KR101707196B1 - 무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법 - Google Patents

무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크의 클러스터링 방법은 (a) 제 1 클러스터 헤더 노드에 해당하는 기준센서 노드가 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계 및 (b) 상기 기준센서 노드가 상기 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법{WIRELESS SENSOR NODE IN WIRELESS SENSOR NETWORK AND CLUSTERING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법에 관한 것이다.
무선센서 네트워크를 구성하는 무선센서 노드의 에너지는 한정적이기 때문에 효율적인 에너지 사용을 가능하게 하는 프로토콜 또는 알고리즘이 필요한 실정이다.
클러스터링 기법은 무선센서 노드의 에너지를 효율적으로 사용하도록 무선센서 네트워크를 설계하기 위한 방법 중 하나이다. 클러스터링 기법을 적용한 무선센서 네트워크는 복수의 클러스터로 구성되며, 각각의 클러스터는 클러스터 헤더(CH: Cluster Head) 및 클러스터 멤버(CM: Cluster Member)로 구성된다.
이때, 클러스터 멤버들은 감지한 데이터 패킷을 클러스터 헤더에게 전송하고, 클러스터 헤더는 클러스터 멤버들로부터 수신한 데이터 패킷을 모두 합산하여 처리하기 때문에 효율적일 수 있다.
다만, 클러스터링 기법은 클러스터 헤더를 선정하는 과정에서 발생하는 무선센서 노드들간 오버헤드 문제 및 무선센서 네트워크의 균형적 설계를 위한 클러스터 헤더 노드의 선정에 대한 문제가 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 방법이 필요한 실정이다
한편, 선행논문인 S. E. Evison, A. G. Hart, and D. E. Jackson, “Minor workers have a major role in the maintenance of leafcutter ant pheromone trails,” Animal Behaviour, vol. 75, no. 3, pp. 963-969, Mar. 2008. 에서는 간단한 규칙을 통해 전체 군집의 의사결정이 이루어지는 집단지성을 무선센서 네트워크에 적용하는 방법에 대한 연구를 개시하고 있다.
본 발명의 일 실시예는 클러스터 헤더 노드의 선정시 발생하는 오버헤드 문제 및 균형적 클러스터 헤더 노드의 선정 문제를 해결하기 위한 무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.
기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 클러스터링 방법은 (a)제 1 클러스터 헤더 노드에 해당하는 기준센서 노드가 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계 및 (b)상기 기준센서 노드가 상기 제 1 출력 보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터링 방법을 수행하는 무선센서 노드는 제 1광고 메시지 또는 제 2광고 메시지를 출력하는 송신부; 타 무선센서 노드로부터 출력되는 광고 메시지를 수신하는 수신부; 및 상기 송신부의 출력을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 제 1클러스터 헤더 노드에 해당하는 기준센서노드일 경우, 상기 출력부가 제 1출력 해당하는 제 1 광고 메시지를 출력하도록 하는 출력신호를 제어하고, 상기 출력부가 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2광고 메시지를 출력하도록 하는 출력신호를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크의 클러스터링 방법은 클러스터 헤더 노드로부터 제 2 출력에 해당하는 제2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드들이 새로운 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정됨으로써, 클러스터 헤더를 결정하기 위한 오버헤드를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터링 방법은 모든 무선센서 노드의 제 1 출력 및 제 2 출력이 동일하게 적용됨으로써, 균형적 클러스터 형성이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 노드에 대한 간략한 구성도이다.
도 2a 내지 도 2b는 일예에 따른 클러스터링 방법을 자세히 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 제안되는 클러스터링 방법에 따라 무선센서 네트워크의 클러스터를 형성한 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다.
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. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
설명에 앞서, 기준센서 노드는 무선센서 네트워크에서 첫번째 클러스터를 구성하기 위한 노드로 제 1 클러스터 헤더 노드와 동일하다.
기준센서 노드는 무선센서 네트워크를 구성하는 무선센서 노드 중 랜덤하게 선택되거나 또는 무선센서 네트워크를 균형있게 설계하기 위한 위치에 위치하는 무선센서 노드가 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 제 1 클러스터 헤더 노드로부터 제 2 클러스터 헤더 노드를 선정하기 위한 과정을 수행하고, 선정된 제2 클러스터 헤더 노드를 통해 제 3 클러스터 헤더 노드를 선정하기 위한 과정이 차례로 진행될 수 있다.
각 과정에 따라 제 1 클러스터 헤더 노드 및 제 1 클러스터 멤버로 구성된 제 1 클러스터가 형성되고, 제 2 클러스터 헤더 노드 및 클러스터 멤버로 구성된 제 2 클러스터가 형성되고, 제 3 클러스터 헤더 노드 및 클러스터 멤버로 구성된 제 3 클러스터가 형성되며, 이 과정은 무선센서 네트워크 내에 존재하는 무선센서 노드들이 모두 클러스터에 포함될때까지 반복적으로 수행될 수 있다.
이하에서는 도면을 참고로하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 이를 이용한 클러스터링 방법에 대하여 구체적으로 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크의 무선센서 노드에 대한 간략한 구성도이다.
도 1을 참고하면 무선센서 네트워크의 무선센서 노드(100)는 송신부(110), 수신부(120), 제어부(130)를 포함한다. 다만 이러한 도 1의 무선센서 노드(100)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 무선센서 노드(100)는 도1 과 다르게 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 노드(100)의 송신부(110)는 제 1광고 메시지 또는 제 2광고 메시지를 출력한다.
송신부(110)는 제어부(130)로부터 출력을 제어하는 출력신호를 수신하여 제 1출력에 해당하는 제 1 광고 메시지 및 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 차례로 송신할 수 있다.
이때, 광고 메시지들의 정보는 동일하며, 일정 시간간격을 두고 제 1 출력 및 제 2출력에 따라 차례로 송신될 수 있다
구체적으로, 광고 메시지는 광고 메시지를 출력하는 무선센서 노드(100)의 ID, 해당 노드가 위치하고 있는 홉에 대한 정보, 해당 노드의 출력에 대한 정보중 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 모든 무선센서 노드(100)들의 제 1 출력의 크기 및 제 2 출력의 크기는 고정되나, 해당 크기은 클러스터 헤더 노드를 설정하기 위한 오버헤드를 최소화하도록 설계될 수 있다.
예를들어, 제 1 클러스터 헤더로부터 송신되는 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지는 수신하지 못하고, 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들은 제 2클러스터 헤더 노드의 후보가 될 수 있다.
즉, 제 2 출력은 제 1 출력보다 크게 설정되므로, 제 1 출력의 영역범위와 제 2 출력의 영역범위 사이에 간격이 발생하고, 해당 간격 사이에 존재하는 무선센서 노드(100)들이 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보가 될 수 있다.
즉, 출력의 크기를 적절하게 설계할 시, 클러스터 헤더 노드의 후보인 무선센서 노드들의 수를 적절하게 조절할 수 있으므로, 클러스터 헤더를 설정하기 위한 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
수신부(120)는 타 무선센서 노드(100)로부터 출력되는 광고 메시지를 수신한다.
수신부(120)는 제 1 클러스터 헤더 노드로 선정된 무선센서 노드(100)의 송신부로부터 출력되는 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지 또는 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지 수신할 수 있다.
만약, 제1광고메시지를 수신하지 못하고, 제 2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들은 제 2클러스터 헤더 노드의 후보가 될 수 있다.
제어부(130)는 송신부(110)의 출력을 제어하여, 제 1 광고 메시지 및 제 2 광고 메시지를 출력되도록 한다.
제어부(130)는 송신부(110)가 제 1 출력 해당하는 제 1 광고 메시지를 출력하도록 하는 출력신호를 제어하거나, 송신부(110)가 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2광고 메시지를 출력하도록 하는 출력신호를 제어한다.
제어부(130)는 제 1 클러스터 헤더 노드로부터 제 1 출력에 해당하는 제1광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들을 제 1 클러스터 헤더 노드의 멤버 노드로 설정할 수 있다.
제어부(130)는 제 2 클러스터 헤더 노드로부터 제 1 출력에 해당하는 제1광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들의 응답 메시지에 기초하여 제 2 클러스터 헤더 노드의 멤버 노드로 설정할 수 있다.
제어부(130)는 제 1 클러스터 헤더 노드로부터 제 1 광고 메시지를 수신하지 못하고, 제2광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들을 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하고, 랜덤 백오프 타이머를 설정할 수 있다.
이때, 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보 중 설정된 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료된 무선센서 노드(100)를 제 2 클러스터 헤더 노드로 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 클러스터 헤더 노드의 후보 중 클러스터 헤더 노드를 설정하기 위하여 랜덤 백오프 타이머를 설정하는 방법을 적용하고 있으나, 랜덤 백오프 타이머를 설정하는 방법 이외에 최적의 클러스터 헤더 노드를 설정하기 위한 별도의 알고리즘을 적용할 수도 있다.
상기에 설명된 제어부(130)는 제 1 클러스터 헤더 노드로부터 제 2 클러스터 헤더 노드를 선정하기 위한 제어를 수행하였다.
도 2a 내지 도 2b는 일예에 따른 클러스터링 방법을 자세히 설명하기 위한 도면이다.
특히, 도 2a는 제 1 클러스터 헤더 노드로부터 제 2 클러스터 헤더 노드를 선정하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a을 살펴보면, 제 1 클러스터 헤더 노드(310)는 제 1 출력(302)에 해당하는 제 1 광고 메시지를 출력하고, 제 1 출력보다 큰 제 2 출력(303)에 해당하는 제 2 광고 메시지를 차례로 출력할 수 있다.
이때, 제 1 광고 메시지를 수신하지 못하고, 제 2 광고 메시지를 수신하게 되는 무선센서 노드들(311,312,313)은 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보가 될 수 있다.
이때, 무선센서 노드들(311,312,313)은 랜덤 백오프 타이머를 설정하고, 해당 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료되는 노드가 제 2 클러스터 헤더 노드로 선정될 수 있다.
하기에서는 선정된 제 2 클러스터 헤더 노드로부터 제 3 클러스터 노드를 선정시 제어를 수행하는 제어부(130) 대하여 설명하도록 한다.
제어부(130)는 제 3 클러스터 헤더 노드를 선정하기 위해서, 제 2 클러스터 헤더 노드로부터 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 출력하도록 출력신호를 제어하고, 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 출력하도록 출력신호를 제어할 수 있다.
이때, 광고 메시지들은 정보는 동일하며, 일정 시간간격을 두고 제 1 출력 및 제 2 출력에 따라 차례로 송신될 수 있다.
제어부(130)는 제 2 클러스터 헤더 노드로부터 제 1 출력에 해당하는 제1광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들의 응답 메시지에 기초하여 제 2 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 제 2 클러스터 헤더 노드를 선정하는 과정에서 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드(100)가 제 2 클러스터 멤버 노드가 될 경우 해당 타이머를 종료하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 제 2 클러스터 헤더 노드로부터 제2광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들을 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 제 2 클러스터 헤더 노드의 선정시, 랜덤 백오프 타이머를 설정한 무선센서 노드(100)가 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보에 포함될 경우 설정된 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료된 무선센서 노드(100)를 제 3 클러스터 헤더 노드로 설정할 수 있다.
즉, 랜덤 백오프 타이머가 설정된 노드가 클러스터 헤더 노드의 후보가 될 경우 한번더 랜덤 백오프 타이머를 설정하지 않아도 되므로 효율적이다.
특히, 도 2b는 제 2 클러스터 헤더 노드의 선정 후 제 3 클러스터 헤더 노드가 선정되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b를 참고하면, 무선센서 노드(311)는 제 2 클러스터 헤더 노드이며, 무선센서 노드(311)는 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보인 무선센서 노드들(311,312,313) 중 랜덤백오프 타이머가 가장 빨리 종료된 노드일 수 있다.
이때, 제 2 클러스터 헤더 노드(311)는 제 3 클러스터 헤더 노드를 선정하기 위한 제 1광고 메시지및 제 2광고 메시지를 송신할 수 있다.
이때, 제 2 광고 메시지를 수신한 제 3클러스터 헤더 노드의 후보인 무선센서 노드들(312,313,314)은 랜덤 백오프 타이머를 설정하고 해당 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료되는 후보가 제 3클러스터 헤더 노드로 선정될 수 있다.
다만, 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보인 무선센서 노드들중에 제 2 클러스터 헤더 노드를 선정하는 과정에서 이미 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드가 포함될 수 있으며, 해당 무선센서 노드는 랜덤 백오프 타이머가 진행중일 수 있다.
이러한 경우 이미 진행중인 랜덤 백오프 타이머를 활용하여 제 3클러스터 헤더 노드를 선정할 수 있다.
다시 도 2b를 참고하면, 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보인 무선센서 노드들(312,313,314)중에 제 2 클러스터 헤더 노드를 선정하는 과정에서 이미 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드(312,313)가 포함되어 있음을 확인할 수 있다.
이때, 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보에 대하여 랜덤 백오프 타이머를 재지정하지 않고, 이미 진행중인 랜덤 백오프 타이머를 이용하여, 가장 빨리 종료되는 노드가 제 3클러스터 헤더 노드로 선정될 수 있다.
만약, 무선센서 노드(312,313) 중 무선센서 노드(312)의 랜덤 백오프 타이머가 더 빠르게 종료될 경우 무선센서 노드(312)가 제 3 클러스터 헤더 노드로 선정될 수 있다.
한편, 무선센서 노드(314)는 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보에서 배제될 수 있다.
무선센서 노드(314)는 이미 제 1 클러스터 헤더 노드(310)의 제 1 출력에 해당하는 제 1광고 메시지를 수신하여, 제 1 클러스터 헤더 노드(310)의 클러스터 멤버로 설정되었기 때문에, 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보에서는 배제될 수 있다. 이는, 클러스터 헤더 노드의 선정에 있어 오버헤드가 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명에서 제안되는 클러스터링 방법에 따라 무선센서 네트워크의 클러스터를 형성한 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 제안된 클러스터링 방법의 성능 평가를 위해 파이썬(Python)기반의 시뮬레이션에 따른 결과를 나타낸다.
도 3을 살펴보면, 가로축 및 세로축이 각각 500m 인 평면에 1,000개의 무선센서 노드를 랜덤하게 위치시키고, 해당 클러스터링 방법을 적용하여 클러스터를 형성한 결과이다.
이때, 1000개의 무선센서 노드가 모두 클러스터 포함되도록 해당 클러스터링 방법을 반복 수행하며 더 이상의 클러스터 헤더 노드의 선정이 불필요할 경우 해당 클러스터링 방법을 종료한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 클러스터링 방법은 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계(S410), 제 2 광고 메시지를 전송하는 단계(S420)를 포함한다.
먼저, (a) 제 1 클러스터 헤더 노드가 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 전송한다(S410).
다음으로 (b) 제 1 클러스터 헤더 노드가 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 전송한다(S420).
이때, 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계(S410)와 제 2 광고 메시지를 전송하는 단계(S420) 사이에서, 제 1 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들이 제 1 클러스터 헤더 노드의 클러스터 멤버 노드로 설정되는 (c)단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계(S410)와 제 2 광고 메시지를 전송하는 단계(S420) 사이에서 제 1 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들의 응답 메시지에 기초하여 제 1 클러스터 헤더 노드가 제 1 클러스터 헤더 노드의 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인하는 (C)단계를 더 포함할 수 있다.
다음으로, (b)제 2 광고 메시지를 전송하는 단계(S420) 이후에, 제 2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100)들이 자신을 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하고, 랜덤 백오프 타이머를 설정하는 (d) 단계를 더 수행할 수 있으며 (d)단계를 통해 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드(100)는 해당 타이머를 지속할 수 있다.
다음으로, 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료된 무선센서 노드(100)가 자신을 제 2 클러스터 헤더 노드로 설정하는 (e)단계를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 제 2 클러스터 헤더 노드가 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 전송하는 (f)단계 및 제 2 클러스터 헤더 노드가 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 전송하는 (g)단계를 더 포함할 수 있다.
이때, (f) 단계와 (g) 단계 사이에서, 제 1 광고메시지를 수신한 무선센서 노드들의 응답 메시지에 기초하여 제 2 클러스터 헤더 노드가 제 2 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인하는 (h)단계를 더 포함할 수 있으며, 이때, 제 1 광고메시지를 수신한 무선센서 노드 중 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드(100)는 해당 타이머를 종료할 수 있다.
다음으로, (g)단계 이후에, 제 2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드(100) 중 랜덤 백오프 타이머가 설정된 노드가 포함될 경우 해당 노드를 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하고, 후보 중 가장 먼저 백오프 타이머가 종료된 무선센서 노드(100)가 자신을 제 3 클러스터 헤더 노드로 설정하는 (i)단계를 더 포함할 수 있다. 지금까지 설명한 본 발명에서의 무선센서 네트워크의 무선센서 노드 및 무선센서 노드의 클러스터링 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능 한 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. 본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 무선센서 노드
110: 송신부
120: 수신부
130: 제어부

Claims (15)

  1. 무선센서 네트워크 클러스터링 방법에 있어서,
    (a) 제 1 클러스터 헤더 노드가 복수의 타 무선센서 노드로 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계;
    (b) 상기 제 1 클러스터 헤더 노드가 상기 복수의 타 무선센서 노드로 상기 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 전송하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계 이후에, 상기 제 2 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드가 자신을 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하고, 랜덤 백오프 타이머를 설정하는 단계; 및
    (d) 상기 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료된 무선센서 노드가 자신을 제 2 클러스터 헤더 노드로 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 클러스터 헤더 노드는 기준센서 노드이거나, 타 무선센서 노드로부터 출력되는 광고 메시지를 수신한 이후 설정된 것인 클러스터링 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    (e) 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에서, 상기 제 1 클러스터 헤더 노드가 상기 제 1 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드를 상기 제 1 클러스터 헤더 노드의 클러스터 멤버 노드로 설정하는 단계를 더 포함하는 클러스터링 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후에, 상기 제 1 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드의 응답 메시지에 기초하여 상기 제 1 클러스터 헤더 노드가 상기 제 1 클러스터 헤더 노드의 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인하는 단계를 더 포함하는 클러스터링 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    (e) 상기 (d) 단계 이후에, 상기 제 2 클러스터 헤더 노드가 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 상기 복수의 타 무선센서 노드로 전송하는 단계; 및
    (f) 상기 제 2 클러스터 헤더 노드가 상기 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 상기 복수의 타 무선센서 노드로 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (c)단계를 통해 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드는 해당 타이머를 지속하는 것인 클러스터링 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (e) 단계와 (f) 단계 사이에서, 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고메시지를 수신한 무선센서 노드가 전달한 응답 메시지에 기초하여 상기 제 2 클러스터 헤더 노드가 제 2 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고메시지를 수신한 무선센서 노드 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드는 해당 타이머를 종료하는 것인 클러스터링 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후에, 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 설정된 노드가 포함될 경우, 해당 노드가 자신을 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하는 단계; 및
    상기 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보 중 가장 먼저 상기 백오프 타이머가 종료된 무선센서 노드가 자신을 제 3 클러스터 헤더 노드로 설정하는 단계를 더 포함하는 클러스터링 방법.
  8. 클러스터링 방법을 수행하는 무선센서 노드에 있어서,
    복수의 타 무선센서 노드로 제 1 광고 메시지 또는 제 2 광고 메시지를 출력하는 송신부;
    복수의 타 무선센서 노드로부터 출력되는 광고 메시지를 수신하는 수신부; 및
    상기 송신부의 출력을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 제 1 클러스터 헤더 노드일 경우, 상기 송신부가 제 1 출력 해당하는 제 1 광고 메시지를 출력하도록 출력신호를 제어하고, 상기 송신부가 제 1 출력보다 큰 제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 출력하도록 출력신호를 제어하고,
    상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 2 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드를 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하고, 상기 송신부를 통하여 상기 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보가 랜덤 백오프 타이머를 설정하도록 하는 설정 메시지를 출력하도록 출력신호를 제어하며,
    상기 수신부를 통하여 상기 제 2 클러스터 헤더 노드의 후보 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 가장 먼저 종료된 무선센서 노드의 메시지를 수신하면, 상기 타이머가 가장 먼저 종료된 무선센서 노드를 제 2 클러스터 헤더 노드로 설정하되,
    상기 제 1 클러스터 헤더 노드는 기준센서 노드이거나, 상기 타 무선센서 노드로부터 출력되는 광고 메시지를 수신한 이후 설정된 것인 무선센서 노드.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 상기 제 1 클러스터 헤더 노드인 경우, 상기 송신부를 통하여 상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지 및 상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 2 광고 메시지를 전달한 복수의 무선센서 노드 중 상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드를 상기 제 1 클러스터 헤더 노드의 클러스터 멤버 노드로 설정하는 것인 무선센서 노드.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 상기 제 1 클러스터 헤더 노드인 경우, 상기 수신부를 통하여 상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드로부터 수신된 응답 메시지에 기초하여 상기 제 1 클러스터 헤더 노드의 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인하는 것인 무선센서 노드.
  11. 삭제
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 상기 제 2 클러스터 헤더 노드인 경우, 상기 송신부를 통하여 제 1 출력에 해당하는 제 1 광고 메시지를 상기 복수의 타 센서 노드로 전송하도록 출력신호를 제어하고,
    제 2 출력에 해당하는 제 2 광고 메시지를 전송하도록 상기 복수의 타 센서 노드로 출력신호를 제어하되,
    상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고메시지 또는 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 2 광고 메시지를 수신한 무선센서 노드 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드는 상기 랜덤 백오프의 타이머를 지속하는 것인 무선센서 노드.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 상기 제 2 클러스터 헤더 노드인 경우, 상기 수신부를 통하여 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드의 응답 메시지에 기초하여 제 2 클러스터 멤버 노드의 정보를 확인하고,
    상기 송신부를 통하여 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 설정된 무선센서 노드의 타이머를 종료하도록 하는 메시지를 전송하도록 출력 신호를 제어하는 것인 무선센서 노드.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선센서 노드가 상기 제 2 클러스터 헤더 노드인 경우, 상기 제 2 클러스터 헤더 노드로부터 제 2 광고 메시지를 수신한 하나 이상의 무선센서 노드 중 상기 랜덤 백오프 타이머가 설정된 노드가 포함될 경우 해당 노드를 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보로 설정하고,
    상기 수신부를 통하여, 상기 제 3 클러스터 헤더 노드의 후보 중 가장 먼저 상기 랜덤 백오프 타이머가 종료된 무선센서 노드의 메시지를 수신하면, 상기 메시지를 전달한 무선센서 노드를 제 3 클러스터 헤더 노드로 설정하는 것인 무선센서 노드.
  15. 제 8항에 있어서,
    광고 메시지는 상기 광고 메시지를 출력하는 무선센서 노드의 ID, 상기 광고 메시지를 출력하는 무선 센서노드가 위치하고 있는 홉에 대한 정보, 상기 광고 메시지를 출력하는 무선 센서노드의 출력에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 광고 메시지는 상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지, 상기 제 1 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 2 광고 메시지, 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 1 광고 메시지, 상기 제 2 클러스터 헤더 노드에 대응하는 제 2 광고 메시지 및 상기 타 무선센서 노드로부터 출력되는 광고 메시지를 포함하는 것인 무선센서 노드.
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