KR101729128B1 - 멀티 채널 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 - Google Patents

멀티 채널 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 및 이를 이용한 데이터 전송 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법은, 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 수신 노드에서, 하나 이상의 싱크 노드를 지정하고, 복수의 수신 노드가 싱크 노드에 연결된 서브 트리를 하나 이상 포함하는 트리 구조를 형성하는 단계; 각 서브 트리 구조에 포함된 수신 노드에 서로 상이한 타임슬롯을 할당하는 단계; 및 할당된 타임 슬롯에 기초하여 각 노드별로 채널을 할당하는 단계를 포함한다. 이때, 서브 트리 구조를 형성하는 단계는, 단일 서브 트리에 포함되는 노드의 개수가 타임슬롯의 개수에 1을 더한값과 같거나 그보다 작은 값을 갖도록 하는, 채널 할당 방법. 단계를 포함한다.

Description

멀티 채널 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 {DATA TRANSMISSION METHOD IN MULTICHANNEL WIRELESS SENSOR NETWORK INCLUDING PLURALITY OF NODES AND DATA TRANSMISSION APPARATUS USING THS SAME}
본 발명은 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 및 이를 이용한 데이터 전송 장치에 관한 것이다.
멀티 채널 무선 센서 네트워크는 기존의 싱글채널 무선 센서 네트워크와 다르게 분할된 채널을 사용하는 네트워크이다. 서로 다른 채널은 복수의 노드 간의 간섭을 회피하고 간섭이 있는 환경에서도 동시에 수신이 가능하여, 효율적으로 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 그러나, 채널을 분할함으로써 발생하는 채널의 수, 채널 스위칭 및 채널 간의 문제 등을 추가적으로 고려해야한다.
따라서, 멀티채널 무선 센서 네트워크는 싱글채널 무선 센서 네트워크에서 고려되어 왔던, 타임슬롯 스케쥴링에 관한 연구 이외에도, 채널 스케쥴링을 추가적으로 요구한다. 채널과 타임슬롯은 서로 독립된 자원이기 때문에, 두 자원 중 하나만 다르더라도 충돌이 발생하지 않지만, 채널과 타임슬롯이 일치하는 경우에는 노드 간의 충돌이 발생하기 때문이다. 때문에, 채널의 수를 무한개로 증가시켜 데이터를 전송한다면, 복수의 노드간에 발생하는 충돌을 방지할 수 있다. 그러나, 실질적으로 채널의 수는 한정되므로 불가능하다.
따라서, 한정된 채널의 수를 사용하여, 각 노드부터 싱크 노드까지 데이터를 병합하여 전송하기 위한 타임 슬롯 및 채널 할당 방법이 필요하다.
이와 관련하여, A. Ghosh, O. D. Incel, V. S. A. Kumar, and B.Krishnamachari, “Multi-channel scheduling and spanning trees: Throughput-Delay tradeoff for Fast data collection in Sensor Networks,” in Proc. NETWORKING, pp. 1731?1743, 2011. 에서는, 다중 주파수 채널을 활용에서 집계 데이터를 전달하는데 효율적인 링크 스케줄링 프로토콜 설계 방법을 제안하고 있다.
본 발명의 일부 실시예는 멀티 채널 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 및 이를 이용한 데이터 전송 장치를 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.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법은, 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 수신 노드에서, 하나 이상의 싱크 노드를 지정하고, 복수의 수신 노드가 싱크 노드에 연결된 서브 트리를 하나 이상 포함하는 트리 구조를 형성하는 단계; 각 서브 트리 구조에 포함된 수신 노드에 서로 상이한 타임슬롯을 할당하는 단계; 및 할당된 타임 슬롯에 기초하여 각 노드별로 채널을 할당하는 단계를 포함한다. 이때, 서브 트리 구조를 형성하는 단계는, 단일 서브 트리에 포함되는 노드의 개수가 타임슬롯의 개수에 1을 더한값과 같거나 그보다 작은 값을 갖도록 하는, 채널 할당 방법. 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법을 이용한 데이터 전송 장치는, 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 수신 노드와 통신하는 네트워크 통신 모듈, 채널 할당 프로그램이 저장되는 메모리, 및 채널 할당 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는 채널 할당 프로그램의 실행에 따라, 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 수신 노드에서, 하나 이상의 싱크 노드를 지정하고, 복수의 수신 노드가 싱크 노드에 연결된 서브 트리를 하나 이상 포함하는 트리 구조를 형성하여, 각 서브 트리 구조에 포함된 노드에 서로 상이한 타임슬롯을 할당하고, 할당된 타임 슬롯에 기초하여 각 노드별로 채널을 할당하여 데이터를 전송한다. 또한, 서브 트리 구조를 형성하는 것은 단일 서브 트리에 포함되는 노드의 개수가 상기 타임슬롯의 개수에 1을 더한값과 같거나 그보다 작은 값을 갖도록 한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면 멀티채널 무선 네트워크에서, 채널 스위칭을 최소화할 수 있다. 따라서, 네트워크 전체에 사용되는 채널의 수를 줄이고, 채널의 수를 감소시키는 효과가 있다. 따라서, 멀티채널 무선 네트워크에서, 한정된 채널을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수당 중 어느 하나에 의하면, 한정된 채널 수를 가지는 멀티채널 무선 네트워크에서 발생할 수 있는 노드간의 충돌 없이 데이터의 전송이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 통제 그래프(Receiver-based Constraint Graph)를 이용하여 채널을 할당하는 방법을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 프리퀀시 그리디(FREQUENCY-GREEDY) 방법을 이용하여 채널을 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 노드를 포함하는 멀티 채널 무선 센서 네트워크에서의 채널 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 이용하여 할당된 멀티채널 무선 센서네트워크의 전송 범위에 따른 채널의 수를 나타낸 그래프이다.
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.
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.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 트리 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 통제 그래프(Receiver-based Constraint Graph)를 이용하여 채널을 할당하는 방법을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 수신 기반 통제 그래프(Receiver-based Constraint Graph)를 이용한 방법은, 채널간의 충돌을 방지하기 위하여, A노드와 D노드같이 충돌이 발생할 가능성이 있는 두 노드를 연결하여 통제 그래프(Constraint Graph)를 생성한다. 다시 말해, 통제 그래프에서 임의의 두 노드가 연결되어 있다면, 이는 같은 채널을 할당했을 때, 충돌이 발생할 수도 있다는 것을 의미한다. 따라서, 충돌이 발생할 수 있는 노드에는 서로 다른 채널을 할당함으로써, 충돌을 방지할 수 있다.
그러나, 상술한 통제그래프를 이용한 방법은, 충돌방지를 위해 생성된 통제 그래프(Constraint Graph)에 연결된 노드간에 서로 다른 채널을 사용해야 하므로, 채널의 효율성이 떨어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 프리퀀시 그리디(FREQUENCY-GREEDY) 방법을 이용하여 채널을 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2를 살펴보면, 싱크 노드(201) 와 연결된 노드 A (202), 및 노드B (203)는 통제 그래프에서 연결되어 있기 때문에, 같은 채널을 할당할 수 없다. 또한, 노드 A와 노드 B 처럼, 이웃하는 노드는 서로 다른 채널을 할당한다. 따라서, 타임슬롯을 고려하지 않는 도 2의 프리퀀시 그리디 방법을 이용하는 경우, 이웃하는 노드에 동일채널을 사용할 경우, 충돌이 일어날 수 있기 때문에 총 3개의 채널이 필요하다. 즉, 노드간 충돌방지를 위해서는 많은 채널이 사용되어야 하므로, 한정된 채널자원을 할당하기엔 효율성이 떨어질 수 있다.
따라서, 멀티 채널 무선 센서 네트워크에서, 효율적인 채널 할당 방법이 필요하다
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법 및 이를 이용한 데이터 전송 장치에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 장치(100)는 네트워크 통신모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.
한편, 무선 센서 네트워크는 싱크 노드 및 수신 노드를 복수개 포함할 수 있다. 따라서, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 장치는 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 노드들과 연결될 수 있다.
즉, 무선 센서 네트워크는 네트워크 통신모듈(110)을 통해, 멀티 채널 무선 센서 네트워크 상에 존재하는 하나 이상의 수신 노드로부터 데이터를 수집한다. 또한, 각각의 수신 노드의 채널을 할당하기 위한 제어 메시지를 전달할 수 있다.
네트워크는 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd generation partnership project) 네트워크, LTE(long term evolution) 네트워크, WIMAX(world interoperability for microwave access) 네트워크, 인터넷(internet), LAN(local area network), Wireless LAN(Wireless local area network), WAN(wide area network), PAN(personal area network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(digital multimedia broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
메모리(120)에는 채널 할당 프로그램이 저장된다. 이때, 메모리(120)는 컴퓨터 저장 매체중의 하나로서 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 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 저장장치는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치, 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억장치 등을 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 채널 할당 프로그램의 실행에 따라, 멀티 채널 무선 센서 네트워크에 포함된 각각의 노드에 채널을 할당하여 데이터를 전송할 수 있다.
프로세서(130)는 무선 센서 네트워크에 포함된 싱크 노드 또는 수신 노드 각각에 채널을 할당하기 위해, 통제 그래프(Constraint Graph)를 이용할 수 있다. 여기서, 통제 그래프란, 토폴로지에서 노드들로 이루어진 그래프를 생성하고, 충돌이 발생할 가능성이 있는 두 노드를 연결한 그래프를 말한다. 따라서, 통제 그래프에서 어떤 두 노드가 연결되어 있다면, 이는 두 노드에 같은 채널을 할당했을 때 충돌이 발생할 수 있다는 것을 뜻한다.
따라서, 프로세서(130)는 각각의 노드에 채널을 할당할 때, 인접한 노드간에 채널이 겹치지 않도록 채널을 할당할 수 있다.
프로세서(130)는 채널을 할당하기 위해, 무선 센서 네트워크에서 현재 설정된 타임 슬롯의 개수를 파악하고, 통제 그래프의 싱크 노드를 중심으로 수신 노드의 서브 트리(sub tree)를 생성한다. 여기서, 수신 노드는 싱크 노드, 싱크 노드에 연결된 부모 노드, 부모 노드를 루트로하는 하나 이상의 자식 노드, 및 자식 노드를 루트로하는 하나 이상의 손자 노드 등을 포함할 수 있다. 따라서, 서브 트리는 싱크 노드에 연결된 부모 노드, 부모 노드를 루트로하는 하나 이상의 자식 노드, 자식 노드를 루트로하는 하나 이상의 손자 노드를 포함할 수 있다.
한편, 서브 트리의 루트가되는 임의의 부모 노드는 자식 노드들로부터 데이터를 수신만 하고 아직 송신하지 않은 상태이기 때문에, 서브 트리 내에 포함되는 노드 수는 무선 센서 네트워크에 포함된 타임 슬롯의 수보다 하나가 많거나, 타임슬롯 수에 하나를 더한 수보다 적게 구성한다.
이후, 프로세서(130)는 서브트리 내 각각의 싱크 노드 및 수신 노드에 타임 슬롯 및 채널을 할당할 수 있다. 프로세서(130)가 서브트리 내의 각각의 노드에 채널을 할당하는 방법은 도 3 및 도 4에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법은 타임슬롯의 수를 고려하여 채널을 할당하기 때문에, 직접적으로 연결된 노드에 대해서도 동일 채널 할당이 가능할 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 서브트리 구성시 사용될 수 있는 타임슬롯 개수가 4개일 경우, 서브트리를 구성하는 노드수는 그 수가 동일하거나 한 개 많은 총 5개의 노드를 포함하도록 구성될 수 있다.
노드 A에 대한 서브트리 내 모든 노드(노드 D 내지 노드 H)는 서로 다른 타임 슬롯이 할당되어 있으며, 이에 따라 동일채널(f1)을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 노드 A 와 노드 H는 동일한 타임슬롯이 할당되어 있으나, 서로 인접하지 않기 때문에 동일한 채널(f1)을 할당할 수 있다. 마찬가지로, 노드 B에 대한 서브트리 내에 모든 노드 역시, 서로 다른 타임 슬롯이 할당되어 있기 때문에 동일한 채널(f1)을 할당하는 것이 가능하다.
다시말해, 노드 A 및 노드 B는 노드 A 및 노드 B를 루트로 하는 서브 노드들 (노드 C 내지 노드 I)에 설정된 타임슬롯과 직간접적으로 상이한 타임슬롯에 의해 데이터를 전송받기 때문에, 서브트리내 모든 노드에 동일채널을 사용하더라도 충돌이 일어나지 않을 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 통제 그래프에서 연결된 노드 A 및 노드 B 의 경우에도, 서로 다른 타임 슬롯이 할당되어 있기 때문에 동일 채널(f1)을 사용하는 것이 가능하다.
한편 싱크 노드는 통제 그래프에서 채널 1(f1)이 할당된 다른 노드들과 연결된 선이 있으므로 같은 채널을 할당할 수 없다. 따라서 싱크 노드에는 채널 2(f2)를 할당할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 타임슬롯을 고려한 채널 할당 방법에 의하면, 총 2개의 채널을 사용함에도 불구하고, 충돌 없이 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 종래의 프리퀀시 그리디를 이용하여 채널을 할당하는 방법에 비하여 효율적으로 채널을 할당하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 노드를 포함하는 멀티 채널 무선 센서 네트워크에서의 채널 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 노드를 포함하는 멀티 채널 무선 센서 네트워크에서의 채널 할당 방법은, 통제 그래프(Constraint Graph) 기반의 서브트리 구조를 생성하는 단계(S110); 타임슬롯을 할당하는 단계(S120), 채널을 할당하는 단계(S130)를 포함한다.
먼저, 프로세서(130)는 무선 센서 네트워크에 포함된 각각의 노드에 채널을 할당하기 위해, 무선 센서 네트워크에 현재 설정된 타임 슬롯의 개수를 파악하고, 통제 그래프의 싱크 노드를 중심으로 각 수신 노드의 서브 트리(sub tree)를 생성한다. 이때, 서브트리는 싱크 노드에 연결된 부모 노드, 부모 노드를 루트로하는 하나 이상의 자식 노드, 자식 노드를 루트로하는 하나 이상의 손자 노드를 포함할 수 있다(S110).
한편, 서브 트리의 루트가 될 노드는 자식 노드들로부터 데이터를 수신만 하고 아직 송신하지 않은 상태이기 때문에, 프로세서(130)는 서브 트리 내에 포함되는 노드 수는 무선 센서 네트워크에 포함된 타임 슬롯의 수보다 하나가 많거나, 타임슬롯 수에 하나를 더한 수보다 적게 구성한다.
다음으로, 각 서브 트리에 포함된 노드들에 대해서는 서로 상이한 타임슬롯을 갖도록 타임 슬롯을 할당 할 수 있다(S120). 다시말해, 서브트리를 구성하는 각 노드간에 충돌이 일어나지 않도록 서로 상이한 타임슬롯이 설정된다. 이때, 타임슬롯은 손자 노드부터 부모 노드까지, 즉, 하위레벨의 노드에서 상위레벨의 노드로 타임슬롯의 순서를 할당할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 특별한 노드에대해 타임슬롯의 순서를 먼저 할당할 수도 있다.
각각의 노드에 채널을 설정하는 단계(S130)는, 단계(S120)에서 할당된 타임 슬롯을 고려하여 채널을 설정한다. 이때, 프로세서(130)는 통제 그래프에서 연결된 노드끼리는 충돌이 발생할 가능성이 존재하므로 동일한 채널을 할당하지 않는다.
또한, 프로세서(130)는 서로 인접하지 않는 수신 노드에는 동일한 채널을 설정할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 서로 다른 타임 슬롯이 할당되어 있는 경우, 동일한 채널을 설정할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 통제 그래프에서 연결된 노드라도, 서로 다른 타임 슬롯이 할당된 경우, 동일 채널을 설정할 수 있다.
구체적으로, 도 4에서 설명한 바와 같이, 노드 A 및 노드 B는 노드 A 및 노드 B를 루트로 하는 서브 노드들 (노드 C 내지 노드 I)에 설정된 타임슬롯과 직간접적으로 상이한 타임슬롯이 할당되어 있으므로, 동일 채널을 설정할 수 있다. 또한, 통제 그래프에서 연결된 노드 A 및 노드 B 의 경우에도, 서로 다른 타임 슬롯이 할당되어 있기때문에 동일 채널(f1)을 설정하는 것이 가능하다.
한편 싱크 노드는 통제 그래프에서 채널 1(f1)이 할당된 다른 노드들과 연결된 선이 있으므로 같은 채널을 할당할 수 없다. 따라서 싱크 노드에는 채널 2(f2)를 할당할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 타임슬롯을 고려한 채널 할당 방법에 의하면, 총 2개의 채널을 사용함에도 불구하고, 충돌 없이 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 종래의 프리퀀시 그리디를 이용하여 채널을 할당하는 방법에 비하여 효율적으로 채널을 할당하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법을 이용하여 할당된 멀티채널 무선 센서네트워크의 전송 범위에 따른 채널의 수를 나타낸 그래프이다.
채널 할당 방법을 이용하여 할당된 멀티채널 무선 센서네트워크의 성능을 평가하기 위해서, 총 100개의 노드를 100 x 100 m 의 2차원 평면에 랜덤으로 배치하였다. 이때, 노드의 전송 범위는 20m에서 50m까지 5단위로 증가시켰다. 이때, 노드의 전송 범위가 증가하면 노드간의 간섭이 증가한다.
도 6을 참조하면, 종래의 무선 센서네트워크의 경우, 전송 범위 25m 에서 약 11개의 채널을 사용해야 하는 것을 확인 할 수 있다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법에 의해 채널이 할당된 무선 센서네트워크의 경우, 전송 범위 25m 에서 약 7개의 채널을 사용하여 데이터의 전송이 가능하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법의 경우, 전송 범위 25m에서 할당되는 채널의 수를 약 28% 감소시킨 것을 확인할 수 있다. 도 6의 그래프에서, 전송범위가 증가함에 따라 프리퀀시 그리디 방법을 이용한 채널 할당 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 할당 방법이 성능이 비슷해 지는 것은 노드 간 간섭의 증가로 통제 그래프에서 연결되는 노드의 수가 많아지기 때문이다. 본 발명의 일 실시예는 동일한 노드 수에서 생성되는 서브 트리의 수가 적을수록 효율이 높아진다.
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.
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.
110: 통신모듈
120: 메모리
130: 프로세서

Claims (9)

  1. 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법에 있어서,
    무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 노드에서 하나 이상의 싱크 노드를 지정하고, 상기 싱크 노드별로 복수의 수신 노드가 연결된 하나 이상의 서브 트리를 포함하는 트리 구조를 형성하는 단계;
    상기 노드들에 타임 슬롯을 할당하되, 각 서브 트리에 포함된 수신 노드들에 서로 상이한 타임 슬롯을 할당하는 단계; 및
    상기 할당된 타임 슬롯에 기초하여 각 노드별로 채널을 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 서브 트리를 포함하는 트리 구조를 형성하는 단계는,
    상기 무선 센서 네트워크에서 각 시점마다 설정된 타임 슬롯 개수를 파악하고, 상기 파악된 타임 슬롯 개수에 기초하여 단일 서브 트리에 포함되는 노드의 개수가 상기 파악된 타임 슬롯의 개수에 1을 더한 값 이하의 값을 갖도록 설정하고,
    상기 무선 센서 네트워크에 포함된 노드들 중 충돌 발생 가능성이 존재하는 노드끼리 서로 연결된 통제 그래프(constraint graph)에 기반하여 상기 트리 구조를 형성하며,
    상기 채널을 할당하는 단계는,
    상기 통제 그래프에서 서로 연결된 노드 간에는 서로 상이한 채널을 할당하되, 상기 서로 연결된 노드 중 단일 서브 트리에 포함된 수신 노드들에는 동일한 채널을 할당하는 채널 할당 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 기재된 방법을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  6. 무선 센서 네트워크의 채널 할당 방법을 이용한 데이터 전송 장치에 있어서,
    무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 수신 노드와 통신하는 네트워크 통신 모듈,
    채널 할당 프로그램이 저장되는 메모리, 및
    상기 채널 할당 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 채널 할당 프로그램의 실행에 따라,
    무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 노드에서 하나 이상의 싱크 노드를 지정하고, 상기 싱크 노드별로 복수의 수신 노드가 연결된 하나 이상의 서브 트리를 포함하는 트리 구조를 형성하여, 상기 노드들에 타임 슬롯을 할당하되 각 서브 트리에 포함된 수신 노드들에 서로 상이한 타임 슬롯을 할당하고, 상기 할당된 타임 슬롯에 기초하여 각 노드별로 채널을 할당하여 데이터를 전송하되,
    상기 무선 센서 네트워크에서 각 시점마다 설정된 타임 슬롯 개수를 파악하고, 상기 파악된 타임 슬롯 개수에 기초하여 단일 서브 트리에 포함되는 노드의 개수가 상기 파악된 타임 슬롯의 개수에 1을 더한 값 이하의 값을 갖도록 설정하고,
    상기 무선 센서 네트워크에 포함된 노드들 중 충돌 발생 가능성이 존재하는 노드끼리 서로 연결된 통제 그래프(constraint graph)에 기반하여 상기 트리 구조를 형성하며,
    상기 통제 그래프에서 서로 연결된 노드 간에는 서로 상이한 채널을 할당하되, 상기 서로 연결된 노드 중 단일 서브 트리에 포함된 수신 노드들에는 동일한 채널을 할당하는, 데이터 전송 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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