KR101715368B1 - Method and node for performing dynamic switching when node failure is occured in wireless sensor network - Google Patents

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KR101715368B1 KR1020150121193A KR20150121193A KR101715368B1 KR 101715368 B1 KR101715368 B1 KR 101715368B1 KR 1020150121193 A KR1020150121193 A KR 1020150121193A KR 20150121193 A KR20150121193 A KR 20150121193A KR 101715368 B1 KR101715368 B1 KR 101715368B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는, 무선센서 네트워크에 포함된 노드에 의해 수행되는, 상기 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법은, (a) 기 연결된 부모 노드의 오작동을 감지하는 단계; (b) 상기 오작동된 부모 노드를 제외한 적어도 하나의 이웃 노드의 활용되지 않는 타임슬롯 구간인 가용 타임슬롯과 자신의 부모 노드로 데이터를 전송하는 타임슬롯 구간의 순서값인 랭크값을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 검출된 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는 단계를 포함한다.In accordance with an embodiment of the present invention, there is provided a dynamic switching method for a node malfunction in a wireless sensor network, the method comprising the steps of: (a) detecting a malfunction of a previously connected parent node; (b) detecting a rank value which is an order value of an available time slot which is an unused time slot period of at least one neighboring node other than the malfunctioning parent node and a time slot period during which data is transmitted to its parent node; And (c) selecting one of the at least one neighboring node as a new parent node based on the detected available time slot and the rank value.

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Figure 112015083453654-pat00003

Description

무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 방법 및 노드{METHOD AND NODE FOR PERFORMING DYNAMIC SWITCHING WHEN NODE FAILURE IS OCCURED IN WIRELESS SENSOR NETWORK}METHOD AND NODE FOR PERFORMING DYNAMIC SWITCHING WHEN NODE FAILURE IS OCCURED IN WIRELESS SENSOR NETWORK FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 방법 및 노드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 네트워크 내 임의 노드 오작동 발생시 네트워크 내 노드들 간의 연결관계를 재정비하기 위한 비용과 시간을 줄이도록 동적 스위칭을 수행하는 방법 및 노드에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a method and a node for performing dynamic switching when an arbitrary node in a wireless sensor network malfunctions, and more particularly, to a method and a node for reducing a cost and a time for re- To a method and a node for performing dynamic switching.

무선센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 기술은 별도의 유선 네트워크를 구성하지 않고도 원격으로 온도, 습도, 조도, 압력 등의 다양한 상태 및 환경정보를 측정/감지할 수 있는 무선 기술이다. 이러한 무선센서 네트워크는 환경상태 감시, 구조물 및 빌딩상태 감시, 화산활동 감시, 정밀한 식물재배, 지역 및 시설보안 등과 같이 사람의 접근이 어렵거나 또는 상시적인 측정, 감시, 제어를 필요로 하는 지역이나 대상물에 대해 저렴하고 효과적으로 활용될 수 있다.Wireless Sensor Network technology is a wireless technology that can measure / detect various status and environmental information such as temperature, humidity, illuminance, pressure and so on remotely without constructing a separate wired network. Such a wireless sensor network can be used in areas or objects requiring human access, such as monitoring of environmental conditions, monitoring structures and building conditions, monitoring volcanic activity, precise plant cultivation, area and facility security, It can be used cheaply and effectively.

원격으로 대상물의 감시 및 제어를 위해서 적어도 하나의 무선센서 네트워크가 정의된다. 각 무선센서 네트워크는 센서와 무선통신 모듈을 갖는 여러 개의 노드가 분산된 일정한 공간에서 단거리 무선링크를 통해 상호 연결되는 멀티 홉 네트워크를 이룬다. 이때, 노드는 주변상태를 측정하여 인접 노드로 전달하거나, 인접 노드로부터 수신한 데이터를 또 다른 인접 노드로 전달한다. 그리고, 각 무선센서 네트워크를 PCS(Personal Communication Services), WLAN(Wireless Local Area network), xDSL(x Digital Subscriber Line), 코넷(KORNET) 등과 같은 유무선 네트워크를 통해 별도의 베이스 스테이션(Base Station)과 연결함으로써, 사용자는 현장에 가지 않더라도 중앙서버 접속에 접속하여 해당지역 및 대상물의 감시, 관리 등과 같은 응용 서비스를 용이하게 이용할 수 있다. At least one wireless sensor network is defined for remotely monitoring and controlling objects. Each wireless sensor network is a multi-hop network in which a plurality of nodes having sensors and wireless communication modules are interconnected through a short-range wireless link in a distributed space. At this time, the node measures the circumstance and transmits it to the neighboring node or transmits the data received from the neighboring node to another neighboring node. Each wireless sensor network is connected to a separate base station through a wired / wireless network such as PCS (Personal Communication Services), WLAN (Wireless Local Area Network), xDSL (x Digital Subscriber Line), KORNET, Thus, even if the user does not go to the site, the user can access the central server connection and easily use the application service such as monitoring and management of the area and the object.

이러한 무선센서 네트워크에서 이용되는 데이터 병합 트리(data aggregation tree)란 여러 개의 노드로부터 수신한 데이터를 병합하고, 병합한 데이터를 베이스 스테이션에 전송하도록 동작하는 트리 구조를 의미한다. 이러한 데이터 병합 트리에서 각 노드는 데이터를 수신하는 객체와 데이터를 송신하는 객체가 미리 지정되어 있으며, 각 지정된 루트 대로 데이터를 전송하고 병합하도록 동작한다. A data aggregation tree used in the wireless sensor network means a tree structure that merges data received from a plurality of nodes and transmits the merged data to the base station. In this data merge tree, each node has an object to receive data and an object to transmit data, and it operates to transfer and merge data to each designated route.

그런데, 데이터 병합 트리에서, 천재 지변이나 날씨 등의 영향으로 인해 어느 한 노드가 고장(failure)나는 경우, 고장난 노드에 대한 자식 노드들은 자신들이 갖는 데이터를 베이스 스테이션으로 보낼 수 없기 때문에, 전체 트리 구조 자체를 다시 설계하는 방식으로 재정비된다. 그러나, 이러한 방식의 경우, 시간과 비용 면에서 많은 소모를 가져다 주며, 고장에 의한 영향을 받지 않은 노드까지도 재정비되는 결과를 가져다 줄 수도 있어 매우 비효율적이라는 문제점이 존재한다.However, in a data merge tree, when a node fails due to a natural disaster or weather, child nodes for a failed node can not send their data to the base station, It is rearranged in a way that redesigns itself. However, this method has a problem in that it consumes much in terms of time and cost, and it may result in rearrangement of nodes not affected by the failure, which is very inefficient.

공개특허공보 제10-2014-0127904호 (공개일 : 2014.11.04)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2014-0127904 (Publication date: April 4, 2014)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무선센서 네트워크에 있어서, 오작동 노드가 발생된 경우, 오작동 노드와 인접한 영역의 노드들의 관계만을 재정비함으로써, 네트워크 비용과 재정비 시간을 절약할 수 있는 동적 스위칭을 수행하는 방법 및 노드를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the related art, and it is an object of the present invention to provide a wireless sensor network in which, when a malfunctioning node occurs, only a relation between nodes in an area adjacent to a malfunctioning node is restructured, And to provide a method and a node for performing dynamic switching.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르는, 무선센서 네트워크에 포함된 노드에 의해 수행되는, 상기 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법은, (a) 기 연결된 부모 노드의 오작동을 감지하는 단계; (b) 상기 오작동된 부모 노드를 제외한 적어도 하나의 이웃 노드의 활용되지 않는 타임슬롯 구간인 가용 타임슬롯과 자신의 부모 노드로 데이터를 전송하는 타임슬롯 구간의 순서값인 랭크값을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 검출된 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는 단계를 포함한다.As a technical means for achieving the above-mentioned technical problem, a dynamic switching method for any node malfunction in the wireless sensor network, which is performed by a node included in a wireless sensor network, according to an embodiment of the present invention, Detecting a malfunction of a previously connected parent node; (b) detecting a rank value which is an order value of an available time slot which is an unused time slot period of at least one neighboring node other than the malfunctioning parent node and a time slot period during which data is transmitted to its parent node; And (c) selecting one of the at least one neighboring node as a new parent node based on the detected available time slot and the rank value.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드는, 상기 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 프로그램을 수행하는 프로세서;를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 프로그램을 수행할 경우, 기 연결된 부모 노드의 오작동을 감지하고, 상기 오작동된 부모 노드를 제외한 적어도 하나의 이웃 노드의 활용되지 않는 타임슬롯 구간인 가용 타임슬롯과 자신의 부모 노드로 데이터를 전송하는 타임슬롯 구간의 순서값인 랭크값을 검출하며, 상기 검출된 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a node for performing dynamic switching in the event of an arbitrary node malfunction in a wireless sensor network, comprising: a memory for storing a program for performing dynamic switching when the random node malfunctions; And a processor for executing the program, wherein when the program is executed, the processor detects a malfunction of a previously connected parent node, and detects an unused time of at least one neighboring node other than the malfunctioning parent node The method includes detecting a rank value that is an order value of an available time slot that is a slot interval and a time slot interval that transmits data to a parent node of the mobile node and detects a rank value that is one of the at least one neighboring node based on the detected available time slot and rank value The neighbor node is selected as a new parent node.

본 발명의 일 실시예는 노드 오작동에 의해 영향을 받는 데이터 병합 트리의 일부분인 오작동 노드 주변 지역의 노드만 연결관계를 업데이트함으로써, 가능한한 업데이트 수를 제한할 수 있게 되어, 효율적인 네트워크 구조의 양호한 특성을 유지할 수 있다.One embodiment of the present invention can limit the number of updates as much as possible by updating only the nodes in the vicinity of the malfunction node that are part of the data merge tree affected by the node malfunction, Lt; / RTI >

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선센서 네트워크 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선센서 네트워크를 구성하는 일부 노드들에 대한 트리 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 노드의 내부 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 가용 타임슬롯을 설명하기 위한 트리 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수행되는 제 1 동적 스위칭 동작을 설명하기 위한 트리 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 수행되는 제 2 동적 스위칭 동작을 설명하기 위한 트리 구조도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라 수행되는 제 3 동적 스위칭 동작을 설명하기 위한 트리 구조도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예와 이상적인 실시예 간의 노드 오작동시의 지연 시간을 비교하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a structural diagram of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.
2 is a tree structure diagram of some nodes constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating internal components of a node in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a tree structure diagram for explaining available time slots according to an embodiment of the present invention.
5 is a tree structure diagram for explaining a first dynamic switching operation performed according to an embodiment of the present invention.
6 is a tree structure diagram for explaining a second dynamic switching operation performed in accordance with an embodiment of the present invention.
7A and 7B are tree diagrams for explaining a third dynamic switching operation performed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph for comparing the delay time during a node malfunction between an embodiment of the present invention and an ideal embodiment.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of performing dynamic switching when a node malfunctions in a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

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 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

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. 한편, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '~부'는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.In this specification, the term " part " includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized by using both. Further, one unit may be implemented using two or more hardware, or two or more units may be implemented by one hardware. On the other hand, 'to' is not limited to software or hardware, 'to' may be configured to be an addressable storage medium, and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components. In addition, the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.

이하에서, 본 명세서에서 언급되는 용어들의 정의에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, definitions of terms referred to in this specification will be described.

"노드(node)"란 네트워크를 구성하는 하나의 개체로서, 네트워크를 통해 서버나 타 노드에 접속할 수 있는 센서를 의미할 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않으며, "노드"는 컴퓨터, 휴대용 단말기 중 어느 하나일 수도 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어, 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 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한, "네트워크"는 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다. A "node" is an entity that constitutes a network, and may refer to a sensor that can be connected to a server or other node through a network. However, the present invention is not limited to this, and the "node" may be either a computer or a portable terminal. Here, the computer includes, for example, a notebook computer, a desktop computer, a laptop computer, and the like, each of which is equipped with a web browser (WEB Browser), and the portable terminal may be a wireless communication device , Personal Communication System (PCS), Global System for Mobile communications (GSM), Personal Digital Cellular (PDC), Personal Handyphone System (PHS), Personal Digital Assistant (PDA), International Mobile Telecommunication (IMT) Based wireless communication apparatuses such as a W-CDMA (Code Division Multiple Access) -2000, a W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), and a Wibro (Wireless Broadband Internet) terminal. The term "network" may also be used in a wired network such as a local area network (LAN), a wide area network (WAN) or a value added network (VAN) And may be implemented in all kinds of wireless networks, such as communication networks.

"부모 노드"란 복수의 노드로 구성된 트리 구조에 있어서 임의의 노드에 대하여 미리 지정된 상위 노드를 의미하는 것으로서, 임의의 노드가 데이터를 송신하는 객체가 될 수 있다. 또한, "자식 노드"란 트리 구조에 있어서 임의의 노드에 대하여 미리 지정된 하위 노드를 의미하는 것으로서, 임의의 노드가 데이터를 수신하는 객체가 될 수 있다. 또한, "형제 노드"란 데이터를 송수신하는 관계가 아닌 수평적인 관계의 이웃하는 노드를 의미한다. The "parent node" means an ancestor node previously specified for an arbitrary node in a tree structure composed of a plurality of nodes, and an arbitrary node can be an object to which data is transmitted. The term "child node " means a lower node previously designated for an arbitrary node in a tree structure, and an arbitrary node may be an object receiving data. Also, "sibling node" means a neighboring node of a horizontal relationship, not a relation of transmitting and receiving data.

"타임슬롯(timeslot)"이란 무선센서 네트워크에 포함된 노드들이 동작함에 있어 시각 동기화를 이루도록 주어지는 통신 스케줄을 의미한다. 타임슬롯은 복수의 서브슬롯으로 나누어진다. 타임슬롯은 각 노드마다 할당되며, 자신에게 할당된 타임슬롯 구간에서만 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 트리 구조 내 노드의 위치에 따라 동일하거나 상이한 타임슬롯이 각 노드에 할당될 수 있다. 이러한 타임슬롯은 무선센서 네트워크가 웨이크업(wake up)/슬립(sleep) 모드 사용을 통해 효율적으로 에너지를 사용할 수 있도록 한다. 즉, 활성상태와 비활성상태를 반복함으로써 정해진 시간 동안에만 필요한 통신을 하여 노드의 에너지 사용을 억제하는 것이다.A " timeslot "means a communication schedule that is given to achieve time synchronization in the operation of nodes included in a wireless sensor network. A time slot is divided into a plurality of sub-slots. A time slot is assigned to each node, and data can be transmitted only in a time slot period allocated to the node. In addition, the same or different timeslots may be assigned to each node depending on the location of the node in the tree structure. These timeslots allow the wireless sensor network to efficiently use energy through wake up / sleep modes. That is, by repeating the active state and the inactive state, necessary communication is performed only for a predetermined time period, thereby suppressing the energy use of the node.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선센서 네트워크 시스템(10)은 적어도 하나의 노드(100)와 베이스 스테이션(200)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a wireless sensor network system 10 according to an embodiment of the present invention includes at least one node 100 and a base station 200.

여기서 무선센서 네트워크 시스템(10)은 데이터 병합 트리 구조 형태로 설계될 수 있다. 즉, 최하위 노드(100)에서 상위 노드(100)로 갈수록 데이터를 전송하고 병합하는 과정을 거쳐, 베이스 스테이션(200)에서 모든 노드(100)의 데이터가 병합된 결과물을 수신할 수 있다. Here, the wireless sensor network system 10 can be designed in the form of a data merge tree structure. That is, the data transmitted from the lowest node 100 to the upper node 100 may be transmitted and merged, and the result of merging data of all the nodes 100 may be received in the base station 200.

이때, 각각의 노드(100)들은 부모 노드(100) 및 자식 노드(100)가 미리 지정되어 있으며, 타임슬롯이 할당되어 있어, 타임슬롯에 의해 정해진 스케줄에 따라 데이터 송수신이 필요한 경우에만 활성화되어 데이터 수신, 병합, 송신 등의 기능을 수행할 수 있다. At this time, each of the nodes 100 is designated in advance for the parent node 100 and the child node 100, and is activated only when data transmission / reception is required according to the schedule determined by the time slot, Reception, merging, transmission, and the like.

도 2를 참조하여, 데이터 병합 트리 구조의 노드들이 타임슬롯에 의해 정해진 스케줄에 따라 동작하는 원리를 설명하도록 한다. With reference to FIG. 2, a description will be given of the principle that nodes of the data merge tree structure operate according to a schedule determined by a time slot.

구체적인 설명에 앞서, 무선센서 네트워크 시스템(10)에서 주어진 동작 규약에 대해서 설명하도록 한다. 무선센서 네트워크 내에서 각 노드(100)들은 오직 하나의 타임슬롯 구간에서만 데이터를 수신할 수 있고, 데이터 송수신은 동일한 타임슬롯 구간에서 수행할 수 없도록 구성되어 있다. 또한, 임의의 노드에서 수행되는 데이터 병합은 각 노드로부터 전송되어 나가는 데이터 패킷들의 크기가 모두 동일하게 되도록 완벽한 병합이 이루어질 수 있다. 그리고, 각 노드는 랭크값이라는 식별정보를 포함한다. 랭크값은 어느 한 노드가 타 노드와 연결되는 데이터 링크의 개수를 의미하거나, 어느 한 노드가 자신의 부모 노드로 데이터를 전송하는 타임슬롯 구간의 순서값을 의미한다. 예를 들어, 랭크값이 k로 주어진 노드는 1개의 부모 노드와 k-1개의 자식 노드를 갖도록 구성된다. 또한, k 랭크값의 노드는 첫 번째부터 k-1번째 타임슬롯 구간 동안 자식 노드로부터 데이터를 수집하고 k 번째 타임슬롯 구간 동안 부모 노드로 수집하여 병합한 데이터를 전송한다. Prior to a specific description, the operation conventions given in the wireless sensor network system 10 will be described. Each node 100 in the wireless sensor network can receive data in only one time slot period and data transmission and reception can not be performed in the same time slot period. In addition, the merge of data performed at an arbitrary node can be performed in a perfect merge such that the sizes of data packets transmitted from each node are all the same. Each node includes identification information called a rank value. The rank value means the number of data links to which one node is connected to another node or the order value of a time slot period in which a node transmits data to its parent node. For example, a node given a rank value k is configured to have one parent node and k-1 child nodes. The k-rank node collects data from the child node during the k-1th time slot period from the first node, and transmits the merged data to the parent node during the k-th time slot period.

도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 먼저, 최하위에 배치된 노드들은 데이터 링크를 한 개만 가지며 첫 번째 타임슬롯 구간에서 데이터를 부모 노드로 전송하기 때문에 랭크값이 1로 주어진다. 첫 번째 타임슬롯 구간에서 데이터를 전송받은 부모 노드들은 데이터 링크를 2개 가지며 두 번째 타임슬롯 구간에서 부모 노드로 데이터를 전송하기 때문에 랭크값이 2로 주어진다. 이와 같은 방식으로 랭크값이 3인 노드는 세 번째 타임슬롯 구간에 데이터를 전송한다. 그리고, 랭크값이 4인 노드는 이전 타임슬롯 구간에서 모든 자식 노드들로부터 데이터를 수신하게 되며, 수신한 데이터를 병합하여 네 번째 타임슬롯 구간에 베이스 스테이션(200)으로 병합된 데이터를 전송한다. 결과적으로, 도 2의 예에서는 모든 데이터가 최하위 노드에서 베이스 스테이션(200)에 전송되기 까지 총 4개의 타임슬롯 구간에 대응하는 시간 지연이 발생되는 것으로 판단할 수 있다. 2, first, since the lowest-ranked nodes have only one data link and the data is transmitted to the parent node in the first time slot period, the rank value is given as 1. In the first time slot period, the parent node receiving the data has two data links and the data is transmitted to the parent node in the second time slot period, so that the rank value is given as 2. In this manner, a node having a rank value of 3 transmits data in a third time slot period. A node having a rank value of 4 receives data from all child nodes in a previous time slot period, merges the received data, and transmits the merged data to the base station 200 in a fourth time slot period. As a result, in the example of FIG. 2, it can be determined that a time delay corresponding to a total of four time slot periods occurs until all the data is transmitted from the lowermost node to the base station 200.

이러한 무선센서 네트워크 시스템(10)에 있어서, 어느 하나의 노드에 오작동이 발생되는 경우, 오작동 노드가 자식 노드로부터 송신된 데이터를 수신할 수 없거나 수신한 데이터를 부모 노드를 송신할 수 없게 되는 문제가 발생될 수 있다. 여기서 노드의 오작동이란, 천재지변이나 날씨 등의 영향에 의해 노드에 기계적 결함이 발생되는 경우나 노드가 가진 전력 소진으로 인해 동작하지 않는 경우 등과 같이 노드가 데이터 송수신을 수행함에 있어 온전한 기능을 할 수 없게 되는 모든 경우의 동작상태를 의미한다. 또한, 노드의 오작동으로서, 후술하는 부모 노드의 동적 스위칭 동작에 의해 부모 노드로부터 연결관계를 해제 당해버린 경우 역시 포함할 수도 있다. In the wireless sensor network system 10, if a malfunction occurs in any one of the nodes, the malfunctioning node can not receive data transmitted from the child node or can not transmit the received data to the parent node Lt; / RTI > Here, a malfunction of a node means that a node can perform a full function in performing data transmission and reception, such as when a mechanical fault occurs in a node due to a natural disaster or weather, or when the node does not operate due to power exhaustion This means the operating state in all cases where it disappears. It is also possible to include a case where the connection relationship is released from the parent node by a dynamic switching operation of a parent node, which will be described later, as a malfunction of the node.

노드 오작동이 발생되는 경우, 자식 노드는 데이터를 전송할 새로운 부모 노드를 찾는 것이 중요하다. 이때, 본 발명의 일 실시예는 오작동이 발생된 노드 근처에서만 오작동 노드의 자식 노드가 새로운 부모 노드를 찾는 동적 스위칭을 수행하도록 함으로써, 네트워크 시간 및 비용소모를 줄이는 것을 목적으로 한다. If a node malfunctions, it is important for the child node to find a new parent node to send the data to. At this time, an embodiment of the present invention aims at reducing network time and cost by allowing a child node of a malfunctioning node to perform dynamic switching to find a new parent node only in the vicinity of a node where a malfunction occurs.

도 3을 참조하여, 이러한 목적을 달성하기 위한 노드(100)에 포함되는 구성요소에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. With reference to FIG. 3, the elements included in the node 100 for achieving this object will be described in detail.

각 노드(100)는 부모 노드 오작동 발생시 동적 스위칭을 수행하기 위한 프로그램(또는 애플리케이션)이 저장된 메모리와 위 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램의 실행에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있는데, 각 기능을 수행하기 위한 프로세서에 포함되는 모듈들을 부모 노드 오작동 감지부(110), 이웃 노드 정보 검출부(120), 부모 노드 스위칭부(130)로 나타낼 수 있다. Each node 100 may be configured to include a memory for storing a program (or an application) for performing dynamic switching when a parent node malfunction occurs, and a processor for executing the above program. Here, the processor may perform various functions according to the execution of the program stored in the memory. The modules included in the processor for performing each function may be referred to as a parent node malfunction detection unit 110, a neighbor node information detection unit 120, And may be represented by a switching unit 130.

부모 노드 오작동 감지부(110)는 기 연결된 자신의 부모 노드의 오작동을 감지할 수 있다. 예를 들어, 부모 노드의 송수신 패킷에 대한 오버히어링(overhearing)을 통하여 부모 노드의 오작동 여부를 판단할 수 있다. 또는 부모 노드로 송신한 데이터에 대한 ACK(acknowledgment) 메시지의 수신여부에 따라 부모 노드의 오작동 여부를 판단할 수 있다. The parent node malfunction detection unit 110 may detect malfunction of the parent node of the connected parent node. For example, it is possible to determine whether a parent node is malfunctioning by overhearing a transmission / reception packet of a parent node. Or whether or not the parent node malfunctions according to whether an acknowledgment (ACK) message for data transmitted to the parent node is received or not.

이웃 노드 정보 검출부(120)는 자신과 위치적으로 이웃한 노드의 가용 타임슬롯(available timeslot)과 랭크값을 검출한다. 각 노드(100)는 자신과 이웃한 위치에 배치된 이웃 노드에 대한 정보를 미리 저장하고 있기 때문에, 미리 저장된 정보로부터 이웃한 노드의 가용 타임슬롯과 랭크값을 검출할 수 있다. 또는, 이웃 노드의 위치식별정보를 파악하여 이웃 노드로 질의 데이터를 전송하여 타임슬롯과 랭크값을 검출할 수도 있다. The neighbor node information detection unit 120 detects available timeslots and rank values of neighboring nodes in position. Since each node 100 stores information on neighboring nodes located at neighboring positions in advance, it is possible to detect available time slots and rank values of neighboring nodes from previously stored information. Alternatively, it is possible to detect the time slot and the rank value by receiving the location identification information of the neighboring node and transmitting the query data to the neighboring node.

여기서 가용 타임슬롯이란 노드가 동작하는 타임슬롯 구간 이전의 구간들 중 해당 노드에 의해 활용되지 않는 타임슬롯 구간을 의미한다. 구체적으로 도 4를 통하여 설명하도록 한다.Here, the available time slot means a time slot period that is not utilized by the corresponding node among the intervals before the time slot period in which the node operates. This will be described in detail with reference to FIG.

도 4에서 노드 C는 랭크값이 2로 규정되어 있다. 그러므로 두 번째 타임슬롯에서 데이터를 전송한다. 따라서, 첫 번째 타임슬롯 구간은 자식 노드로부터 데이터를 수신할 수 있음에도 불구하고, 자식 노드가 없음으로 인해 미활용되고 있다. 이때, 노드 C의 첫 번째 타임슬롯을 가용 타임슬롯이라고 한다. 가용 타임슬롯에 대한 표시는 "{ }"로 표시될 수 있다. 그에 따라, 노드 C의 우측에는 1이라는 숫자가 중괄호 안에 표시되어 있다. In FIG. 4, the node C has a rank value of 2. Therefore, data is transmitted in the second time slot. Therefore, although the first time slot period can receive data from the child node, the child node is not used due to the absence of the child node. At this time, the first time slot of node C is called an available time slot. An indication of the available time slot may be indicated by "{} ". Accordingly, the number 1 is indicated on the right side of the node C in brackets.

부모 노드 스위칭부(130)는 검출된 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 적어도 하나의 이웃 노드 중 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택한다.The parent node switching unit 130 selects one of the neighboring nodes as a new parent node based on the detected available time slot and the rank value.

먼저, 부모 노드 스위칭부(130)는 제 1 동적 스위칭 동작을 이용하여 새로운 부모 노드를 선택할 수 있다. 구체적으로, 노드(100)는 적어도 하나의 이웃 노드 중 자신의 랭크값과 같거나 큰 랭크값을 가지며 가용 타임슬롯을 갖는 제 1 이웃 노드가 존재하는 경우, 제 1 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택할 수 있다. 이때, 제 1 이웃 노드가 복수 개 존재하는 경우, 랭크값이 가장 작은 제 1 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택할 수 있다. First, the parent node switching unit 130 may select a new parent node using the first dynamic switching operation. Specifically, when the node 100 has a rank value equal to or greater than its own rank value of at least one neighbor node and a first neighbor node having an available time slot exists, the first neighbor node is selected as a new parent node . At this time, if there are a plurality of first neighbor nodes, the first neighbor node having the lowest rank value may be selected as a new parent node.

예를 들어, 도 5를 참조하여, 노드 D에서 오작동이 발생한 경우를 가정한다. 이때, 노드 F는 자신의 부모 노드가 오작동이 일어난 것을 감지하고 이웃 노드들 중 새로운 부모 노드를 선택하려고 한다. 이 경우, 노드 F의 랭크값인 1과 같거나 큰 랭크값을 가지며 가용 타임슬롯을 갖는 노드는 랭크값 2를 가지며 첫 번째 타임슬롯을 가용 타임슬롯으로 갖는 노드 C와 랭크값 3을 가지며 두 번째 타임슬롯을 가용 타임슬롯으로 갖는 노드 B가 존재한다. 그러나, 노드 C의 랭크값이 노드 B의 랭크값보다 낮기 때문에 노드F는 노드 C를 새로운 부모 노드로 선택한다. 왜냐하면, 가장 큰 랭크값을 갖는 노드의 가용 타임슬롯은 추후 사용을 위해 남겨두는 것이 좋기 때문이다. For example, with reference to FIG. 5, it is assumed that a malfunction occurs at the node D. FIG. At this time, the node F detects that its parent node malfunctions and tries to select a new parent node among the neighboring nodes. In this case, a node having a rank value equal to or higher than the rank value 1 of the node F and having an available time slot has a rank value 2, a node C having the first time slot as an available time slot and a rank value 3, There exists a node B having a time slot as an available time slot. However, since the rank value of the node C is lower than the rank value of the node B, the node F selects the node C as the new parent node. This is because it is good to leave available time slots of the node with the highest rank value for later use.

또한, 부모 노드 스위칭부(130)는 제 2 동적 스위칭 동작을 이용하여 새로운 부모 노드를 선택할 수 있다. 구체적으로, 노드(100)는 적어도 하나의 이웃 노드 중 가용 타임슬롯 구간의 순서값이 자신의 랭크값보다 낮은 제 2 이웃 노드만 적어도 하나 이상 존재하는 경우, 가장 높은 가용 타임슬롯 구간의 순서값을 갖는 제 2 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하고, 선택한 제 2 이웃 노드의 타임슬롯 구간의 순서값과 같거나 높은 랭크값을 갖는 자식 노드에 대한 연결을 해제 할 수 있다. In addition, the parent node switching unit 130 may select a new parent node using the second dynamic switching operation. Specifically, when at least one second neighbor node having an order value of an available time slot interval of at least one neighbor node is lower than its own rank value, the node 100 sets an order value of the highest available time slot interval as The second neighboring node having a rank value equal to or higher than the order value of the time slot period of the selected second neighboring node can be released.

예를 들어, 도 6을 참조하여, 노드 B에 오작동이 발생된 경우를 가정한다. 노드 D는 본래 랭크값이 2로 규정되어 있었다. 그 순간 노드 B에 오작동이 발생될 경우, 노드 D는 부모 노드를 잃어버리게 된다. 이때, 가용 타임슬롯을 갖는 노드는 노드 C만 존재한다. 그런데, 노드 C의 가용 타임슬롯 구간의 순서값은 1이다. 즉, 첫 번째 타임슬롯 구간에서만 노드 D는 노드 C에게 데이터를 전송할 수 있다. 그러나, 노드 D는 랭크값이 2로 규정되어 있어, 첫 번째 타임슬롯 구간에서는 노드 F로부터 데이터를 수신받고 있는 상황이기 때문에, 노드 C를 부모 노드로 지정할 수 없다. 그러므로, 노드 D는 노드 C를 부모 노드로 선택함과 동시에 노드 C의 가용 타임슬롯 구간의 순서값(즉, 1)과 동일하거나 높은 랭크값을 갖는 자식 노드인 노드 F에 대한 연결을 해제한다. For example, with reference to FIG. 6, it is assumed that a malfunction has occurred in the node B. FIG. The node D originally had a rank value of 2. If a malfunction occurs at node B at that moment, node D loses its parent node. At this time, only the node C having the available time slot exists. However, the order value of the available time slot period of the node C is 1. That is, node D can transmit data to node C only in the first time slot period. However, since the node D has a rank value of 2 and is receiving data from the node F in the first time slot period, the node C can not be designated as the parent node. Therefore, the node D selects the node C as the parent node and at the same time releases the connection to the node F which is the child node having the rank value equal to or higher than the order value of the available time slot period of the node C (i.e., 1).

한편, 도 6에 도시된 제 2 동적 스위칭 동작의 경우, 노드 D는 새로운 부모 노드를 찾게 되지만, 노드 F는 자신의 부모 노드를 잃어버리게 되므로 새로운 부모 노드를 스스로 찾아야 한다는 문제점이 발생된다. Meanwhile, in the case of the second dynamic switching operation shown in FIG. 6, the node D finds a new parent node, but the node F loses its parent node, and thus a new parent node must be found by itself.

또한, 부모 노드 스위칭부(130)는 제 3 동적 스위칭 동작을 이용하여 새로운 부모 노드를 선택할 수 있다. 구체적으로, 노드(100)는 적어도 하나의 이웃 노드 중 가용 타임슬롯을 갖는 이웃 노드가 존재하지 않는 경우, 베이스 스테이션(200)에서 가장 가까운 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택 할 수 있다. 이 경우, 노드(100)는 자신이 포함된 상기 베이스 스테이션(200)으로부터 최하위 노드까지의 경로 내에 속하는 노드들 간의 연결관계를 기준으로 자신의 랭크값을 부모 노드나 베이스 스테이션(200)으로부터 수신하여 갱신하거나 자체적으로 갱신할 수 있다.In addition, the parent node switching unit 130 may select a new parent node using the third dynamic switching operation. Specifically, the node 100 may select a nearest neighbor node in the base station 200 as a new parent node when there is no neighboring node having an available time slot among at least one neighboring node. In this case, the node 100 receives its rank value from the parent node or the base station 200 on the basis of the connection relationship between nodes included in the path from the base station 200 to the lowest node included therein Update or update itself.

예를 들어, 도 7a 및 7b를 참조하여, 도 6의 제 2 동적 스위칭 동작이 발생한 이후의 경우를 가정한다. 도 6의 경우, 노드 F는 새로운 부모 노드를 찾아야하는 상황에 직면한다. 이때, 이웃 노드인 노드 C, D, E, G 중 가용 타임슬롯을 갖는 노드들이 하나도 존재하지 않게 된다. 그에 따라 도 7a와 같이, 노드 F는 베이스 스테이션(200)에서 거리 상 가장 가까이 위치한 노드 C를 부모 노드로 선택한다. 이 경우, 노드 A, C, F의 랭크값은 새롭게 정렬된다. 즉, 노드 C는 노드 D와 F로부터 동시에 데이터를 수신할 수 없게 되는데, 노드 A에 세 번째 가용 타임슬롯 구간이 존재하기 때문에, 노드 C의 랭크값은 3으로 갱신되고, 노드 F의 랭크값은 2로 갱신될 수 있다. 이 경우, 노드 G는 제 1 동적 스위칭 동작 방식을 통하여 도 7b와 같이 노드 F를 자신의 새로운 부모 노드로 선택할 수 있다. For example, with reference to Figs. 7A and 7B, it is assumed that the second dynamic switching operation of Fig. 6 occurs. In the case of FIG. 6, node F is faced with the situation of finding a new parent node. At this time, none of the neighboring nodes C, D, E, and G have available time slots. Accordingly, as shown in FIG. 7A, the node F selects the node C located closest to the base station 200 as the parent node. In this case, the rank values of the nodes A, C, and F are newly aligned. That is, the node C can not simultaneously receive data from the nodes D and F. Since the third available time slot interval exists in the node A, the rank value of the node C is updated to 3, and the rank value of the node F is updated 2 < / RTI > In this case, the node G can select the node F as its new parent node through the first dynamic switching operation method as shown in FIG. 7B.

이와 같은 방식으로 임의 노드 오작동시 타 노드의 동적 스위칭을 수행함에 따라, 무선센서 네트워크의 데이터 송수신 동작에 소요되는 지연 시간을 최소화할 수 있다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 경우는 ADA로 표현되어 있으며, 이상적인 실시예의 경우는 DEDA로 표현되어 있다. 도 8에 도시되어 있다시피, 본 발명의 일 실시예의 지연 시간 그래프는 이상적인 실시예의 그래프에 매우 가깝게 분포 되어 있는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 약 6% 정도만 이상적인 실시예에 비하여 지연 시간 정도가 낮은 것으로 파악된다. By performing dynamic switching of the other node in case of malfunction of the arbitrary node in this manner, the delay time required for the data transmission / reception operation of the wireless sensor network can be minimized. Referring to FIG. 8, an embodiment of the present invention is represented by ADA, and an ideal embodiment is represented by DEDA. As shown in FIG. 8, it can be seen that the delay time graph of one embodiment of the present invention is very close to the graph of the ideal embodiment. Specifically, it can be seen that the delay time of the embodiment of the present invention is about 6% lower than that of the ideal embodiment.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 9, a dynamic switching method in the case of a node malfunction in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

이하의 방법은 도 3을 통해 설명한 노드(100)에 의해 수행되는 것이므로, 아래에서 다소 생략된 부분이 있더라 하더라도 도 3을 통하여 설명된 방법적인 특징들을 모두 포함한다. The following method is performed by the node 100 described with reference to FIG. 3, and thus includes all of the methodical features described with reference to FIG. 3, even if there are somewhat omitted parts below.

먼저, 각 노드(100)들은 기 연결된 부모 노드의 오작동을 감지한다(S900).First, each node 100 detects a malfunction of a previously connected parent node (S900).

이어서, 노드(100)는 적어도 하나의 이웃 노드의 가용 타임슬롯과 랭크값을 검출한다(S910).Next, the node 100 detects available time slots and rank values of at least one neighbor node (S910).

마지막으로, 노드(100)는 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하여 스위칭을 수행한다(S920). 이때, 스위칭을 통하여 단순히 새로운 부모 노드를 선택할 수도 있지만, 주변 상황에 따라 자식 노드와의 연결을 추가적으로 해제할 수도 있다. 또한, 새로운 부모 노드에 대한 연결 이후 베이스 스테이션(200)까지 도달하는 링크 내 각 노드(100)의 랭크값 갱신이 필요한 경우, 랭크값을 갱신할 수도 있다. Finally, the node 100 performs switching by selecting any one of the neighboring nodes as a new parent node based on the available time slot and rank value (S920). At this time, it is possible to simply select a new parent node through switching, but the connection with the child node may be additionally released depending on the surrounding situation. It is also possible to update the rank value if it is necessary to update the rank value of each node 100 in the link reaching the base station 200 after the connection to the new parent node.

이상으로 설명한 본 발명의 일 실시예는 노드 오작동에 의해 영향을 받는 데이터 병합 트리의 일부분인 오작동 노드 주변 지역의 노드만 연결관계를 업데이트함으로써, 가능한한 업데이트 수를 제한할 수 있게 되어, 효율적인 네트워크 구조의 양호한 특성을 유지할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, the number of updates can be limited as much as possible by updating only the nodes in the vicinity of the malfunction node, which is a part of the data merge tree affected by the node malfunction, Can be maintained.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 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. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium can include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.

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.While the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.

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.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 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.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 무선센서 네트워크 시스템
100 : 노드
200 : 베이스 스테이션
10: Wireless sensor network system
100: node
200: Base station

Claims (16)

무선센서 네트워크에 포함된 노드에 의해 수행되는, 상기 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법에 있어서,
(a) 기 연결된 부모 노드의 오작동을 감지하는 단계;
(b) 상기 오작동된 부모 노드를 제외한 적어도 하나의 이웃 노드의 활용되지 않는 타임슬롯 구간인 가용 타임슬롯과 자신의 부모 노드로 데이터를 전송하는 타임슬롯 구간의 순서값인 랭크값을 검출하는 단계; 및
(c) 상기 검출된 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는 단계;를 포함하며,
상기 (c) 단계는,
상기 부모 노드 선택 후, 자식 노드에 대한 연결을 해제하는 단계를 추가로 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
A method of dynamic switching in the event of a malfunction of any node in the wireless sensor network, which is performed by a node included in a wireless sensor network,
(a) detecting a malfunction of the connected parent node;
(b) detecting a rank value which is an order value of an available time slot which is an unused time slot period of at least one neighboring node other than the malfunctioning parent node and a time slot period during which data is transmitted to its parent node; And
(c) selecting one of the at least one neighboring node as a new parent node based on the detected available time slot and a rank value,
The step (c)
Further comprising the step of releasing the connection to the child node after the parent node is selected.
제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 자신의 랭크값과 같거나 큰 랭크값을 가지며 가용 타임슬롯을 갖는 제 1 이웃 노드가 존재하는 경우, 상기 제 1 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는 단계를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
The method according to claim 1,
The step (c)
(c-1) if the first neighboring node having a rank value equal to or greater than its own rank value of the at least one neighboring node and having an available time slot exists, the first neighboring node is selected as a new parent node The method comprising the steps of: dynamically switching at any node malfunction in a wireless sensor network.
제 2 항에 있어서,
상기 (c-1) 단계는,
상기 제 1 이웃 노드가 복수 개 존재하는 경우, 랭크값이 가장 작은 제 1 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는 단계를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
3. The method of claim 2,
The step (c-1)
And selecting a first neighboring node having a lowest rank value as a new parent node when a plurality of the first neighboring nodes exist.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-2) 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 가용 타임슬롯 구간의 순서값이 자신의 랭크값보다 낮은 제 2 이웃 노드만 적어도 하나 이상 존재하는 경우, 가장 높은 가용 타임슬롯 구간의 순서값을 갖는 제 2 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하고, 선택한 제 2 이웃 노드의 타임슬롯 구간의 순서값과 같거나 높은 랭크값을 갖는 자식 노드에 대한 연결을 해제하는 단계를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
The method according to claim 1,
The step (c)
(c-2) if at least one second neighbor node having an order value of an available time slot interval of the at least one neighbor node is lower than its own rank value, 2 selecting a neighbor node as a new parent node and releasing a connection to a child node having a rank value equal to or higher than the order value of the time slot period of the selected second neighbor node, Dynamic switching method during malfunction.
제 1 항에 있어서,
상기 부모 노드의 오작동은,
상기 부모 노드의 기계적 결함 또는 상기 부모 노드의 자신에 대한 연결 해제를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
The method according to claim 1,
The malfunction of the parent node can be prevented,
A mechanical failure of the parent node or a disconnect of the parent node itself.
제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-3) 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 가용 타임슬롯을 갖는 이웃 노드가 존재하지 않는 경우, 베이스 스테이션에서 가장 가까운 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는 단계를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
The method according to claim 1,
The step (c)
(c-3) selecting a neighboring node closest to the base station as a new parent node if there is no neighboring node having an available time slot among the at least one neighboring node. Dynamic switching method during malfunction.
제 7 항에 있어서,
상기 (c-3) 단계는,
상기 부모 노드 선택 후, 자신이 포함된 상기 베이스 스테이션으로부터 최하위 노드까지의 경로 내에 속하는 노드들 간의 연결관계를 기준으로 자신의 랭크값을 갱신하는 단계를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭 방법.
8. The method of claim 7,
The step (c-3)
And updating the rank value of the node based on a connection relation between nodes included in the path from the base station to the lowest node after the parent node is selected. Switching method.
무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드에 있어서,
상기 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 프로그램을 수행하는 프로세서;를 포함하며,
상기 프로세서는, 상기 프로그램을 수행할 경우,
기 연결된 부모 노드의 오작동을 감지하고,
상기 오작동된 부모 노드를 제외한 적어도 하나의 이웃 노드의 활용되지 않는 타임슬롯 구간인 가용 타임슬롯과 자신의 부모 노드로 데이터를 전송하는 타임슬롯 구간의 순서값인 랭크값을 검출하며,
상기 검출된 가용 타임슬롯과 랭크값을 기준으로 상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 어느 하나의 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하고,
상기 부모 노드 선택 후, 자식 노드에 대한 연결을 해제하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
A node for performing dynamic switching upon malfunction of an arbitrary node in a wireless sensor network,
A memory storing a program for performing dynamic switching when the random node malfunctions; And
And a processor for executing the program,
The processor, when performing the program,
Detecting a malfunction of the connected parent node,
Detecting a rank value which is an order value of an available time slot which is an unused time slot period of at least one neighboring node other than the malfunctioning parent node and a time slot period during which data is transmitted to its parent node,
Selecting one of the at least one neighboring node as a new parent node based on the detected available time slot and rank value,
A node that performs dynamic switching upon malfunction of any node in the wireless sensor network that disconnects the child node after selecting the parent node.
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 자신의 랭크값과 같거나 큰 랭크값을 가지며 가용 타임슬롯을 갖는 제 1 이웃 노드가 존재하는 경우, 상기 제 1 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
10. The method of claim 9,
The processor comprising:
Selecting a first neighboring node as a new parent node if a first neighboring node having a rank value equal to or greater than its own rank value of the at least one neighboring node and having an available time slot is present, A node that performs dynamic switching when an arbitrary node malfunctions.
제 10 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 1 이웃 노드가 복수 개 존재하는 경우, 랭크값이 가장 작은 제 1 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
11. The method of claim 10,
The processor comprising:
Wherein the first neighboring node having the lowest rank value is selected as a new parent node when a plurality of the first neighboring nodes exist.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 가용 타임슬롯 구간의 순서값이 자신의 랭크값보다 낮은 제 2 이웃 노드만 적어도 하나 이상 존재하는 경우, 가장 높은 가용 타임슬롯 구간의 순서값을 갖는 제 2 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하고, 선택한 제 2 이웃 노드의 타임슬롯 구간의 순서값과 같거나 높은 랭크값을 갖는 자식 노드에 대한 연결을 해제하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
10. The method of claim 9,
The processor comprising:
When there is at least one second neighbor node having an order value of an available time slot interval that is lower than its own rank value among the at least one neighbor node, the second neighbor node having the order value of the highest available time slot interval Selecting a parent node and releasing a connection to a child node having a rank value equal to or higher than the order value of the selected second neighbor node.
제 9 항에 있어서,
상기 부모 노드의 오작동은,
상기 부모 노드의 기계적 결함 또는 상기 부모 노드의 자신에 대한 연결 해제를 포함하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
10. The method of claim 9,
The malfunction of the parent node can be prevented,
A node performing dynamic switching upon malfunction of any node in the wireless sensor network, including a mechanical fault of the parent node or a disconnect of the parent node itself.
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 적어도 하나의 이웃 노드 중 가용 타임슬롯을 갖는 이웃 노드가 존재하지 않는 경우, 베이스 스테이션에서 가장 가까운 이웃 노드를 새로운 부모 노드로 선택하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
10. The method of claim 9,
The processor comprising:
Wherein the neighboring node closest to the base station is selected as a new parent node when there is no neighboring node having an available time slot among the at least one neighboring node.
제 15 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 부모 노드 선택 후, 자신이 포함된 상기 베이스 스테이션으로부터 최하위 노드까지의 경로 내에 속하는 노드들 간의 연결관계를 기준으로 자신의 랭크값을 갱신하는, 무선센서 네트워크 내 임의 노드 오작동시 동적 스위칭을 수행하는 노드.
16. The method of claim 15,
The processor comprising:
After selecting the parent node, the base station updates its rank value based on a connection relationship between nodes included in the path from the base station to the lowest node included in the base station. Node.
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