KR101664897B1 - 무선센서네트워크의 클러스터링 방법 - Google Patents

무선센서네트워크의 클러스터링 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 노드를 포함하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법이 개시되며, 상기 복수의 노드 각각이 자신이 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 상기 복수의 노드 각각이 상기 교환된 제1신뢰도 정보에 기초하여 각각의 노드의 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 및 상기 복수의 노드 각각이 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 상기 복수의 노드 각각에 대한 클러스터 헤드 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선센서네트워크의 클러스터링 방법{CLUSTERING METHOD IN WIRELESS SENSOR NETWORK}
본원은 복수의 센서 노드를 포함하는 무선센서네트워크 시스템의 전체 네트워크 에너지의 소모를 최소화할 수 있는 클러스터링 방법 및 클러스터 헤드 노드의 결정 방법에 관한 것이다.
최근 센서 및 무선통신기술의 발전으로 저전력, 저비용, 초소형의 센서 노드들이 개발되고, 이에 힘입어 애드-혹(ad-hoc) 통신에 기반을 둔 무선센서네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무선센서네트워크는 분산적 및 지역적으로 센서 노드를 배치함으로써 과학적, 군사적, 의학적, 상업적 용도 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
유선망과 달리 무선센서네트워크를 설계하는데 있어서 고려하여 할 주요 사항들 중의 하나는 센서 노드들의 에너지 소모를 최소화함으로써 무선센서네트워크 시스템의 수명을 최대화하는 것이다.
무선센서네트워크의 에너지 효율을 높이기 위한 다양한 방법들이 개발되고 있는데, 이 중에서 LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)는 무선센서네트워크의 에너지 효율성에 중점을 두고 고안된 프로토콜이다. LEACH는 확률적인 랜덤 방식으로 클러스터 헤드를 주기적으로 선정하는 클러스터 기반 라우팅 프로토콜로서, 클러스터 헤드 선정 후 클러스터 내의 각 센서 노드가 데이터를 클러스터 헤드로 전송하면 클러스터 헤드가 이들 데이터를 모아서 기지국에게 전송하는 방식으로 데이터 교환을 수행한다.
무선센서네트워크의 클러스터링 방식에는 기지국 결정 방식과 각 센서 노드의 분산 결정 방식이 있다.
기지국 결정 방식은 기지국이 필요한 정보를 모두 수집하여 클러스터링을 수행하고, 그 결과를 모든 센서노드들에게 알려주는 방식이다. 기지국 결정 방식에 따르면 네트워크 내의 다양한 정보를 고려하였으므로 전체 에너지 절감 성능은 높으나, 기지국이 정보를 수집하고 다시 전파하는 과정에서 복잡도가 높고 무선자원이 많이 소모되는 단점이 있다.
또한, 분산 결정 방식은 각 센서노드가 확률에 의해 자신이 클러스터 헤드 노드가 될 것인지를 결정하고, 클러스터 헤드 노드로 결정되면 주변 센서 노드에게 이를 알리고, 멤버 노드(member node)를 유인한다. 분산 결정 방식에 따르면, 모든 과정이 분산처리되어 기지국 결정 방식과 같은 제어부담은 없지만 노드들의 위치정보 등에 대한 고려가 없으므로 전체 성능이 매우 열악하다. 본원의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제 10-1033665호에 개시되어 있다
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 무선센서네트워크의 클러스터링 방식에 비하여 적은 연산량으로 최적의 전체 네트워크 에너지 소모의 성능을 발휘할 수 있는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법 및 이를 수행하는 노드 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 센서 노드들이 상호 협력적으로 클러스터 헤드 노드의 결정에 관한 신뢰도 정보 및 에너지 정보의 교환을 통해 중앙제어장치(예를 들어, 기지국) 없이도 분산적으로 클러스터와 헤드 노드를 결정하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법 및 이를 수행하는 노드 장치를 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 클러스터링 방법은 복수의 노드 각각이 자신이 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 상기 복수의 노드 각각이 상기 교환된 제1신뢰도 정보에 기초하여 각각의 노드의 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 및 상기 복수의 노드 각각이 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 상기 복수의 노드 각각에 대한 클러스터 헤드 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 제1 노드는 통신부 및 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 제1노드가 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 다른 노드가 생성한 제1신뢰도 정보에 기초하여 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 상기 제1노드의 클러스터 헤드 노드를 결정하고, 상기 통신부는, 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 상기 무선센서네트워크의 다른 노드들과 교환할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 복수의 노드 각각이 자신이 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 상기 복수의 노드 각각이 상기 교환된 제1신뢰도 정보에 기초하여 각각의 노드의 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 및 상기 복수의 노드 각각이 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 상기 복수의 노드 각각에 대한 클러스터 헤드 노드를 결정하는 단계를 포함하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 중앙제어장치를 경유하지 않고 복수의 센서 노드들 간에 상호 협력적으로 클러스터 헤드 노드 결정에 관한 신뢰도 정보 및 에너지 정보의 교환을 통해 분산적으로 무선센서네트워크의 클러스터와 클러스터 헤드 노드를 결정함으로써, 적은 연산량으로 최적의 네트워크 에너지 소모의 성능을 발휘할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드들 간에 교환되는 정보 교환 패킷의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 센서 노드가 기능적으로 정의된 가상노드들을 통해 신뢰도 정보를 교환하는 상태를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 클러스터링 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 센서 노드의 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원은 다수의 센서 노드를 포함하는 무선센서네트워크 시스템에서 별도의 중앙 제어자(central coordinator) 없이, 송신전력(transmit power), 자원 등을 최적화할 수 있도록 각각의 센서 노드가 분산적이고 자발적으로 클러스터링을 수행하는 방법에 관한 것이다.
본원에 의하면, 각 센서 노드들은 주변 센서 노드들로부터 전달 받은 클러스터 헤드 결정에 관한 신뢰도 정보(메시지(message) 정보), 에너지 정보, 위치 정보 등을 바탕으로 자신의 신뢰도 정보를 최적으로 보정한다. 또한, 각 센서 노드들은 주변 센서 노드들로부터 전달받은 메시지 정보를 업데이트(update)하여 다시 주변 센서 노드들과 업데이트된 메시지 정보를 교환한다. 본원에 따르면, 이러한 과정을 지속적으로 반복함으로써 무선센서네트워크의 전체 에너지 소모가 최소 및 최적이 되도록, 각 센서 노드들이 자발적으로 클러스터 헤드를 결정하고 클러스터를 구성하도록 유도한다.
본원은 모든 종류/형태의 무선통신시스템에 적용 가능하다. 예를 들어 본원은 3GPP-LTE, 4G LTE/LTE-A, 5G 통신시스템 등과 같은 셀룰라시스템, 무선랜시스템, 사물인터넷시스템, 자동차통신시스템 등에 적용될 수 있다.
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 클러스터링 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 무선센서네트워크 시스템 내에서 상호 연결되는 기지국과 센서 노드의 수는 제한적이지 않다.
예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 무선센서네트워크 시스템(100)은 복수의 센서 노드(110), 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140), 클러스터(150, 160, 170) 및 기지국(180)을 포함할 수 있다.
복수의 센서 노드(110)는 통신 기능을 구비하는 휴대용 단말기, 주변 환경(온도, 습도, 움직임, 소리, 빛 또는 물체의 존재 여부 등의 모니터링)을 검출하는 센서, 특정 장치의 구동을 위한 엑츄에이터 노드 및/또는 위치 정보의 제공을 통해 유비쿼터스 서비스를 제공하기 위한 스마트 태그(Smart Tag) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 휴대용 단말기는 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(Smart Phone) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 센서 노드(110)는 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)에 대응하는 것으로서 클러스터를 구성하는 멤버 노드(member node)이다.
클러스터(150, 160, 170) 각각은 동일 및/또는 유사한 센싱 기능을 갖는 적어도 1개 이상의 센서 노드(110)를 포함한다. 또한, 각 클러스터(150, 160, 170)는 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)를 포함한다. 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)는 담당하는 클러스터(150, 160, 170)에 포함되어 있는 센서 노드(110)를 대표하는 노드로서, 무선 센서 네트워크 통신에 필요한 정보들을 센서 노드(110)에 제공할 수 있다. 또한, 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)는 센서 노드(110)로부터 데이터 또는 신호를 수집하고, 필요한 경우 압축하여 기지국(180)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)는 센서 노드(110)와 동일하게 통신 기능을 구비하는 휴대용 단말기, 센싱 장치, 스마트 태그 등을 포함할 수 있다.
기지국(180)은 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)로부터 전송되는 각 센서 노드(110)가 측정한 데이터 및 신호를 수집할 수 있다. 기지국(180)은 무선 통신 기능 및 데이터 처리 기능을 구비하는 장치 또는 서버를 포함하며, 센서 노드(110) 또는 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)와 같은 휴대용 단말기 또는 센싱 장치일 수 있으며, 클라우드 서버 또는 데이터베이스를 포함할 수 있다.
센서 노드(110)의 각각은 자신의 식별 정보(예를 들어, ID, MAC address 등), 잔여 에너지 정보(배터리 정보) 및 신호 전송 파워(Transmit Power)를 포함하는 메시지 정보를 생성할 수 있다. 또한, 센서 노드(110)의 각각은 생성한 메시지 정보를 다른 센서 노드(110)로 전송하고, 다른 센서 노드(110)가 생성한 메시지 정보를 수신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 센서 노드(110)는 상기 메시지 정보를 포함하여 수신 노드 주소(11), 송신 노드 주소(12), 송신 노드 ID(13), 송신 노드 잔여 에너지 정보(14), 패킷 송신 파워(15) 및 후술하는 신뢰도 정보(16)를 포함하는 정보 교환 패킷(10)을 교환할 수 있다(도 1b 참조).
센서 노드(110)의 각각은 다른 센서 노드(110)로부터의 신호 수신 파워를 측정하고, 다른 센서 노드(110)로부터 수신한 메시지 정보에 포함되어 있는 신호 전송 파워와 신호 수신 파워에 기초하여 자신과 다른 센서 노드(110)들 간의 거리를 산출할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드(110)는 신호 수신 파워와 신호 전송 파워의 차이에 따라 다른 센서 노드(110)들 간의 거리를 계산한다. 다른 실시예에 따르면, 센서 노드(110)의 각각은 다른 센서 노드(110)로부터 수신한 GPS 정보를 이용하여 다른 센서 노드(110)들 간의 거리를 계산할 수 있다.
또한, 센서 노드(110)의 각각은 상기 계산된 거리와 잔여 에너지 정보에 기초하여 자신과 다른 센서 노드 간의 에너지 소모량을 산출할 수 있다. 본 발명에서의 에너지 소모량은, 각 센서 노드(110)가 클러스터의 멤버 노드로서 다른 노드와의 데이터 교환시 소모되는 제1에너지 소모량 및 각 센서 노드(110)가 클러스터의 헤드 노드로서 기지국(180)과의 데이터 교환시 소모되는 제2에너지 소모량을 포함할 수 있다.
한편, 각각의 센서 노드(110)는 다른 센서 노드(110)들과의 관계에 있어서, 자신이 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 다른 센서 노드(110)들과 교환할 수 있다. 본 발명에 따르면 각 센서 노드(110)는 상기 제1신뢰도 정보와 후술하는 제2신뢰도 정보를 지속적으로 교환하면서, 수신된 제1신뢰도 정보와 제2신뢰도 정보를 바탕으로 제1신뢰도 정보와 제2신뢰도 정보를 업데이트할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 제1신뢰도 정보는 다른 센서 노드(110)들이 자신을 클러스터 헤드 노드로서 결정한 경우에는 자신도 자신을 클러스터 헤드 노드로 결정하여야 하는 조건에 관한 것으로서, 상기 조건을 만족할 경우에는 0값을 가지며 상기 조건을 만족하지 못하는 경우에는 마이너스 무한대의 값을 가질 수 있다.
또한, 각각의 센서 노드(110)는 자신이 생성하거나 다른 센서 노드들로부터 수신한 제1신뢰도 정보에 기초하여, 각 센서 노드(110)의 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 다른 센서 노드(110)들과 교환할 수 있다. 상기 에너지 소모량은 앞서 설명한 제1에너지 소모량과 제2에너지 소모량을 포함한다.
상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보는 각각 하기의 수학식 1 및 수학식 2와 같다.
Figure 112015079647621-pat00001
여기서, i와 k는 센서 노드(110)의 식별 번호로서,
Figure 112015079647621-pat00002
,
Figure 112015079647621-pat00003
이다. 상기 수학식 1로 표현되는 제1신뢰도 정보는 다른 노드들로부터 수신한 제2신뢰도 정보(후술하는 수학식 2)에 기초하여 노드 k의 기준으로 보았을 때, 노드 k가 노드 i에 대한 클러스터 헤드 노드가 되는 것에 대한 선호도를 나타낼 수 있다.
Figure 112015079647621-pat00004
여기서
Figure 112015079647621-pat00005
는 노드 k가 노드 i의 클러스터 헤드 노드가 되었을 때의 에너지 소모량을 의미한다. 상기 수학식 2로 표현되는 제2신뢰도 정보는 다른 노드들로부터 수신한 제1신뢰도 정보(상기 수학식 1) 및 에너지 소모량에 기초하여 노드 i의 기준으로 보았을 때, 노드 k가 노드 i에 대한 클러스터 헤드 노드가 되는 것에 대한 선호도를 나타낼 수 있다.
상기 제1신뢰도 정보 또는 상기 제2신뢰도 정보는 실수값을 가지며, 복수의 센서 노드(110) 각각이 클러스터 헤드 노드가 되는 것의 선호도가 커질수록 증가할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 어느 센서 노드가 클러스터 헤드 노드가 되는 것의 선호도가 커진다라는 것은 해당 센서 노드가 헤드 노드가 되어 다른 멤버 노드들과 기지국 간의 데이터 중계의 역할을 할 때 전체 무선센서네트워크 시스템에서의 전체 송신전력 또는 네트워크 에너지의 소모량이 감소하는 것을 의미할 수 있다.
상기 수학식 1 및 수학식 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보는 복수의 센서 노드(110) 각각의 일대일 관계에 대하여 생성되고, 서로 영향을 주면서 반복적으로 업데이트될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 센서 노드(110)는 미리 설정된 횟수동안 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성, 교환 및 업데이트할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 각 센서 노드(110)는 상기 제1신뢰도 정보 및/또는 상기 제2신뢰도 정보의 시간에 따른 변동량이 미리 설정된 범위(또는 값) 내의 값을 가질때까지 또는 소정 범위(또는 값) 내로 수렴할때까지 반복적으로 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성, 교환 및 업데이트할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보는 복수의 센서 노드(110) 중 특정 노드가 클러스터 헤드 노드가 되는 것에 대한 선호도를 나타내는 것이므로, 상기 제1신뢰도 정보 또는 상기 제2신뢰도 정보가 더 이상 변동되지 않거나 변동량이 미리 설정된 값보다 작은 경우에는, 더 이상 제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보를 계산해볼 필요 없이, 선호되는(최적의) 센서 노드를 클러스터 헤드 노드로 결정할 수 있음을 의미한다.
각각의 센서 노드(110)는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 센서 노드(110) 각각에 대한 클러스터 헤드 노드를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 센서 노드(110)는 자신을 포함하여 복수의 센서 노드와의 관계에 있어서 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합을 산출한다. 또한, 각 센서 노드(110)는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합이 최대값을 가지는 센서 노드를 클러스터 헤드 노드로 결정할 수 있다. 각 센서 노드(110)가 클러스터 헤드 노드를 결정하는 방식은 아래의 수학식 3과 같다.
Figure 112015079647621-pat00006
상기 수학식 3에 따르면, 센서 노드 i는 노드 i에 대하여 제1신뢰도 정보와 제2신뢰도 정보의 합이 최대가 되는 노드 k를 결정하고, 결정된 노드 k를 자신과 연결되는 클러스터 헤드 노드로 결정한다. 센서 노드 i와 센서 노드 k의 쌍에 대한 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합의 값이 크다는 것은 센서 노드 k가 센서 노드 i의 클러스터 헤드 노드가 되었을 때, 무선센서네트워크 시스템 전체의 에너지 소모율이 감소하고, 무선 전송률 및 전송량이 증가하는 것을 의미할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 각 센서 노드(110)는 룩업테이블(look up table)을 활용하여 각 센서 노드의 식별정보, 사양 정보, 잔여 에너지 정보, 신호 전송 파워, 무선 전송률 등에 관한 정보를 기록하고, 기록된 정보에 기초하여 상기 제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보를 산출 및 업데이트할 수 있다. 룩업테이블은 각 신뢰도 정보 또는 각 신뢰도 정보에 포함되는 요소들 중 일부를 변수로 설정하고, 각각의 변수에 대하여 고려 가능한 값들 및 각각의 변수 값에 따라 보정되는 신뢰도 정보를 테이블(table)의 형태로 생성한 것이라 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 각 센서 노드(110)는 다른 센서 노드가 자신을 클러스터 헤드 노드로 결정하면 자신도 자신을 클러스터 헤드 노드로 결정해야 한다는 전제(클러스터 성립 조건)하에서, 각 센서 노드들 간의 거리와 잔여 에너지 정보 등을 고려하여 각 센서 노드(110)의 역할에 대한 선호도를 산출하고(제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보) 업데이트하여 그 선호도가 최대인 센서 노드를 클러스터 헤드 노드로 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 1a의 무선센서네트워크 시스템(100)에 포함되어 있는 복수의 노드(110, 120, 130, 140)는 상술한 프로세스에 따라 제1신뢰도 정보, 제2신뢰도 정보 및 에너지 소모량 정보를 교환 및 업데이트하여, 노드(120, 130, 140)를 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)로 결정하고, 자발적으로 클러스터(150, 160, 170)을 구성한다. 멤버 노드(110)는 각 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)로 데이터를 전송하고, 클러스터 헤드 노드(120, 130, 140)는 수집한 데이터를 기지국(180)으로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 센서 노드가 기능적으로 정의된 가상노드들을 통해 신뢰도 정보를 교환하는 상태를 도시한 개념도이다. 도 2는 네트워크 내에 서로 복잡하게 얽혀있는 센서 노드들의 관계를 도식적으로 표현한 개념도이며, 도 2에 도시되어 있는 노드는 최적의 에너지 상태를 확보하기 위한 센서 노드의 연결관계를 결정하기 위해 필요한 조건 및 변수들을 정의한 가상의 노드(factor node, variable node)라 할 수 있다.
구체적으로, 복수의 가상 노드는 각 센서 노드에 대응하는 가상 노드(210, 220, 230, 240)을 포함한다. 또한, 각 가상 노드(210, 220, 230, 240)는 제1신뢰도 정보와 연계된 조건가상노드(factor node, 211, 221, 231, 241)와 제2신뢰도 정보와 연계된 변수가상노드(variable node, 212, 222, 232, 242) 및 에너지 소모량에 따른 선호도와 연계된 조건가상노드(213, 223, 233, 243)를 포함할 수 있다.
각 조건가상노드 및 변수가상노드는 상호 연결되어 있으며, 자신과 연계된 신뢰도 정보 및 에너지 소모량 정보의 상호 교환 및 업데이트를 수행한다.
조건가상노드(211, 221, 231, 241)의
Figure 112015079647621-pat00007
는 제1신뢰도 정보와 연계된 것으로서, 다른 센서 노드들이 자신을 클러스터 헤드 노드로서 결정한 경우에는 자신도 자신을 클러스터 헤드 노드로 결정하여야 하는 조건에 관한 것으로서, 아래의 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure 112015079647621-pat00008
여기서,
Figure 112015079647621-pat00009
는 센서 노드 i의 클러스터 헤드 노드의 인덱스를 의미한다. 따라서, 수학식 4의 의미를 살피면, 센서 노드 i의 헤드 노드가 k노드이지만 센서 노드 k의 헤드 노드가 k노드가 아닌 경우에는 클러스터가 구성될 수 없는 경우에 해당하여 마이너스 무한대값을 산출하고, 그렇지 않은 경우(조건 만족)에는 0값을 산출한다.
변수가상노드(212, 222, 232, 242)의
Figure 112015079647621-pat00010
는 센서 노드 i의 클러스터 헤드 노드의 인덱스를 의미한다.
조건가상노드(213, 223, 233, 243)의
Figure 112015079647621-pat00011
은 센서 노드 N을 기준으로 N개의 센서 노드 각각이 센서 노드 N의 클러스터 헤드 노드가 되었을 때의 센서 노드 N과 클러스터 헤드 노드 사이의 에너지 소모량을 의미할 수 있다. 구체적으로,
Figure 112015079647621-pat00012
은 아래의 수학식 5 및 수학식 6으로 표현되는 제1에너지 소모량과 아래의 수학식 7로 표현되는 제2에너지 소모량을 포함할 수 있다.
Figure 112015079647621-pat00013
Figure 112015079647621-pat00014
Figure 112015079647621-pat00015
여기서,
Figure 112015079647621-pat00016
는 전송되는 비트의 수이고,
Figure 112015079647621-pat00017
는 두 노드 간의 거리이고,
Figure 112015079647621-pat00018
는 노드 i가 자신이 클러스터 헤드 노드가 되었을 때 기지국과의 데이터 교환시 소모되는 에너지 소모량이다.
또한,
Figure 112015079647621-pat00019
는 노드 i의 잔여 에너지이고
Figure 112015079647621-pat00020
는 평균 에너지로서, 잔여 에너지가 평균 에너지보다 작은 경우에는 클러스터 헤드 노드가 되는 조건을 충족시키지 못하며, 마이너스 무한대값을 산출하고, 잔여 에너지가 평균 에너지 이상인 경우에는 노드 i가 클러스터 헤드 노드가 되었을 때의 에너지 소모량 값을 산출한다. 예를 들어, 상기 평균 에너지는 센서 노드들간에 서로 각각의 잔여 에너지 정보를 교환하여 습득한 값을 평균하여 계산될 수 있다.
이와 같이, 각 센서 노드는 상호 연계된 가상노드들에 의해 앞서 도 1 a를 참조하여 설명한 상기 제1신뢰도 정보, 제2신뢰도 정보, 에너지 소모량 정보를 생성, 교환 및 업데이트할 수 있다.
예를 들어, 조건가상노드(211, 221, 231, 241)는 연결되어 있는 변수가상노드(212, 222, 232, 242)로부터 수신한 정보(예를 들어, 제2신뢰도 정보 및 에너지 소모량에 관한 정보)와 클러스터 헤드 노드의 결정에 관한 제한 조건(상기 수학식 4)에 기초하여 제1신뢰도 정보(상기 수학식 1)를 생성하여 변수가상노드(212, 222, 232, 242)로 전송할 수 있다.
또한, 변수가상노드(212, 222, 232, 242)는 조건가상노드(211, 221, 231, 241)로부터 수신한 정보(예를 들어, 제1신뢰도 정보) 및 조건가상노드(213, 223, 233, 243)로부터 수신한 정보(예를 들어, 에너지 소모량에 관한 정보)에 기초하여 제2신뢰도 정보(상기 수학식 2)를 생성하여 조건가상노드(211, 221, 231, 241)로 전송할 수 있다.
이와 같이, 센서 노드와 연계되어 있는 가상노드는 제1신뢰도 정보, 제2신뢰도 정보, 에너지 소모량과 연계된 선호도 정보 등의 교환을 통해 하기의 수학식 8의 값이 최대인 경우의 클러스터 헤드 노드와 그에 연결되는 멤버 노드를 결정할 수 있다.
Figure 112015079647621-pat00021
앞서 수학식 4 및 수학식 7을 통해 설명한 조건들 중 어느 하나라도 만족하지 못하는 경우에는 상기 수학식 8의 결과값이 마이너스 무한대값이 되므로, 각 가상노드가 의미하는 조건과 관련이 있는 상기 수학식 4 내지 수학식 7의 결과값이 최대한의 유한의 값이 되는 경우의 클러스터 헤드 노드와 멤버 노드를 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 클러스터링 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 무선센서네트워크의 클러스터링 방법은 앞서 도 1a를 통해 설명된 센서 노드에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1a를 통해 센서 노드에 대하여 설명된 내용은 도 3에도 적용될 수 있다.
단계 S310에서, 각 센서 노드는 제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보를 포함한 신뢰도 정보의 초기치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 각 신뢰도 정보의 초기치는 0일 수 있다.
단계 S320에서, 각 센서 노드는 자신의 식별 정보, 잔여 에너지 정보(예를 들어, 배터리 정보) 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 생성하고, 다른 센서 노드들과 교환할 수 있다.
단계 S330에서, 각 센서 노드는 다른 센서 노드로부터의 신호 수신 파워를 측정하고, 다른 센서 노드로부터 수신한 메시지 정보에 포함되어 있는 신호 전송 파워와 신호 수신 파워에 기초하여 자신과 다른 센서 노드들 간의 거리를 산출할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드는 신호 수신 파워와 신호 전송 파워의 차이에 따라 다른 센서 노드들 과의 거리를 계산한다.
단계 S340에서, 각 센서 노드는 다른 센서 노드들과의 관계에 있어서, 자신이 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도 또는 조건과 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 다른 센서 노드들과 교환할 수 있다.
단계 S350에서, 각 센서 노드는 상기 단계 S340에서 생성하고, 다른 센서 노드들로부터 수신한 제1신뢰도 정보에 기초하여, 각 센서 노드의 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 다른 센서 노드들과 교환할 수 있다. 상기 에너지 소모량은, 각 센서 노드가 클러스터의 멤버 노드로서 다른 노드와의 데이터 교환시 소모되는 제1에너지 소모량 및 각 센서 노드가 클러스터의 헤드 노드로서 기지국과의 데이터 교환시 소모되는 제2에너지 소모량을 포함할 수 있다. 상기 단계 S340 및 단계 S350의 순서는 바뀔 수 있으며, 동시에 수행될 수도 있다.
단계 S360에서, 각 센서 노드는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 생성 및 업데이트의 반복 과정을 종료할지 판단할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 노드는 미리 설정된 횟수동안 각 센서 노드의 일대일 연결 관계의 모든 경우에 대하여 제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보를 생성 및 업데이트할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 센서 노드는 상기 제1신뢰도 정보 또는 상기 제2신뢰도 정보의 변동량이 미리 설정된 범위 내의 값을 가질때까지 반복적으로 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성 및 업데이트할 수 있다.
단계 S370에서, 각 센서 노드는 업데이트된 제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보에 기초하여 센서 노드 각각에 대한 소속 클러스터 및 클러스터 헤드 노드를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 센서 노드는 자신을 포함하여 복수의 센서 노드와의 관계에 있어서 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합을 산출하고, 그 합이 최대값을 가지는 센서 노드를 자신의 클러스터 헤드 노드로 결정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 중앙의 제어자 또는 제어장치 없이도 각 센서 노드가 신뢰도 정보(신뢰도 메시지)를 소정 회수 반복 교환함으로써, 전체 무선센서네트워크 시스템의 송신전력 또는 네트워크 에너지의 소모를 최소화할 수 있는 분산적 클러스터링 상태를 구축할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서네트워크의 센서 노드의 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1센서 노드(400)는 프로세서(410) 및 통신부(420)를 포함할 수 있다. 다만, 제1센서 노드(400)는 프로세서(410) 및 통신부(420) 이외에 도 4에 도시하지 않은 다른 구성을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1센서 노드(400)는 프로세서(410) 및 통신부(420)와 연동하는 저장부를 포함할 수 있다. 상기 저장부에는 전술한 룩업테이블이 저장될 수 있으며, 프로세서(410)는 저장부에 저장된 룩업데이블을 활용하여, 신뢰도 정보를 생성 또는 업데이트할 수 있다.
또한, 도 4에서 언급되는 제1신뢰도 정보 및 제2신뢰도 정보에 대해서는 앞서 도 1a 및 도 2를 참조하여 자세히 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 4의 제1센서 노드(400)는 앞서 도 1a 및 도 2에서 설명한 무선센서네트워크 시스템(100)에 포함되는 센서 노드(110, 120, 130, 140)일 수 있다.
프로세서(410)는 제1센서 노드(400)의 식별 정보, 잔여 에너지 정보 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(410)는 다른 노드들로부터의 신호 수신 파워와 다른 노드들의 신호 전송 파워에 기초하여 제1센서 노드(400)와 다른 센서 노드들 간의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 프로세서(410)는 상기 계산된 거리와 상기 잔여 에너지 정보에 기초하여 제1센서 노드(400)와 다른 센서 노드들 간의 에너지 소모량을 산출한다.
또한, 프로세서(410)는 제1센서 노드(400)가 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성한다. 또한, 프로세서(410)는 다른 센서 노드가 생성한 제1신뢰도 정보 및 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(410)는 미리 설정된 횟수동안 반복적으로 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성 및 업데이트할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 프로세서(410)는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보가 소정의 값 또는 범위 내로 수렴할 때까지 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성 및 업데이트할 수 있다.
또한, 프로세서(410)는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 제1센서 노드(400)의 클러스터 헤드 노드를 결정한다. 프로세서(410)는 제1센서 노드(400)를 기준으로 모든 센서 노드와의 관계에 대하여 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합을 계산하고, 합계값이 가장 큰 센서 노드를 제1센서 노드(400)의 클러스터 헤드 노드로 결정할 수 있다.
통신부(420)는 프로세서(410)가 생성한 제1센서 노드(400)의 식별 정보, 잔여 에너지 정보 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 다른 센서 노드(430, 440)로 전송한다. 또한, 통신부(420)는 다른 센서 노드(430, 440)들로부터 각 노드의 식별 정보, 잔여 에너지 정보 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 수신한다.
또한, 통신부(420)는 프로세서(410)가 생성 및 업데이트하는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 다른 센서 노드(430, 440)들과 교환할 수 있다.
또한, 제1센서 노드(400)가 클러스터 헤드 노드로 결정된 경우, 통신부(420)는 다른 센서 노드(430, 440)들로부터 수신한 센싱 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.
전술한 무선센서네트워크의 클러스터링 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
또한, 전술한 무선센서네트워크의 클러스터링 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램의 형태로도 구현될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 센서 노드
120, 130, 140: 클러스터 헤드 노드
150, 160, 170: 클러스터
180: 기지국

Claims (17)

  1. 복수의 노드를 포함하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법에 있어서,
    상기 복수의 노드 각각이 자신이 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계;
    상기 복수의 노드 각각이 상기 교환된 제1신뢰도 정보에 기초하여 각각의 노드의 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계; 및
    상기 복수의 노드 각각이 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 상기 복수의 노드 각각에 대한 클러스터 헤드 노드를 결정하는 단계,
    를 포함하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노드 각각이 노드의 식별 정보, 잔여 에너지 정보 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 생성하고, 상기 복수의 노드와 교환하는 단계,
    를 더 포함하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 노드 각각이 다른 노드들로부터의 신호 수신 파워와 상기 신호 전송 파워에 기초하여 자신과 다른 노드들 간의 거리를 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 노드 각각이 상기 산출된 거리와 상기 잔여 에너지 정보에 기초하여 상기 각각의 노드의 에너지 소모량을 산출하는 단계,
    를 더 포함하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에너지 소모량은 상기 복수의 노드가 클러스터의 멤버 노드로서 다른 노드와의 데이터 교환시 소모되는 제1에너지 소모량 및 상기 복수의 노드가 클러스터의 헤드 노드로서 기지국과의 데이터 교환시 소모되는 제2에너지 소모량을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보는 상기 복수의 노드 각각의 일대일 관계에 대하여 생성되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클러스터 헤드 노드를 결정하는 단계는,
    상기 복수의 노드 각각의 일대일 관계에 대하여 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합을 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 노드 각각에 대하여 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 합이 최대값을 가지는 노드를 상기 클러스터 헤드 노드로 결정하는 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2신뢰도 정보는 실수값을 가지며, 상기 복수의 노드 각각이 상기 클러스터 헤드 노드가 되는 것의 선호도가 커질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 시간에 따른 변동량이 미리 설정된 범위 내의 값을 가질 때까지 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계는 미리 설정된 횟수동안 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노드에 대하여 상기 제1신뢰도 정보와 연계된 제1가상 노드 및 상기 제2신뢰도 정보와 연계된 제2가상 노드를 설정하는 단계,
    를 더 포함하고,
    상기 제1신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계는 상기 복수의 제1가상 노드 및 제2가상 노드에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성하고 교환하는 단계 이전에, 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보의 초기치를 설정하는 단계,
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 클러스터링 방법.
  12. 복수의 노드를 포함하는 무선센서네트워크의 제1노드에 있어서,
    통신부; 및
    프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 제1노드가 클러스터 헤드 노드가 되어야 하는 선호도와 관계된 제1신뢰도 정보를 생성하고, 다른 노드가 생성한 제1신뢰도 정보에 기초하여 에너지 소모량과 관계된 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보에 기초하여 상기 제1노드의 클러스터 헤드 노드를 결정하고,
    상기 통신부는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 상기 무선센서네트워크의 다른 노드들과 교환하는 것을 특징으로 하는 상기 무선센서네트워크의 제1노드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1노드의 식별 정보, 잔여 에너지 정보 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 생성하고,
    상기 통신부는 상기 생성한 메시지 정보를 상기 다른 노드들로 전송하고, 상기 다른 노드들로부터 각 노드의 식별 정보, 잔여 에너지 정보 및 신호 전송 파워를 포함하는 메시지 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 상기 무선센서네트워크의 제1노드.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 다른 노드들로부터의 신호 수신 파워와 상기 다른 노드들의 신호 전송 파워에 기초하여 상기 제1노드와 상기 다른 노드들 간의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리와 상기 제1 노드의 잔여 에너지 정보 및 상기 다른 노드들의 잔여 에너지 정보에 기초하여 상기 제1노드와 상기 다른 노드들 간의 에너지 소모량을 산출하는 것을 특징으로 하는 상기 무선센서네트워크의 제1노드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 에너지 소모량은 상기 제1노드가 클러스터의 멤버 노드로서 다른 노드와의 데이터 교환시 소모되는 제1에너지 소모량 및 상기 제1노드가 클러스터의 헤드 노드로서 기지국과의 데이터 교환시 소모되는 제2에너지 소모량을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 제1노드.
  16. 제 12 항에 있어서,
    미리 설정된 횟수동안 반복적으로 상기 프로세서는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 생성하고, 상기 통신부는 상기 제1신뢰도 정보 및 상기 제2신뢰도 정보를 교환하는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크의 제1노드.
  17. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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