표준 및 지그비(ZigBee) 표준에 의거하여 제작된 센서노드 및 싱크노드의 집합체로써, 근접한 지역에 조밀하게 배치된 복수의 센서(센서노드)들이 스스로 네트워크를 구성하는 능력을 갖춰 인간이 직접 탐지하기 어려운 악조건 속에서도 부여받은 자율적인 동작 매커니즘을 이용하여 주어진 과제를 수행할 수 있는 네트워크를 의미하며, 센서노드 간의 협동, 자율적 구성능력 및 센서노드의 데이터 실시간 처리가 가능한 네트워크이다.
이러한 USN에 대한 종래기술은, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0083155호(지능형 전력 기기 기반 유비쿼터스 빌딩 에너지 관리 시스템, 2011.6.29. 공개), 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0130897호(유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 식물 공장 ＬＥＤ 조명 시스템 및 방법, 2012.12.4. 공개) 등이 있다.
그러나, 상기 종래기술들은 USN이 해당 영역에 구비되어 나타날 수 있는 구성 동작에 의한 효과를 기재하고 있으며, USN 시스템 자체에 대한 효율을 높이는 점에 대해서는 기재하고 있지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은, USN 시스템의 고속 데이터 처리가 구현되는 기술을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 설치된 해당 영역의 이벤트 발생을 감지하는 복수의 센서노드; 상기 복수의 센서노드로부터 전송되는 감지 데이터를 수집하여 해당 정보에 대한 처리를 수행하는 하나 이상의 싱크노드; 및 상기 싱크노드에서 처리된 데이터를 내부 시스템 또는 외부로 전송하는 게이트웨이; 를 포함하며, 상기 싱크노드는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 상기 센서노드에게 전파하도록 마련되는 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 센서노드와 하나 이상의 싱크노드는 무선 메쉬 네트워크 형태로 상호 간 접속하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서노드 중 어느 하나 이상의 센서노드는 일정 그룹 단위로 묶여 해당 영역에 설치된 단일의 싱크노드와 접속되되, 상기 일정 그룹 단위로 묶인 센서노드들은 상기 단일의 싱크노드와 인접 설치되는 싱크노드와도 무선 메쉬 네트워크 형태로 접속가능하게 마련될 수 있다.
여기서, 상기 싱크노드는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전파하는 정보전파부와 상기 싱크노드 내부에서의 데이터 처리 순위를 정하기 위한 데이터처리 순위 판단부를 더 포함한다.
또한, 상기 정보전파부는 상기 데이터처리 순위 판단부에서 결정된 데이터 처리 순위에 대한 정보와 미리 설정된 시간 범위의 해당 싱크노드에서의 데이터처리량에 기반한 데이터 처리 예측 정보를 반영하여 데이터 처리 상황에 대한 정보를 생성 및 전파하도록 마련된다.
여기서, 상기 센서노드는 상기 정보전파부로부터 전파된 정보를 수신하여 자신이 싱크노드로 전송하고자 하는 정보에 대한 전송 시간을 제어하는 딜레이처리부를 더 포함한다.
또한, 상기 센서노드는 상기 정보전파부로부터 전파된 정보를 수신하여 전송 대상 싱크노드를 결정하는 전송 대상 판단부를 더 포함한다.
또한, 상기 센서노드는 상기 정보전파부로부터 전파된 정보를 수신하여 자신이 전송하고자하는 정보의 통신 경로를 결정하는 경로 판단부를 더 포함한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 아래와 같은 효과를 발휘할 수 있다.
첫째, USN 시스템의 고속 데이터 처리가 구현된다.
둘째, 센서노드 및 싱크노드에 걸리는 부하를 최소화함으로써 시스템의 효율 및 내구성이 증대될 수 있다.
셋째, 정보 전송 경로를 정보 처리 상황에 따라 능동적, 선택적으로 결정함으로써, USN 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있다.
첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 구체적인 설명에 앞서 본 발명의 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 세부 구성(예를 들면, 각 구성 간의 통신, 감지 정보 결정, 감지 정보에 대한 제어 등을 수행하는 구성)에는, 시스템을 구성하는 타 구성과의 통신, 정보 저장, 인증, 제어, 처리 등의 역할을 수행하는 구성이 포함되지만, 본 발명의 명확한 설명을 위해 이하에서는 본 발명의 기술적 사상이 포함된 핵심 구성을 제외하고는 세부 구성의 설명을 생략하였음을 밝혀둔다.
도 1 은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2 는 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3 은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 블럭도이다.
도 1 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템은, 설치된 해당 영역의 이벤트 발생을 감지하는 복수의 센서노드(10); 복수의 센서노드(10)로부터 전송되는 감지 데이터를 수집하여 해당 정보에 대한 처리를 수행하는 하나 이상의 싱크노드(20); 및 싱크노드(20)에서 처리된 데이터를 내부 시스템 또는 외부로 전송하는 게이트웨이(30); 를 포함하며, 싱크노드(20)는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 센서노드(10)에게 전파하도록 마련된다.
여기서, 센서노드(10)는 설치된 영역의 센싱 및 센싱된 정보를 싱크노드(20)로 전송하는 구성이며, 싱크노드(20)는 복수의 센서 노드로부터 센싱된 정보를 수집하여 게이트웨이(30)로 전송하는 구성이며, 게이트웨이(30)는 싱크노드(20)에서 처리 및 전송된 데이터를 내부 시스템 또는 지정된 외부 서버로 전송하는 구성이다.
또한, 도 1 내지 도 2 에서와 같이, 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템은 복수의 센서노드(10)와 하나 이상의 싱크노드(20)가 무선 메쉬 네트워크 형태로 상호 간 접속하도록 마련될 수 있다.
또한, 복수의 센서노드(10) 중 어느 하나 이상의 센서노드(10)는 일정 그룹 단위로 묶여 해당 영역에 설치된 단일의 싱크노드(20)와 접속되는 단위그룹(A, B)으로 구성되며, 기본적으로는 어느 하나의 센서노드(10)는 해당 단위그룹에 설치된 단일의 싱크노드(20)와 접속되어 상호 간 통신이 이루어지도록 구성되지만, 도 2 에서와 같이, 센서노드(10)들은 해당 그룹의 싱크노드(20)와 인접 설치되는 다른 그룹의 싱크노드(20)와도 무선 메쉬 네트워크 형태로 접속가능하게 마련될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 순간적으로 집중되는 싱크노드(20)의 부하(센서노드로부터의 집중된 정보 전송)를 감소시키기 위하여 싱크노드(20)에서 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅 형태로 전파하는 방식이 채택된다.
즉, 싱크노드(20)는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅 형태로 센서노드(10)들에게 전파하는 정보전파부(22)를 포함하며, 내부에서의 데이터 처리 순위를 정하기 위한 데이터처리 순위 판단부(24)를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 정보전파부(22)는 데이터처리 순위 판단부(24)에서 결정된 데이터 처리 순위에 대한 정보(싱크노드에 전송이 완료된 데이터의 처리 순위 정보)와 미리 설정된 시간 범위의 해당 싱크노드(20)에서의 데이터처리량에 기반한 데이터 처리 예측 정보(싱크노드에서 게이트웨이로 처리 및 전송이 완료된 정보를 기반으로 이 후 일정 시간 동안 자신이 처리 가능한 예상 데이터량의 정보)를 반영하여 데이터 처리 상황에 대한 정보를 생성 및 전파하도록 마련된다.
즉, 정보전파부(22)에서 전파되는 데이터 처리 상황에 대한 정보는 싱크노드(20)에서 처리되어야 할 데이터 처리 순위 정보와 이에 대한 처리 예상 시간 정보가 포함되며, 이를 센서노드(10)에게 전파하도록 마련됨으로써, 현재 싱크노드(20)에 걸려있는 부하량(데이터 처리량)을 각 센서노드(10)에서 파악할 수 있도록 구성된다.
여기서, 센서노드(10)는 정보전파부(22)로부터 전파된 정보를 수신하여 자신이 싱크노드(20)로 전송하고자 하는 정보에 대한 전송 시간을 제어하는 딜레이처리부(12)를 더 포함한다.
딜레이처리부(12)는 자신이 속한 그룹의 싱크노드(20)에 걸려있는 부하량을 파악하고, 이를 바탕으로 해당 센서노드(10)에서 감지된 정보를 싱크노드(20)로 즉시 전송할 것인지, 일정 시간 동안의 딜레이를 거친 후에 전송할 것인지를 판단 및 처리한다.
여기서, 딜레이처리부(12)는 일정 시간의 딜레이를 거친 후에 전송된 정보에 대한 신뢰성을 향상시키기 위하여 센서노드(10)에서 이벤트를 감지한 시간과 센서노드(10)에서 싱크노드(20)로 정보를 전송한 시간을 별도로 전송 정보에 기록하도록 마련될 수 있다.
즉, 딜레이처리부(12)의 구성으로 인해, 일시적으로 해당 그룹의 싱크노드(20)의 데이터처리량이 집중되었을 때, 각 센서노드(10)에서 싱크노드(20)로의 정보 전송을 설정 값에 따라 딜레이시킴으로써 싱크노드(20)의 부하를 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 센서노드(10)는 정보전파부(22)로부터 전파된 정보를 수신하여 전송 대상 싱크노드(20)를 결정하는 전송 대상 판단부(14)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전송 대상 판단부(14)는 해당 그룹의 싱크노드(20)의 데이터처리가 딜레이 처리부(12)의 딜레이 제어에 의해서도 처리가 이루어지기 어렵다고 판단될 경우(싱크노드의 처리량이 다소 많을 경우), 정보 전송 대상, 즉 싱크노드(20)의 대상을 변경하는 구성이다.
예를 들면, 도 2 에서와 같이, A그룹(A)에 속한 하나의 센서노드(10)에서 A그룹의 싱크노드(20)로 정보 전송이 과도하게 지연될 경우(A그룹의 싱크노드에 데이터 처리량이 과도하게 집중될 경우), 전송 대상 판단부(14)는 정보 전송 대상을 B그룹(B)의 싱크노드(20)로 변경하여 데이터 처리를 수행하도록 마련될 수 있다. 물론, 이 경우에는, A그룹의 싱크노드 부하와 B그룹의 싱크노드 부하를 비교(각 싱크노드에서 처리 상황 정보를 목적 대상 없이 전파(브로드캐스팅)하게 되므로 각 그룹의 싱크노드 부하를 단일의 센서노드에서 판단할 수 있음)하여 데이터 처리가 신속하게 가능한 싱크노드로 정보 전송 대상을 선택하도록 마련되어야 한다.
또한, 센서노드(10)는 정보전파부(22)로부터 전파된 정보를 수신하여 자신이 전송하고자하는 정보의 통신 경로를 결정하는 경로 판단부(16)를 더 포함한다.
경로 판단부(16)는 해당 센서노드(10)에서 목적 싱크노드(20)로의 통신 경로를 설정하는 구성으로 딜레이처리부(12) 및 전송 대상 판단부(14)와 연동되어 해당 센서노드(10)에서 전송해야할 정보의 최적 통신 경로를 연산하여 적용시키는 구성이다.
여기서, 경로 판단부(16)는 해당 센서노드에서 동일 그룹의 다른 센서노드 및 싱크노드 또는 타 그룹의 다른 센서노드 및 싱크노드를 통한 정보 전송 경로를 결정하는 역할을 수행하며, 각 싱크노드에서 전파되는 데이터 처리 상황에 대한 정보를 비교 및 분석하여 정보 전송 경로를 결정하도록 마련된다.
즉, 싱크노드(20)의 정보전파부(22)와 데이터 처리 순위 판단부(24)의 구성 및 센서노드(10)의 딜레이처리부(12)와 전송 대상 판단부(14)와 경로 판단부(16)의 구성을 통해 싱크노드(20)에 집중되는 부하를 원활하게 분산시킬 수 있으며, 이에 의해 싱크노드(20)의 고속 데이터 처리가 구현될 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템은, 고속 데이터 처리가 구현되며, 센서노드 및 싱크노드에 걸리는 부하를 최소화함으로써 시스템의 효율 및 내구성이 증대될 수 있다.
또한, 정보 전송 경로를 정보 처리 상황에 따라 능동적, 선택적으로 결정함으로써, USN 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있으며, 특히, 노드의 배치가 촘촘하게 구성되는 초고층 빌딩 등에 최적화되어 이용될 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 센서노드
12 : 딜레이처리부 14 : 전송 대상 판단부 16 : 경로 판단부
20 : 싱크노드
22 : 정보전파부 24 : 데이터처리 순위 판단부
30 : 게이트웨이
A : A그룹(복수의 센서노드와 하나의 싱크노드가 집합된 단위 그룹)
B : B그룹(복수의 센서노드와 하나의 싱크노드가 집합된 단위 그룹)

Claims (8)

  1. 설치된 해당 영역의 이벤트 발생을 감지하는 복수의 센서노드;
    상기 복수의 센서노드로부터 전송되는 감지 데이터를 수집하여 해당 정보에 대한 처리를 수행하는 하나 이상의 싱크노드; 및
    상기 싱크노드에서 처리된 데이터를 내부 시스템 또는 외부로 전송하는 게이트웨이; 를 포함하며,
    상기 싱크노드는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 상기 센서노드에게 전파하고,
    상기 복수의 센서노드 중 어느 하나 이상의 센서노드는 일정 그룹 단위로 묶여 해당 영역에 설치된 단일의 싱크노드와 접속되되, 상기 일정 그룹 단위로 묶인 센서노드들은 상기 단일의 싱크노드와 인접 설치되는 싱크노드와도 무선 메쉬 네트워크 형태로 접속가능하게 마련되며,
    상기 싱크노드는 자신의 데이터 처리 상황에 대한 정보를 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전파하는 정보전파부와 상기 싱크노드 내부에서의 데이터 처리 순위를 정하기 위한 데이터처리 순위 판단부를 더 포함하고,
    상기 정보전파부는 상기 데이터처리 순위 판단부에서 결정된 데이터 처리 순위에 대한 정보와 미리 설정된 시간 범위의 해당 싱크노드에서의 데이터처리량에 기반한 데이터 처리 예측 정보를 반영하여 데이터 처리 상황에 대한 정보를 생성 및 전파하도록 마련되는 것을 특징으로 하는
    유비쿼터스 센서 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서노드와 하나 이상의 싱크노드는 무선 메쉬 네트워크 형태로 상호 간 접속하는 것을 특징으로 하는
    유비쿼터스 센서 네트워크 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서노드는 상기 정보전파부로부터 전파된 정보를 수신하여 자신이 싱크노드로 전송하고자 하는 정보에 대한 전송 시간을 제어하는 딜레이처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    유비쿼터스 센서 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서노드는 상기 정보전파부로부터 전파된 정보를 수신하여 전송 대상 싱크노드를 결정하는 전송 대상 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    유비쿼터스 센서 네트워크 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서노드는 상기 정보전파부로부터 전파된 정보를 수신하여 자신이 전송하고자하는 정보의 통신 경로를 결정하는 경로 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    유비쿼터스 센서 네트워크 시스템.






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