KR101918274B1 - Method for reducing losses and recovering of underwater sensor data - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법에 관한 것으로서, 다수의 센서 노드로 구성된 수중 센서 네트워크에서 통신장애가 발생하였을 때, 이를 감지한 센서 노드가 이웃한 센서 노드에 통신장애 상태를 알려, 통신장애가 복구될 때까지 각 센서 노드에서 센싱한 센서 데이터를 저장 및 압축하도록 하여 통신장애에 따른 센서 데이터 손실을 방지하고 복구하도록 하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 (a) 제1센서노드가 제2센서노드로 데이터 전송 후 대기하는 단계; (b) 상기 제1센서노드가 기설정된 시간 내에 상기 제2센서노드로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하지 못하면, 자신과 이웃한 제3센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송하는 단계; (c) 상기 제3센서노드가 상기 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제3센서노드에서 센싱된 데이터를 압축하여 저장하는 단계; (d) 상기 제1센서노드가 상기 제2센서노드로 기설정된 시간간격으로 상태요청 메시지를 전송하여 장애복구 메시지가 회신 되면 상기 이웃한 제3센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 및 (e) 상기 제3센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 전송하는 단계; 를 포함한다.
The present invention relates to a method for reducing and recovering loss of underwater sensor data. When a communication failure occurs in an underwater sensor network composed of a plurality of sensor nodes, the sensor node that senses the communication failure informs a neighboring sensor node of a communication failure state, And storing and compressing the sensor data sensed by each sensor node until the failure is restored, thereby preventing and recovering sensor data loss due to communication failure.
A method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) waiting for a first sensor node to transmit data to a second sensor node; (b) if the first sensor node fails to receive a data reception acknowledgment message from the second sensor node within a predetermined period of time, the third sensor node transmits a failure message including the failure occurrence information of the second sensor node to the neighboring third sensor node Transmitting a notification message; (c) when the third sensor node receives the failure notification message, it determines whether the second sensor node exists on its own data transmission path, compresses the sensed data in the third sensor node Storing; (d) transmitting the failure response message to the neighboring third sensor node when the first sensor node transmits a status request message to the second sensor node at a predetermined time interval and a failure recovery message is returned; And (e) when the failure response message is received, the third sensor node transmits the compressed and stored data to a data transmission path including the second sensor node; .

Description

수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법 {METHOD FOR REDUCING LOSSES AND RECOVERING OF UNDERWATER SENSOR DATA}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for reducing and recovering loss of underwater sensor data,

본 발명은 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법에 관한 것으로서, 다수의 센서 노드로 구성된 수중 센서 네트워크에서 통신장애가 발생하였을 때, 이를 감지한 센서 노드가 이웃한 센서 노드에 통신장애 상태를 알려, 통신장애가 복구될 때까지 각 센서 노드에서 센싱한 센서 데이터를 저장 및 압축하도록 하여 통신장애에 따른 센서 데이터 손실을 방지하고 복구하도록 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing and recovering loss of underwater sensor data. When a communication failure occurs in an underwater sensor network composed of a plurality of sensor nodes, the sensor node that senses the communication failure informs a neighboring sensor node of a communication failure state, And storing and compressing the sensor data sensed by each sensor node until the failure is restored, thereby preventing and recovering sensor data loss due to communication failure.

무선 센서 네트워크는 도 1과 같이 다수의 센서 노드로 구성되며, 각 센서 노드의 센서로부터 센싱된 센서 데이터를 하위 노드로 릴레이 하면서 모니터링 센서로 데이터를 전송하고, 모니터링 센터에서는 수집된 센서 데이터를 이용하여 유의미한 정보를 찾는다.The wireless sensor network is composed of a plurality of sensor nodes as shown in FIG. 1, and transmits data to the monitoring sensor while relaying the sensor data sensed by each sensor node to the lower node. In the monitoring center, Find meaningful information.

이러한 무선 센서 네트워크는 무선 통신을 이용하기에 유선 통신에 비해 각 센서 노드의 전원이 쉽게 고갈되며, 하드웨어 부품과 안테나, 하우징 등이 안개, 바람, 눈, 비 등의 환경적인 영향을 더 많이 받게 되는데, 이 경우 센서 노드에서 일시적인 혹은 중/장기적인 통신장애가 발생할 수 있다.In this wireless sensor network, the power of each sensor node is easily exhausted as compared with the wired communication due to the use of wireless communication, and the hardware components, the antenna, and the housing are more affected by environmental influences such as fog, wind, In this case, a temporary or medium / long-term communication failure may occur in the sensor node.

통신장애가 발생하는 경우 센서 데이터를 릴레이로 전송하는 과정에서 센서 데이터가 손실될 수 있으며, 통신장애 기간이 길어질수록 센서 데이터의 손실로 더 큰 손해가 발생하게 된다.In case of communication failure, the sensor data may be lost in transmitting the sensor data to the relay, and the longer the communication failure period, the greater the damage due to the loss of the sensor data.

특히 수중 환경의 경우, RF(Radio Frequency)가 아닌 음파를 이용하여 통신을 하는데 이러한 수중 음파 통신의 경우, RF 통신에 비해 에러율이 높고, 대역폭이 낮으며, 통신채널의 점유율이 높은 특징을 가지고 있어 공기방울이나 돌고래의 초음파 등에 많은 영향을 받는다.Particularly, in case of underwater environment, communication is performed by using sound waves other than RF (Radio Frequency). In the case of such an underwater sound communication, the error rate is higher, the bandwidth is lower, and the occupancy rate of communication channel is higher than that of RF communication It is affected by air bubbles and ultrasound of dolphins.

따라서 수중 센서 네트워크에서 통신장애 기간이 길어지는 경우 인명구조, 원자력 시설 피해, 해양 플랜트, 쓰나미 등의 중요한 응용에서의 수중 센서 데이터 손실로 인명, 재산 피해를 크게 키울 수 있다.Therefore, if the communication failure period is prolonged in the underwater sensor network, damage of life and property can be greatly increased due to data loss of underwater sensor in important applications such as life structure, nuclear facility damage, offshore plant, and tsunami.

또한, 자연 재해, 재난이 발생한 원인과 피해 확산 과정에 대한 데이터를 분석하여 앞으로 발생할 피해에 대한 예측과 예방에 활용할 수 없게 된다.In addition, data on the causes of natural disasters, disasters, and damage propagation processes are analyzed and can not be used to predict and prevent future damage.

한국등록특허 제10-1220298호Korean Patent No. 10-1220298 한국등록특허 제10-0191622호Korea Patent No. 10-0191622

이에 본 발명은 수중 음파통신을 사용하는 수중 센서 네트워크에서 장애에 따른 센서 데이터 손실을 감소시키기 위한 방법을 제안하며, 통신 장애를 감지한 센서 노드가 이웃한 센서 노드에 통신장애 상태를 알려, 통신장애가 복구될 때까지 각 센서 노드에서 센싱한 센서 데이터를 저장 및 압축하도록 하여 통신장애에 따른 센서 데이터 손실을 방지하고 복구하도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention proposes a method for reducing sensor data loss due to a fault in an underwater sensor network using underwater acoustic communication. A sensor node that detects a communication failure informs a neighboring sensor node of a communication fault condition, And storing and compressing sensor data sensed by each sensor node until it is restored, thereby preventing and recovering sensor data loss due to a communication failure.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 (a) 제1센서노드가 제2센서노드로 데이터 전송 후 대기하는 단계; (b) 상기 제1센서노드가 기설정된 시간 내에 상기 제2센서노드로부터 상기 데이터 전송에 따른 데이터 수신확인 메시지를 수신하지 못하면, 자신과 이웃한 적어도 하나의 제3센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송하는 단계; (c) 상기 제3센서노드가 상기 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제3센서노드에서 센싱된 데이터를 압축하여 저장하는 단계; (d) 상기 제1센서노드가 상기 제2센서노드로 기설정된 시간간격으로 상태요청 메시지를 전송하여 장애복구 메시지가 회신 되면 상기 이웃한 제3센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 및 (e) 상기 제3센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 상기 데이터 전송경로 상의 다음 센서노드로 전송하는 단계; 를 포함하고, 상기 장애 알림 메시지는 상기 제2센서노드의 장애발생시간 및 상기 장애 알림 메시지를 전송한 제1센서노드 정보, 상기 제2센서노드에 발생한 장애유형 정보를 포함하며, 상기 장애복구 메시지는 상기 제2센서노드의 장애 발생 시간, 장애 복구 시간의 정보를 포함하고, 상기 (c)단계에서 상기 제3센서노드는 상기 제1센서노드로부터 상기 제2센서노드의 장애 알림 메시지를 수신할 때부터 상기 제2센서노드의 장애복구 메시지가 수신될 때까지 자신이 센싱한 데이터 및 다른 센서노드로부터 수신한 데이터들을 모두 압축 및 저장하며, 상기 전송경로 상의 다음 센서노드는 상기 제3센서노드로부터 수신된 압축 데이터를 복구하여 상기 경로상의 센서노드로 전송한다.A method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) waiting for a first sensor node to transmit data to a second sensor node; (b) if the first sensor node does not receive a data reception acknowledgment message according to the data transmission from the second sensor node within a predetermined time, the at least one third sensor node Transmitting a fault notification message including fault occurrence information of the fault notification message; (c) when the third sensor node receives the failure notification message, it determines whether the second sensor node exists on its own data transmission path, compresses the sensed data in the third sensor node Storing; (d) transmitting the failure response message to the neighboring third sensor node when the first sensor node transmits a status request message to the second sensor node at a predetermined time interval and a failure recovery message is returned; And (e) when the failure response message is received, the third sensor node transmits the compressed and stored data to the next sensor node on the data transmission path with the data transmission path including the second sensor node; Wherein the failure notification message includes a failure occurrence time of the second sensor node, first sensor node information that transmitted the failure notification message, and failure type information that occurred in the second sensor node, Wherein the third sensor node receives the fault notification message of the second sensor node from the first sensor node in the step (c) The first sensor node compresses and stores the data sensed by itself and the data received from another sensor node until a failure recovery message of the second sensor node is received, And restores the received compressed data to transmit to the sensor node on the path.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에, (f) 상기 제3센서노드가 자신과 이웃한 제4센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 상기 장애알림 메시지를 전송하는 단계; 를 더 포함한다.A method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention includes: (b) between steps (b) and (c); (f) Transmitting the failure notification message including failure occurrence information of the second sensor node; .

본 발명의 상기 (c) 단계에서, 상기 제4센서노드가 상기 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제4센서노드에서 센싱된 데이터를 압축하여 저장한다.In the step (c) of the present invention, when the fourth sensor node receives the failure notification message, it determines whether the second sensor node exists on its data transmission path. If the fourth sensor node exists, And stores the compressed data.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 상기 (d) 단계와 (e) 단계 사이에, (g) 상기 제3센서노드가 자신과 이웃한 제4센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 를 더 포함한다.The method of reducing loss and restoration of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention may further include the steps of (d) and (e), (g) Transmitting a failback message; .

본 발명의 상기 (e) 단계에서, 상기 제4센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 전송한다.In the step (e) of the present invention, when the failure response message is received, the fourth sensor node transmits the compressed and stored data to the data transmission path including the second sensor node.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 상기 (e) 단계 이후에, (h) 상기 압축 저장된 데이터를 수신받은 센서노드가 상기 압축된 데이터의 압축을 해제하는 단계; 를 더 포함한다.A method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention includes: after (e), (h) decompressing the compressed data by a sensor node receiving the compressed and stored data; .

본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 (a) 제1센서노드가 제2센서노드로 데이터 전송 후 대기하는 단계; (b) 상기 제1센서노드가 기설정된 시간 내에 상기 제2센서노드로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하지 못하면, 자신과 이웃한 제3센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송하는 단계; (c) 상기 제3센서노드가 상기 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제2센서노드를 제외한 다른 데이터 전송경로를 탐색하는 단계; (d) 상기 탐색결과 상기 제3센서노드는 상기 다른 데이터 전송경로가 탐색되면, 상기 탐색된 다른 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송하고, 상기 다른 데이터 전송경로가 탐색되지 않으면 상기 센싱된 데이터를 압축하여 저장하는 단계; (e) 상기 제1센서노드가 상기 제2센서노드로 기설정된 시간간격으로 상태요청 메시지를 전송하여 장애복구 메시지가 회신 되면 상기 이웃한 제3센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 및 (f) 상기 제3센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 전송하는 단계; 를 포함한다.A method of reducing and recovering loss of underwater sensor data according to another embodiment of the present invention includes the steps of: (a) waiting for a first sensor node to transmit data to a second sensor node; (b) if the first sensor node fails to receive a data reception acknowledgment message from the second sensor node within a predetermined period of time, the third sensor node transmits a failure message including the failure occurrence information of the second sensor node to the neighboring third sensor node Transmitting a notification message; (c) if the third sensor node receives the failure notification message, determines whether the second sensor node exists on its own data transmission path, and if the third sensor node exists, transmits a data transmission path other than the second sensor node Searching; (d) if the third sensor node finds the other data transmission path, transmits the sensed data to the searched other data transmission path, and if the other data transmission path is not searched, Compressing and storing; (e) transmitting the failure response message to the neighboring third sensor node when the first sensor node transmits a status request message to the second sensor node at a predetermined time interval and a failure recovery message is returned; And (f) when the third sensor node receives the failure recovery message, transmitting the compressed and stored data to a data transmission path including the second sensor node; .

본 발명의 상기 (d) 단계에서 상기 제3센서노드가 상기 탐색된 다른 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송하는 경우, 상기 (f) 단계에서 상기 제3센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송한다.In the step (d) of the present invention, when the third sensor node transmits data sensed by the searched other data transmission path, in the step (f), the third sensor node receives the failure recovery message , And transmits the sensed data to the data transmission path including the second sensor node.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에, (g) 상기 제3센서노드가 자신과 이웃한 제4센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 상기 장애알림 메시지를 전송하는 단계; 를 더 포함한다.The method of reducing loss and restoration of underwater sensor data according to another embodiment of the present invention may further include the steps of (b) and (c), between (g) Transmitting the failure notification message including failure occurrence information of the second sensor node; .

본 발명의 상기 (c) 단계에서, 상기 제4센서노드는 상기 장애알림 메시지가 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제2센서노드를 제외한 다른 데이터 전송경로를 탐색하고, 상기 (d) 단계에서 상기 제4센서노드는 상기 탐색결과 상기 다른 데이터 전송경로가 탐색되면, 상기 탐색된 다른 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송하고, 상기 다른 데이터 전송경로가 탐색되지 않으면 상기 제4센서노드에서 센싱된 데이터를 압축하여 저장한다.In the step (c) of the present invention, when receiving the failure notification message, the fourth sensor node determines whether the second sensor node exists on its data transmission path, and if the second sensor node exists, The fourth sensor node transmits data sensed by the searched other data transmission path when the other data transmission path is searched as a result of the search in step (d) If no other data transmission path is found, the fourth sensor node compresses and stores the sensed data.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 상기 (e) 단계와 (f) 단계 사이에, (h) 상기 제3센서노드가 자신과 이웃한 제4센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 를 더 포함한다.The method of reducing loss and restoration of underwater sensor data according to another embodiment of the present invention may further include the steps of (e) and (f), (h) Transmitting a failback message; .

본 발명의 상기 (f) 단계에서, 상기 제4센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 전송한다.In the step (f) of the present invention, when the failure response message is received, the fourth sensor node transmits the compressed and stored data to the data transmission path including the second sensor node.

본 발명의 상기 (d) 단계에서 상기 제4센서노드가 상기 탐색된 다른 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송하는 경우, 상기 (f) 단계에서 상기 제4센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송한다.If the fourth sensor node transmits data sensed by the detected other data transmission path in step (d) of the present invention, in step (f), the fourth sensor node transmits the failure recovery message , And transmits the sensed data to the data transmission path including the second sensor node.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 상기 (f) 단계 이후에, (i) 상기 압축 저장된 데이터를 수신받은 센서노드가 상기 압축된 데이터의 압축을 해제하는 단계; 를 더 포함한다.A method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to another embodiment of the present invention includes: after (f): (i) decompressing the compressed data by a sensor node receiving the compressed and stored data; .

본 발명에 따르면 수중 센서 네트워크에서 발생한 통신장애 및 복구 사실을 다른 센서 노드와 빠르게 공유하여 데이터를 압축/저장하거나 다른 대체 경로를 통해 데이터를 전송하여 통신장애가 발생한 시간 동안에 센싱되거나 전송되는 센서 데이터의 손실을 방지한다.According to the present invention, it is possible to quickly share a communication failure and a recovery phenomenon occurring in an underwater sensor network with other sensor nodes to compress / store data or transmit data through another alternative path, so that sensor data lost or sensed during a communication failure time .

도 1은 무선 센서 네트워크의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 네트워크의 구성 및 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 네트워크의 구성 및 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 흐름도이다.
1 is a schematic configuration diagram of a wireless sensor network.
FIG. 2 illustrates an exemplary configuration of an underwater sensor network and a method of reducing and recovering data loss according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a flowchart of a method of reducing and recovering loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of an underwater sensor network and a method of reducing and recovering data loss according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method of reducing and recovering loss of underwater sensor data according to another embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 네트워크의 구성 및 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 예시도이다.FIG. 2 illustrates an exemplary configuration of an underwater sensor network and a method of reducing and recovering data loss according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 네트워크는 제1센서노드부터 제10센서노드(N1~N10)까지 다수의 센서 노드의 연결관계로 구성된다.Referring to FIG. 2, an underwater sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of sensor node connection relationships from a first sensor node to a tenth sensor node N1 to N10.

각각의 센서 노드는 센서를 포함할 수 있으며, 센서는 온도, 압력 등의 수중 환경을 센싱하는 센서가 적용될 수 있다.Each sensor node may include a sensor, and the sensor may be a sensor that senses an underwater environment such as temperature, pressure, and the like.

도 2에서는 도면의 상측에 위치한 센서노드로부터 하측에 위치한 센서노드로 데이터가 전달되는 것으로 가정하였으며, 가장 하측에 위치한 센서노드인 제8센서노드(N8) 및 제9센서노드(N9)는 데이터를 전달받아 모니터링 센터(10)로 전송한다.In FIG. 2, it is assumed that data is transmitted from a sensor node located on the upper side of the drawing to a sensor node located on the lower side, and the eighth sensor node N8 and the ninth sensor node N9, And transmits it to the monitoring center 10.

이때 각 센서노드에는 자신의 센서노드에 포함된 센서를 통해 수집된 데이터를 모니터링 센터(10)로 전송하기 위한 데이터 전송경로가 설정되어 있다.At this time, a data transmission path for transmitting the data collected through the sensor included in the own sensor node to the monitoring center 10 is set to each sensor node.

도 2의 제5센서노드(N5)를 예로 들면, 도 2에 굵은 실선으로 표시된 경로, 즉, N5-N1-N2-N8로 이어지는 경로를 전송경로로 하여 데이터를 모니터링 센터(10)로 전송한다. 이러한 전송경로 외에도 N5-N1-N2-N9로 이어지는 경로가 데이터 전송경로가 될 수도 있으며, N5-N1-N3-N4-N10-N9 의 경로가 데이터 전송경로로 설정될 수도 있다.Taking the fifth sensor node N5 of FIG. 2 as an example, data is transmitted to the monitoring center 10 by using a route indicated by a bold solid line in FIG. 2, that is, a route leading to N5-N1-N2-N8 as a transmission route . In addition to this transmission path, a path leading to N5-N1-N2-N9 may be a data transmission path, and a path of N5-N1-N3-N4-N10-N9 may be set as a data transmission path.

제5센서노드(N5)에 포함된 센서의 데이터 전송경로가 N5-N1-N2-N8 설정되어 있을때, 이러한 제5센서노드(N5)의 데이터 전송경로에 포함된 N1, N2, N8 센서노드들은 상기한 데이터 전송경로를 모두 저장하고 있어 자신에게 전달된 데이터가 어느 센서노드를 출발하여 어느 센서노드를 거쳐 어느 센서노드를 통해 모니터링 센터(10)로 전달되는지에 대한 정보를 함께 공유한다.N1, N2, and N8 sensor nodes included in the data transmission path of the fifth sensor node N5 when the data transmission paths of the sensors included in the fifth sensor node N5 are set to N5-N1-N2-N8, Stores all of the data transmission paths, and shares information about which sensor node the data transmitted to the sensor node originates from, which sensor node is used, and which sensor node transmits the data to the monitoring center 10.

이는 이후에 설명하게 될 통신장애 발생 시 데이터 전송경로 정보에 따라 데이터 압축/저장, 전송경로 수정 등을 통해 데이터 손실 감소 및 복구를 수행하기 위함이다.This is for data loss reduction and recovery through data compression / storage and transmission path modification according to data transmission path information in the case of a communication failure to be described later.

이하에서는 도 2의 제1센서노드(N1) 및 제2센서노드(N2)의 데이터 전송관계를 기준으로 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for reducing and recovering loss of underwater sensor data will be described based on the data transmission relationship between the first sensor node N1 and the second sensor node N2 in FIG.

도 2의 제1센서노드(N1)는 N5-N1-N2-N8로 설정된 데이터 전송경로에 따라 제5센서노드(N5)로부터 데이터를 수신하여 제2센서노드(N2)로 전달한다.The first sensor node N1 of FIG. 2 receives data from the fifth sensor node N5 according to a data transmission path set to N5-N1-N2-N8 and transmits the data to the second sensor node N2.

제1센서노드(N1)가 제2센서노드(N2)로 데이터를 전송한 후, 제2센서노드(N2)가 데이터를 정상적으로 수신하면 제1센서노드(N1)에 데이터를 잘 받았다는 확인 메세지인 수신확인 메세지를 전송한다.After the first sensor node N1 transmits data to the second sensor node N2 and the second sensor node N2 normally receives the data, the first sensor node N1 transmits a confirmation message And transmits an acknowledgment message.

그러나 만약 제1센서노드(N1)가 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 수신확인 메세지를 받지 못하면, 제1센서노드(N1)는 제2센서노드(N2)에 장애가 발생한 것으로 판단한다.However, if the first sensor node N1 does not receive the acknowledgment message from the second sensor node N2 within a predetermined time, the first sensor node N1 determines that a failure has occurred in the second sensor node N2 .

즉, 제2센서노드(N2)의 수신측에 문제가 생겨서 데이터를 수신하지 못하였거나, 송신측에 문제가 발생하여 수신확인 메세지를 전송하지 못하는 것으로 판단하는 것이다.That is, it is determined that a problem has occurred on the receiving side of the second sensor node N2 and data can not be received, or a problem occurs on the transmitting side and the receiving acknowledge message can not be transmitted.

제1센서노드(N1)가 제2센서노드(N2)의 통신장애를 확인하면, 이에 따른 이웃한 다른 센서노드에 이를 알려, 각 센서노드에서 수집되는 데이터의 손실방지를 위한 절차를 수행한다.When the first sensor node N1 confirms the communication failure of the second sensor node N2, it notifies the neighboring sensor nodes of the communication failure, and performs a procedure for preventing loss of data collected at each sensor node.

즉, 도 2에서 제1센서노드(N1)는 이웃한 센서노드인 제3센서노드(N3)에 제2센서노드(N2)의 통신 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송하는 것이다.That is, in FIG. 2, the first sensor node N1 transmits a failure notification message including the communication failure occurrence information of the second sensor node N2 to the third sensor node N3, which is a neighboring sensor node.

또한 제1센서노드(N1)는 제3센서노드(N3) 뿐만 아니라 제5센서노드(N5)에도 제2센서노드(N2)의 장애알림 메시지를 전송하여 통신 장애발생 정보를 전달한다.Also, the first sensor node N1 transmits a failure notification message of the second sensor node N2 to the fifth sensor node N5 as well as the third sensor node N3 to transmit communication failure occurrence information.

이는 각 센서노드의 데이터 전송경로상에 제2센서노드(N2)가 포함되어 있는 경우, 제2센서노드(N2)의 장애로 인한 데이터 손실을 미연에 방지하기 위한 조치이다.This is a measure to prevent data loss due to the failure of the second sensor node N2 when the second sensor node N2 is included in the data transmission path of each sensor node.

장애알림 메시지에는 제2센서노드(N2)에서 장애가 발생하였다는 정보를 포함하며, 이외에도 장애 발생 시간, 장애 확인 센서노드(제1센서노드) 등의 추가적인 정보가 포함될 수 있다.The failure notification message includes information indicating that a failure has occurred in the second sensor node N2, and may include additional information such as a failure occurrence time and a failure confirmation sensor node (first sensor node).

또한 제1센서노드(N2)에서 제2센서노드(N2)의 장애 유형을 판단할 수 있는 시스템이 구축되어 있다면, 장애알림 메시지에 제2센서노드(N2)에 발생한 장애 유형도 포함될 수 있다.If a system capable of determining the type of failure of the second sensor node N2 is constructed in the first sensor node N2, the type of failure occurring in the second sensor node N2 may be included in the failure notification message.

이러한 제2센서노드(N2)의 장애발생 메시지를 수신한 센서노드들은 각각 자신의 데이터 전송경로상에 제2센서노드(N2)가 존재하는지 여부를 확인한 후, 존재한다면 데이터 손실방지를 위해 자신의 센서노드에서 센싱되고 있는 데이터를 압축하여 저장한다.After receiving the failure occurrence message of the second sensor node N2, each of the sensor nodes confirms whether or not the second sensor node N2 exists on its own data transmission path, and if exists, The sensor node compresses and stores the sensed data.

예를 들어, 제3센서노드(N3)의 데이터 전송경로가 도 2의 점선으로 표시된 것처럼 N6-N3-N2-N9로 설정되어 있는 경우, 제3센서노드(N3)가 제1센서노드(N1)로부터 제2센서노드(N2)의 장애발생 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로에 제2센서노드(N2)가 포함되어 있는것을 확인할 수 있고, 이렇게 확인되면, 제3센서노드(N3)는 자신의 센서노드에 포함된 센서로부터 센싱된 데이터 뿐만 아니라 제6센서노드(N6)로부터 수신된 데이터까지 모두 압축/저장하여 제2센서노드(N2)의 통신장애로 인한 데이터 손실을 방지한다.For example, when the data transmission path of the third sensor node N3 is set to N6-N3-N2-N9 as indicated by the dotted line in FIG. 2, the third sensor node N3 is set to the first sensor node N1 It is possible to confirm that the second sensor node N2 is included in the data transmission path of the second sensor node N2. If the third sensor node N3 is confirmed, Stores data not only from the sensor included in the own sensor node but also from the sixth sensor node N6 to prevent data loss due to communication failure of the second sensor node N2.

만약 제3센서노드(N3)가 제1센서노드(N1)로부터 장애발생 메시지를 수신하지 못하면, 제3센서노드(N3)에서 제2센서노드(N2)로 전송되는 데이터는 장애로 인해 정상적으로 전달되지 못하게 된다.If the third sensor node N3 fails to receive the failure occurrence message from the first sensor node N1, data transmitted from the third sensor node N3 to the second sensor node N2 is normally transmitted .

이로 인해 제3센서노드(N3)에서 센서를 통해 수집되는 데이터 또는 제3센서노드(N3)가 제6센서노드(N6)를 통해 수신된 데이터까지 하위 센서노드로 전달하지 못하여 제대로 저장하지 못하는 경우 데이터 누락이 발생할 수도 있게 된다.Accordingly, if the third sensor node N3 can not collect the data collected through the sensor or the third sensor node N3 can not transfer the data received through the sixth sensor node N6 to the lower sensor node, Data loss may occur.

따라서, 제3센서노드(N3)는 자신의 데이터 전송경로에 장애가 발생한 센서노드가 포함된 것을 확인하면, 센서를 통해 수집되는 데이터 및 상위 센서노드를 통해 전송되는 데이터를 장애가 복구되기 전까지 압축/저장하여 손실을 방지한다.Therefore, if the third sensor node N3 confirms that the sensor node having the failure occurs in its data transmission path, the third sensor node N3 compresses / stores the data collected through the sensor and the data transmitted through the upper sensor node until the failure is recovered Thereby preventing loss.

그러나 만약 제3센서노드(N3)의 데이터 전송경로에 장애가 발생한 제2센서노드(N2)가 포함되어 있지 않다면, 예를 들어, 도 2에서 제3센서노드(N3)에 설정된 데이터 전송경로가, N6-N3-N4-N10-N9 라면, 제3센서노드(N3)는 정상적으로 데이터 전송이 가능한 상태이므로 상기 데이터 전송경로를 통해 데이터를 정상적으로 전송한다.However, if the second sensor node N2 fails in the data transmission path of the third sensor node N3, for example, the data transmission path set in the third sensor node N3 in FIG. N6-N3-N4-N10-N9, the third sensor node N3 normally transmits data through the data transmission path because the data can be normally transmitted.

한편, 제2센서노드(N2)의 장애 발생을 확인한 제1센서노드(N1)는 제2센서노드(N2)의 장애가 복구되었는지를 지속적으로 확인한다.On the other hand, the first sensor node N1 which has confirmed the occurrence of the failure of the second sensor node N2 continuously checks whether the failure of the second sensor node N2 has been restored.

제1센서노드(N1)는 기설정된 시간 간격으로 제2센서노드(N2)에 상태요청 메시지를 전송하여 제2센서노드(N2)의 장애복구 여부를 확인한다.The first sensor node N1 transmits a status request message to the second sensor node N2 at a predetermined time interval to check whether the second sensor node N2 has failed or not.

제2센서노드(N2)는 장애가 복구되면, 상기 상태요청 메시지에 대응하는 장애복구 메시지를 제1센서노드(N1)에 전송한다.When the failure of the second sensor node N2 is restored, the second sensor node N2 transmits a failure recovery message corresponding to the status request message to the first sensor node N1.

장애복구 메시지에는 제2센서노드(N2)의 장애복구 정보가 포함되며, 추가적으로 장애발생 시간, 장애복구 시간 등의 정보가 포함될 수도 있다.The failure recovery message includes failure recovery information of the second sensor node N2, and may further include information such as a failure occurrence time and a failure recovery time.

제1센서노드(N1)는 제2센서노드(N2)의 장애복구 메시지를 확인하면 자신이 장애알림 메시지를 전송했던 이웃한 센서노드에 장애복구 사실을 알리기 위해 상기 장애복구 메시지를 전송한다.When the first sensor node N1 confirms the failure recovery message of the second sensor node N2, the first sensor node N1 transmits the failure recovery message to the neighboring sensor node that has transmitted the failure notification message to inform the failure of the failure.

즉, 제1센서노드(N1)는 장애알림 메시지를 전송했던 제3센서노드(N3)에 장애복구 메시지를 전송하여 제2센서노드(N2)가 정상화 될 것을 알린다.That is, the first sensor node N1 transmits a failure recovery message to the third sensor node N3 that has transmitted the failure notification message to inform that the second sensor node N2 is normalized.

제3센서노드(N3)는 장애알림 메시지를 수신한 이후 자신의 데이터 전송경로에 제2센서노드(N2)가 있는 경우 데이터를 압축하여 저장하던 상태일 것이며, 이 상태에서 장애복구 메시지를 수신하면, 제2센서노드(N2)의 장애가 복구된 것을 확인하여, 장애 발생 시간동안 압축하여 저장했던 데이터를 제2센서노드(N2)가 포함되어 있던 데이터 전송경로로 전송한다.If the second sensor node N2 is present in the data transmission path of the third sensor node N3 after receiving the failure notification message, the third sensor node N3 may be in a state of compressing and storing the data. Upon receiving the failure recovery message , It is confirmed that the failure of the second sensor node N2 is recovered and the data compressed and stored during the failure occurrence time is transmitted to the data transmission path including the second sensor node N2.

제3센서노드(N3)로부터 압축된 데이터를 수신한 센서노드 또는 모니터링 센터는 압축을 해제하여 원래의 데이터를 복구하게 되며, 이러한 과정을 통해 제2센서노드(N2)에 통신장애가 발생하였더라도 데이터의 손실없이 모든 센서 데이터를 정상적으로 모니터링 센터에 전달할 수 있게 된다.The sensor node or the monitoring center receiving the compressed data from the third sensor node N3 decompresses the original data to recover the original data. Even if a communication failure occurs in the second sensor node N2, All sensor data can be normally transmitted to the monitoring center without loss.

즉, 자신의 데이터 전달경로 상에 존재하는 센서노드의 통신 장애가 확인되면, 이웃한 센서노드에 통신 장애 사실을 알려 상기 장애가 발생한 센서노드를 통해 데이터를 전송해야 하는 센서노드들이 장애가 복구될때까지 데이터를 압축/저장하여 손실없이 모든 센서 데이터를 최종 목적지에 전달할 수 있도록 하는 것이다.That is, if a communication failure of the sensor node existing on the data transmission path of its own is confirmed, the neighboring sensor node is informed of the communication failure, and the sensor nodes that need to transmit data through the failed sensor node, Compression / storage so that all sensor data can be delivered to the final destination without loss.

위의 실시예에서는 제1센서노드(N1)가 제2센서노드(N2)의 통신장애 사실을 확인하여 이를 제3센서노드(N3)에 알리는 과정을 소개하고 있으나, 더 복잡한 구성을 가진 센서 네트워크에서는 통신장애 사실을 여러노드에 다 알릴 필요가 있다.Although the first sensor node N1 detects a communication failure of the second sensor node N2 and informs the third sensor node N3 of the communication failure, It is necessary to inform the various nodes of the communication failure.

도 2에서 보면 통신장애가 발생한 제2센서노드(N2)는 제1센서노드(N1), 제3센서노드(N3) 뿐만 아니라 제4센서노드(N4)와도 연결관계가 형성된 것을 알 수 있다.In FIG. 2, it can be seen that the second sensor node N2 in which the communication failure occurs is also connected to the fourth sensor node N4 as well as the first sensor node N1 and the third sensor node N3.

이는 제4센서노드(N4)에서 전달되는 데이터의 전송경로에도 제2센서노드(N2)가 포함될 가능성이 있다는 의미가 되며, 따라서 제2센서노드(N2)에서 발생한 통신장애를 제4센서노드(N4)에서도 확인할 수 있어야 한다는 뜻이 된다.This means that there is a possibility that the second sensor node N2 is also included in the transmission path of the data transmitted from the fourth sensor node N4, N4).

그러나 제4센서노드(N4)는 제1센서노드(N1)와 이웃한 센서노드가 아니므로 제2센서노드(N2)의 장애알림 메시지를 전송할 수 없다.However, since the fourth sensor node N4 is not adjacent to the first sensor node N1, it can not transmit the failure notification message of the second sensor node N2.

따라서 제2센서노드(N2)의 장애알림 메시지는 제1센서노드(N1)로부터 장애알림 메시지를 전송받은 제3센서노드(N3)가 제4센서노드(N4)로 전달하여야 한다.Therefore, the failure notification message of the second sensor node N2 must be transmitted from the first sensor node N1 to the fourth sensor node N4, which has received the failure notification message.

즉, 복잡한 연결구조를 가진 센서 네트워크에서 데이터 손실을 완벽하게 방지하기 위해서는 특정 센서노드에 발생한 장애알림 메시지는 이웃한 센서노드로 연달아 전달되어야 한다.That is, in order to completely prevent data loss in a sensor network having a complicated connection structure, a failure notification message generated in a specific sensor node must be transmitted to neighboring sensor nodes in succession.

이러한 방식으로 제3센서노드(N3)로부터 제2센서노드(N2)의 장애알림 메시지를 전달받은 제4센서노드(N4)는 제3센서노드(N3)의 경우와 마찬가지로 자신의 데이터 전달경로 상에 제2센서노드(N2)가 포함되어 있는지를 확인하여 포함된 경우라면, 자신의 센서노드에서 센싱되는 데이터와 상위 센서노드로부터 전달받은 데이터를 모두 압축하여 저장한다.In this manner, the fourth sensor node N4 receiving the failure notification message of the second sensor node N2 from the third sensor node N3 transmits the failure notification message of the second sensor node N2, If the sensor node N2 is included in the first sensor node N2, the sensor node N2 compresses and stores the data sensed by the sensor node itself and the data received from the sensor node N2.

그리고 제3센서노드(N3)로부터 제2센서노드(N2)의 장애복구 메시지를 전달받으면, 제4센서노드(N4)는 압축하여 저장했던 데이터를 제2센서노드(N2)가 포함된 자신의 데이터 전달경로로 전송하여 수신받은 센서노드가 압축을 해제하면 장애가 발생하였던 시간동안의 데이터를 복구할 수 있도록 한다.When receiving the failure recovery message of the second sensor node N2 from the third sensor node N3, the fourth sensor node N4 transmits the data compressed and stored to the first sensor node N2, When the sensor node receives the data transmission path and decompresses the received sensor node, the data can be recovered during the time when the failure occurred.

본원발명에서 제3센서노드(N3) 또는 제4센서노드(N4)가 데이터를 압축하는 방식 및 압축된 데이터를 전달받은 센서노드가 압축을 해제하는 방식은 어느 하나의 방식으로 한정하지 않고 센싱된 다수의 데이터를 압축할 수 있는 방식이라면 어떤 방식이라도 적용될 수 있도록 한다. 다만 압축을 해제하는 방식은 압축 방식에 대응되는 압축 해제방식이 적용되어야 하며, 이는 각 센서노드에 공유되어 공통된 방식으로 압축하고 압축을 해제하도록 한다.In the present invention, the method of compressing data by the third sensor node N3 or the fourth sensor node N4 and the method of decompressing the sensor node that receives the compressed data are not limited to any one method, Any method that can compress a large number of data can be applied. However, the decompression method corresponding to the compression method should be applied to the decompression method, which is shared by each sensor node, and is decompressed and decompressed in a common method.

이런 방식으로 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법은 어느 하나의 센서노드가 다른 하나의 센서노드에 발생한 통신장애를 감지하게 되면, 이를 빠르게 센서 네트워크에 전파시켜 통신장애가 발생한 센서노드에 관련된 모든 센서노드에서 이에 따른 데이터 압축/저장의 조치를 취할 수 있도록 하여 통신 장애가 발생하였던 시간 동안의 데이터에 손실이 발생하지 않도록 한다.In this way, in the method of reducing and recovering the loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention, when one of the sensor nodes detects a communication failure occurring in the other sensor node, All the sensor nodes related to the generated sensor node can take measures for data compression / storage accordingly, thereby preventing loss of data during the time when the communication failure occurs.

도 3에 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 흐름도를 나타내었다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 먼저 제1센서노드(N1)가 제2센서노드(N2)로 데이터 전송한다(S101).Referring to FIG. 3, the first sensor node N1 transmits data to the second sensor node N2 (S101).

다음으로 제1센서노드(N1)가 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하는지 판단한다(S103).Next, it is determined whether the first sensor node N1 receives a data reception acknowledgment message from the second sensor node N2 within a predetermined time (S103).

만약 제1센서노드(N1)가 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하면, 다음 데이터를 제2센서노드(N2)로 전송하고(S101), 이와 반대로 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하지 못하면, 자신과 이웃한 제3센서노드(N3)로 제2센서노드(N2)의 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송한다(S105).If the first sensor node N1 receives the data reception confirmation message from the second sensor node N2 within a predetermined time, it transmits the next data to the second sensor node N2 (S101) If a data reception acknowledgment message is not received from the second sensor node N2 within a predetermined time, a failure notification message including failure occurrence information of the second sensor node N2 is transmitted to the neighboring third sensor node N3 (S105).

다음으로, 자신의 데이터 전송경로를 따라 데이터를 전송하던 제3센서노드(N3)가(S107) 제1센서노드(N1)로부터 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 존재하는지 판단한다(S109).Next, when the third sensor node N3 that has transmitted data along its own data transmission path receives the failure notification message from the first sensor node N1 in step S107, It is determined whether the node N2 exists (S109).

만약 제3센서노드(N3)의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 존재하지 않는다면, 자신의 데이터 전송경로를 따라 데이터를 전송하고(S107), 만약 제3센서노드(N3)의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 존재한다면, 제3센서노드(N3)는 센싱된 데이터를 압축하여 저장한다(S111).If there is no second sensor node N2 on the data transmission path of the third sensor node N3, data is transmitted along its own data transmission path (S107). If the second sensor node N2 does not exist on the data transmission path of the third sensor node N3 If the second sensor node N2 exists on the data transmission path, the third sensor node N3 compresses and stores the sensed data (S111).

한편, 제1센서노드(N1)는 제2센서노드(N2)로 상태요청 메시지를 전송한다(S113). 이는 제2센서노드(N2)에 발생했던 장애가 복구되었는지 확인하기 위한 절차로, 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지가 회신되었는지 판단하여 장애복구 사실을 확인한다(S115).Meanwhile, the first sensor node N1 transmits a status request message to the second sensor node N2 (S113). In step S115, it is determined whether a failure recovery message has been returned from the second sensor node N2 within a predetermined period of time by checking whether the failure occurred in the second sensor node N2 is restored.

만약 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지가 회신 되면 제1센서노드(N1)는 제3센서노드(N3)로 장애복구 메시지를 전송하여 복구 사실을 전파한다(S117).If a failure recovery message is returned from the second sensor node N2, the first sensor node N1 transmits a failure recovery message to the third sensor node N3 to propagate the recovery failure (S117).

그러나 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지가 회신되지 않으면, 다시 제2센서노드(N2)에 상태요청 메시지를 전송하여 지속적으로 장애 복구 여부를 확인한다(S113).However, if the failure recovery message is not returned from the second sensor node N2, the status request message is transmitted again to the second sensor node N2 to continuously check whether the failure has occurred or not (S113).

제3센서노드(N3)는 제1센서노드(N1)로부터 제2센서노드(N2)의 장애복구 메시지를 수신하면, 제2센서노드(N2)가 포함된 데이터 전송경로가 정상적으로 복구되었다는 것으로 판단하고 압축 저장했던 데이터를 상기 데이터 전송경로로 전송한다(S119).When the third sensor node N3 receives the failure recovery message of the second sensor node N2 from the first sensor node N1, it is determined that the data transmission path including the second sensor node N2 has been restored normally And transmits the compressed data to the data transmission path (S119).

압축 저장했던 데이터를 전송받은 센서노드는 압축된 데이터의 압축을 해제하여 데이터를 원래의 상태로 복구한다.The sensor node that has received the compressed and stored data decompresses the compressed data and restores the data to its original state.

또한, 도 3에는 도시되지 않았으나, 제3센서노드(N3)는 이웃한 센서노드인 제4센서노드(N4)에 상기 장애알림 메시지 및 장애복구 메시지를 전달하여 제2센서노드(N2)를 데이터 전송경로에 포함하고 있을지 모르는 다른 센서노드들에서도 데이터를 압축/저장할 수 있도록 한다.Although not shown in FIG. 3, the third sensor node N3 transmits the failure notification message and the failure recovery message to the fourth sensor node N4, which is a neighboring sensor node, to transmit the second sensor node N2 as data So that other sensor nodes that may be included in the transmission path can compress / store the data.

이러한 방법으로 다수의 센서 노드로 구성된 수중 센서 네트워크는 센서 노드에 통신장애가 발생하였을 때 통신장애에 따른 각 센서 노드의 데이터 전송 손실을 방지한다.In this way, an underwater sensor network composed of a plurality of sensor nodes prevents a data transmission loss of each sensor node due to a communication failure when a communication failure occurs in the sensor node.

이러한 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 또 다른 실시예를 도 4에 나타내었다.Another embodiment of the method for reducing and recovering the loss of the underwater sensor data is shown in Fig.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 네트워크의 구성 및 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 예시도이다.4 is a diagram illustrating a configuration of an underwater sensor network and a method of reducing and recovering data loss according to another embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 수중 센서 네트워크의 구성은 도 2의 구성과 동일하다.The configuration of the underwater sensor network shown in Fig. 4 is the same as that of Fig.

또한, 제1센서노드(N1)에서 제2센서노드(N2)로 데이터를 전송한 후 기설정된 시간 내에 수신확인 메시지를 받지 못하면, 제2센서노드(N2)에 장애가 발생한 것으로 판단하여, 이웃한 제3센서노드(N3)에 제2센서노드(N2)에 발생한 장애를 알리는 장애알림 메시지를 전송하고, 이러한 장애알림 메시지를 수신한 제3센서노드(N3)가 자신의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 포함되었는지 확인하는 과정도 도 2와 동일하다.If the first sensor node N1 does not receive the acknowledgment message within a predetermined time after transmitting data from the first sensor node N1 to the second sensor node N2, it is determined that the second sensor node N2 has failed, The third sensor node N3 transmits a failure notification message informing the failure occurring in the second sensor node N2 and the third sensor node N3 receiving the failure notification message transmits the failure notification message to the third sensor node N3 The process of confirming whether or not two sensor nodes N2 are included is the same as in Fig.

그러나 도 4에서는, 제3센서노드(N3)가 자신의 데이터 전송경로상에 제2센서노드(N2)가 포함되었는지 확인되면, 제2센서노드(N2)를 제외한 다른 데이터 전송경로가 있는지 탐색하는 과정이 추가된다.However, in FIG. 4, if it is determined that the third sensor node N3 includes the second sensor node N2 on its data transmission path, it is checked whether there is another data transmission path except for the second sensor node N2 The process is added.

즉, 자신의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 포함되어 있어 정상적인 데이터 전송이 어려운 경우, 바로 데이터를 압축하여 저장하는 것이 아니라, 제2센서노드(N2)를 포함하지 않고 데이터를 목적지까지 전송할 수 있는 다른 데이터 전송경로가 있는지 탐색하여 대체 전송경로로 이용할 수 있도록 하는 것이다.That is, when the second sensor node N2 is included in the data transmission path of the sensor node N2 and the normal data transmission is difficult, the data is not compressed and stored immediately but the data is transmitted without including the second sensor node N2 It is possible to search for another data transmission path that can be transmitted to a destination and use the same as an alternative transmission path.

도 4를 참조하면, 제3센서노드(N3)의 원래 데이터 전송경로는 점선으로 표시된 N6-N3-N2-N9였으며, 이 전송경로에는 제2센서노드(N2)가 포함되어 있으므로 제3센서노드(N3)는 제2센서노드(N2)를 포함하지 않고 데이터를 제9센서노드(N9)로 전송할 수 있는 경로인 N6-N3-N4-N10-N9를 탐색하여 새로운 데이터 전송경로로 설정한다.Referring to FIG. 4, the original data transmission path of the third sensor node N3 is N6-N3-N2-N9 indicated by a dotted line, and since the second sensor node N2 is included in the transmission path, N3-N4-N10-N9 that do not include the second sensor node N2 and can transmit data to the ninth sensor node N9 are set as a new data transmission path.

이렇게 설정된 새로운 데이터 전송경로는 원래의 데이터 전송경로에 포함되어 있던 센서노드인 N6, N9과 새로운 데이터 전송경로에 포함되어 있는 센서노드인 N4, N10에 전달되어 함께 공유한다.The new data transmission path thus set is transmitted to the sensor nodes N6 and N9 included in the original data transmission path and to the sensor nodes N4 and N10 included in the new data transmission path to be shared therewith.

새로운 데이터 전송경로가 설정되면, 제3센서노드(N3)는 센싱되는 데이터 또는 상위 센서노드로부터 수신되는 데이터를 새로운 데이터 전송경로를 따라 제4센서노드(N4)에 전송한다.When a new data transmission path is set, the third sensor node N3 transmits data to be sensed or data received from the upper sensor node to the fourth sensor node N4 along a new data transmission path.

한편, 제1센서노드(N1)는 상태요청 메시지를 전송하여, 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지를 수신하게 되면, 이를 제3센서노드(N3)에 전달하여 알린다.Meanwhile, when the first sensor node N1 receives the failure response message from the second sensor node N2 by transmitting the status request message, the first sensor node N1 notifies the failure to the third sensor node N3.

제3센서노드(N3)는 장애복구 메시지를 수신하면, 제2센서노드(N2)가 포함되어 있던 원래의 전송경로인 N6-N3-N2-N9 전송경로가 정상화 된것으로 판단하여, 새롭게 설정하였던 N6-N3-N4-N10-N9 데이터 전송경로를 다시 원래의 전송경로인 N6-N3-N2-N9로 수정하고, 다시 수정된 원래의 전송경로를 따라 제2센서노드(N2)로 데이터를 전송한다.Upon receiving the failure recovery message, the third sensor node N3 determines that the transmission path N6-N3-N2-N9, which is the original transmission path including the second sensor node N2, is normalized, N6-N3-N4-N10-N9 data transmission path to the original transmission path N6-N3-N2-N9, and transmits the data to the second sensor node N2 along the original transmission path modified again do.

이러한 방법은 통신장애가 발생하더라도 통신장애가 발생한 센서노드를 대체할 수 있는 다른 센서노드와 경로가 존재한다면, 굳이 데이터를 압축하여 저장할 필요없이 데이터 전송경로만 수정하는 방법만으로 데이터를 목적지까지 전달할 수 있도록 한다.In this method, even if a communication failure occurs, if there is another sensor node and a path that can replace the sensor node in which the communication failure occurs, data can be transmitted to the destination only by correcting only the data transmission path without compressing and storing the data .

만약 제3센서노드(N3)에서 제2센서노드(N2)를 거치지 않고 목적지까지 데이터를 전송할 수 있는 다른 경로를 탐색하지 못했다면, 도 2와 도 3에 나타낸 방법과 마찬가지로 장애복구 메시지를 수신하기 전까지 데이터를 모두 압축하여 저장한다.If the third sensor node N3 fails to search for another path through which data can be transmitted to the destination without going through the second sensor node N2, as in the method shown in FIGS. 2 and 3, Compress and store all data until before.

데이터 압축은 제1센서노드(N1)로부터 장애복구 메시지가 수신될때까지 지속되며, 장애복구 메시지를 수신하면 압축했던 데이터를 제2센서노드(N2)가 포함된 기존의 데이터 전송경로로 전송하여 목적지인 모니터링 센터로 전달한다.The data compression is continued until a failure recovery message is received from the first sensor node N1. Upon receiving the failure recovery message, the compressed data is transmitted to the existing data transmission path including the second sensor node N2, To the monitoring center.

또한, 장애알림 메시지의 전파를 위해 제3센서노드(N3)는 제1센서노드(N1)로부터 수신받은 장애알림 메시지를 이웃한 센서노드인 제4센서노드(N4)에 전달하고 이를 전달받은 제4센서노드(N4)는 제3센서노드(N3)와 마찬가지로 자신의 데이터 전송경로에 제2센서노드(N2)가 포함된 경우, 제2센서노드(N2)가 포함되지 않은 다른 데이터 전송경로를 탐색하여 데이터를 전송하고 다른 데이터 전송경로가 탐색되지 않으면 제3센서노드(N3)로부터 장애복구 메시지가 수신될 때까지 센싱되는 모든 데이터를 압축하여 저장한다.In order to propagate the failure notification message, the third sensor node N3 transmits the failure notification message received from the first sensor node N1 to the fourth sensor node N4, which is a neighboring sensor node, 4 sensor node N4 may transmit another data transmission path not including the second sensor node N2 when the second sensor node N2 is included in the data transmission path of its own as in the third sensor node N3 And transmits the data. If no other data transmission path is found, all the data sensed until the failure recovery message is received from the third sensor node N3 is compressed and stored.

이러한 장애알림 메시지 및 장애복구 메시지의 전달 방법은 제4센서노드(N4)에 한정되지 않고, 각 센서노드가 다른 센서로부터 장애알림 메시지나 장애복구 메시지를 수신하면 이웃한 모든 센서노드에 전달하여 장애가 발생한 센서노드의 정보를 공유하도록 하여 메시지를 수신한 모든 센서노드들이 각각 대체 경로를 탐색하거나 데이터를 압축/저장하여 데이터의 손실을 방지할 수 있도록 한다.The method of transmitting the failure notification message and the failure recovery message is not limited to the fourth sensor node N4. When each sensor node receives a failure notification message or a failure recovery message from another sensor, it transmits the failure notification message and the failure recovery message to all neighboring sensor nodes, All the sensor nodes that receive the message share the information of the generated sensor node so that they can search for the alternative path or compress / store the data to prevent data loss.

도 5에 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법의 흐름도를 나타내었다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for reducing and recovering loss of underwater sensor data according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면 먼저 제1센서노드(N1)가 제2센서노드(N2)로 데이터 전송한다(S201).Referring to FIG. 5, the first sensor node N1 transmits data to the second sensor node N2 (S201).

다음으로 제1센서노드(N1)가 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하는지 판단한다(S203).Next, it is determined whether the first sensor node N1 receives a data reception acknowledgment message from the second sensor node N2 within a predetermined time (S203).

만약 제1센서노드(N1)가 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하면, 다음 데이터를 제2센서노드(N2)로 전송하고(S201), 이와 반대로 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 데이터 수신확인 메시지를 수신하지 못하면, 자신과 이웃한 제3센서노드(N3)로 제2센서노드(N2)의 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송한다(S205).If the first sensor node N1 receives a data reception acknowledgment message from the second sensor node N2 within a predetermined time, it transmits the next data to the second sensor node N2 (S201) If a data reception acknowledgment message is not received from the second sensor node N2 within a predetermined time, a failure notification message including failure occurrence information of the second sensor node N2 is transmitted to the neighboring third sensor node N3 (S205).

다음으로, 자신의 데이터 전송경로를 따라 데이터를 전송하던 제3센서노드(N3)가(S207) 제1센서노드(N1)로부터 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 존재하는지 판단한다(S209).Next, when the third sensor node N3 that has transmitted data along its own data transmission path receives the failure notification message from the first sensor node N1 in S207, It is determined whether the node N2 exists (S209).

만약 제3센서노드(N3)의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 존재하지 않는다면, 자신의 데이터 전송경로를 따라 데이터를 전송하고(S207) 만약 제3센서노드(N3)의 데이터 전송경로 상에 제2센서노드(N2)가 존재한다면, 제3센서노드(N3)는 센서 네트워크 상에 제2센서노드(N2)를 포함하지 않고 데이터를 목적지까지 전송할 수 있는 다른 전달경로가 존재하는지 확인한다(S211).If the second sensor node N2 does not exist on the data transmission path of the third sensor node N3, data is transmitted along its own data transmission path (S207). If the data of the third sensor node N3 If the second sensor node N2 exists on the transmission path, the third sensor node N3 does not include the second sensor node N2 on the sensor network, and there is another transmission path that can transmit data to the destination (S211).

만약 다른 전달경로가 확인된다면, 제3센서노드(N3)는 제2센서노드(N2)를 포함하지 않는 다른 데이터 전달경로를 새로운 데이터 전달경로로 수정하여 데이터를 전송한다(S213).If another propagation path is confirmed, the third sensor node N3 modifies another data propagation path not including the second sensor node N2 to a new data propagation path and transmits the data (S213).

그러나 만약 다른 전달경로가 확인되지 않는다면, 제3센서노드(N3)는 센싱된 데이터를 압축하여 저장한다(S215).However, if another transmission path is not confirmed, the third sensor node N3 compresses and stores the sensed data (S215).

한편, 제1센서노드(N1)는 제2센서노드(N2)로 상태요청 메시지를 전송한다(S217). 이는 제2센서노드(N2)에 발생했던 장애가 복구되었는지 확인하기 위한 절차로, 기설정된 시간 내에 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지가 회신되었는지 판단하여 장애복구 사실을 확인한다(S219).Meanwhile, the first sensor node N1 transmits a status request message to the second sensor node N2 (S217). In step S219, it is determined whether a failure recovery message has been returned from the second sensor node N2 within a predetermined period of time by checking whether the failure occurred in the second sensor node N2 has been restored.

만약 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지가 회신 되면 제1센서노드(N1)는 제3센서노드(N3)로 장애복구 메시지를 전송하여 복구 사실을 전파한다(S221).If a failure recovery message is returned from the second sensor node N2, the first sensor node N1 transmits a failure recovery message to the third sensor node N3 (S221).

그러나 제2센서노드(N2)로부터 장애복구 메시지가 회신되지 않으면, 다시 제2센서노드(N2)에 상태요청 메시지를 전송하여 지속적으로 장애 복구 여부를 확인한다(S217).However, if a failure recovery message is not returned from the second sensor node N2, a status request message is sent again to the second sensor node N2 to check whether or not the failure recovery is continuously performed (S217).

제3센서노드(N3)는 제1센서노드(N1)로부터 제2센서노드(N2)의 장애복구 메시지를 수신하면, 제2센서노드(N2)가 포함된 데이터 전송경로가 정상적으로 복구되었다는 것으로 판단하고 만약 이전에 데이터를 압축하여 저장하던 상태였다면, 압축 저장되었던 데이터를 제2센서노드(N2)가 포함된 데이터 전송경로로 전송한다(S223).When the third sensor node N3 receives the failure recovery message of the second sensor node N2 from the first sensor node N1, it is determined that the data transmission path including the second sensor node N2 has been restored normally If the data has been compressed and stored before, the compressed data is transmitted through the data transmission path including the second sensor node N2 (S223).

그러나 제3센서노드(N3)가 이전에 제2센서노드(N2)가 포함되지 않은 다른 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송하던 상태였다면, 다시 원래의 제2센서노드(N2)가 포함된 데이터 전송경로로 센싱된 데이터를 전송한다(S225).However, if the third sensor node N3 is in the state of transmitting the sensed data to another data transmission path not previously including the second sensor node N2, the data including the original second sensor node N2 And transmits the sensed data to the transmission path (S225).

압축 저장했던 데이터를 전송받은 센서노드는 압축된 데이터의 압축을 해제하여 데이터를 원래의 상태로 복구한다.The sensor node that has received the compressed and stored data decompresses the compressed data and restores the data to its original state.

또한, 도 5에는 도시되지 않았으나, 제3센서노드(N3)는 이웃한 센서노드인 제4센서노드(N4)에 상기 장애알림 메시지 및 장애복구 메시지를 전달하여 제2센서노드(N2)를 데이터 전송경로에 포함하고 있을지 모르는 다른 센서노드들에서도 데이터를 대체 경로를 통해 전송하거나 압축/저장할 수 있도록 한다.Although not shown in FIG. 5, the third sensor node N3 transmits the failure notification message and the failure recovery message to the fourth sensor node N4, which is a neighboring sensor node, to transmit the second sensor node N2 as data Other sensor nodes, which may be included in the transmission path, transmit or compress / store data through an alternative path.

이러한 방법으로 다수의 센서 노드로 구성된 수중 센서 네트워크는 센서 노드에 통신장애가 발생하였을 때 통신장애에 따른 각 센서 노드의 데이터 전송 손실을 방지한다.In this way, an underwater sensor network composed of a plurality of sensor nodes prevents a data transmission loss of each sensor node due to a communication failure when a communication failure occurs in the sensor node.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope of the appended claims, The genius will be so self-evident. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

N1 ~ N10 : 제1센서노드 ~ 제10센서노드
10 : 모니터링 센터
N1 to N10: the first sensor node to the tenth sensor node
10: Monitoring Center

Claims (14)

(a) 제1센서노드가 제2센서노드로 데이터 전송 후 대기하는 단계;
(b) 상기 제1센서노드가 기설정된 시간 내에 상기 제2센서노드로부터 상기 데이터 전송에 따른 데이터 수신확인 메시지를 수신하지 못하면, 자신과 이웃한 적어도 하나의 제3센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 장애알림 메시지를 전송하는 단계;
(c) 상기 제3센서노드가 상기 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제3센서노드에서 센싱된 데이터를 압축하여 저장하는 단계;
(d) 상기 제1센서노드가 상기 제2센서노드로 기설정된 시간간격으로 상태요청 메시지를 전송하여 장애복구 메시지가 회신 되면 상기 이웃한 제3센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 및
(e) 상기 제3센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 상기 데이터 전송경로 상의 다음 센서노드로 전송하는 단계; 를 포함하고,
상기 장애 알림 메시지는 상기 제2센서노드의 장애발생시간 및 상기 장애 알림 메시지를 전송한 제1센서노드 정보, 상기 제2센서노드에 발생한 장애유형 정보를 포함하며, 상기 장애복구 메시지는 상기 제2센서노드의 장애 발생 시간, 장애 복구 시간의 정보를 포함하고,
상기 (c)단계에서 상기 제3센서노드는 상기 제1센서노드로부터 상기 제2센서노드의 장애 알림 메시지를 수신할 때부터 상기 제2센서노드의 장애복구 메시지가 수신될 때까지 자신이 센싱한 데이터 및 다른 센서노드로부터 수신한 데이터들을 모두 압축 및 저장하며,
상기 전송경로 상의 다음 센서노드는 상기 제3센서노드로부터 수신된 압축 데이터를 복구하여 상기 경로상의 센서노드로 전송하는 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법.
(a) the first sensor node waits after transmitting data to the second sensor node;
(b) if the first sensor node does not receive a data reception acknowledgment message according to the data transmission from the second sensor node within a predetermined time, the at least one third sensor node Transmitting a fault notification message including fault occurrence information of the fault notification message;
(c) when the third sensor node receives the failure notification message, it determines whether the second sensor node exists on its own data transmission path, compresses the sensed data in the third sensor node Storing;
(d) transmitting the failure response message to the neighboring third sensor node when the first sensor node transmits a status request message to the second sensor node at a predetermined time interval and a failure recovery message is returned; And
(e) when the failure response message is received, the third sensor node transmits the compressed and stored data to the next sensor node on the data transmission path with the data transmission path including the second sensor node; Lt; / RTI >
Wherein the failure notification message includes a failure occurrence time of the second sensor node, first sensor node information transmitting the failure notification message, and failure type information generated in the second sensor node, The failure occurrence time of the sensor node, and the failure recovery time,
In step (c), the third sensor node senses itself from the time when the third sensor node receives the failure notification message of the second sensor node until the failure response message of the second sensor node is received Data and data received from other sensor nodes are all compressed and stored,
And the next sensor node on the transmission path restores the compressed data received from the third sensor node and transmits the restored compressed data to the sensor node on the path.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에,
(f) 상기 제3센서노드가 자신과 이웃한 제4센서노드로 상기 제2센서노드의 장애발생 정보를 포함하는 상기 장애알림 메시지를 전송하는 단계; 를 더 포함하는 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법.
The method according to claim 1,
Between step (b) and step (c)
(f) transmitting the failure notification message including the failure occurrence information of the second sensor node to a fourth sensor node in which the third sensor node is adjacent to the third sensor node; Further comprising the steps of:
제 2 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 상기 제4센서노드가 상기 장애알림 메시지를 수신하면, 자신의 데이터 전송경로 상에 상기 제2센서노드가 존재하는지 판단하여 존재하는 경우, 상기 제4센서노드에서 센싱된 데이터를 압축하여 저장하는 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법.
3. The method of claim 2,
In the step (c), when the fourth sensor node receives the failure notification message, it determines whether the second sensor node exists on its data transmission path. If the second sensor node exists, A method for reducing and recovering loss of underwater sensor data compressing and storing data.
제 3 항에 있어서,
상기 (d) 단계와 (e) 단계 사이에,
(g) 상기 제3센서노드가 자신과 이웃한 제4센서노드로 상기 장애복구 메시지를 전송하는 단계; 를 더 포함하는 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법.
The method of claim 3,
Between step (d) and step (e)
(g) transmitting the failure recovery message to the fourth sensor node in which the third sensor node is adjacent to the third sensor node; Further comprising the steps of:
제 4 항에 있어서,
상기 (e) 단계에서, 상기 제4센서노드는 상기 장애복구 메시지가 수신되면, 상기 제2센서노드가 포함된 데이터 전송경로로 상기 압축 저장된 데이터를 전송하는 수중 센서 데이터의 손실 감소 및 복구 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the fourth sensor node transmits the compressed and stored data to the data transmission path including the second sensor node when the failure recovery message is received, in the step (e).
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