KR101503076B1 - The method for detouring hole in position-baced routing and sensor node using said method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Greedy 포워딩 기반 라우팅 프로토콜에서 홀이 존재하는 경우, 상기 홀 주변에 랜드마크를 설정함으로써 상기 홀을 효율적으로 우회할 수 있는 방법 및 상기 방법을 이용하는 센서 노드를 제공한다. 본 발명은 상기 랜드마크로 설정된 노드를 경유하여 전송 노드에서 목적지 노드까지 데이터를 전송함으로써 기존의 라우팅 기법보다 적은 수의 노드를 경유하여 데이터를 전송할 수 있다. 이로써, 라우팅 오버헤드를 최소화하고 라우팅 프로토콜의 에너지 효율성을 향상 시킬 수 있다.The present invention provides a method of efficiently bypassing the hole by setting a landmark around the hole when a hole exists in the greedy forwarding-based routing protocol, and a sensor node using the method. The present invention can transmit data through a smaller number of nodes than a conventional routing technique by transmitting data from a transmission node to a destination node via a node set as the landmark. This minimizes routing overhead and improves the energy efficiency of the routing protocol.
라우팅, 위치 기반 라우팅 프로토콜, Greedy 포워딩 기법, Perimeter 포워딩 기법 Routing, location-based routing protocol, Greedy forwarding scheme, Perimeter forwarding scheme
Description
본 발명은 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 기법에 관한 것으로, 특히 Greedy 포워딩 라우팅 기법에서 홀을 우회하여 최적의 라우팅 경로를 설정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing technique in a wireless sensor network, and more particularly, to a method of setting an optimal routing path by bypassing a hole in a greedy forwarding routing technique.
센서 네트워크에서 제안된 라우팅 프로토콜은 크게 3가지인 Data-Centric 기반, Hierarchical 기반, 위치 기반 프로토콜로 나누어 질 수 있다. 센서 네트워크에서 발생하는 정보는 단순히 센서가 수집한 데이터도 중요하지만 실제 데이터가 발생한 위치까지 알 수 있어야 의미 있는 자료로서 사용될 수 있기 때문에 위치 기반의 센서 네트워크가 많은 관심을 받고 있다.The proposed routing protocol in the sensor network can be divided into three major data-centric-based, hierarchical-based, and location-based protocols. The sensor network is very important because it can be used as meaningful data to know the location of actual data.
위치 기반의 라우팅 프로토콜의 대표적인 예로 GPRS(Greedy Perimeter Stateless Table) 기법이 있다. 상기 GPRS는 Ad-hoc 네트워크에서 위치 기반의 라우팅을 위하여 개발된 기법이다. 상기 위치 기반 라우팅 프로토콜인 GPRS 기법에는 Greedy 포워딩 기법과 Perimeter 포워딩 기법이 있다. 상기 Greedy 포워딩 기법은 자신이 전송할 수 있는 노드들 중에서 목적지 노드에 가장 가까운 노드로 패킷을 전달하는 방법을 말한다. 이를 위하여 각 노드는 주기적으로 주변의 일 홉 노드들과 위치 정보를 주고 받음으로써 모든 노드는 자신의 일 홉 노드들의 위치 정보를 테이블로 만들어서 관리하게 된다. A typical example of a location-based routing protocol is the Greedy Perimeter Stateless Table (GPRS) technique. The GPRS is a technique developed for location-based routing in Ad-hoc networks. There are Greedy forwarding scheme and Perimeter forwarding scheme in GPRS scheme, which is a location based routing protocol. The greedy forwarding scheme refers to a method of transmitting a packet to a node closest to a destination node among nodes that the node can transmit. For this purpose, each node periodically exchanges position information with neighboring one-hop nodes, so that all nodes manage the position information of their one-hop nodes in a table.
상기 Greedy 포워딩 기법에서는 이웃 노드들의 목적지 노드까지의 거리가 자신의 목적지 노드까지의 거리보다 가까운 노드가 없을 때 홀(hole)이 있다고 판단하고, 상기 홀을 우회하는 방법을 시도한다. In the greedy forwarding scheme, it is determined that there is a hole when the distance to the destination node of the neighboring node is less than the distance to the destination node of the neighboring node, and a method of bypassing the hole is tried.
상기 홀을 우회하는 대표적인 방법은 도 1에서 개시하고 있는 Perimeter 포워딩 기법이다. 상기 Perimeter 포워딩 기법은 패킷을 전송 받은 노드가 오른손 법칙을 사용하여 시계 방향으로 다음 노드를 찾는 방법이다. 즉, 상기 Perimeter 포워딩 기법을 사용하여 라우팅을 수행할 경우, 홀 주위의 노드들은 이웃 노드들과 목적지 노드까지의 거리와 자신과 목적지 노드까지의 거리를 계산하여 다음으로 전송할 노드를 찾게 된다. A typical method of bypassing the hole is the Perimeter forwarding technique disclosed in FIG. The Perimeter forwarding scheme is a method in which a node that receives a packet finds the next node clockwise using the right-hand rule. That is, when routing is performed using the perimeter forwarding scheme, the nodes around the hole calculate the distance to the destination node and the distance between the neighbor node and the destination node, and then find the next node to be transmitted.
그러나, 상기 Perimeter 포워딩 기법을 사용할 경우, 데이터를 전송하기 위해 홀 주위의 여러 노드들을 경유함으로써 불필요한 전송을 유발한다. 상기 불필요한 전송으로 인해 라우팅 오버헤드가 발생하게 되고, 더 많은 에너지 소모를 가져옴으로써 라우팅 프로토콜의 에너지 효율성을 감소시킨다.However, when the Perimeter forwarding method is used, unnecessary transmission is caused by passing through several nodes around the hole to transmit data. The unnecessary transmission causes routing overhead, and reduces energy efficiency of the routing protocol by causing more energy consumption.
따라서 전술한 문제점을 해결하고, 상기 라우팅 프로토콜의 에너지 효율성을 증가하기 위한 라우팅 기법이 절실히 요구된다.Therefore, a routing technique for solving the above-mentioned problems and increasing the energy efficiency of the routing protocol is desperately required.
본 발명은 위치 기반 라우팅 프로토콜에서 홀이 존재하는 경우, 상기 홀 주변에 랜드마크를 설정함으로써 상기 홀을 효율적으로 우회할 수 있는 방법 및 상기 방법을 이용하는 센서 노드를 제공한다.The present invention provides a method and a sensor node that can efficiently bypass the hole by setting a landmark around the hole in the presence of holes in a location based routing protocol.
본 발명은 위치 기반 라우팅 프로토콜에서 홀을 우회하기 위한 라우팅 방법에 있어서, 센서 노드는 이웃 노드로부터 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 데이터 패킷의 전송 모드를 확인하는 과정과; 상기 전송 모드가 Perimeter 포워딩 모드인 경우, 자신의 이웃 노드들과 목적지 노드 사이의 거리를 루트 노드와 상기 목적지 노드 사이의 거리와 비교하는 과정과; 상기 비교된 거리를 기초로 상기 데이터 패킷을 다음 노드로 전송할 라우팅 방법을 선택하는 과정 및 상기 목적지 노드로부터 상기 루트 노드까지의 거리보다 더 가까운 자신의 이웃 노드가 존재하는 경우, 상기 홀의 크기를 계산하고, 상기 계산된 홀의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 랜드마크 설정을 위한 홀 프로브 패킷을 생성하는 과정을 포함하는 홀을 우회하기 위한 라우팅 방법을 제공한다.A routing method for bypassing holes in a location based routing protocol, the method comprising: receiving a data packet from a neighboring node and confirming a transmission mode of the received data packet; Comparing the distance between the neighboring node and the destination node to the distance between the root node and the destination node when the transmission mode is the Perimeter forwarding mode; Selecting a routing method for transmitting the data packet to a next node based on the compared distance and calculating a size of the hole when there is a neighbor node closer to the distance from the destination node to the root node And generating a hole probe packet for setting a landmark by comparing the calculated hole size with a preset threshold value.
또한, 본 발명은 위치 기반 라우팅 프로토콜에서 홀을 우회하기 위한 랜드마크 설정 방법에 있어서, 센서 노드는 이웃 노드로부터 홀 프로브 패킷을 수신하는 과정과; 상기 수신된 홀 프로브 패킷에 포함된 루트 노드의 주소와 자신의 노드 주소가 일치하는지 여부를 확인하는 과정과; 상기 루트 노드의 주소와 상기 자신의 노드 주소가 일치하지 않은 경우, 상기 홀 프로브 패킷의 왼쪽 랜드마크 위치와 상기 자신의 노드 위치가 상기 루트 노드와 목적지 노드를 연결한 직선을 기준으로 같은 방향에 있는지 여부를 결정하는 과정과; 상기 결정을 기초로 상기 홀 프로브 패킷의 왼쪽 랜드마크와 오른쪽 랜트마크의 위치를 갱신하는 과정 및 상기 갱신된 랜드마크의 위치 정보를 포함하는 홀 프로브 패킷을 다음 노드로 Perimeter 포워딩 하는 과정을 포함하는 홀을 우회하기 위한 랜드마크 설정 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a landmark setting method for bypassing a hole in a location based routing protocol, the method comprising: receiving a hole probe packet from a neighboring node; Confirming whether the address of the root node included in the received hole probe packet matches the node address of the node; When the address of the root node and the node address of the node do not coincide with each other, the left landmark position and the node position of the own probe packet are in the same direction with respect to the straight line connecting the root node and the destination node A process of determining whether or not to: A step of updating a position of a left landmark and a right landmark of the hole probe packet based on the determination, and a step of forwarding a hole probe packet including position information of the updated landmark to a next node A landmark setting method for detouring a landmark is provided.
본 발명은 위치 기반 라우팅 프로토콜에서 홀이 존재하는 경우, 상기 홀 주변에 있는 노드들 중 최 외각에 위치하고 있는 노드를 랜드마크로 설정하고, 상기 랜드마크로 설정된 노드를 경유하여 전송 노드에서 목적지 노드까지 데이터를 전송함으로써 기존의 라우팅 기법보다 적은 수의 노드를 경유하여 데이터를 전송할 수 있다. 이로써, 라우팅 오버헤드를 최소화하고 라우팅 프로토콜의 에너지 효율성을 향상 시킬 수 있다.In the present invention, when a hole exists in a location-based routing protocol, a node located at an outermost node among the nodes around the hole is set as a landmark, and data is transmitted from the transmission node to the destination node via the node set as the landmark It is possible to transmit data via a smaller number of nodes than conventional routing schemes. This minimizes routing overhead and improves the energy efficiency of the routing protocol.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, 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. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명은 Greedy 포워딩 기반 라우팅 프로토콜에서 홀이 존재하는 경우, 상기 홀 주변에 랜드마크를 설정함으로써 상기 홀을 효율적으로 우회할 수 있는 방안을 제안한다. 따라서, 후술될 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.The present invention proposes a scheme for effectively bypassing the hole by setting a landmark around the hole when a hole exists in the greedy forwarding-based routing protocol. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 노드의 구성을 도시하고 있다. 2 illustrates a configuration of a sensor node according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면. 상기 센서 노드(200)은 제어 블록(202), Greedy 포워딩 블록(204), Perimeter 포워딩 블록(206), 랜드마크(landmark) 설정 블록(208)을 포함한다. 상기 블록들은 상기 센서 노드(200)를 구성하는 일 부분으로써, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Referring to FIG. The
상기 제어 블록(202)은 이웃 노드로부터 데이터 패킷을 수신하면, 상기 수신된 패킷의 p.dID 필드에 기록된 목적지 노드 주소와 자신의 노드 주소가 일치하는지 여부를 판단한다. 만약 상기 목적지 노드 주소와 자신의 노드 주소가 일치한다면, 상기 패킷을 상위 계층으로 전송한다. 그러나 상기 목적지 노드 주소와 자신의 노드 주소가 일치하지 않다면, 상기 패킷을 다음 노드로 전달하기 위한 라우팅을 수행한다.When the
상기 제어 블록(202)은 상기 라우팅을 수행하는 경우 랜드마크의 존재 유무를 확인한다. 만약 랜드마크가 존재하는 경우, 상기 랜드마크를 임시 목적지 주소로 설정하고 Greedy 포워딩이 수행된다. The
그러나 상기 센서 노드(또는 전송 노드, 200)가 상기 랜드마크에 관한 정보를 수신하여 상기 랜드마크의 존재 및 위치를 알고 있다 하더라도 상기 랜드마크를 반드시 사용하는 것은 아니다. 왜냐하면, 상기 전송 노드의 위치가 어디 있느냐에 따라 상기 랜드마크의 사용 여부가 결정되기 때문이다. 임의의 랜드마크가 노드 자신과 싱크 노드 사이의 홀을 우회할 수 있는 랜드마크라면 사용 가능한 랜드마크가 될 것이고, 그렇지 않다면 의미 없는 랜드마크가 될 것이다. However, even if the sensor node (or the transmitting node 200) receives the information on the landmark and knows the existence and location of the landmark, the sensor node (or the transmitting node 200) does not necessarily use the landmark. This is because the use of the landmark is determined depending on the location of the transmission node. Any landmark will be a usable landmark if it is a landmark that can bypass the hole between itself and the sink node, otherwise it will be a meaningless landmark.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 사용 가능한 랜드마크 영역을 도시하고 있고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 노드 및 랜드마크의 위치를 도시하고 있다.FIG. 3 illustrates landmark areas that may be used in accordance with an embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates locations of nodes and landmarks according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전송 노드는 상기 랜드마크가 자신이 싱크 노드로 패킷을 보낼 때 경유하여야 할 랜드마크인지 여부를 판단하기 위해서 함수 S(p1, p2, line)를 사용한다. 여기서 함수 S(p1, p2, line)는 두 점 p1과 p2가 line을 기준으로 같은 방향에 존재하는지를 확인하는 함수이다. 상기 함수 S(p1, p2, line)는 두 점 p1, p2가 line이 구분하는 2개의 영역에서 같은 영역에 속하면 1, 그렇지 않으면 -1인 값을 출력한다. Referring to FIGS. 3 and 4, a transmitting node uses a function S (p1, p2, line) to determine whether the landmark is a landmark to be passed through when sending a packet to a sink node. Here, the function S (p1, p2, line) is a function for checking whether two points p1 and p2 exist in the same direction with respect to the line. The function S (p1, p2, line) outputs a value of 1 if the two points p1 and p2 belong to the same area in two areas where the line distinguishes, and a value of -1 otherwise.
도 4에서 F는 전송 노드의 위치, S는 싱크 노드의 위치, d는 오른쪽 랜드마크와 왼쪽 랜드마크를 연결한 직선을 나타낸다. 즉, 함수 S(F, S, d)는 두 랜드마크를 연결한 직선(d)을 기준으로 전송 노드(F)와 싱크 노드(S)가 같은 방향에 있는지 여부를 확인하는 함수이다. 마찬가지로 S(R, L, l)는 전송 노드와 싱크 노드를 연결한 직선(l)을 기준으로 두 랜드마크(R, L)가 같은 방향에 있는지를 확인하는 함수이다. 상기 함수 S는 다음과 같은 공식으로 도출할 수 있다. In FIG. 4, F indicates the position of the transmission node, S indicates the position of the sink node, and d indicates a straight line connecting the right landmark and the left landmark. That is, the function S (F, S, d) is a function for checking whether the transmitting node F and the sink node S are in the same direction with respect to the straight line d connecting the two landmarks. Similarly, S (R, L, l) is a function to check whether two landmarks (R, L) are in the same direction based on a straight line (l) The function S can be derived by the following formula.
함수 S(R, L, I) 또한 상기 수학식을 이용하여 계산될 수 있다.The function S (R, L, I) can also be calculated using the above equation.
전송 노드에서 랜드마크의 사용 여부를 결정하기 위해서 상기 두 수학식을 이용한다. 즉, 두 랜드마크를 연결한 직선을 기준으로 전송 노드와 싱크 노드는 서로 다른 방향에 존재하고, 동시에 전송 노드와 싱크 노드를 연결한 직선을 기준으로 두 랜드마크는 서로 다른 방향에 존재하여야 한다. 상기 조건을 수식으로 나타내면 다음과 같다. The above two equations are used to determine whether or not the landmark is used in the transmitting node. That is, the transmission node and the sink node exist in different directions with respect to the straight line connecting the two landmarks, and the two landmarks must exist in different directions based on the straight line connecting the transmission node and the sink node. The above condition can be expressed by the following formula.
S(R,L,I) = -1 S (R, L, I) = -1
전송 노드는 상기 랜드마크가 사용 가능한 랜드마크라는 것을 확인한 후에는 패킷의 임시 목적지 주소를 상기 랜드마크로 설정된 노드의 위치로 설정한다. 이로써, 상기 전송 노드는 상기 랜드마크를 경유하여 싱크 노드로 패킷을 전송함으로써 홀을 최단 거리로 우회할 수 있다. 만약 자신에게 필요한 랜드마크가 존재하지 않는다면 상기 랜드마크 설정 블록(210)을 통해 랜드마크를 설정한다. After confirming that the landmark is a usable landmark, the transmitting node sets the temporary destination address of the packet to the position of the node set as the landmark. Thereby, the transmitting node can bypass the hole by the shortest distance by transmitting the packet to the sink node via the landmark. If there is no landmark necessary for the user, the landmark setting block 210 sets the landmark.
한편, 상기 제어 블록(202)은 라우팅을 수행하는 경우 이웃 노드들 중 자신보다 목적지 노드로부터의 거리가 가까운 이웃 노드가 존재하는지 유무, 즉 홀이 존재하는지 유무를 판단한다. Meanwhile, when routing is performed, the
만약 홀이 존재하지 않는다면, 상기 제어 블록(202)은 Greedy 포워딩 블록(206)을 실행시킨다. 즉, 전송 노드는 이웃 노드들 중 자신보다 목적지 노드로부터의 거리가 가까운 이웃 노드에게 패킷을 전송한다. If there is no hole, the
그러나 홀이 존재한다면, 상기 제어 블록(202)은 Perimeter 포워딩 블록(206) 및 랜드마크 설정 블록(208)을 동작시킨다. 즉, 상기 제어 블록(202)은 상기 홀의 존재를 확인하고, 상기 홀의 크기에 따라 라우팅 방법을 선택한다. 여기서, 상기 홀의 크기에 따른 라우팅 방법의 선택은 상기 랜드마크 설정 블록(208)에 의해 수행될 수 있다. 상기 홀의 크기가 작은 경우에는 홀 주변에 존재하는 노드의 수가 적기 때문에 복잡도가 낮은 Perimeter 포워딩을 사용하고, 임계값 이상의 큰 홀의 경우에는 홀 주변에 랜드마크를 설정하여 홀을 우회하는 라우팅 방법을 사용한다. However, if there is a hole, the
상기 Greedy 포워딩 블록(204)은 이웃 노드들 중에서 목적지 노드로 가는 최단 경로를 가지고 있는 노드를 선택하여 패킷을 전송하는 기능을 수행한다. The Greedy
상기 Perimeter 포워딩 블록(206)은 이웃 노드들 중에서 자신의 노드와 목적지 노드 사이의 거리 보다 가까운 거리를 가지고 있는 이웃 노드가 존재하지 않을 때 오른손 법칙을 사용하여 홀 주위를 우회하며 패킷을 전송하는 기능을 수행한다.The
상기 랜드마크 설정 블록(210)은 상기 홀의 크기가 임계값 이상일 경우, 상 기 홀 주변을 일주하면서 랜드마크를 설정하고 상기 랜드마크의 위치를 주변의 일정 홉 이내의 노드들에게 통지하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 랜드마크 설정 블록(210)은 목적지 노드의 위치가 상기 홀을 가로질러서 가야 하는 경우에 상기 랜드마크로 설정된 노드의 위치를 임시 목적지 주소로 설정하여 상기 홀을 우회할 수 있는 기능을 제공한다.When the size of the hole is equal to or greater than the threshold value, the landmark setting block 210 sets a landmark around the hole and informs the nodes within a predetermined hop of the surrounding landmark do. In addition, the landmark setting block 210 provides a function to bypass the hole by setting the position of the node set as the landmark to the temporary destination address when the position of the destination node has to go across the hole .
이와 같이, 본 발명에 따른 센서 노드는 위치 기반 라우팅 방식인 Greedy 포워딩 기법을 이용하여 최단 경로를 갖는 이웃 노드에게 패킷을 전달한다. 그러나 최단 경로를 갖는 이웃 노드가 존재하지 않는 경우, 즉 홀이 존재하는 경우에는 상기 홀의 크기에 따라 Perimeter 포워딩 기법을 사용하거나, 랜드마크 설정을 이용한 홀 우회 방법을 사용한다. As described above, the sensor node according to the present invention transmits a packet to a neighboring node having a shortest path by using Greedy forwarding scheme, which is a location-based routing scheme. However, when there is no neighboring node having the shortest path, that is, when there is a hole, the perimeter forwarding method is used according to the size of the hole, or the hole bypassing method using the landmark setting is used.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 라우팅 기법의 흐름도를 도시하고 있다. Figure 5 shows a flow diagram of a routing scheme according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 502 단계에서 전송(forwarding) 노드는 이웃 노드로부터 데이터 패킷을 수신한다. Referring to FIG. 5, in
504 단계에서 상기 전송 노드는 상기 수신된 패킷의 p.dID 필드에 기록된 목적지 노드 주소와 자신의 노드 주소가 일치하는지 여부를 판단한다. 만약 상기 목적지 노드 주소와 자신의 노드 주소가 일치한다면, 506 단계로 이동하여 상기 수신된 패킷을 상위 계층으로 전송한다. 그러나 상기 목적지 노드 주소와 자신의 노드 주소가 일치하지 않는다면, 508 단계로 이동한다. 즉, 상기 전송 노드는 수신한 패킷이 자신에게 온 패킷이 아닌 경우에 포워딩 기능을 수행하여 다음 노드에게 전달 하여야 한다. In
상기 508 단계에서 상기 전송 노드는 랜드마크(landmark)의 존재 유무를 확인한다. 만약 상기 랜드마크가 검출된다면, 510단계로 이동한다. 상기 510단계에서 상기 전송 노드는 상기 랜드마크가 사용 가능한 랜드마크인지를 확인한 후, 사용 가능한 랜드마크로 확인되면 임시 목적지 노드의 주소를 랜드마크로 설정된 노드의 주소로 설정한다.In
상기 510 단계가 완료되면, 516 단계로 이동한 후 전송 노드는 Greedy 포워딩을 수행한다. When the
만약 상기 랜드마크가 검출되지 않는다면, 512 단계로 이동한다. 상기 512 단계에서 상기 전송 노드는 수신된 패킷의 전송 모드(forwarding mode)가 Greedy 포워딩 모드인지를 확인한다. 만약 상기 전송 모드가 Greedy 포워딩 이라면 514 단계로 이동한다. If the landmark is not detected, the process proceeds to step 512. In
상기 514 단계에서 제어 블록은 이웃 노드들 중 자신보다 목적지 노드로부터의 거리가 가까운 이웃 노드가 존재하는 지 여부를 확인함으로써 홀의 존재 유무를 판단한다. 만약, 홀이 존재하지 않는다면, 516단계로 이동한다. 상기 516 단계에서 전송 노드는 Greedy 포워딩 라우팅 기법을 통해 패킷을 다음 노드로 전달한다. 그러나, 홀이 존재한다면, 518 단계로 이동하여 Perimeter 포워딩을 수행한다. In
상기 512 단계에서 전송 모드가 Perimeter 포워딩 모드로 설정된 데이터 패킷을 수신하면, 520 단계로 이동한다. If it is determined in
상기 520 단계에서 상기 제어 블록은 현재 자신의 위치에서 Greedy 포워딩을 적용할 수 있는지를 확인한다. 즉, 이웃 노드들과 목적지 노드 사이의 거리를 루트 노드와 목적지 노드 사이의 거리와 비교하여 상기 이웃 노드들 중 루트 노드와 목적지 노드 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드가 존재하는지 유무를 판단한다. 여기서, 루트 노드란 홀이 존재하는 경우 홀 주위의 노드들 중 최초로 Perimeter 포워딩을 수행하는 노드를 일컫는다. In
만약 이웃 노드들 중 루트 노드와 목적지 노드 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드가 존재한다면, 522 단계로 이동한다. 상기 522 단계에서 전송 노드는 패킷의 전송 모드를 Perimeter 포워딩 모드에서 Greedy 포워딩 모드로 변환한 후, Greedy 포워딩을 수행한다. 이후 전송 노드는 526 단계에서 랜드마크를 설정한다. 상기 랜드마크 설정 방법에 대한 구체적인 설명은 후술될 것이다. If there is a neighboring node that is closer than the distance between the root node and the destination node among the neighboring nodes, In step 522, the transmitting node converts the packet transmission mode from the perimeter forwarding mode to the greedy forwarding mode, and then performs Greedy forwarding. The transmitting node then sets a landmark in
만약 상기 520단계에서 이웃 노드들 중 루트 노드와 목적지 노드 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드가 존재하지 않는다면, 패킷의 전송 모드를 기존의 Perimeter 포워딩 모드로 유지하고, 524 단계로 이동하여 Perimeter 포워딩을 수행한다.If there is no neighbor node that is closer than the distance between the root node and the destination node in
전술한 과정을 통해 전송 노드는 최적의 라우팅 경로를 선택하여 다음 노드에 패킷을 전송할 수 있다. Through the above process, the transmitting node can select the optimal routing path and transmit the packet to the next node.
이하에서는 홀 감지 방법 및 랜드마크 설정 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the hole sensing method and the landmark setting method will be described in detail.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 홀 감지 방법의 흐름도를 도시하고 있고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 루트 노드 및 전송 노드를 도시하고 있다. FIG. 6 shows a flow chart of a hole sensing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a root node and a transmission node according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 602 단계에서 전송(forwarding) 노드는 이웃 노드로부터 데이터 패킷을 수신한다. 604 단계에서 상기 전송 노드는 수신된 패킷의 포워딩 모드(forwarding mode)가 Greedy 포워딩 모드인지를 확인한다. 만약 상기 포워딩 모드가 Greedy 포워딩 모드라면 606 단계로 이동한다.Referring to FIG. 6, in
상기 606 단계에서 제어 블록은 이웃 노드들 중 자신보다 목적지 노드로부터의 거리가 가까운 이웃 노드가 존재하는 지 여부를 확인함으로써 홀의 존재 유무를 판단한다. 만약, 홀이 존재하지 않는다면, 612단계로 이동한다. 상기 612 단계에서 전송 노드는 Greedy 포워딩을 통해 패킷을 다음 노드로 전달한다. 만약 홀이 존재한다면, 608 단계로 이동하여 자신의 노드를 루트 노드로 설정하고 패킷의 전송 모드를 Perimeter 포워딩 모드로 설정한다. In
상기 608 단계가 완료되면, 610 단계에서 상기 루트 노드는 상기 패킷에 자신의 위치 및 주소를 포함하고, Perimeter 포워딩 라우팅을 수행하여 다음 노드로 전송한다. 상기 루트 노드가 상기 패킷에 자신의 위치 및 주소를 포함하여 전송하는 이유는 후술될 랜드마크를 설정하기 위함이다. When the
상기 604 단계에서 상기 패킷이 자신의 노드로 포워딩된 방식이 Perimeter 포워딩 모드라면 614 단계로 이동한다. If the method of forwarding the packet to its own node is the Perimeter Forwarding mode in
상기 614 단계에서 상기 제어 블록은 현재 자신의 위치에서 Greedy 포워딩 기법을 적용할 수 있는지 여부를 확인한다. 즉, 이웃 노드들 중 루트 노드와 목적지 노드 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드가 존재하는지 유무를 판단한다. In
만약 루트 노드와 목적지 노드 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드 존재한 다면, 616 단계로 이동한다. 상기 616 단계에서 전송 노드는 패킷의 전송 모드를 Greedy 포워딩 모드로 변환한 후, Greedy 포워딩을 수행한다. If there is a neighbor node that is closer than the distance between the root node and the destination node, go to step 616. In
상기 616 단계가 완료되면, 618 단계에서 상기 전송 노드는 거리 D(F, I)를 계산한다.When the
도 7을 참조하면, 전송 노드(706)는 홀 외각에 위치한 노드로서, 상기 루트 노드(704)와 싱크 노드(708) 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드를 가진 노드이다. 즉, 상기 전송 노드(706)는 Greedy 포워딩을 수행할 수 있는 노드이다.Referring to FIG. 7, a transmitting node 706 is a node located at the outside of the hole, and having a neighboring node that is closer than the distance between the root node 704 and the sink node 708. That is, the transmitting node 706 is a node capable of performing greedy forwarding.
상기 전송 노드(706)는 처음으로 홀을 감지한 루트 노드(704)와 싱크 노드(708)를 연결한 직선과의 거리를 계산한다. 상기 거리 계산 함수를 D(p1, line)라고 한다면, 함수 D(p1, line)는 점 p1과 직선(line) 과의 수직 거리를 나타낸다. 상기 점 F로부터 루트 노드(704)와 싱크 노드(708)를 연결한 직선까지의 거리를 함수 D(F, I)로 나타낸다. 상기 루트 노드(704)와 싱크 노드(708)의 위치를 각각 R(xr, yr), S(xd, yd)로 정의할 때, 거리 D(F, I)는 하기 수학식으로 계산할 수 있다.The transmitting node 706 calculates the distance between the root node 704 that sensed the hole for the first time and the straight line connecting the sink node 708. [ If the distance calculation function is D (p1, line), the function D (p1, line) represents the vertical distance between the point p1 and the line. The distance from the point F to the straight line connecting the root node 704 and the sink node 708 is represented by a function D (F, I). When defining the position of the root node 704 and a sink node 708 as R (x r, y r), S (x d, y d), respectively, the distance D (F, I) is the following formula Can be calculated.
상기 618 단계가 완료되면, 상기 제어 모듈은 상기 D의 크기가 미리 정해진 임계값 이상인지 여부를 판단한다. 상기 D의 크기가 상기 임계값 이하라면 626 단 계로 이동하여 Perimeter 포워딩을 수행한다. 작은 홀의 경우에는 Perimeter 포워딩 기법이 복잡한 랜드마크 설정 방법에 의한 Greedy 포워딩 기법보다 더 효율적이기 때문이다. Upon completion of
그러나, 상기 D의 크기가 임계값 이상이라면 622 단계로 이동하여 해당 노드는 홀 프로브(Hole Probe, 이하 Hp라 칭함) 패킷을 생성한다. 상기 홀 프로브 패킷은 루트 필드(Hp. ROOT), 왼쪽 랜드마크 필드(Hp. L), 오른쪽 랜드마크 필드(Hp. R)를 포함한다. 상기 루트 필드는 루트 노드의 위치와 주소(ID)를 포함하고, 왼쪽 랜드마크 필드는 자신의 노드 정보를 포함하고, 오른쪽 랜드마크 필드는 루트 노드의 정보를 포함한다. 여기서 루트 노드로 설정된 노드가 Perimeter 포워딩 모드로 패킷을 포워딩 할 때 자신의 위치 및 주소를 패킷 안에 포함하기 때문에 해당 노드는 상기 루트 노드의 위치 및 주소를 알 수 있다. However, if the size of D is greater than or equal to the threshold value, the node moves to step 622 and generates a hole probe (Hp) packet. The hole probe packet includes a root field (Hp. ROOT), a left landmark field (Hp. L), and a right landmark field (Hp. R). The root field includes the location and address (ID) of the root node, the left landmark field includes its own node information, and the right landmark field contains information of the root node. When the node set as the root node forwards the packet in the perimeter forwarding mode, the node includes its location and address in the packet, so that the node can know the location and address of the root node.
상기 622 단계가 완료되면, 624 단계에서 전송 노드는 상기 홀 프로브 패킷을 홀 주변의 노드들로 Perimeter 포워딩을 수행한다. 상기 전송 노드가 홀 프로브 패킷을 Perimeter 포워딩으로 전송하는 이유는 홀 주변에 최적의 랜드마크를 설정하기 위함이다.When the
상기 614단계에서 이웃 노드들 중 루트 노드(704)와 싱크 노드(708) 사이의 거리보다 더 가까운 이웃 노드가 존재하지 않는다면, 패킷의 전송 모드를 기존의 Perimeter 포워딩으로 유지하고, 626 단계로 이동하여 Perimeter 포워딩을 수행한다.If there is no neighbor node that is closer than the distance between the root node 704 and the sink node 708 among the neighbor nodes in
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 랜드마크 설정 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 8 is a flowchart of a landmark setting method according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 802 단계에서 홀 주위의 노드는 이웃 노드로부터 Perimeter 포워딩 모드로 홀 프로브 패킷을 수신한다. Referring to FIG. 8, in
804 단계에서, 랜드마크 설정 블록은 수신된 홀 프로브 패킷의 루트 노드의 주소와 자신의 주소를 비교한다. 만약 자신의 노드 주소와 루트 노드의 주소가 일치한다면 806 단계로 이동한다. 이는 상기 홈 프로브 패킷이 루트 노드에 도착하게 되면 홀 프로브 패킷이 홀 주변 노드들을 경유하여 상기 루트 노드로 다시 돌아왔음을 의미한다. 상기 806단계에서 홈 프로브 패킷을 수신한 루트 노드는 Hp 패킷 안의 Hp. L와 Hp. R의 랜드마크 위치 정보를 주변 노드들에 브로드캐스트한다.In
만약 자신의 노드 주소와 루트 노드의 주소가 일치하지 않는다면 808 단계로 이동한다. 상기 808 단계에서 랜드마크 설정 블록은 상기 홀 프로브 패킷의 Hp. L 필드의 왼쪽 랜드마크의 위치와 현재 자신의 위치가 루트 노드와 싱크 노드를 연결한 직선을 기준으로 같은 방향에 있는지를 확인한다. 이를 확인하기 위하여 전술한 함수 S(F, L, l)를 계산한다. 함수 S(F, L, l)에서의 F, L, l는 각각 현재 자신의 노드, 왼쪽 랜드마크, 루트 노드와 싱크 노드를 연결한 직선을 나타낸다. If the node address of the node does not match the address of the root node, the process proceeds to step 808. In
상기 808 단계가 완료되면, 810 단계에서 함수 S(F, L, l)가 0 보다 큰지 여부를 확인한다. 상기 함수의 결과값이 0 보다 크다면 같은 방향에 있음을 알 수 있고, 그 방향은 왼쪽 랜드마크 방향임을 알 수 있다. 왜냐하면, 홀 프로브 패킷이 perimeter 포워딩의 오른손 법칙에 의해 전송되어지기 때문이다.When the
상기 810 단계가 완료되면, 812 단계에서 노드 자신과 직선 l(루트 노드와 싱크 노드를 연결한 직선) 사이의 거리 D(F, l) 대 왼쪽 랜드마크와 직선 l 사이의 거리 D(L, l)를 비교한다. The distance D (L, l) between the node itself and the straight line l (the straight line connecting the root node and the sink node) to the left landmark and the straight line l in step 812 ).
만약 D(F, l)이 D(L, l)보다 크다면, 814 단계로 이동하여 현재 자신의 위치를 왼쪽 랜드마크의 위치로 설정한다. 이는 홀의 가장 외각에 있는 랜드마크를 선택하여 우회하는 경로를 최소한으로 만들기 위함이다. 이후 816 단계에서 홈 프로브 패킷을 perimeter 포워딩으로 전송한다.If D (F, l) is greater than D (L, l), the process moves to step 814 and sets its current position to the position of the left landmark. This is to minimize the path that bypasses by selecting the landmark at the outermost edge of the hole. Then, in
상기 812 단계에서 D(F, l)이 D(L, l)보다 작다면, Hp. L 필드의 왼쪽 랜드마크의 위치는 유지되므로 816 단계로 이동하여 상기 홈 프로브 패킷을 perimeter 포워딩으로 전송한다.If D (F, l) is less than D (L, l) in
상기 810 단계에서 함수 S(F, L, l)가 0 보다 작다면, 818 단계로 이동한다. 상기 함수 S(F, L, I) 값이 0 보다 작다면, 왼쪽 랜드마크와 현재 자신의 위치가 서로 다른 방향에 있음을 확인할 수 있고, 이는 현재 오른쪽 랜드마크를 설정하고 있는 과정임을 알 수 있다. If the function S (F, L, l) is less than 0 in
상기 818 단계에서 노드 자신과 직선 l(루트 노드와 싱크 노드를 연결한 직선) 사이의 거리 D(F, l) 대 오른쪽 랜드마크와 직선 l 사이의 거리 D(R, l)를 비교한다. The distance D (R, l) between the right landmark and the straight line 1 is compared with the distance D (F, l) between the node itself and the straight line l (the straight line connecting the root node and the sink node) in
만약 D(F, l)가 D(R, l)보다 크다면, 820 단계로 이동하여 현재 자신의 위치를 오른쪽 랜드마크 위치로 설정한다. 이후 822 단계에서 홈 프로브 패킷을 perimeter 포워딩으로 전송한다.If D (F, l) is greater than D (R, l), the process moves to step 820 and sets its current position to the right landmark position. In
상기 818 단계에서 D(F, l)가 D(R, l)보다 작다면, Hp. R 필드의 오른쪽 랜 드마크의 위치는 유지되므로 822 단계로 이동하여 상기 홈 프로브 패킷을 perimeter 포워딩으로 전송한다.If D (F, l) is less than D (R, l) in
전술한 과정들을 통하여 최적의 왼쪽 랜드마크 및 오른쪽 랜드마크를 설정할 수 있고, 상기 설정된 랜드마크를 이용하여 홀을 우회할 수 있다. The optimum left landmark and the right landmark can be set through the above-described processes, and the hall can be bypassed using the set landmark.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 랜드마크를 이용한 라우팅 경로를 도시하고 있다. FIG. 9 illustrates a routing path using landmarks according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 전송 노드(902)는 루트 노드(904)로부터 랜드마크에 대한 정보를 수신한다. 상기 전송 노드(902)는 패킷의 임시 목적지 주소를 상기 랜드마크의 주소로 설정하여 Greedy 포워딩한다. 상기 랜드마크로 설정된 노드(906)는 상기 전송 노드로부터 수신한 패킷을 목적지 노드(908)로 Greedy 포워딩함으로써 홀을 효과적으로 우회할 수 있다. 9, the transmitting node 902 receives information about the landmark from the root node 904. [ The transmitting node 902 sets the temporary destination address of the packet to the address of the landmark and Greedy-Forwards the packet. The node 906 set as the landmark can effectively bypass the hole by greedy forwarding the packet received from the transmitting node to the destination node 908. [
본 발명에 따른 라우팅 방법은 홀 주변에 있는 노드들 중 최 외각에 위치하는 노드를 랜드마크로 설정하고, 상기 랜드마크를 경유하여 전송 노드에서 목적지 노드로 패킷을 전송할 수 있다. 이러한 랜드마크 설정 방법을 이용한 라우팅은 기존의 perimeter 포워딩에 비해 최소 10%의 라우팅 오버헤드를 줄임으로써 전송 효율성을 향상시킬 수 있다. The routing method according to the present invention sets a node located at the outermost node among the nodes around the hole as a landmark and transmits the packet from the transmission node to the destination node via the landmark. Routing using this landmark setting method can improve transmission efficiency by reducing routing overhead by at least 10% compared with conventional perimeter forwarding.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.
즉, 전술한 발명의 상세한 설명에서는 무선 센서 네트워크의 Greedy 포워딩 라우팅 기법에서 홀을 우회하기 위한 구현 예를 보이고 있다. 하지만, 본 발명은 유사한 기술적 배경 및 무선 네트워크 시스템 등에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다. That is, in the detailed description of the present invention, an example for bypassing a hole in a greedy forwarding routing technique of a wireless sensor network is shown. However, the present invention can be applied to a similar technical background and a wireless network system without departing from the scope of the present invention, which can be done by a person skilled in the art.
도 1은 종래의 오른손 법칙을 이용한 perimeter 포워딩 기법을 도시한 도면;FIG. 1 illustrates a perimeter forwarding scheme using a conventional right-hand rule; FIG.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 노드의 구성도;2 is a configuration diagram of a sensor node according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용 가능한 랜드마크 영역을 도시한 도면;3 illustrates a usable landmark region according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전송 노드 및 랜드마크의 위치를 도시한 도면;FIG. 4 illustrates locations of a transmission node and a landmark according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 기법의 흐름도;5 is a flow diagram of a routing technique according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 홀 감지 방법의 흐름도;6 is a flowchart of a hole sensing method according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 루트 노드 및 전송 노드를 도시한 도면;FIG. 7 illustrates a root node and a transmitting node according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 랜드마크 설정 방법의 흐름도;8 is a flowchart of a landmark setting method according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 랜드마크를 이용한 라우팅 경로를 도시한 도면.9 illustrates a routing path using landmarks according to an embodiment of the present invention.
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