KR101761369B1 - System of duty-cycled wireless sensor network, node of duty-cycled wireless sensor network and method for transmission scheduling setting in duty-cycled wireless sensor network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 시스템, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 노드 및 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 전송 스케쥴링 설정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system in a duty-cycle wireless sensor network, a method for establishing transmission scheduling in a node and a duty-cycle wireless sensor network in a duty-cycle wireless sensor network.
무선 통신과 전자공학 분야의 발달에 따라, 크기가 작고 무선 근거리 통신이 가능하며, 저전력, 다기능 및 저가의 무선 센서(wireless sensors) 개발이 가능해졌다. 특히, 최근에는 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 사물 인터넷(Internet of Thing; IoT) 센서가 널리 활용되고 있다. With advances in wireless communications and electronics, it has become possible to develop wireless sensors that are small in size, capable of wireless local-area communication, and low-power, versatile and inexpensive. In particular, recently, an Internet of Thing (IoT) sensor has been widely used to connect to the Internet by incorporating sensors and communication functions in objects.
무선 센서 네트워크(wireless sensor networks; WSNs)는 각종 무선 센서 및 사물 인터넷 센서 등의 노드로 구성될 수 있다. 무선 센서 네트워크는 별도의 유선 네트워크를 구성하지 않아도, 노드를 이용한 온도, 습도, 조도 및 압력 등과 같은 다양한 상태 및 환경 정보를 모니터링하고 감시할 수 있다. 무선 센서 네트워크는 최근 환경상태, 구조물 및 빌딩에 대한 감시와 상하수관 망, 화학 공정 및 에너지 플랜트 이상 모니터링 등에 활용되고 있다.Wireless sensor networks (WSNs) can be composed of nodes such as various wireless sensors and object internet sensors. Wireless sensor networks can monitor and monitor various status and environment information such as temperature, humidity, illumination and pressure using nodes without configuring a separate wired network. Wireless sensor networks are currently used for monitoring environmental conditions, structures and buildings, monitoring sewage networks, chemical processes, and energy plant abnormalities.
이러한 무선 센서 네트워크에서 노드는 한정된 자원(resource)을 사용한다. 그러므로 노드는 프로세싱(processing), 스토리지(storage) 및 배터리(battery) 등의 자원의 사용에 한계가 있다. In this wireless sensor network, nodes use limited resources. Therefore, the node is limited in the use of resources such as processing, storage and battery.
이와 같은, 문제를 해결하기 위하여 듀티 사이클(duty-cycle)을 이용하는 무선 센서 네트워크 기법이 제안되었다. 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서 각 노드는 타임 슬롯에 따라, 주기적으로 활성화 모드 및 비활성화 모드를 전환할 수 있다. 그리고 노드는 활성화 모드에 다른 노드가 전달하는 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 노드는 타임 슬롯과 상관없이 연결된 다른 노드에 데이터 패킷을 브로드캐스트할 수 있다.To solve this problem, a wireless sensor network technique using a duty-cycle has been proposed. In a duty cycle wireless sensor network, each node may periodically switch between an active mode and a deactivation mode according to a time slot. And the node can receive the data packet that the other node delivers to the active mode. At this time, the node can broadcast the data packet to another node connected to the node regardless of the time slot.
이와 관련되어, 한국 공개특허공보 제10-2015-0086736호(발명의 명칭: "차량 내 무선 센서 네트워크의 토폴로지 제어 방법")는 무선 센서 네트워크를 구성하는 베이스 스테이션과 센서 노드들 간에 토폴로지를 구성하고, 센서 노드가 베이스 스테이션으로부터 특정 제어명령을 수신하면 자신의 배터리 잔량을 검출한 후 그 검출한 배터리 잔량이 기준 값 이하인지를 확인하고, 검출한 배터리 잔량이 기준값 이하이면 센서 노드가 이웃 노드를 이용하여 토폴로지를 재구성하는 방법을 개시하고 있다.In this connection, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0086736 (entitled "Method of controlling topology of wireless sensor network in vehicle") constitutes a topology between base stations and sensor nodes constituting a wireless sensor network When the sensor node receives a specific control command from the base station, it detects the remaining battery power of its own and then checks whether the detected remaining battery power is less than the reference value. If the detected remaining battery power is less than the reference value, the sensor node uses the neighboring node Thereby reconfiguring the topology.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템에서 듀티 전송 규약에 따라 브로드캐스트 백본을 설정하는 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 시스템, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 노드 및 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 전송 스케쥴링 설정 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art and it is an object of the present invention to provide a system in a duty cycle wireless sensor network in which a broadcast backbone is set according to a duty transfer protocol in a duty cycle wireless sensor network system, And a transmission scheduling setting method in a duty-cycle wireless sensor network.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템은 베이스 스테이션 및 복수의 노드를 포함하고, 복수의 노드에 포함된 각 노드는 듀티-전송 규약에 따라, 타임 슬롯 별로 미리 정해진 전송 거리 내에 위치한 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출하고, 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정하고, 베이스 스테이션에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 자신의 역할에 기초하여, 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정한다. 이때, 역할은 전파자 및 피전파자를 포함하고, 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 이웃 노드로 전송하는 노드이며, 피전파자는 특정 타임 슬롯에 전파자로부터 메시지를 수신하는 노드이고, 브로드캐스트 백본은 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지를 수신하여 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크이다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a duty cycle wireless sensor network system including a base station and a plurality of nodes, wherein each node included in the plurality of nodes includes a duty- A rank is calculated through a message exchange with a neighboring node located within a predetermined transmission distance for each time slot, and the mobile station sets its role based on the calculated rank, and upon receiving a merge message corresponding to the base station, Based on the role, determine whether to include the broadcast backbone. In this case, the role includes a propagator and a radio wave propagator, a propagator is a node that transmits a message to a neighboring node in a specific time slot, a radio wave receiver is a node that receives a message from a radio wave in a specific time slot, And transmits the message to the neighboring node.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 노드는 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 타 노드와의 데이터 패킷을 교환하는 통신 모듈, 듀티 전송 규약을 저장하는 메모리 및 듀티 전송 규약을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는 규약에 따라, 타임 슬롯 별로 미리 정해진 전송 거리 내에 위치한 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출하고, 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정하고, 베이스 스테이션에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 자신의 역할에 기초하여, 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정하되, 역할은 전파자 및 피전파자를 포함하고, 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 이웃 노드로 전송하는 노드이며, 피전파자는 특정 타임 슬롯에 전파자로부터 메시지를 수신하는 노드이고, 브로드캐스트 백본은 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지를 수신하여 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크이다.A node in the duty cycle wireless sensor network according to the second aspect of the present invention includes a communication module for exchanging data packets with a plurality of other nodes included in the duty cycle wireless sensor network, And a processor that executes the transmission protocol. At this time, according to the protocol, the processor calculates a rank by exchanging messages with a neighboring node located within a predetermined transmission distance for each time slot, sets its role based on the calculated rank, and transmits a merge message corresponding to the base station Upon receipt, based on its role, it determines whether to include a broadcast backbone, the role includes a propagator and a radio wave propagator, the propagator is a node that transmits a message to a neighboring node in a specific time slot, A broadcast backbone is a network composed of a plurality of nodes for receiving a message transmitted from a base station and delivering the message to a neighboring node.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템에서 전송 스케줄링 설정 방법은 복수의 노드에 포함된 각 노드가 듀티-전송 규약에 따라, 타임 슬롯 별로 미리 정해진 전송 거리 내에 위치한 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출하는 단계; 각 노드가 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정하는 단계; 및 각 노드가 베이스 스테이션에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 자신의 역할에 기초하여 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정하는 단계를 포함하되, 역할은 전파자 및 피전파자를 포함한다. 이때, 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 이웃 노드로 전송하는 노드이며, 피전파자는 특정 타임 슬롯에 전파자로부터 메시지를 수신하는 노드이고, 브로드캐스트 백본은 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지를 수신하여 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크이다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for establishing a transmission scheduling in a duty cycle wireless sensor network system, wherein each node included in a plurality of nodes is a neighboring node located within a predetermined transmission distance for each time slot according to a duty- Calculating a rank through a message exchange; Setting each node's role based on the calculated rank; And determining, when each node receives the merge message corresponding to the base station, whether or not to include a broadcast backbone based on its role, wherein the role includes a radio wave and a radio wave. In this case, the propagator is a node that transmits a message to a neighboring node in a specific time slot, the to-be-transmitted is a node that receives a message from a propagator in a specific time slot, and the broadcast backbone receives a message transmitted from the base station, And is a network composed of a plurality of nodes for communicating.
본 발명은 듀티 전송 규약에 따라, 전파자로 설정된 노드를 중심으로 데이터 전송을 수행할 수 있다. 그러므로 본 발명은 자원이 한정되는 무선 센서 네트워크 시스템에서 총 전송 횟수를 최소화할 수 있어 효율적이다.According to the duty transmission protocol, the present invention can perform data transmission around a node set as a propagator. Therefore, the present invention is effective in minimizing the total number of transmissions in a wireless sensor network system in which resources are limited.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 슬롯에 따른 노드의 활성화 및 비활성화에 대한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템에 포함된 복수의 노드의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템의 브로드캐스트 백본의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템에서 데이터 패킷 교환 방법의 순서도이다. 1 is a block diagram of a duty cycle wireless sensor network system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary diagram illustrating activation and deactivation of a node according to a time slot according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram of a duty cycle wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
4 is an illustration of a plurality of nodes included in a duty cycle wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.
5 is an illustration of a broadcast backbone of a duty cycle wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a node in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a data packet exchange method in a duty cycle wireless sensor network system 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 a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.
다음은 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)을 설명한다. 1 to 6, a duty cycle wireless
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of a duty cycle wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 데이터 패킷(data packet)을 송수신하는 복수의 노드(110)를 포함한다. 이때, 노드(110)는 센서 및 사물 인터넷(internet of Thing; IoT) 센서일 수 있다. The duty cycle wireless
예를 들어, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 복수의 사물 인터넷 센서를 노드(110)로 포함하는 사물 인터넷 네트워크일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다. For example, the duty cycle wireless
복수의 노드(110)는 브로드캐스트(broadcast) 방식을 통해 데이터 패킷을 송수신할 수 있다. 예를 들어, 노드(110)는 연결된 다른 노드가 브로드캐스트한 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 또한, 노드(110)는 연결된 다른 노드로 데이터 패킷을 브로드캐스트할 수 있다. 이때, 연결된 노드는 미리 정해진 전송범위 내의 노드일 수 있다.The plurality of
도 1을 참조하면, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 복수의 노드(110) 및 각 노드(110) 간의 연결 관계(E)를 유클리드 평면(Euclidean plane)에 그래프(graph)로 표현될 수 있다.Referring to FIG. 1, the duty cycle wireless
한편, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 복수의 노드(110) 각각에 데이터 패킷을 수신할 수 있는 타임 슬롯이 설정될 수 있다. 이때, 타임 슬롯은 각 노드마다 설정된 노드의 동작 시간 및 미 동작시간을 의미하는 것이다. 타임 슬롯은 무선 네트워크 시스템의 수행 시간을 동일한 간격으로 일정하게 나눈 것을 기준으로 정의될 수 있다. 또한, 타임 슬롯은 데이터 패킷을 충분히 송수신할 수 있도록 설정된 것일 수 있다. Meanwhile, the duty cycle wireless
예를 들어, 도 1을 참조하면, 타임 슬롯의 크기가 2가 될 수 있다. 그러므로 해당 타임 슬롯의 듀티 사이클은 50%가 될 수 있다.For example, referring to FIG. 1, the size of a timeslot may be two. Therefore, the duty cycle of the time slot can be 50%.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 슬롯에 따른 노드(110)의 활성화 및 비활성화에 대한 예시도이다. 도 2에서 각 노드(110)에 표기된 대괄호('[', ']') 속 숫자는 각 노드에 할당된 타임 슬롯을 의미한다.2 is an exemplary diagram of activation and deactivation of a
도 2의 (a)를 참조하면, 타임 슬롯 0일 때는 설정된 타임 슬롯이 0인 노드(110)가 활성화 된다. 설정된 타임 슬롯이 1인 노드(110)는 비활성화될 수 있다. 그러므로 활성화된 타임 슬롯이 0인 노드(110)는 연결된 타 노드로부터 데이터 패킷을 수신할 수 있다. Referring to FIG. 2 (a), in the
또한, 도 2의 (b)를 참조하면, 타임 슬롯이 1로 변경되면, 활성화 되었던 설정된 타임 슬롯이 0인 노드(110)는 비활성화될 수 있다. 그리고 설정된 타임 슬롯이 1인 노드(110)는 활성화될 수 있다. 즉, 활성화된 타임 슬롯이 1인 노드(110)는 연결된 타 노드로부터 데이터 패킷을 수신할 수 있다.Also, referring to FIG. 2B, when the time slot is changed to 1, the
한편, 복수의 노드(110) 중 어느 하나는 베이스 스테이션(base station; 120)이 될 수 있다. 베이스 스테이션(120)은 복수의 노드(110) 중 최초로 다른 노드에 데이터 패킷을 전달하는 소스 노드(source node) 또는 데이터 패킷을 최종적으로 수신하는 목표 노드(target node)가 될 수 있다.On the other hand, any one of the plurality of
예를 들어, 베이스 스테이션(120)이 최초로 다른 노드(110)에 데이터 패킷을 전달하는 소스 노드라면, 베이스 스테이션(120)은 네트워크 스케줄에 따라, 연결된 다른 노드(110)에 데이터 패킷을 브로드캐스트할 수 있다. 또한, 베이스 스테이션(120)로부터 데이터 패킷을 수신한 노드(110)는 다시 네트워크 스케줄에 따라 수신한 데이터 패킷을 브로드캐스트할 수 있다. 이와 같이, 무선 네트워크 센서 시스템에서는 네트워크 스케줄을 통하여, 베이스 스테이션(120)로부터 무선 네트워크 센서 시스템에 포함된 모든 노드(110)로 데이터 패킷을 전달할 수 있다. 이때, 네트워크 스케줄은 총 전송 횟수가 최소가 되도록 설정된 전송 경로가 미리 정해진 브로드캐스트 백본(broadcast backbone)일 수 있다.For example, if the
브로드캐스트 백본을 설정하기 위하여, 노드(110)는 듀티-전송(duty-transmission) 규약에 따라 타임 슬롯별로 이웃 노드(110)와 메시지 교환을 통하여 랭크(rank)를 산출한다. 그리고 노드(110)는 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정한다.In order to set up the broadcast backbone, the
이때, 역할은 전파자(dominator), 피전파자(dominate), 후보(candidate) 및 연결자(connecter)를 포함한다. 이하에서는 역할이 전파자인 노드(110)를 전파자 노드, 역할이 피전파자인 노드(110)를 피전파자 노드, 역할이 후보인 노드(110)를 후보 노드 및 역할이 연결자인 노드(110)를 연결자 노드라고 한다. At this time, the role includes a dominator, a dominate, a candidate, and a connecter. Hereinafter, a
전파자 노드는 일종의 메시지 전달자(message forwarder)이다. 그러므로 전파자 노드는 이웃 노드에 데이터 패킷을 브로드캐스트하는 노드(110)가 될 수 있다. 또한, 피전파자 노드는 특정 타임 슬롯에 전파자 노드로부터 데이터 패킷을 수신하는 노드(110)이다. 후보는 해당 타임 슬롯에서 전파자 또는 피전파자가 설정되지 않은 노드(110)이며, 연결자는 피전파자 노드 중 브로드캐스트 백본에 참여하는 노드(110)이다. A propagator node is a kind of message forwarder. Thus, the propagator node may be a
이때, 전파자 노드는 특정 타임 슬롯에 다른 전파자 노드로부터 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 그러므로 전파자 노드는 다른 전파자 노드의 피전파자가 될 수 있다. At this time, the propagation node can receive the data packet from another propagation node in a specific time slot. Therefore, the propagator node can be a propagator of another propagator node.
복수의 노드(110) 각각에 대한 역할이 확정되면, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 베이스 스테이션(120)로부터 복수의 노드(110)에 데이터 패킷을 전달하기 위한 브로드캐스트 백본을 생성할 수 있다.Once a role for each of the plurality of
이를 위하여, 베이스 스테이션(120)은 병합 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. 그리고 노드(110)는 베이스 스테이션(120)에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 해당 노드(110)에 설정된 역할에 따라, 브로드캐스트 백본의 포함 여부를 설정한다. 브로드캐스트 백본의 설정 과정은 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상세하게 설명한다. To this end, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크의 예시도이다. 3 is an exemplary diagram of a duty cycle wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
초기 단계에서 베이스 스테이션(300)을 제외한 제 1 노드 내지 제 10 노드(305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345 및 350)는 모든 타임슬롯에서의 자신의 역할을 후보로 설정할 수 있다. 그리고 제 1 노드 내지 제 10 노드(305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350)는 각 타임 슬롯별로 자신의 역할을 결정할 수 있다.The first to
이때, 제 1 노드 내지 제 10 노드(305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350)는 역할 메시지를 이용할 수 있다. 예를 들어, 역할 메시지는 "{전파자 메시지, 피전파자 메시지}"의 쌍(pair)일 수 있다. At this time, the first to
전파자 메시지는 특정 노드가 자신을 전파자로 설정하였음을 다른 노드에 통보하는 메시지이다. 또한, 피전파자 메시지는 전파자로부터 전파자 메시지를 수신한 노드가 자신을 피전파자로 설정한 후, 다른 노드에 전송하는 메시지이다. A propagator message is a message that notifies another node that a particular node has set itself as a propagator. In addition, the to-be-received message is a message that the node that has received the propagator message from the propagator sets itself as the to-be-transmitted and then transmits it to the other node.
구체적으로 특정 타임 슬롯에서 각 후보 노드는 자신의 랭크를 산출할 수 있다. 이때, 랭크는 각 후보 노드의 활성화된 이웃 후보의 수에 기초하여 산출될 수 있다. 각 후보 노드는 이웃 노드와의 비콘(beacon) 메시지 교환을 통하여 이웃 노드의 역할을 파악할 수 있다.Specifically, in a specific time slot, each candidate node can calculate its own rank. At this time, the rank can be calculated based on the number of activated neighbor candidates of each candidate node. Each candidate node can identify the role of the neighboring node through a beacon message exchange with the neighboring node.
예를 들어, 임의의 타임슬롯 i에서 노드 v의 랭크는 rank i ( v )로 표현할 수 있다. 또한, 임의의 타임슬롯 i에서 노드 v의 후보인 이웃 노드의 수는 u i( v )로 표현하며, 노드 v의 식별자(unique identifier)는 ID( v )로 표현될 수 있다. For example, the rank of node v in any time slot i can be expressed as rank i (v). Also, the number of neighbor nodes that are candidates of node v in any time slot i is represented by u i (v), and a unique identifier of node v can be expressed by ID (v).
이때, 노드(110)는 자신이 다른 노드에 비하여, 연결된 이웃 후보 노드의 수가 많고, 베이스 스테이션(120)과의 거리가 가깝다면, 자신을 전파자 노드로 설정할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 노드 v와 노드 v의 이웃 노드 x의 이웃 노드 수의 관계는 (u i( x ) < u i( v ))이라면, 노드 v의 랭크는 x노드의 랭크에 비하여 작게 설정될 수 있다. 만약, 노드 v와 노드 x의 이웃 후보 노드 수가 동일(u i( x ) = u i( v )) 하면, 각 노드의 식별자 값을 비교하여 식별자 값이 큰 노드의 랭크를 크게 설정할 수 있다. 이때, 노드의 식별자는 베이스 스테이션과의 거리가 될 수 있다.For example, if the relationship between the number of neighbor nodes of node v and node v is ( u i (x) < u i (v)), then the rank of node v may be set smaller than the rank of x node have. If the number of neighbor candidate nodes of node v and node x is the same ( u i (x) = u i (v)), the rank of the node with large identifier value can be set larger by comparing the identifier value of each node. At this time, the identifier of the node may be a distance from the base station.
노드(110)의 랭크가 산출되면, 노드(110) 중 랭크가 0인 후보 노드는 해당 타임 슬롯의 자신의 역할을 전파자로 설정할 수 있다. 그리고 전파자로 설정된 노드는 전파자 메시지를 이웃 노드에 브로드캐스트할 수 있다.When the rank of the
다른 노드로부터 전파자 메시지를 수신한 후보 노드는 해당 타임 슬롯의 자신의 역할을 피전파자로 설정할 수 있다. 그리고 피전파자로 설정된 노드는 피전파자 메시지를 이웃 노드에 브로드캐스트할 수 있다. 이때, 피전파자 메시지는 해당 타임 슬롯에서 피전파자로 설정된 노드의 이웃 후보 노드 수 및 피전파자로 설정된 노드의 식별자를 포함할 수 있다.The candidate node that has received the evoke message from another node can set its role of the corresponding timeslot as the propagated. And the node set as the to-be-transmitted can broadcast the to-be-transmitted message to the neighboring node. At this time, the to-be-evoked message may include the number of neighbor candidate nodes of the node set as the to-be-transmitted in the corresponding timeslot and the identifier of the node set as the to-be-transmitted.
피전파자 노드로부터 피전파자 메시지를 수신한 후보 노드는 메시지에 포함된 정보에 기반하여, 랭크를 업데이트 할 수 있다. 그리고 후보 노드는 업데이트된 랭크에 기초하여, 자신의 역할을 설정할 수 있다. The candidate node that has received the to-be-evolved message from the to-be-propagated node may update the rank based on the information contained in the message. And the candidate node can set its role based on the updated rank.
이와 같이, 노드(110)는 모든 타임 슬롯에 대하여, 전파자 및 피전파자가 설정될 때까지 자신의 역할을 설정할 수 있다.As such, the
다시 도 3을 참조하면, 최초 단계에서 제 1 노드 내지 제 10 노드(305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350)는 후보 노드가 될 수 있다.Referring again to FIG. 3, the first to
타임 슬롯 0에서 제 2 노드(310)는 제 1 노드(305), 제 5 노드(325) 및 제 6 노드(330)를 이웃 후보 노드로 가지고 있다. 또한, 제 4 노드(320)는 제 1 노드(305), 제 2 노드(310) 및 제 6 노드(330)를 이웃 후보 노드로 가지고 있다. 이때, 타임 슬롯 0에서 u i( 제 2 노드 ) 및 u i( 제 4 노드 )는 3이 될 수 있다. 만약, 베이스 스테이션(300)에 가까운 노드일수록 식별자 값이 작다면, 제 2 노드(310) 및 제 4 노드(320)의 식별자는 ID( 제 2 노드 ) < ID( 제 4 노드 )가 될 수 있다. 즉, 제 4 노드(320)에 비하여, 제 2 노드(310)의 랭크가 작을 수 있다. 그러므로 제 2 노드(310)는 전파자 노드가 될 수 있다.In
제 2 노드(310)는 타임 슬롯 0에서 자신을 전파자로 설정하고, 이웃 노드에 전파자 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. 즉, 제 1 노드(305), 제 5 노드(325) 및 제 6 노드(330)는 제 2 노드(310)로부터 전파자 메시지를 수신할 수 있다. 그러므로 제 1 노드(305), 제 5 노드(325) 및 제 6 노드(330)는 타임 슬롯 0에서 자신의 역할을 제 2 노드(310)의 피전파자로 설정할 수 있다. The
또한, 제 7 노드(335)는 타임 슬롯 0에서 자신을 전파자로 설정하고, 이웃 노드에 전파자 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. 제 7 노드(335)로부터 전파자 메시지를 수신한 제 9 노드(345)는 타임 슬롯 0에서 자신의 역할을 제 7 노드(335)의 피전파자로 설정할 수 있다. In addition, the
같은 방법을 통하여, 타임 슬롯 1에서 제 1 노드(305) 및 제 9 노드(345)는 자신을 전파자로 설정할 수 있다. 또한, 제 1 노드(305) 및 제 9 노드(345)의 전파자 노드를 수신한 이웃 후보 노드는 타임 슬롯 1에서 자신의 역할을 피전파자로 설정할 수 있다.Through the same method, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 포함된 복수의 노드(110)의 예시도이다.4 is an illustration of a plurality of
도 4를 참조하면, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에서 각 노드가 역할을 설정한 이후 제 1 노드(305), 제 2 노드(310), 제 7 노드(335) 및 제 9 노드(345)는 전파자 노드로 설정될 수 있다. 또한, 제 3 노드(315), 제 4 노드(320), 제 5 노드(325), 제 6 노드(330), 제 8 노드(340) 및 제 10 노드(350)는 피전파자 노드로 설정될 수 있다. Referring to FIG. 4, after each node sets a role in the duty cycle wireless
베이스 스테이션(300)은 각 노드의 역할 설정이 종료되면, 베이스 스테이션(300)과 연결된 노드로 브로드캐스트 백본 설정 메시지를 전달하여, 브로드캐스트 백본을 설정할 수 있다. When the role setting of each node is terminated, the
이때, 브로드캐스트 백본 설정 메시지는 "{병합(merge) 메시지, 허가(accept) 메시지}"의 쌍이 될 수 있다. 병합 메시지는 브로드캐스트 백본에 포함되지 않은 전파자 노드를 참여시키기 위한 메시지가 될 수 있다. 병합 메시지는 브로드캐스트 백본 구성을 위하여, 미리 정해진 홉 수 이상 전달되도록 설정된다. 또한, 허가 메시지는 백본에 참여한 전파자 노드의 응답 메시지가 될 수 있다. At this time, the broadcast backbone establishment message may be a pair of " {merge message, accept message} ". The merge message may be a message for joining a propagator node that is not included in the broadcast backbone. The merge message is set to be transmitted more than a predetermined number of hops for the broadcast backbone configuration. The grant message may also be the response message of the propagator node participating in the backbone.
구체적으로 브로드캐스트 백본은 초기 값으로 베이스 스테이션(300)을 포함할 수 있다. 베이스 스테이션(300)는 병합 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. Specifically, the broadcast backbone may include the
노드(110)는 미리 정해진 대기 타이머(waiting timer) 동안 병합 메시지를 대기할 수 있다. 이때, 미리 정해진 대기 타이머는 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 포함된 노드(110)의 수 또는 병합 메시지를 대기하는 노드(110)의 이웃 노드 수에 비례하여 설정될 수 있다.The
노드(110)가 병합 메시지를 수신하면 아래와 같이 3가지 중 하나의 동작을 수행할 수 있다. When the
첫 번째로, 이전에 병합 메시지를 수신한 적이 없는 노드의 경우에는 병합 메시지를 전송한 노드를 앵커(anchor) 노드로 설정할 수 있다. 그리고 해당 노드는 대기 타이머를 설정하고, 해당 노드에 대응하는 전파자 노드로부터의 병합 메시지를 수신할 때까지 대기할 수 있다 First, in the case of a node that has not received a merge message previously, the node that transmitted the merge message can be set as an anchor node. The node then sets a wait timer and waits until it receives a merge message from the corresponding propagator node for that node
두 번째로, 병합 메시지를 수신한 노드가 전파자 노드이고, 병합 메시지를 전송한 노드의 피전파자이라면, 병합 메시지를 수신한 노드는 브로드캐스트 백본에 참여할 수 있다. 이를 위하여, 병합 메시지를 수신한 노드는 병합 메시지를 전송한 노드에 허가 메시지를 전송할 수 있다. Second, if the node that received the merge message is a propagator node and the propagator of the node that sent the merge message, the node that received the merge message can participate in the broadcast backbone. To this end, the node receiving the merge message may send a grant message to the node that transmitted the merge message.
이와 반대로, 병합 메시지를 수신한 노드가 전파자 노드이지만, 병합 메시지를 전송한 노드의 피전파자가 아니라면, 병합 메시지를 수신한 노드는 기 설정된 앵커 노드를 병합 메시지를 전송한 노드로 업데이트 할 수 있다. On the contrary, if the node receiving the merge message is a propagator node, but is not a receiver of the node that transmitted the merge message, the node receiving the merge message can update the predetermined anchor node to the node that transmitted the merge message.
그리고 허가 메시지를 전송하거나, 앵커 노드를 업데이트 한 이후, 병합 메시지를 수신한 노드는 해당 노드에 설정된 대기 타이머를 종료하고, 병합 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. Then, after transmitting the permission message or updating the anchor node, the node receiving the merge message can terminate the wait timer set for the node and broadcast the merge message.
세 번째로, 최종적으로 모든 노드에서 대기 타이머가 종료되면, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 포함된 전파자 노드는 자신의 앵커 노드에 허가 메시지를 전송할 수 있다.Thirdly, when the wait timer is finally ended at all the nodes, the propagator node included in the duty cycle wireless
이때, 앵커 노드 중 피전파자 노드가 포함될 수 있다. 즉, 피전파자 노드가 다른 노드로부터 허가 메시지를 수신하게 되면, 해당 피전파자 노드는 스스로를 연결자(connector) 노드로 설정할 수 있다. 그리고 해당 피전파자 노드는 연결자로 브로드캐스트 백본에 참여할 수 있다.At this time, the anchored node may be included in the anchor node. That is, when the to-be-broadcasted node receives the permission message from another node, the corresponding to-be-broadcasted node can set itself as a connector node. And the corresponding propagated node can participate in the broadcast backbone as a linker.
이와 같이, 노드(110)는 각각 설정된 대기 타이머가 종료되기 전까지 병합 메시지 및 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 송수신할 수 있다. 그리고 노드(110)는 병합 메시지 및 허가 메시지에 기초하여, 브로드캐스트 백본에 참여 여부를 결정할 수 있다. 브로드캐스트 백본에 참여하는 것으로 결정이 되면, 노드(110)는 자신의 상태를 베이스 스테이션(120)로 전송할 수 있다. In this manner, the
그리고 모든 전파자 노드가 브로드캐스트 백본에 참여하면, 베이스 스테이션(120)은 브로드캐스트 백본의 설정 과정을 종료할 수 있다. When all the propagation nodes participate in the broadcast backbone, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)의 브로드캐스트 백본의 예시도이다. 5 is an illustration of a broadcast backbone of a duty cycle wireless
예를 들어, 미리 정해진 홉 수가 3이면, 베이스 스테이션(300)은 제 1 노드(305) 및 제 2 노드(310)에 병합 메시지를 전달할 수 있다. 제 1 노드(305) 및 제 2 노드(310)는 베이스 스테이션(300)을 앵커 노드로 설정하고, 대기 타이머를 실행시킬 수 있다. For example, if the predetermined number of hops is three, the
또한, 베이스 스테이션(300)로부터 병합 메시지를 수신한 제 1 노드(305)는 이웃 노드인 제 2 노드(310), 제 3 노드(315) 및 제 4 노드(320)에 병합 메시지를 전달할 수 있다. 이때, 제 2 노드(310)는 전파자 노드이며, 제 1 노드(305)의 피전파자 노드이므로 브로드캐스트 백본에 추가될 수 있다. 또한, 제 2 노드(310)는 제 1 노드에 허가 메시지를 전송할 수 있다. In addition, the
이와 같은 방법으로 제 1 노드 내지 제 10 노드(305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350)는 브로드캐스트 백본에 추가 여부를 판단할 수 있다.In this way, the first to
최종적으로 대기 타이머가 종료되면, 전파자 노드인 제 1 노드(305), 제 2 노드(310), 제 7 노드(335) 및 제 9 노드(345)는 앵커 노드로 허가 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 제 7 노드(335)의 앵커 노드인 제 4 노드(320)는 제 7 노드(335)로부터 허가 메시지를 수신하게 된다.When the wait timer finally ends, the
제 4 노드(320)는 전파자 노드인 제 7 노드(335)로부터 허가 메시지를 수신하였기 때문에, 자신을 연결자로 설정할 수 있다. 그리고 제 4 노드(320)는 브로드캐스트 백본에 추가될 수 있다. Since the
앞에서 설명한 과정에 따라, 전파자 노드인 제 1 노드(305), 제 2 노드(310), 제 7 노드(335) 및 제 9 노드(345)와 연결자인 제 4 노드(320)는 브로드캐스트 백본에 추가될 수 있다. The
최종적으로 생성되는 브로드캐스트 백본은 베이스 스테이션(300)이 루트(root)인 노드의 트리(tree) 형태로 표현될 수 있다. 그러므로 베이스 스테이션(300)은 브로드캐스트 백본에 기초하여, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 포함된 모든 노드(305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350)에 데이터 패킷을 전송할 수 있다.The finally generated broadcast backbone can be expressed in the form of a tree of nodes where the
한편, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에서 브로드캐스트 백본이 구성되면, 베이스 스테이션(120)은 구성된 브로드캐스트 백본에 기초하여, 노드(110)로 데이터 패킷을 브로드캐스트할 수 있다. 또한, 베이스 스테이션에 대응하는 데이터 패킷을 수신한 노드(110)는 브로드캐스트 백본에 기초하여, 이웃 노드로 데이터 패킷을 브로드캐스트할 수 있다. On the other hand, if a broadcast backbone is configured in the duty cycle wireless
다음은 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에서의 노드(110)를 설명한다. 6, a
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드(110)의 블록도이다. 6 is a block diagram of a
노드(110)는 앞에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 노드(110)는 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 포함된다. 이때, 노드(110)는 센서 또는 사물 인터넷 센서일 수 있다.The
노드(110)는 통신 모듈(600), 메모리(610) 및 프로세서(620)를 포함한다. The
통신 모듈(600)은 듀티 사이클 무선 센서 네트워크(100)에 포함된 복수의 다른 노드와의 데이터 패킷을 교환할 수 있다. The
메모리(610)는 듀티 전송 규약을 저장한다. 이때, 메모리(610)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.The
프로세서(620)는 듀티 전송 규약에 따라, 타임 슬롯별로 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출한다. 이때, 이웃 노드는 듀티 사이클 무선 센서 네트워크(100)에 포함된 노드 중 미리 정해진 전송 거리 내에 포함되어 연결된 노드이다. The
프로세서(620)는 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정한다. 이때, 역할은 전파자, 피전파자, 후보 및 연결자를 포함한다. 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 이웃 노드로 전송하는 노드이며, 피전파자는 특정 타임 슬롯에 전파자로부터 메시지를 수신하는 노드이다. The
프로세서(620)는 베이스 스테이션(120)에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 자신의 역할에 기초하여, 브로드캐스트 백본의 포함 여부를 결정한다. 이때, 브로드캐스트 백본은 베이스 스테이션(120)으로부터 송신된 메시지를 수신하여 이웃 노드에 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크이다. Upon receiving the merge message corresponding to the
다음은 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에서 데이터 패킷 교환 방법을 설명한다. Referring to FIG. 7, a method of exchanging data packets in a duty cycle wireless
도 7은 본 발명의 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에서 데이터 패킷 교환 방법의 순서도이다.7 is a flowchart of a data packet exchange method in the duty cycle wireless
듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 포함된 복수의 노드에 포함된 각 노드(110)는 듀티-전송 규약에 따라, 타임 슬롯별로 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출한다(S700). 이때 이웃 노드는 랭크를 산출하는 노드(110)와 미리 정해진 전송 거리 내에 포함되어 연결된 타 노드이다.Each
그리고 노드(110)는 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정한다(S710). 이때, 역할은 전파자, 피전파자, 후보 및 연결자를 포함한다. 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 이웃 노드로 전송하는 노드이며, 피전파자는 특정 타임 슬롯에 전파자로부터 메시지를 수신하는 노드이다.Then, the
노드(110)는 베이스 스테이션(120)에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 역할에 기초하여 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정한다(S720). 이때, 브로드캐스트 백본은 베이스 스테이션(120)로부터 송신된 메시지를 수신하여 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크 이다. Upon receiving the merge message corresponding to the
그리고 노드(110)는 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정한 이후, 미리 정해진 타임 슬롯에 타 노드로부터 베이스 스테이션(120)의 메시지를 수신하면, 브로드캐스트 백본에 따라, 이웃 노드로 베이스 스테이션의 메시지를 브로드캐스트할 수 있다.When the
한편, 노드(110)는 특정 타임 슬롯에 대하여 산출된 랭크의 값이 0이면, 자신의 역할을 전파자로 설정할 수 있다. 또한, 노드(110)는 이웃 노드에 전파자 메시지를 브로드캐스트할 수 있다.On the other hand, if the value of the rank calculated for a specific time slot is 0, the
또한, 노드(110)는 이웃 노드로부터 전파자 메시지를 수신하면 역할을 피전파자로 설정할 수 있다. 그리고 노드(110)는 이웃 노드에 피전파자 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. In addition, the
노드(110)의 역할이 전파자고, 병합 메시지를 전달한 노드의 피전파자이면, 노드(110)는 브로드캐스트 백본 참여를 결정할 수 있다. 그리고 브로드캐스트 백본 참여가 결정된 노드(110)는 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 브로드캐스트할 수 있다. If the role of
또는, 노드(110)는 역할이 피전파자고, 타 노드로부터 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 수신하면, 연결자로 브로드캐스트 백본의 참여를 결정할 수 있다. Alternatively, the
본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 사이클 무선 센서에서의 네트워크 시스템(100), 듀티 사이클 무선 센서에서의 노드(110) 및 무선 센서에서의 네트워크 시스템(100)의 전송 스케줄링 설정 방법은 듀티 전송 규약에 따라, 전파자로 설정된 노드를 중심으로 데이터 전송을 수행할 수 있다. 그러므로 듀티 사이클 무선 센서에서의 네트워크 시스템(100), 듀티 사이클 무선 센서에서의 노드(110) 및 무선 센서에서의 네트워크 시스템(100)의 전송 스케줄링 설정 방법은 자원이 한정되는 무선 센서 네트워크에서 총 전송 횟수를 최소화할 수 있어 효율적이다.A method for establishing a transmission scheduling of a
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있으며, 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.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. Such a recording medium is a computer-readable medium, which may be any available medium that can be accessed by a computer, and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. The computer-readable medium may also include computer storage media, which may be volatile and / or non-volatile, implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, Nonvolatile, removable and non-removable media.
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.
100: 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템
110: 노드
120: 베이스 스테이션100: Duty Cycle Wireless Sensor Network System
110: node
120: Base station
Claims (15)
베이스 스테이션 및
복수의 노드를 포함하고,
상기 복수의 노드에 포함된 각 노드는 듀티-전송 규약에 따라, 타임 슬롯 별로 미리 정해진 전송 거리 내에 위치한 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출하고,
상기 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정하고,
상기 베이스 스테이션에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 상기 자신의 역할에 기초하여 브로드캐스트 백본의 포함 여부를 결정하되,
상기 각 노드의 랭크는 상기 각 노드의 식별자 및 상기 이웃 노드의 수에 기초하여 산출되며,
상기 각 노드의 식별자는 상기 각 노드 및 상기 베이스 스테이션 간의 거리에 기초하여 설정되는 것이고,
상기 역할은 전파자 및 피전파자를 포함하고,
상기 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 상기 이웃 노드로 전송하는 노드이며,
상기 피전파자는 상기 특정 타임 슬롯에 상기 전파자로부터 상기 메시지를 수신하는 노드이고,
상기 브로드캐스트 백본은 상기 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지를 수신하여 상기 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크인, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.In a duty cycle wireless sensor network system,
Base station and
Comprising a plurality of nodes,
Each node included in the plurality of nodes calculates a rank through a message exchange with a neighbor node located within a predetermined transmission distance for each time slot according to a duty-
Sets its role based on the calculated rank,
Upon receiving a merge message corresponding to the base station, determining whether to include a broadcast backbone based on the role of the base station,
The rank of each node is calculated based on the identifier of each node and the number of neighboring nodes,
The identifier of each node is set based on the distance between each node and the base station,
Wherein the role includes a waveguide and a waveguide,
Wherein the propagator is a node that transmits a message to a neighboring node in a particular time slot,
Wherein the radio wave propagator is a node that receives the message from the propagator in the specific time slot,
Wherein the broadcast backbone is a network comprising a plurality of nodes for receiving a message transmitted from the base station and forwarding the message to the neighboring node.
상기 역할은 후보를 더 포함하고,
상기 후보는 상기 특정 타임 슬롯에 상기 전파자 및 상기 피전파자 중 어느 하나로 설정되지 않은 노드인, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.The method according to claim 1,
The role further comprises a candidate,
Wherein the candidate is a node that is not set to any one of the propagator and the to-be-transmitted in the specific time slot.
상기 각 노드는 특정 타임 슬롯에 대하여 산출된 상기 랭크의 값이 0이면, 상기 특정 타임 슬롯에서의 자신의 역할을 전파자로 설정하고, 상기 이웃 노드에 전파자 메시지를 브로드캐스트하는, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.The method according to claim 1,
Wherein each node is configured to set its role in the specific timeslot as a propagator and broadcast a preamble message to the neighboring node if the value of the rank computed for a particular timeslot is zero, system.
상기 각 노드는 상기 이웃 노드로부터 전파자 메시지를 수신하면 자신의 역할을 피전파자로 설정하고, 상기 이웃 노드에 피전파자 메시지를 브로드캐스트하는, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.The method according to claim 1,
Wherein each node, when receiving a preamble message from the neighboring node, sets its role as a to-be-propagated and broadcasts a to-be-broadcast message to the neighboring node.
상기 각 노드는 자신이 역할이 전파자고, 상기 병합 메시지를 전달한 노드의 피전파자이면, 상기 브로드캐스트 백본 참여를 결정하고,
상기 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 상기 병합 메시지를 전달한 노드로 전송하는, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.The method according to claim 1,
Each node determines its participation in the broadcast backbone if its role is to propagate and is a propagator of a node that has delivered the merge message,
And sends a grant message corresponding to the merge message to the node that delivered the merge message.
상기 역할은 연결자를 더 포함하고,
상기 각 노드는 자신의 역할이 피전파자고, 타 노드로부터 상기 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 수신하면, 상기 자신의 역할을 연결자로 변경하여, 상기 브로드캐스트 백본의 참여를 결정하는, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the role further comprises a connector,
Wherein each of the nodes changes its role to a linker and determines participation of the broadcast backbone when the role of the node is determined to be a self-propagating radio wave and an authorization message corresponding to the merging message is received from another node, Sensor network system.
상기 각 노드는 미리 정해진 타임 슬롯에 타 노드로부터 상기 베이스 스테이션에 기인한 메시지를 수신하면, 상기 브로드캐스트 백본에 따라 상기 이웃 노드로 상기 베이스 스테이션에 기인한 메시지를 브로드캐스트하는, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크 시스템.The method according to claim 1,
Wherein each node broadcasts a message originating from the base station to the neighbor node according to the broadcast backbone upon receiving a message originating from the base station from another node in a predetermined time slot, system.
듀티 사이클 무선 센서 네트워크에 포함된 복수의 타 노드와의 데이터 패킷을 교환하는 통신 모듈,
듀티 전송 규약을 저장하는 메모리 및
상기 듀티 전송 규약을 실행하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 규약에 따라, 타임 슬롯 별로 미리 정해진 전송 거리 내에 위치한 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출하고, 상기 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정하고,
베이스 스테이션에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 상기 자신의 역할에 기초하여 브로드캐스트 백본의 포함 여부를 결정하되,
상기 랭크는 식별자 및 상기 이웃 노드의 수에 기초하여 산출되며,
상기 식별자는 상기 베이스 스테이션과의 거리에 기초하여 설정되는 것이고,
상기 역할은 전파자 및 피전파자를 포함하고,
상기 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 상기 이웃 노드로 전송하는 노드이며,
상기 피전파자는 상기 특정 타임 슬롯에 상기 전파자로부터 상기 메시지를 수신하는 노드이고,
상기 브로드캐스트 백본은 상기 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지를 수신하여 상기 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크인, 듀티 사이클 무선 센서 네트워크에서의 노드.A node in a duty cycle wireless sensor network,
A communication module for exchanging data packets with a plurality of other nodes included in the duty cycle wireless sensor network,
A memory for storing the duty transfer protocol; and
And a processor for executing the duty transfer protocol,
The processor calculates a rank by exchanging messages with a neighboring node located within a predetermined transmission distance for each time slot according to the protocol, sets its role based on the calculated rank,
Upon receiving a merge message corresponding to the base station, determining whether to include a broadcast backbone based on the role of the base station,
Wherein the rank is calculated based on an identifier and the number of neighboring nodes,
Wherein the identifier is set based on a distance from the base station,
Wherein the role includes a waveguide and a waveguide,
Wherein the propagator is a node that transmits a message to a neighboring node in a particular time slot,
Wherein the radio wave propagator is a node that receives the message from the propagator in the specific time slot,
Wherein the broadcast backbone is a network consisting of a plurality of nodes for receiving a message transmitted from the base station and forwarding the message to the neighboring node.
복수의 노드에 포함된 각 노드가 듀티-전송 규약에 따라, 타임 슬롯 별로 미리 정해진 전송 거리 내에 위치한 이웃 노드와 메시지 교환을 통하여 랭크를 산출하는 단계;
상기 각 노드가 산출된 랭크에 기초하여 자신의 역할을 설정하는 단계; 및
상기 각 노드가 베이스 스테이션에 대응하는 병합 메시지를 수신하면, 상기 자신의 역할에 기초하여 브로드캐스트 백본의 포함 여부를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 각 노드의 랭크는 상기 각 노드의 식별자 및 상기 이웃 노드의 수에 기초하여 산출되며,
상기 각 노드의 식별자는 상기 각 노드 및 상기 베이스 스테이션 간의 거리에 기초하여 설정되는 것이고,
상기 역할은 전파자 및 피전파자를 포함하고,
상기 전파자는 특정 타임 슬롯에 메시지를 상기 이웃 노드로 전송하는 노드이며,
상기 피전파자는 상기 특정 타임 슬롯에 상기 전파자로부터 상기 메시지를 수신하는 노드이고,
상기 브로드캐스트 백본은 상기 베이스 스테이션으로부터 송신된 메시지를 수신하여 상기 이웃 노드로 전달하는 복수의 노드로 구성된 네트워크인, 전송 스케줄링 설정 방법.A method for establishing transmission scheduling in a duty cycle wireless sensor network system,
Each node included in a plurality of nodes calculates a rank through a message exchange with a neighbor node located within a predetermined transmission distance for each time slot according to a duty-transfer protocol;
Setting each node's role based on the calculated rank; And
Determining whether to include a broadcast backbone based on its role when each node receives a merge message corresponding to the base station,
The rank of each node is calculated based on the identifier of each node and the number of neighboring nodes,
The identifier of each node is set based on the distance between each node and the base station,
Wherein the role includes a waveguide and a waveguide,
Wherein the propagator is a node that transmits a message to a neighboring node in a particular time slot,
Wherein the radio wave propagator is a node that receives the message from the propagator in the specific time slot,
Wherein the broadcast backbone is a network composed of a plurality of nodes for receiving a message transmitted from the base station and delivering the message to the neighboring node.
상기 각 노드가 산출된 랭크에 기초하여 역할을 설정하는 단계는,
상기 각 노드가 특정 타임 슬롯에 대하여 산출된 상기 랭크의 값이 0이면, 상기 특정 타임 슬롯에서의 자신의 역할을 전파자로 설정하는 단계; 및
상기 자신의 역할을 전파자로 설정한 노드가 상기 이웃 노드에 전파자 메시지를 브로드캐스트하는 단계를 포함하는, 전송 스케줄링 설정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of each node establishing a role based on the calculated rank comprises:
Setting a role of the node as a propagator in the specific time slot if the value of the rank calculated for each particular time slot is 0; And
Wherein the node having set its role as a propagator broadcasts a preamble message to the neighboring node.
상기 각 노드가 산출된 랭크에 기초하여 역할을 설정하는 단계는,
상기 각 노드가 상기 이웃 노드로부터 전파자 메시지를 수신하면 상기 자신의 역할을 피전파자로 설정하는 단계; 및
상기 자신의 역할을 피전파자로 설정한 노드가 상기 이웃 노드에 피전파자 메시지를 브로드캐스트하는 단계를 포함하는, 전송 스케줄링 설정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of each node establishing a role based on the calculated rank comprises:
Setting each of the nodes as a to-be-propagated when the node receives a preamble message from the neighboring node; And
Wherein the node having set its role as a to-be-propagated node broadcasts a to-be-broadcast message to the neighbor node.
상기 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정하는 단계는,
상기 각 노드가 자신이 역할이 전파자고, 상기 병합 메시지를 전달한 노드의 피전파자이면, 상기 브로드캐스트 백본 참여를 결정하는 단계; 및
상기 브로드캐스트 백본에 참여를 결정한 노드가 상기 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 상기 병합 메시지를 전달한 노드에 전달하는 단계를 포함하는, 전송 스케줄링 설정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the determining whether to include the broadcast backbone comprises:
Determining whether to participate in the broadcast backbone if each node is a propagator of a node that has propagated its role and has delivered the merge message; And
Wherein the node having determined participation in the broadcast backbone transmits a grant message corresponding to the merge message to a node that has delivered the merge message.
상기 역할은 연결자를 더 포함하고,
상기 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정하는 단계는,
상기 각 노드가 상기 역할이 피전파자고, 타 노드로부터 상기 병합 메시지에 대응하는 허가 메시지를 수신하면, 상기 역할을 연결자로 변경하여, 상기 브로드캐스트 백본의 참여를 결정하는 단계를 포함하는, 전송 스케줄링 설정 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the role further comprises a connector,
Wherein the determining whether to include the broadcast backbone comprises:
Changing the role to a linker and determining participation of the broadcast backbone when each of the nodes plays the role of self-propagation and receives a grant message corresponding to the merge message from another node; How to set it up.
상기 브로드캐스트 백본의 포함여부를 결정하는 단계 이후에, 상기 각 노드가 미리 정해진 타임 슬롯에 타 노드로부터 상기 베이스 스테이션에 기인한 메시지를 수신하면, 상기 브로드캐스트 백본에 따라, 상기 이웃 노드로 상기 베이스 스테이션에 대응하는 메시지를 브로드캐스트하는 단계를 더 포함하는, 전송 스케줄링 설정 방법.10. The method of claim 9,
The method of claim 1, further comprising: after each step of determining whether to include the broadcast backbone, when each node receives a message originating from the base station from another node in a predetermined time slot, Further comprising the step of broadcasting a message corresponding to the station.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020160069791A KR101761369B1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | System of duty-cycled wireless sensor network, node of duty-cycled wireless sensor network and method for transmission scheduling setting in duty-cycled wireless sensor network |
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BO GAO etal, "An Effective Distributed Approximation Algorithm for Constructing Minimum Connected Dominating Set in Wireless Ad Hoc Networks", Computer and Information Technology, 2004. CIT '04.* |
JUE HONG et al, "Minimum-Transmission Broadcast in Uncoordinated Duty-Cycled Wireless Ad Hoc Networks", IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 59, NO. 1, pp.307-318* |
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