KR101959017B1 - Wireless sensor networks and method of processing asymmetric traffic of the same - Google Patents

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KR101959017B1 KR1020170168497A KR20170168497A KR101959017B1 KR 101959017 B1 KR101959017 B1 KR 101959017B1 KR 1020170168497 A KR1020170168497 A KR 1020170168497A KR 20170168497 A KR20170168497 A KR 20170168497A KR 101959017 B1 KR101959017 B1 KR 101959017B1
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조호신
김희원
고학림
임태호
조용호
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경북대학교 산학협력단
호서대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a wireless sensor network and an asymmetric traffic processing method thereof capable of adjusting a message retransmission period (backoff). According to an embodiment of the present invention, the asymmetric traffic processing method of the wireless sensor network including a sink node and at least one sensor node comprises: a step in which a first sensor node transmits to the sink node first uplink data or a first request message for transmission of the first uplink data; a step in which the first sensor node sets a first message reception timer for a first confirmation message of the sink node for the first uplink data or a first response message of the sink node for the first request message; and a step in which the first sensor node retransmits the first uplink data or the first request message to the sink node if the first confirmation message or the first response message is not received from the sink node until the first message reception timer expires. The step of setting the first message reception timer includes a step in which the first message reception timer is set by reflecting a delay time due to at least one of a second response message of the sink node for a second request message transmitted to the sink node for transmission of first downlink data of the sink node by the first sensor node and transmission of second uplink data by a second sensor node, and a second confirmation message of the sink node for third uplink data transmitted to the sink node by a third sensor node.

Description

무선 센서 네트워크 및 이의 비대칭 트래픽 처리 방법{WIRELESS SENSOR NETWORKS AND METHOD OF PROCESSING ASYMMETRIC TRAFFIC OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless sensor network and a method for processing asymmetric traffic,

본 발명은 무선 센서 네트워크 및 이의 비대칭 트래픽 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless sensor network and its asymmetric traffic processing method.

수중 센서 네트워크는 수중 환경에서의 재난 방지, 전략적 감시, 환경 정보 수집 등을 목적으로 구축되며, 크게 싱크노드와 센서노드로 구성된다. 먼저 싱크노드는 센서노드들과 통신하기 위한 수중통신 인터페이스와 서버 또는 사용자와 통신하기 위한 지상통신 인터페이스를 모두 가짐으로써, 중간에서 획득 데이터 또는 제어 정보를 중개하는 역할을 수행함과 동시에 센서노드들을 관리한다. 센서노드들은 자신이 획득한 정보를 싱크노드에게 전달하고, 싱크노드로부터 전달받은 제어 정보를 반영한다.The underwater sensor network is composed of a sink node and a sensor node for the purpose of disaster prevention, strategic monitoring and environmental information collection in the underwater environment. First, the sink node has both an underwater communication interface for communicating with the sensor nodes and a terrestrial communication interface for communicating with the server or the user, thereby mediating acquired data or control information in the middle, and managing the sensor nodes . The sensor nodes transmit the acquired information to the sink node and reflect the control information received from the sink node.

일반적으로 전략적 감시, 환경 정보 수집, 재난 방제 등의 어플리케이션을 목적으로 운용되는 데이터 수집형 네트워크에서는 상향링크 및 하향링크 트래픽이 균등하지 않은 비대칭적인 특성을 보인다. 즉, 전체 트래픽 중 다수의 단말에 의해서 사용자에게 전달되는 상향링크 트래픽이 대부분을 차지하며, 이에 비해 오직 네트워크 제어 및 관리 등을 위한 하향링크 트래픽은 소량에 불과하다.Generally, uplink and downlink traffic are asymmetrical in a data collecting network operated for applications such as strategic monitoring, environmental information collection, and disaster control. That is, uplink traffic transmitted to a user by a plurality of terminals among the total traffic occupies the majority, whereas only downlink traffic for network control and management is only a small amount.

하지만 기존 수중 센서 네트워크의 시그널링 프로시져들은 기본적으로 반이중방식(half-duplex) 하에 이러한 트래픽 비대칭성 및 수중 채널 특성을 충분히 고려하지 않고 설계되었으므로, 통신 자원을 효율적으로 활용하지 못한다. 따라서, 네트워크 성능 향상을 위해, 트래픽 비대칭성 및 수중 채널 특성을 고려하여, 싱크노드와 센서노드 간에 제한된 대역폭을 통해 다량의 상향링크 트래픽, 소량의 하향링크 트래픽을 적절히 처리할 수 있는 시그널링 프로시져에 대한 연구가 필요하다.However, since the signaling procedures of existing underwater sensor networks are basically designed without considering traffic asymmetry and underwater channel characteristics under a half-duplex scheme, they can not efficiently utilize communication resources. Therefore, in order to improve the network performance, considering the traffic asymmetry and the underwater channel characteristics, a signaling procedure capable of appropriately processing a large amount of uplink traffic and a small amount of downlink traffic through the limited bandwidth between the sink node and the sensor node Research is needed.

센서 노드와 싱크 노드는 메시지를 주고받아 데이터를 전송하며, 전송한 메시지에 대한 응답이 정해진 시간 내에 회신되지 않을 경우, 백오프(back-off) 후 메시지를 재전송한다. 센서노드별로 고유 대역이 할당되어 있는 상향링크와는 달리 싱크노드로부터 센서노드로 데이터 메시지가 전송되는 하향링크는 단일 대역이므로, 상향링크에 대한 응답 과정과 하향링크 과정이 겹쳐짐으로 인해 지연이 발생할 수 있다. 이러한 지연 요인으로 인해 싱크노드 또는 센서노드는 불필요하게 메시지를 설정된 짧은 주기로 재전송하게 될 수 있으며, 이는 데이터 전송 비용을 증가시키는 요인이 된다.The sensor node and the sink node transmit and receive messages, and if the response to the transmitted message is not returned within a predetermined time, the sensor node and the sink node retransmit the message after back-off. Unlike the uplink, in which a unique bandwidth is allocated to each sensor node, a downlink to which a data message is transmitted from a sink node to a sensor node is a single band. Therefore, a delay occurs due to overlapping of a downlink process and an uplink response process. . Due to such a delay factor, the sink node or the sensor node may unnecessarily retransmit the message in a set short period, which increases the data transmission cost.

본 발명은 상향링크와 하향링크의 겹쳐짐으로 인한 메시지 전송 지연을 고려하여 메시지 재전송 주기(백오프)를 조절할 수 있는 무선 센서 네트워크 및 이의 비대칭 트래픽 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a wireless sensor network and an asymmetric traffic processing method capable of adjusting a message retransmission period (backoff) considering a message transmission delay due to overlapping of an uplink and a downlink.

또한 본 발명은 싱크노드와 센서노드 간의 제한된 대역폭을 통해 비대칭적으로 발생하는 상향링크 및 하향링크 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 무선 센서 네트워크 및 이의 비대칭 트래픽 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a wireless sensor network and an asymmetric traffic processing method for efficiently processing uplink and downlink traffic occurring asymmetrically through a limited bandwidth between a sink node and a sensor node.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법은, 싱크노드와 하나 이상의 센서노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법으로서, 제 1 센서노드가 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 상향링크 데이터의 전송을 위한 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 전송하는 것; 상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 1 응답메시지에 대해 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것; 그리고 상기 제 1 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 응답메시지가 상기 싱크노드로부터 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 재전송하는 것;을 포함하고, 상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것은: 상기 제 1 센서노드가, 상기 싱크노드의 제 1 하향링크 데이터와, 제 2 센서노드가 제 2 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송한 제 2 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 2 응답메시지 및 제 3 센서노드가 상기 싱크노드로 전송한 제 3 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 2 확인메시지 중 적어도 하나로 인한 지연 시간을 반영하여 상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것;을 포함한다.The asymmetric traffic processing method of a wireless sensor network according to one aspect of the present invention is a method of asymmetric traffic processing in a wireless sensor network including a sink node and at least one sensor node, Transmitting a first request message for transmission of one uplink data to the sink node; The first sensor node establishing a first message reception timer for the first acknowledgment message of the sink node for the first uplink data or the first acknowledgment message of the sink node for the first request message; When the first acknowledgment message or the first acknowledgment message is not received from the sink node until the first message reception timer expires, the first sensor node transmits the first uplink data or the first request message Wherein the first sensor node is configured to transmit the first downlink data of the sink node and the second sensor node to the second sink node, The second response message of the sink node to the second request message transmitted to the sink node for the uplink data transmission and the second response message of the sink node to the third uplink data transmitted to the sink node by the third sensor node, And setting the first message reception timer to reflect the delay time due to at least one of the second acknowledgment messages.

상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것은: 상기 제 1 센서노드가, 상기 제 1 하향링크 데이터의 전송 시간과, 상기 제 2 응답메시지의 전송 시간 및 상기 제 2 확인메시지의 전송 시간을 모두 합한 제 1 최대 전송 시간을 기설정된 기준 시간과 합산하여 상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것;을 포함할 수 있다.Setting the first message reception timer comprises: determining whether the first sensor node has received the first downlink data transmission time, the second response message transmission time, and the second acknowledgment message transmission time, And setting the first message reception timer by summing the maximum transmission time with a predetermined reference time.

상기 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법은: 상기 싱크노드가 제 2 하향링크 데이터를 상기 제 1 센서노드로 전송하는 것; 상기 싱크노드가, 상기 제 1 센서노드가 제 4 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송하는 제 3 요청메시지 또는 상기 제 4 상향링크 데이터로 인한 지연 시간을 반영하여, 상기 제 2 하향링크 데이터에 대한 상기 제 1 센서노드의 제 3 확인메시지에 대해 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것; 그리고 상기 제 2 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 3 확인메시지가 수신되지 않는 경우, 상기 싱크노드가 상기 제 2 하향링크 데이터를 상기 제 1 센서노드로 재전송하는 것;을 더 포함할 수 있다.The asymmetric traffic processing method of the wireless sensor network may include: transmitting the second downlink data to the first sensor node by the sink node; Wherein the sink node reflects the delay time due to the third request message or the fourth uplink data transmitted by the first sensor node to the sink node for transmission of the fourth uplink data, Setting a second message reception timer for a third acknowledgment message of the first sensor node for data; And transmitting, by the sink node, the second downlink data to the first sensor node when the third acknowledgment message is not received until the second message reception timer expires .

상기 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것은: 기설정된 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 3 요청 메시지가 수신되는 경우, 상기 싱크노드는 상기 기준 시간과 상기 제 3 요청 메시지의 제 1 전송 시간을 합산하여 상기 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것; 그리고 상기 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 4 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 싱크노드는 상기 기준 시간과 상기 제 4 상향링크 데이터의 제 2 전송 시간을 합산하여 상기 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것;을 포함할 수 있다.Setting the second message reception timer: when the third request message is received from the first sensor node within a predetermined reference time, the sink node transmits the reference time and the first transmission time of the third request message To set the second message reception timer; When the fourth uplink data is received from the first sensor node within the reference time, the sink node sums the second transmission time of the fourth uplink data with the reference time, Lt; / RTI >

상기 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법은: 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 요청메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터를 수신시, 상기 싱크노드는 하향링크 채널이 사용 중인지 확인하는 것; 그리고 상기 하향링크 채널이 사용 중인 경우, 상기 싱크노드는 상기 하향링크 채널의 사용이 종료될 때까지 대기하고, 상기 하향링크 채널의 사용이 종료된 후 상기 제 1 응답메시지 또는 상기 제 1 확인메시지를 상기 제 1 센서노드로 전송하는 것;을 더 포함할 수 있다.The asynchronous traffic processing method of the wireless sensor network may include: when the sink node receives the first request message or the first uplink data from the first sensor node, checking whether a downlink channel is in use; When the downlink channel is in use, the sink node waits until the use of the downlink channel is terminated. After the use of the downlink channel is terminated, the sink node waits for the first response message or the first acknowledgment message And transmitting the first sensor node to the first sensor node.

상기 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법은: 복수개의 제 1 센서노드로부터 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 싱크노드는 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터 각각의 수신 순번과 데이터 중요도와 시급성, 및 트래픽 특성을 기반으로 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터의 우선순위를 결정하는 것; 그리고 상기 싱크노드는 상기 우선순위에 따라 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터에 대한 복수개의 제 1 응답메시지 또는 제 1 확인메시지를 순차적으로 상기 복수개의 제 1 센서노드로 전송하는 것;을 더 포함할 수 있다.The asynchronous traffic processing method of the wireless sensor network may include: when a plurality of first request messages or first uplink data are received from a plurality of first sensor nodes, the sink node transmits the plurality of first request messages or the first uplink data Determining priority of the plurality of first request messages or first uplink data based on the order of reception of each link data, data importance and urgency, and traffic characteristics; The sink node sequentially transmits a plurality of first response messages or first acknowledgment messages for the first request message or the first uplink data to the plurality of first sensor nodes according to the priority order ; ≪ / RTI >

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium on which a program for executing an asymmetric traffic processing method of the wireless sensor network is recorded.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 무선 센서 네트워크의 싱크노드에 있어서, 상기 싱크노드는: 상기 무선 센서 네트워크의 하나 이상의 센서노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리; 상기 하나 이상의 센서노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 실행시키는 제어부; 및 상기 하나 이상의 센서노드와 통신하기 위한 송수신부;를 포함하고, 상기 제어부는: 제 1 센서노드로 제 1 하향링크 데이터를 전송하고; 상기 제 1 센서노드가 제 1 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송하는 제 1 요청메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터로 인한 지연 시간을 반영하여, 상기 제 1 하향링크 데이터에 대한 상기 제 1 센서노드의 제 1 확인메시지에 대해 메시지 수신 타이머를 설정하고; 그리고 상기 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 1 확인메시지가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 하향링크 데이터를 상기 제 1 센서노드로 재전송하도록 구성되는, 무선 센서 네트워크의 싱크 노드가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sink node of a wireless sensor network, the sink node comprising: a memory for storing a program for controlling data transmission with one or more sensor nodes of the wireless sensor network; A control unit for executing a program for controlling data transmission with the at least one sensor node; And a transmitter / receiver for communicating with the at least one sensor node, wherein the controller is configured to: transmit the first downlink data to the first sensor node; Wherein the first sensor node reflects a delay time due to the first request message or the first uplink data transmitted to the sink node for transmission of the first uplink data, Setting a message reception timer for a first acknowledgment message of one sensor node; And to retransmit the first downlink data to the first sensor node when the first acknowledgment message is not received until the message reception timer expires.

상기 제어부는: 기설정된 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 요청 메시지가 수신되는 경우, 상기 기준 시간과 상기 제 1 요청 메시지의 제 1 전송 시간을 합산하여 상기 메시지 수신 타이머를 설정하고; 그리고 상기 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 기준 시간과 상기 제 1 상향링크 데이터의 제 2 전송 시간을 합산하여 상기 메시지 수신 타이머를 설정하도록 구성될 수 있다.When the first request message is received from the first sensor node within a preset reference time, setting the message reception timer by summing the reference time and the first transmission time of the first request message; And if the first uplink data is received from the first sensor node within the reference time, the base station may sum up the reference time and the second transmission time of the first uplink data to set the message reception timer have.

상기 제어부는: 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 요청메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터를 수신시, 하향링크 채널이 사용 중인지 확인하고; 그리고 상기 하향링크 채널이 사용 중인 경우, 상기 하향링크 채널의 사용이 종료될 때까지 대기하고, 상기 하향링크 채널의 사용이 종료된 후 상기 제 1 요청메시지에 대한 제 1 응답메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터에 대한 제 2 확인메시지를 상기 제 1 센서노드로 전송하도록 구성될 수 있다.Wherein the controller is configured to: determine whether a downlink channel is being used when receiving the first request message or the first uplink data from the first sensor node; And if the downlink channel is in use, waiting until the use of the downlink channel is terminated, and after a use of the downlink channel is terminated, a first response message for the first request message or a first uplink message for the first request message, And send a second acknowledgment message for the link data to the first sensor node.

상기 제어부는: 복수개의 제 1 센서노드로부터 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터 각각의 수신 순번과 데이터 중요도와 시급성, 및 트래픽 특성을 기반으로 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터의 우선순위를 결정하고; 그리고 상기 우선순위에 따라 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터에 대한 복수개의 제 1 응답메시지 또는 제 2 확인메시지를 순차적으로 상기 복수개의 제 1 센서노드로 전송하도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to: when receiving a plurality of first request messages or first uplink data from a plurality of first sensor nodes, receiving sequence number, data importance, and urgency of each of the plurality of first request messages or first uplink data And determining a priority of the plurality of first request messages or first uplink data based on traffic characteristics; And transmit the plurality of first response messages or the second acknowledgment messages for the plurality of first request messages or the first uplink data to the plurality of first sensor nodes sequentially in accordance with the priority order.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 무선 센서 네트워크의 센서노드에 있어서, 상기 센서노드는: 상기 무선 센서 네트워크의 싱크노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리; 상기 싱크노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 실행시키는 제어부; 및 상기 싱크노드와 통신하기 위한 송수신부;를 포함하고, 상기 제어부는: 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 상향링크 데이터의 전송을 위한 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 전송하고; 상기 제 1 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 1 응답메시지에 대해 메시지 수신 타이머를 설정하되, 상기 싱크노드의 제 1 하향링크 데이터와, 제 2 센서노드가 제 2 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송한 제 2 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 2 응답메시지 및 제 3 센서노드가 상기 싱크노드로 전송한 제 3 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 2 확인메시지 중 적어도 하나로 인한 지연 시간을 반영하여, 상기 메시지 수신 타이머를 설정하고; 그리고 상기 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 응답메시지가 상기 싱크노드로부터 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 재전송하도록 구성되는, 무선 센서 네트워크의 센서노드가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor node of a wireless sensor network, comprising: a memory for storing a program for controlling data transmission with a sink node of the wireless sensor network; A control unit for executing a program for controlling data transmission with the sink node; And a transmission / reception unit for communicating with the sink node, wherein the controller transmits a first request message for transmission of the first uplink data or the first uplink data to the sink node; Setting a message reception timer for a first acknowledgment message of the sink node for the first uplink data or a first acknowledgment message for the sink node for the first request message, A second response message of the sink node to a second request message transmitted from the second sensor node to the sink node for transmission of the second uplink data and a third response message of the third sensor node to the sink node, Setting the message reception timer to reflect a delay time due to at least one of the second acknowledgment messages of the sink node for uplink data; When the first acknowledgment message or the first acknowledgment message is not received from the sink node until the message reception timer expires, the first uplink data or the first request message is retransmitted to the sink node A sensor node of a wireless sensor network is provided.

상기 제어부는 상기 제 1 하향링크 데이터의 전송 시간과, 상기 제 2 응답메시지의 전송 시간 및 상기 제 2 확인메시지의 전송 시간을 모두 합한 제 1 최대 전송 시간을 기설정된 제 1 기준 시간과 합산하여 상기 메시지 수신 타이머를 설정하도록 구성될 수 있다.Wherein the controller adds the first maximum transmission time, which is a sum of the transmission time of the first downlink data, the transmission time of the second response message and the transmission time of the second acknowledgment message, And to set a message reception timer.

상기 제어부는: 상기 싱크노드로부터 제 2 하향링크 데이터를 수신시, 상기 싱크노드와의 상향링크 채널이 사용 중인지 확인하고; 그리고 상기 상향링크 채널이 사용 중인 경우, 상기 상향링크 채널의 사용이 종료될 때까지 대기하고, 상기 상향링크 채널의 사용이 종료된 후 상기 제 2 하향링크 데이터에 대한 제 3 확인메시지를 상기 싱크노드로 전송하도록 구성될 수 있다.Wherein the controller is configured to: determine whether an uplink channel with the sink node is in use when receiving second downlink data from the sink node; When the uplink channel is in use, the base station waits until the use of the uplink channel is terminated. After the use of the uplink channel is terminated, a third acknowledgment message for the second downlink data is transmitted to the sink node Lt; / RTI >

본 발명의 실시예에 의하면, 상향링크와 하향링크의 겹쳐짐으로 인한 메시지 전송 지연을 고려하여 메시지 재전송 주기(백오프)를 조절할 수 있는 무선 센서 네트워크 및 이의 비대칭 트래픽 처리 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a wireless sensor network and an asymmetric traffic processing method thereof, which can control a message retransmission period (backoff) considering a message transmission delay due to overlapping of an uplink and a downlink.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 싱크노드와 센서노드간 제한된 대역폭을 통해 싱크노드와 센서노드간에 비대칭적으로 발생하는 상향 및 하향링크 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 무선 센서 네트워크 및 비대칭 트래픽 처리 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a wireless sensor network and asymmetric traffic processing capable of efficiently processing uplink and downlink traffic occurring asynchronously between a sink node and a sensor node through a limited bandwidth between a sink node and a sensor node Method is provided.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Unless stated, the effects will be apparent to those skilled in the art from the description and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 싱크노드의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서노드의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 싱크노드와 센서노드들의 주파수 대역을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 싱크노드와 센서노드 간의 상향링크 및 하향링크 전송 과정을 예시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법의 흐름도이다.
1 is a block diagram of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a sink node constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a sensor node constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating frequency bands of sink nodes and sensor nodes constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an uplink and a downlink transmission process between a sink node and a sensor node constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are flowcharts of an asymmetric traffic processing method of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent by referring to the embodiments described hereinafter in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Although not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. A general description of known configurations may be omitted so as not to obscure the gist of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals are used as many as possible for the same or corresponding configurations. To facilitate understanding of the present invention, some configurations in the figures may be shown somewhat exaggerated or reduced.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "제 1", "제 2"와 같은 용어는 해당 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 목적으로 사용된 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", or "having" are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, whether or not explicitly described or implied by the accompanying claims. It should be understood that terms such as " first "and" second "are used for the purpose of distinguishing a constituent element from another constituent element.

본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.Used throughout this specification may refer to a hardware component such as, for example, software, FPGA or ASIC, as a unit for processing at least one function or operation. However, "to" is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors.

일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.As an example, the term '~' includes components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, attributes, procedures, Routines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided by the components and components may be performed separately by a plurality of components and components, or may be integrated with other additional components.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크는 하나 이상의 싱크노드(sink node)와, 하나 이상의 센서노드(sensor node)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 무선 센서 네트워크는 수중 센서 네트워크(underwater sensor network)일 수 있다. 수중 센서 네트워크에서, 싱크노드는 수면에 부유하도록 제공될 수 있다. 무선 센서 네트워크는 예를 들어, 전략적 감시, 환경 정보 수집, 재난 방제 등의 다양한 목적을 위해 구축될 수 있으며, 예시된 특정 목적 및 용도로 제한되는 것은 아니다.1 is a block diagram of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention includes one or more sink nodes and one or more sensor nodes. In one embodiment, the wireless sensor network may be an underwater sensor network. In an underwater sensor network, a sink node may be provided to float on the surface of the water. Wireless sensor networks may be constructed for various purposes, such as, for example, strategic monitoring, environmental information collection, disaster control, and the like, and are not limited to the specific purposes and uses illustrated.

싱크노드는 센서노드들로부터 데이터를 수집하기 위해 제공될 수 있다. 일 실시 예에서, 싱크노드는 부이를 통해 수면에 부유하고, 계류 수단(닻이나 계류선 등)에 의해 수면의 일정한 영역에 위치할 수 있다.The sink node may be provided to collect data from the sensor nodes. In one embodiment, the sink node floats over the water through the buoy, and can be located in a constant area of the surface of the water by mooring means (such as an anchor or mooring line).

센서노드들은 수중 영역에 분산되어 고정 배치되거나, 이동될 수 있다. 센서 노드들은 감시, 환경 정보 수집, 혹은 재해 방제 등의 다양한 목적을 수행하기 위해 제공될 수 있으며, 정보를 수집하기 위한 센서들을 구비할 수 있다.The sensor nodes can be scattered and fixedly placed in the underwater region, or can be moved. The sensor nodes may be provided to perform various purposes such as monitoring, environmental information collection, or disaster prevention, and may include sensors for collecting information.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 싱크노드의 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 싱크노드(10)는 센서노드(20)와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리(12), 센서노드(20)와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 실행시키는 제어부(14) 및 센서노드(20)와 무선 통신하기 위한 송수신부(16)를 포함한다.2 is a configuration diagram of a sink node constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the sink node 10 includes a memory 12 for storing a program for controlling data transfer with the sensor node 20, a program for controlling data transfer with the sensor node 20, And a transceiver 16 for wirelessly communicating with the sensor node 20.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서노드의 구성도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 센서노드(20)는 싱크노드(10)와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리(22), 싱크노드(10)와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 실행시키는 제어부(24) 및 싱크노드(10)와 무선 통신하기 위한 송수신부(26)를 포함한다.3 is a configuration diagram of a sensor node constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. 1 to 3, the sensor node 20 includes a memory 22 for storing a program for controlling data transmission with the sink node 10, a program for controlling data transmission with the sink node 10, And a transmission / reception unit 26 for performing wireless communication with the sink node 10. The transmission /

싱크노드(10)의 제어부(14)와, 센서노드(20)의 제어부(24)는 적어도 하나의 중앙처리장치(CPU; Central Processing Unit), 그래픽처리장치(GPU; Graphics Processing Unit), 범용그래픽처리장치(GPGPU; General-Purpose Graphics Processing Unit) 등으로 제공될 수 있다.The control unit 14 of the sink node 10 and the control unit 24 of the sensor node 20 are connected to each other via at least one central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU) A general-purpose graphics processing unit (GPGPU), or the like.

이하에서 무선 센서 네트워크에서 데이터 전송을 위한 방법에 대해 설명한다. 네트워크 초기화 과정에 의해 싱크노드와 3기의 센서노드 간에 시스템 환경설정, 즉 주파수 대역 할당 및 시스템 파라미터 공유 등이 이루어졌다고 가정한다.Hereinafter, a method for data transmission in a wireless sensor network will be described. It is assumed that the system environment setting between the sink node and the third sensor node, that is, the frequency band allocation and the system parameter sharing are performed by the network initialization process.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 싱크노드와 센서노드들의 주파수 대역을 예시한 도면이다. 일 실시예에서, 싱크노드는 하향링크 데이터 전송을 위해 3-8 kHz의 단일 대역을 활용하고, 각 센서노드는 상향링크 데이터 전송을 위해 싱크노드와의 물리적 거리가 먼 순서대로 UL0 대역(10-14 kHz), UL1 대역(16-20 kHz), UL2 대역(60-70 kHz)을 점유할 수 있다. 상향링크 대역과 달리 각 센서노드별로 고유 하향링크 대역이 분할되지 않은 이유는, 하향링크의 적은 트래픽을 위하여 대역을 분할할 경우 유휴 자원이 증가하여 오히려 네트워크 성능이 하락할 수 있기 때문이다.4 is a diagram illustrating frequency bands of sink nodes and sensor nodes constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. In one embodiment, the sink node utilizes a single band of 3-8 kHz for downlink data transmission, and each sensor node transmits the UL0 band (10- 14 kHz), the UL1 band (16-20 kHz), and the UL2 band (60-70 kHz). Unlike the uplink band, the unique downlink bands are not divided for each sensor node because the idle resources are increased and the network performance may be lowered when the bandwidth is divided for the less traffic of the downlink.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 구성하는 싱크노드와 센서노드 간의 상향링크 및 하향링크 전송 과정을 예시한 도면이다. 상향링크의 경우, 네트워크의 특성 상 전체 트래픽 중 대부분을 차지할 뿐만아니라, 링크 적응(Link adaptation) 기법을 적용하기 위하여 도 5의 도시와 같이 4-way handshaking (CPQ-CPR-UL data-ACK) 통신을 기반으로 한다.5 is a diagram illustrating an uplink and a downlink transmission process between a sink node and a sensor node constituting a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. In the case of the uplink, 4-way handshaking (CPQ-CPR-UL data-ACK) communication as shown in FIG. 5 is performed to apply link adaptation .

먼저 센서노드는 싱크노드와 채널프로브 요청(CPQ; Channel probe request) 메시지 및 채널프로브 응답(CPR; Channel probe response) 메시지를 교환하는 과정을 통해 상향링크 채널 품질을 확인한 후, 해당 채널 품질에 상응하는 최대 변조 및 부호화(MCS; Modulation and coding scheme) 레벨을 적용하여 상향링크 데이터(UL data; Up link data)를 싱크노드로 전송한다.First, the sensor node exchanges a channel probe request (CPQ) message and a channel probe response (CPR) message with a sink node to check an uplink channel quality, And transmits uplink data (UL data) to the sink node by applying a modulation and coding scheme (MCS) level.

센서노드는 CPQ-CPR 2-way handshaking에 성공한 경우에만 상향링크 데이터(UL data)를 싱크노드로 전송할 수 있으며, 싱크노드로부터 CPR 또는 ACK 메시지 수신에 실패하면 임의 시간동안 백오프(backoff) 후 CPQ 메시지를 싱크노드로 재전송한다.The sensor node can transmit uplink data (UL data) to the sink node only when the CPQ-CPR 2-way handshaking is successful. If the sensor node fails to receive the CPR or ACK message from the sink node, And retransmits the message to the sink node.

네트워크 성능 향상을 위한 추가 방안으로, 센서노드는 매 4-way handshaking 단위로 고정된 길이의 상향링크 데이터를 전송하는 대신에 CPQ 메시지 내에 상향링크 데이터의 크기를 명시함으로써 패킷 트레인(train) 형태로 많은 양의 데이터를 한 번에 전송할 수 있다. 이하에서 상향링크의 각 4-way handshaking 단위를 상향링크 세션으로 명명한다.In order to improve the network performance, the sensor node specifies the size of the uplink data in the CPQ message instead of transmitting the fixed-length uplink data in every 4-way handshaking unit, Positive data can be transmitted at one time. Hereinafter, each 4-way handshaking unit of the uplink is referred to as an uplink session.

하향링크의 경우, 데이터 수집형 네트워크의 특성상 트래픽량이 적을 뿐만아니라, 싱크노드의 채널 점유를 위한 경쟁 대상이 없으므로, 도 5의 도시와 같이 간단한 2-way handshaking (DL data-ACK) 방식을 기반으로 한다. 즉, 싱크노드는 하향링크 트래픽이 발생하면 상향링크의 경우와 같은 CPQ-CPR 메시지 교환 과정 없이, 곧바로 하향링크 데이터(DL data; Down link data)를 전송하며, 상대 센서노드로부터 ACK 메시지를 수신하지 못하면 임의 시간동안 백오프 후 하향링크 데이터(DL data)를 재전송한다. 대부분의 경우, 하향링크 데이터(DL data)는 중요한 제어 정보를 포함하므로, 안전하고 신뢰성 있는 전달을 위해 링크 적응 기법이 적용되지 않고 항상 가장 낮은 변조 및 부호화(MCS) 레벨이 적용된다. 이하에서 하향링크의 각 2-way handshaking 단위를 하향링크 세션으로 명명한다.In the case of the downlink, since the traffic volume is small due to the nature of the data collecting network and there is no competition object for occupying the channel of the sink node, based on the simple 2-way handshaking (DL data-ACK) do. That is, when a downlink traffic occurs, the sink node transmits downlink data (DL data) immediately without a CPQ-CPR message exchange process as in the uplink, and receives an ACK message from the partner sensor node If not, the mobile station retransmits downlink data (DL data) after backoff for an arbitrary time. In most cases, since the DL data includes important control information, the link adaptation scheme is not applied for safe and reliable transmission, and the lowest modulation and coding (MCS) level is always applied. Hereinafter, each 2-way handshaking unit of the downlink is referred to as a downlink session.

상향링크 및 하향링크 대역이 분할되어 있으므로, 싱크노드와 센서노드 간에 전이중방식(full-duplex)을 통한 상향링크 및 하향링크 데이터의 동시 전송이 가능하다. 이때, 센서노드별로 고유 대역이 할당되어 있는 상향링크와는 달리 하향링크는 단일 대역이므로, 상향링크의 4-way handshaking 과정과 하향링크의 2-way handshaking 과정이 겹쳐짐으로 인한 지연이 발생할 수 있다. 상향링크 세션에서 발생하는 지연 요인은 상향링크 메시지 수신 과정이 싱크노드의 하향링크 메시지 전송 타이밍과 겹쳐짐으로 인해서 발생한다.Since the uplink and downlink bands are divided, uplink and downlink data can be simultaneously transmitted between the sink node and the sensor node through a full-duplex scheme. In this case, unlike the uplink in which the unique bandwidth is allocated to each sensor node, since the downlink is a single band, a delay may occur due to overlapping of the 4-way handshaking process of the uplink and the 2-way handshaking process of the downlink . The delay factor occurring in the uplink session occurs due to the overlapping of the uplink message reception timing with the downlink message transmission timing of the sink node.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법의 흐름도이다. 먼저, 도 6은 상향링크 세션에서 발생하는 지연 요인들 중, 싱크노드의 하향링크 데이터(DL DATA) 메시지 전송에 의한 지연 상황을 나타낸다. 싱크노드는 하향링크 데이터(DL DATA) 메시지를 전송하는 도중 센서노드 j의 제 1 요청메시지(CPQ) 또는 제 1 상향링크 데이터(UL DATA) 메시지를 수신한다.6 to 8 are flowcharts of an asymmetric traffic processing method of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. 6 shows a delay situation due to transmission of a downlink data (DL DATA) message of a sink node among delay factors occurring in an uplink session. The sink node receives the first request message (CPQ) or the first uplink data (UL DATA) message of the sensor node j while transmitting the downlink data (DL DATA) message.

하향링크 채널이 하나이므로, 싱크노드는 자신의 제 1 하향링크 데이터(DL DATA) 메시지 전송을 완료한 후에 센서노드 j에게 제 1 요청메시지(CPQ)에 대한 제 1 응답메시지(CPR) 또는 제 1 상향링크 데이터(UL DATA)에 대한 제 1 확인메시지(ACK)를 전송할 수 있다.Since the sink node has a downlink channel, the sink node transmits a first response message (CPR) for the first request message (CPQ) or a first response message (CPR) to the sensor node j after completing the transmission of the first downlink data And may transmit a first acknowledgment message (ACK) for uplink data (UL DATA).

결과적으로 센서노드 j의 상향링크 세션에서 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)로 인한 지연(

Figure 112017122642920-pat00001
또는
Figure 112017122642920-pat00002
)이 발생하므로, 센서노드 j는 이를 고려하여 제 1 응답메시지(CPR) 또는 제 1 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머를 설정한다.As a result, a delay due to the first downlink data (DL DATA) in the uplink session of the sensor node j
Figure 112017122642920-pat00001
or
Figure 112017122642920-pat00002
, The sensor node j sets a message reception timer for the first response message (CPR) or the first acknowledgment message (ACK) in consideration of this.

일 실시예로, 센서노드 j는 제 1 응답메시지(CPR)에 대해 기설정된 기준 시간(TR1)과, 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 시간(TDL)을 합산한 시간(T_CPR)을 제 1 응답메시지(CPR)에 대한 메시지 수신 타이머로 설정하고, 제 1 확인메시지(ACK)에 대해 기설정된 기준 시간(TR2)과, 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 시간(TDL)을 합산한 시간(T_ACK)을 제 1 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머로 설정할 수 있다.In one embodiment, the sensor node j calculates the time T (T DL ) of the first downlink data (DL DATA) by adding the predetermined reference time T R1 for the first response message (CPR) the transmission time of _CPR) a first response message (set by the message reception timer of the CPR), and the reference time predetermined for the first acknowledgment message (ACK) (T R2), a first downlink data (DL dATA) ( T_ACK ), which is the sum of the first acknowledgment message (T DL ), as the message reception timer for the first acknowledgment message (ACK).

제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 시간(TDL)은 미리 설정된 값일 수도 있고, 싱크노드로부터 전송받은 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 메시지로부터 획득되는 값일 수도 있다. 일 예로, 싱크노드에서 센서노드로 전송되는 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 길이가 고정된 값을 갖도록 설정되는 경우, 해당 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 길이에 대응되는 전송 시간을 미리 설정하여 메시지 수신 타이머(T_CPR, T_ACK)에 반영할 수 있다.The transmission time T DL of the first downlink data DL DATA may be a preset value or a value obtained from a message of the first downlink data DL DATA transmitted from the sink node. For example, when the transmission length of the DL data transmitted from the sink node to the sensor node is set to have a fixed value, the transmission time corresponding to the transmission length of the DL data DL DATA is preset ( T_CPR , T_ACK ).

다른 예로, 싱크노드가 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 메시지에 전송 길이 값을 추가하여 센서노드로 전송하도록 하여, 기준 시간(TR1, TR2) 내에 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 메시지가 싱크노드로부터 센서노드로 수신되는 경우, 센서노드가 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 메시지에서 하향링크 데이터의 전송 길이 값을 추출하고, 하향링크 데이터의 전송 길이 값에 대응되는 전송 시간(TDL)을 결정하여 메시지 수신 타이머(T_CPR, T_ACK)를 설정할 수도 있다.As another example, the sink node, the first down-link data in the first downlink data to be sent to the (DL DATA) sensor nodes by adding a transfer length value to the message, the reference time (T R1, T R2) ( DL DATA) The sensor node extracts the transmission length value of the downlink data in the message of the first downlink data (DL DATA) and transmits the transmission data corresponding to the transmission length value of the downlink data to determine the time (T DL) may set a message reception timer (T _CPR, T _ACK).

제 1 하향링크 데이터(DL DATA)가 싱크노드로부터 다른 센서노드로 전송되는 데이터인 경우에는 제 1 센서노드가 제 1 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 시간을 알 수 없으므로, 이때에는 미리 설정된 하향링크 데이터(DL DATA)의 전송 시간을 반영하여 메시지 수신 타이머(T_CPR, T_ACK)를 설정할 수 있다.When the first downlink data DL DATA is data transmitted from the sink node to another sensor node, the first sensor node can not know the transmission time of the first downlink data DL DATA. In this case, The message reception timer ( T_CPR , T_ACK ) can be set to reflect the transmission time of the link data (DL DATA).

도 7은 상향링크 세션에서 발생하는 지연 요인들 중, 싱크노드의 하향링크 CPR 또는 ACK 메시지 전송에 의한 지연 상황을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 싱크노드는 센서노드 0번을 향해 요청메시지(CPQ)에 대한 응답메시지(CPR) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)에 대한 확인메시지(ACK)를 응답하는 도중, 센서노드 1번으로부터 요청메시지(CPQ)를 수신한다. 하향링크 채널이 하나이므로, 싱크노드는 센서노드 0번을 향한 응답메시지(CPR) 또는 확인메시지(ACK) 전송을 완료한 후에, 센서노드 1번에게 응답메시지(CPR)를 전송할 수 있다.FIG. 7 shows a delay situation due to the downlink CPR or ACK message transmission of the sink node among the delay factors occurring in the uplink session. 7, the sink node transmits a response message (CPR) to the sensor node 0 or an acknowledgment message (ACK) to the uplink data (UL DATA) Lt; RTI ID = 0.0 > (CPQ) < / RTI > Since the sink node has one downlink channel, the sink node can transmit a response message (CPR) to the sensor node # 1 after completing transmission of a response message (CPR) or acknowledgment message (ACK) to the sensor node # 0.

결과적으로 센서노드 1번의 상향링크 세션에서

Figure 112017122642920-pat00003
만큼의 지연이 발생하므로, 센서노드 1번은 이를 고려하여 응답메시지(CPR)에 대한 메시지 수신 타이머를 설정한다. 일 실시예로, 센서노드 1번은 응답메시지(CPR)에 대해 기설정된 기준 시간(TR1)과, 센서노드 0번의 요청메시지에 대한 응답메시지(CPR)의 전송 시간(TC)을 합산한 시간(T_CPR)을 응답메시지(CPR)에 대한 메시지 수신 타이머로 설정할 수 있다.As a result, in the uplink session of sensor node # 1
Figure 112017122642920-pat00003
The sensor node # 1 sets the message reception timer for the response message (CPR) in consideration of this delay. In one embodiment, the sensor node 1 times the reference time set based on the response message (CPR) (T R1) and the sensor node transmission time of the response message (CPR) for 0 single request message (T C) for summing one hours ( T_CPR ) to the message reception timer for the response message (CPR).

응답메시지(CPR)의 전송 시간(TC)은 미리 설정된 값일 수 있다. 일 예로, 싱크노드에서 센서노드로 전송되는 응답메시지(CPR)의 전송 길이가 고정된 값을 갖도록 설정되는 경우, 해당 응답메시지(CPR)의 전송 길이에 대응되는 전송 시간을 미리 설정하여 메시지 수신 타이머(T_CPR)에 반영할 수 있다.The transmission time (T C ) of the response message (CPR) may be a predetermined value. For example, when the transmission length of the response message (CPR) transmitted from the sink node to the sensor node is set to have a fixed value, a transmission time corresponding to the transmission length of the response message (CPR) ( T_CPR ).

한편, 싱크노드가 센서노드 0번으로 상향링크 데이터(UL DATA)에 대한 확인메시지(ACK)를 전송하는 경우에도, 센서노드 1번의 메시지 수신이 지연될 수 있다. 이 경우, 센서노드 1번은 응답메시지(CPR)에 대해 기설정된 기준 시간(TR1)과, 센서노드 0번의 상향링크 데이터(UL DATA)에 대한 확인메시지(ACK)의 전송 시간(TA)을 합산한 시간(T_CPR)을 응답메시지(CPR)에 대한 메시지 수신 타이머로 설정할 수 있다.On the other hand, even when the sink node transmits an acknowledgment message (ACK) for uplink data (UL DATA) to the sensor node # 0, the reception of the message of the sensor node # 1 may be delayed. In this case, the sensor node # 1 transmits the acknowledgment message (CPR) with a predetermined reference time (T R1 ) and the acknowledgment message (ACK) transmission time (T A ) to the uplink data (UL DATA) ( T_CPR ) as the message reception timer for the response message (CPR).

도 5 및 도 6에 언급된 상향링크 세션에서 발생하는 세 가지의 지연 요인이 동시에 나타날 수도 있다. 예를 들어, 센서노드 j로부터 송신된 요청메시지(CPQ)가 싱크노드로 수신된 시점에서, 싱크노드에 센서노드로 전송해야할 하향링크 데이터가 존재하고, 동시에 싱크노드에 다른 센서노드들로부터 전송된 요청메시지 및 상향링크 데이터가 존재하는 경우, 하향링크 데이터로 인한 지연 시간, 요청메시지에 대한 응답메시지로 인한 지연 시간, 상향링크 데이터에 대한 확인메시지로 인한 지연 시간이 모두 적용될 수 있다. 따라서, 센서노드 j는 싱크노드의 하향링크 데이터로 인한 지연 시간, 응답메시지로 인한 지연 시간, 확인메시지로 인한 지연 시간을 모두 더한 최대 지연 시간을 기설정된 기준 시간과 합산하여 메시지 수신 타이머를 설정할 수 있다.Three delay factors occurring in the uplink session mentioned in FIG. 5 and FIG. 6 may appear at the same time. For example, when a request message (CPQ) transmitted from a sensor node j is received by a sink node, downlink data to be transmitted to the sensor node exists in the sink node, and at the same time, When the request message and the uplink data exist, the delay time due to the downlink data, the delay time due to the response message to the request message, and the delay time due to the confirmation message for the uplink data can all be applied. Therefore, the sensor node j can set a message reception timer by adding the delay time due to the downlink data of the sink node, the delay time due to the response message, and the delay time due to the confirmation message, together with the preset reference time have.

일 실시예로, 싱크노드는 특정 센서노드 j로부터 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA) 메시지를 수신하면, 먼저 플래그 변수(

Figure 112017122642920-pat00004
또는
Figure 112017122642920-pat00005
)를 set 시킨 후 (
Figure 112017122642920-pat00006
또는
Figure 112017122642920-pat00007
), 현재 하향링크 채널이 사용 중인지 확인한다. 해당 하향링크 채널이 사용 중이 아닌 경우, 싱크노드는 즉시 센서노드 j를 향해 요청메시지(CPQ)에 대한 응답메시지(CPR) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)에 대한 확인메시지(ACK)를 전송하고, 플래그 변수(
Figure 112017122642920-pat00008
또는
Figure 112017122642920-pat00009
)를 clear 시킨다(
Figure 112017122642920-pat00010
또는
Figure 112017122642920-pat00011
).In one embodiment, when a sink node receives a request message (CPQ) or an uplink data (UL DATA) message from a specific sensor node j,
Figure 112017122642920-pat00004
or
Figure 112017122642920-pat00005
) Is set
Figure 112017122642920-pat00006
or
Figure 112017122642920-pat00007
), It is checked whether the downlink channel is currently in use. If the downlink channel is not in use, the sink node immediately transmits a response message (CPR) to the sensor node j or an acknowledgment message (ACK) to the uplink data (UL DATA) The flag variable (
Figure 112017122642920-pat00008
or
Figure 112017122642920-pat00009
Clear
Figure 112017122642920-pat00010
or
Figure 112017122642920-pat00011
).

반면, 하향링크 채널이 사용 중인 경우, 싱크노드는 하향링크 채널 사용이 종료될 때까지 대기한다. 싱크노드는 복수개의 센서노드와 데이터를 전송하므로, 복수의 플래그 변수(

Figure 112017122642920-pat00012
Figure 112017122642920-pat00013
)가 set 상태로 될 수 있다. 이때, 싱크노드는 특정 기준에 따라 센서노드들에게 우선순위를 부여하여, 우선순위가 높은 센서노드 순서대로 응답메시지(CPR) 또는 확인메시지(ACK)를 응답하고, 플래그 변수(
Figure 112017122642920-pat00014
또는
Figure 112017122642920-pat00015
)를 clear 시킨다(
Figure 112017122642920-pat00016
또는
Figure 112017122642920-pat00017
).On the other hand, when the downlink channel is in use, the sink node waits until the use of the downlink channel is ended. Since the sink node transmits data to a plurality of sensor nodes, a plurality of flag variables
Figure 112017122642920-pat00012
And
Figure 112017122642920-pat00013
) May be set. At this time, the sink node assigns priority to the sensor nodes according to a specific criterion, responds to the response message (CPR) or acknowledgment message (ACK) in the order of the higher-priority sensor node,
Figure 112017122642920-pat00014
or
Figure 112017122642920-pat00015
Clear
Figure 112017122642920-pat00016
or
Figure 112017122642920-pat00017
).

일 실시예로, 싱크노드는 복수개의 센서노드로부터 전송된 메시지들의 수신 순번을 고려하여 First-in First-out(FIFO) 방식에 따라, 요청메시지(CPQ) 또는 상항링크 데이터(UL DATA) 메시지를 먼저 수신한 센서노드 순서대로 높은 우선순위를 부여할 수 있으나, 경우에 따라 트래픽 특성, 사용자 설정, 데이터 중요도 또는 시급성 등 다양한 파라미터를 반영하여 우선순위를 결정할 수 있다.In one embodiment, the sink node may receive a request message (CPQ) or an uplink data (UL DATA) message according to a first-in first-out (FIFO) scheme considering the order of reception of messages transmitted from a plurality of sensor nodes First, a high priority can be given according to the order of received sensor nodes. However, priorities can be determined by reflecting various parameters such as traffic characteristics, user setting, data importance or urgency according to the case.

예를 들어, 센서노드 0의 요청메시지(CPQ)가 센서노드 1의 요청메시지(CPQ)보다 먼저 수신되었더라도, 센서노드 1의 상향링크 데이터(UL DATA)가 더 높은 중요도 또는 시급성을 갖는 경우, 싱크노드는 센서노드 1에게 응답메시지(CPR)를 먼저 전송할 수 있다. 결과적으로 각 센서노드는 응답메시지(CPR) 또는 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머 설정 시, 타 센서노드들의 플래그 변수 set 상태에 따른 지연도 함께 고려할 수 있다.For example, if the uplink data (UL DATA) of the sensor node 1 has higher importance or urgency even though the request message (CPQ) of the sensor node 0 is received before the request message (CPQ) of the sensor node 1, The node may transmit a response message (CPR) to the sensor node 1 first. As a result, each sensor node can consider the delay according to the flag variable set state of other sensor nodes when setting a message reception timer for a response message (CPR) or an acknowledgment message (ACK).

하향링크 세션에서 발생하는 지연 요인은 수신 대상 센서노드의 상향링크 메시지 전송 타이밍과 하향링크 메시지 수신 과정이 겹쳐짐으로 인해서 발생한다. 하향링크 세션의 지연은 수신 대상이 아닌 센서노드의 상향링크 메시지 전송 타이밍의 겹침과는 관계가 없다. 도 8은 수신 대상 센서노드 j의 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA) 메시지 전송에 의한 지연 상황을 나타낸다. 먼저, 센서노드 j는 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA) 메시지를 전송하는 도중 싱크노드의 하향링크 데이터(DL DATA) 메시지를 수신할 수 있다. 센서노드 j와 싱크노드간 상향링크 채널이 하나이므로, 센서노드 j는 자신의 상향링크 채널에 대한 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA) 메시지 전송을 완료한 후에 싱크노드에게 확인메시지(ACK)를 전송할 수 있다. 결과적으로 싱크노드의 하향링크 세션에서

Figure 112017122642920-pat00018
만큼 지연이 발생하므로, 싱크노드는 이를 고려하여 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머를 설정한다.The delay factor occurring in the downlink session occurs due to overlapping of the uplink message transmission timing of the receiving sensor node and the downlink message receiving process. The delay of the downlink session is not related to the overlap of the uplink message transmission timing of the sensor node other than the reception target. FIG. 8 shows a delay situation due to transmission of a request message (CPQ) or uplink data (UL DATA) message of the reception target sensor node j. First, the sensor node j may receive a downlink data (DL DATA) message of a sink node during transmission of a request message (CPQ) or an uplink data (UL DATA) message. Since the uplink channel between the sensor node j and the sink node is one, the sensor node j transmits a confirmation message (CPQ) or uplink data (UL DATA) message to the sink node after completing the transmission of the uplink message ACK). As a result, in the sink node's downlink session
Figure 112017122642920-pat00018
The sink node sets a message reception timer for an acknowledgment message (ACK) in consideration of this delay.

일 실시예로, 싱크노드는 확인메시지(ACK)에 대해 기설정된 기준 시간(TR3) 내에 센서노드의 요청메시지(CPQ)가 수신되는 경우, 센서노드의 요청메시지(CPQ)의 전송 시간(TC)을 합산한 시간(T_ACK1)을 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머로 설정할 수 있다.In one embodiment, when a sensor node's request message (CPQ) is received within a predetermined reference time (T R3 ) for an acknowledgment message (ACK), the sink node transmits the sensor node's request message (CPQ) confirmed C) one hours (T _ACK1) aggregates can be set to a timer message is received for the message (ACK).

다른 실시예로, 싱크노드는 확인메시지(ACK)에 대해 기설정된 기준 시간(TR3) 내에 센서노드의 상향링크 데이터(UL DATA)가 수신되는 경우, 확인메시지(ACK)에 대해 기설정된 기준 시간(TR3)과, 상향링크 데이터(UL DATA)의 전송 시간(TDL)을 합산한 시간(T_ACK2)을 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머로 설정할 수 있다.In another embodiment, when the uplink data (UL DATA) of the sensor node is received within a preset reference time (T R3 ) for the acknowledgment message (ACK), the sink node transmits a predetermined reference time ( T_ACK2 ) obtained by adding the transmission time (T R3 ) of the uplink data (UL DATA) and the transmission time (T DL ) of the uplink data (UL DATA) to the message reception timer for the acknowledgment message (ACK).

요청메시지(CPQ)의 전송시간(TC) 및/또는 상향링크 데이터(UL DATA)의 전송 시간(TUL)은 미리 설정된 값일 수도 있고, 센서노드로부터 전송받은 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)의 메시지로부터 획득되는 값일 수도 있다. 일 예로, 센서노드에서 싱크노드로 전송되는 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)의 전송 길이가 고정된 값을 갖도록 설정되는 경우, 해당 요청메시지 또는 상향링크 데이터(UL DATA)의 전송 길이에 대응되는 전송 시간을 미리 설정하여 메시지 수신 타이머(T_ACK1, T_ACK2)에 반영할 수 있다.The transmission time T C of the request message CPQ and / or the transmission time T UL of the uplink data UL DATA may be a preset value, or may be a predetermined value, (UL DATA) message. For example, when a transmission length of a request message (CPQ) or uplink data (UL DATA) transmitted from a sensor node to a sink node is set to have a fixed value, transmission of a corresponding request message or uplink data (UL DATA) The transmission time corresponding to the length can be set in advance and reflected in the message reception timers T_ACK1 and T_ACK2 .

다른 예로, 센서노드가 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)의 메시지에 전송 길이 값을 추가하여 싱크노드로 전송하도록 하여, 기준 시간(TR3) 내에 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)가 센서노드로부터 싱크노드로 수신되는 경우, 싱크노드가 요청메시지(CPQ) 또는 상향링크 데이터(UL DATA)의 메시지에서 전송 길이 값을 추출하고, 추출한 전송 길이 값에 대응되는 전송 시간(TC, TUL)을 결정하여 확인메시지(ACK)에 대한 메시지 수신 타이머(T_ACK1, T_ACK2)를 설정할 수도 있다.As another example, the sensor node, the request message (CPQ) or uplink data (UL DATA) request message (CPQ) or uplink in addition to the transfer length value to the message to be transmitted to the sink node, the reference time (T R3) of (UL DATA) is received from the sensor node to the sink node, the sink node extracts the transmission length value from the message of the request message (CPQ) or the uplink data (UL DATA), and transmits the transmission It is also possible to set the message reception timers ( T_ACK1 , T_ACK2 ) for the confirmation message (ACK) by determining the time (T C, T UL ).

센서노드 j는 싱크노드로부터 하향링크 데이터(DL DATA) 메시지를 수신하면, 먼저 플래그 변수

Figure 112017122642920-pat00019
변수를 set 시킨 후 (
Figure 112017122642920-pat00020
), 현재 상향링크 채널이 사용 중인지 확인한다. 해당 상향링크 채널이 사용 중이 아닌 경우, 즉시 싱크노드를 향해 확인메시지(ACK)를 전송하고
Figure 112017122642920-pat00021
변수를 clear 시킨다(
Figure 112017122642920-pat00022
). 반면, 해당 상향링크 채널이 사용 중인 경우, 상향링크 채널 사용이 종료될 때까지 대기한다. 본 발명에서는 단일의 싱크노드를 가정하므로, 상향링크 세션 지연 상황과는 달리 복수의 플래그 변수
Figure 112017122642920-pat00023
가 set 상태일 수 없다.When the sensor node j receives the downlink data (DL DATA) message from the sink node,
Figure 112017122642920-pat00019
After setting the variable (
Figure 112017122642920-pat00020
), It is confirmed whether the uplink channel is currently being used. If the uplink channel is not in use, an acknowledgment message (ACK) is immediately sent to the sink node
Figure 112017122642920-pat00021
Clear the variable (
Figure 112017122642920-pat00022
). On the other hand, if the uplink channel is in use, the mobile station waits until the use of the uplink channel is ended. In the present invention, since a single sink node is assumed, unlike the uplink session delay situation,
Figure 112017122642920-pat00023
Can not be set.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The method according to an embodiment of the present invention can be realized in a general-purpose digital computer that can be created as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium may be a volatile memory such as SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM) Non-volatile memory such as EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), flash memory device, Phase-change RAM (PRAM), Magnetic RAM (MRAM), Resistive RAM (RRAM), Ferroelectric RAM But are not limited to, optical storage media such as CD ROMs, DVDs, and the like.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and it is to be understood that various modified embodiments are also within the scope of the present invention. It is to be understood that the technical scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims and the technical scope of protection of the present invention is not limited to the literary description of the claims, Of the invention.

10: 싱크노드
12: 메모리
14: 제어부
16: 송수신부
20: 센서노드
22: 메모리
24: 제어부
26: 송수신부
10: sink node
12: Memory
14:
16: Transmitting /
20: Sensor node
22: Memory
24:
26: Transmitting /

Claims (14)

싱크노드와 하나 이상의 센서노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법으로서,
제 1 센서노드가 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 상향링크 데이터의 전송을 위한 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 전송하는 것;
상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 1 응답메시지에 대해 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것; 그리고
상기 제 1 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 응답메시지가 상기 싱크노드로부터 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 재전송하는 것;을 포함하고,
상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것은:
상기 제 1 센서노드가, 상기 싱크노드의 제 1 하향링크 데이터와, 제 2 센서노드가 제 2 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송한 제 2 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 2 응답메시지 및 제 3 센서노드가 상기 싱크노드로 전송한 제 3 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 2 확인메시지 중 적어도 하나로 인한 지연 시간을 반영하여 상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것;을 포함하는,
무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법.
1. A method for asymmetric traffic processing in a wireless sensor network including a sink node and at least one sensor node,
Transmitting a first request message for transmission of the first uplink data or the first uplink data to the sink node by the first sensor node;
The first sensor node establishing a first message reception timer for the first acknowledgment message of the sink node for the first uplink data or the first acknowledgment message of the sink node for the first request message; And
When the first acknowledgment message or the first acknowledgment message is not received from the sink node until the first message reception timer expires, the first sensor node transmits the first uplink data or the first request message To the sink node,
Setting the first message reception timer comprises:
The first sensor node transmits the first downlink data of the sink node and the second sensor node to the second request message transmitted to the sink node for transmission of the second uplink data, Setting a first message reception timer by reflecting a delay time due to at least one of a response message and a second acknowledgment message of the sink node for third uplink data transmitted from the third sensor node to the sink node; Including,
A method for processing asymmetric traffic in a wireless sensor network.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것은:
상기 제 1 센서노드가, 상기 제 1 하향링크 데이터의 전송 시간과, 상기 제 2 응답메시지의 전송 시간 및 상기 제 2 확인메시지의 전송 시간을 모두 합한 제 1 최대 전송 시간을 기설정된 기준 시간과 합산하여 상기 제 1 메시지 수신 타이머를 설정하는 것;을 포함하는,
무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법.
The method according to claim 1,
Setting the first message reception timer comprises:
Wherein the first sensor node calculates a first maximum transmission time by summing the transmission time of the first downlink data, the transmission time of the second response message, and the transmission time of the second acknowledgment message, And setting the first message reception timer.
A method for processing asymmetric traffic in a wireless sensor network.
제 1 항에 있어서,
상기 싱크노드가 제 2 하향링크 데이터를 상기 제 1 센서노드로 전송하는 것;
상기 싱크노드가, 상기 제 1 센서노드가 제 4 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송하는 제 3 요청메시지 또는 상기 제 4 상향링크 데이터로 인한 지연 시간을 반영하여, 상기 제 2 하향링크 데이터에 대한 상기 제 1 센서노드의 제 3 확인메시지에 대해 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것; 그리고
상기 제 2 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 3 확인메시지가 수신되지 않는 경우, 상기 싱크노드가 상기 제 2 하향링크 데이터를 상기 제 1 센서노드로 재전송하는 것;을 더 포함하는,
무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법.
The method according to claim 1,
The sink node sending second downlink data to the first sensor node;
Wherein the sink node reflects the delay time due to the third request message or the fourth uplink data transmitted by the first sensor node to the sink node for transmission of the fourth uplink data, Setting a second message reception timer for a third acknowledgment message of the first sensor node for data; And
Further comprising: if the third acknowledgment message is not received until the second message reception timer expires, the sink node retransmits the second downlink data to the first sensor node.
A method for processing asymmetric traffic in a wireless sensor network.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것은:
기설정된 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 3 요청 메시지가 수신되는 경우, 상기 싱크노드는 상기 기준 시간과 상기 제 3 요청 메시지의 제 1 전송 시간을 합산하여 상기 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것; 그리고
상기 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 4 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 싱크노드는 상기 기준 시간과 상기 제 4 상향링크 데이터의 제 2 전송 시간을 합산하여 상기 제 2 메시지 수신 타이머를 설정하는 것;을 포함하는,
무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법.
The method of claim 3,
Setting the second message reception timer comprises:
When the third request message is received from the first sensor node within a preset reference time, the sink node adds the first transmission time of the third request message and the reference time to set the second message reception timer To do; And
When the fourth uplink data is received from the first sensor node within the reference time, the sink node adds the second transmission time of the fourth uplink data and the reference time to transmit the second message reception timer Setting,
A method for processing asymmetric traffic in a wireless sensor network.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 요청메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터를 수신시, 상기 싱크노드는 하향링크 채널이 사용 중인지 확인하는 것; 그리고
상기 하향링크 채널이 사용 중인 경우, 상기 싱크노드는 상기 하향링크 채널의 사용이 종료될 때까지 대기하고, 상기 하향링크 채널의 사용이 종료된 후 상기 제 1 응답메시지 또는 상기 제 1 확인메시지를 상기 제 1 센서노드로 전송하는 것;을 더 포함하는,
무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법.
The method according to claim 1,
Upon receipt of the first request message or the first uplink data from the first sensor node, the sink node verifies that the downlink channel is in use; And
Wherein if the downlink channel is in use, the sink node waits until the use of the downlink channel is terminated, and transmits the first response message or the first acknowledgment message after the use of the downlink channel is terminated Transmitting to the first sensor node,
A method for processing asymmetric traffic in a wireless sensor network.
제 1 항에 있어서,
복수개의 제 1 센서노드로부터 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 싱크노드는 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터 각각의 수신 순번과 데이터 중요도와 시급성, 및 트래픽 특성을 기반으로 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터의 우선순위를 결정하는 것; 그리고
상기 싱크노드는 상기 우선순위에 따라 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터에 대한 복수개의 제 1 응답메시지 또는 제 1 확인메시지를 순차적으로 상기 복수개의 제 1 센서노드로 전송하는 것;을 더 포함하는,
무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법.
The method according to claim 1,
When a plurality of first request messages or first uplink data are received from a plurality of first sensor nodes, the sink node transmits the reception order number, data importance, and urgency of each of the plurality of first request messages or first uplink data, Determining a priority of the plurality of first request messages or first uplink data based on traffic characteristics; And
The sink node sequentially transmitting a plurality of first response messages or first acknowledgment messages for the first request message or the first uplink data to the plurality of first sensor nodes sequentially according to the priority order; ≪ / RTI >
A method for processing asymmetric traffic in a wireless sensor network.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 무선 센서 네트워크의 비대칭 트래픽 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium on which a program for executing an asymmetric traffic processing method of a wireless sensor network according to any one of claims 1 to 6 is recorded. 무선 센서 네트워크의 싱크노드에 있어서,
상기 싱크노드는:
상기 무선 센서 네트워크의 하나 이상의 센서노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리;
상기 하나 이상의 센서노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 실행시키는 제어부; 및
상기 하나 이상의 센서노드와 통신하기 위한 송수신부;를 포함하고,
상기 제어부는:
제 1 센서노드로 제 1 하향링크 데이터를 전송하고;
상기 제 1 센서노드가 제 1 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송하는 제 1 요청메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터로 인한 지연 시간을 반영하여, 상기 제 1 하향링크 데이터에 대한 상기 제 1 센서노드의 제 1 확인메시지에 대해 메시지 수신 타이머를 설정하고; 그리고
상기 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 1 확인메시지가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 하향링크 데이터를 상기 제 1 센서노드로 재전송하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 싱크 노드.
A sink node of a wireless sensor network,
The sink node comprising:
A memory for storing a program for controlling data transmission with one or more sensor nodes of the wireless sensor network;
A control unit for executing a program for controlling data transmission with the at least one sensor node; And
And a transmission / reception unit for communicating with the at least one sensor node,
The control unit includes:
Transmitting first downlink data to a first sensor node;
Wherein the first sensor node reflects a delay time due to the first request message or the first uplink data transmitted to the sink node for transmission of the first uplink data, Setting a message reception timer for a first acknowledgment message of one sensor node; And
And to retransmit the first downlink data to the first sensor node when the first acknowledgment message is not received until the message reception timer expires,
A sink node of a wireless sensor network.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는:
기설정된 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 요청 메시지가 수신되는 경우, 상기 기준 시간과 상기 제 1 요청 메시지의 제 1 전송 시간을 합산하여 상기 메시지 수신 타이머를 설정하고; 그리고
상기 기준 시간 내에 상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 기준 시간과 상기 제 1 상향링크 데이터의 제 2 전송 시간을 합산하여 상기 메시지 수신 타이머를 설정하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 싱크노드.
9. The method of claim 8,
The control unit includes:
If the first request message is received from the first sensor node within a predetermined reference time, summing the reference time and the first transmission time of the first request message to set the message reception timer; And
And to set the message reception timer by summing the reference time and a second transmission time of the first uplink data when the first uplink data is received from the first sensor node within the reference time,
A sink node of a wireless sensor network.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제어부는:
상기 제 1 센서노드로부터 상기 제 1 요청메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터를 수신시, 하향링크 채널이 사용 중인지 확인하고; 그리고
상기 하향링크 채널이 사용 중인 경우, 상기 하향링크 채널의 사용이 종료될 때까지 대기하고, 상기 하향링크 채널의 사용이 종료된 후 상기 제 1 요청메시지에 대한 제 1 응답메시지 또는 상기 제 1 상향링크 데이터에 대한 제 2 확인메시지를 상기 제 1 센서노드로 전송하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 싱크노드.
10. The method according to claim 8 or 9,
The control unit includes:
Upon receiving the first request message or the first uplink data from the first sensor node, checking whether a downlink channel is in use; And
Wherein the control unit waits until the use of the downlink channel is terminated when the downlink channel is in use and the first response message for the first request message or the first uplink message for the first request message after the use of the downlink channel is terminated, And send a second acknowledgment message for the data to the first sensor node.
A sink node of a wireless sensor network.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부는:
복수개의 제 1 센서노드로부터 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터가 수신되는 경우, 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터 각각의 수신 순번과 데이터 중요도와 시급성, 및 트래픽 특성을 기반으로 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터의 우선순위를 결정하고; 그리고
상기 우선순위에 따라 상기 복수개의 제 1 요청메시지 또는 제 1 상향링크 데이터에 대한 복수개의 제 1 응답메시지 또는 제 2 확인메시지를 순차적으로 상기 복수개의 제 1 센서노드로 전송하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 싱크노드.
11. The method of claim 10,
The control unit includes:
When a plurality of first request messages or first uplink data are received from a plurality of first sensor nodes, the receiving order of each of the plurality of first request messages or the first uplink data, the data importance and urgency, Determining a priority of the plurality of first request messages or first uplink data based on the first request message or the first uplink data; And
And transmit the plurality of first response messages or the second acknowledgment messages for the plurality of first request messages or the first uplink data sequentially to the plurality of first sensor nodes according to the priority,
A sink node of a wireless sensor network.
무선 센서 네트워크의 센서노드에 있어서,
상기 센서노드는:
상기 무선 센서 네트워크의 싱크노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리;
상기 싱크노드와의 데이터 전송을 제어하기 위한 프로그램을 실행시키는 제어부; 및
상기 싱크노드와 통신하기 위한 송수신부;를 포함하고,
상기 제어부는:
제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 상향링크 데이터의 전송을 위한 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 전송하고;
상기 제 1 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 1 응답메시지에 대해 메시지 수신 타이머를 설정하되, 상기 싱크노드의 제 1 하향링크 데이터와, 제 2 센서노드가 제 2 상향링크 데이터의 전송을 위해 상기 싱크노드로 전송한 제 2 요청메시지에 대한 상기 싱크노드의 제 2 응답메시지 및 제 3 센서노드가 상기 싱크노드로 전송한 제 3 상향링크 데이터에 대한 상기 싱크노드의 제 2 확인메시지 중 적어도 하나로 인한 지연 시간을 반영하여, 상기 메시지 수신 타이머를 설정하고; 그리고
상기 메시지 수신 타이머가 종료될 때까지 상기 제 1 확인메시지 또는 상기 제 1 응답메시지가 상기 싱크노드로부터 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 상향링크 데이터 또는 상기 제 1 요청메시지를 상기 싱크노드로 재전송하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 센서노드.
A sensor node in a wireless sensor network,
The sensor node comprising:
A memory for storing a program for controlling data transmission with a sink node of the wireless sensor network;
A control unit for executing a program for controlling data transmission with the sink node; And
And a transmission / reception unit for communicating with the sink node,
The control unit includes:
Transmitting a first request message for transmission of the first uplink data or the first uplink data to the sink node;
Setting a message reception timer for a first acknowledgment message of the sink node for the first uplink data or a first acknowledgment message for the sink node for the first request message, A second response message of the sink node to a second request message transmitted from the second sensor node to the sink node for transmission of the second uplink data and a third response message of the third sensor node to the sink node, Setting the message reception timer to reflect a delay time due to at least one of the second acknowledgment messages of the sink node for uplink data; And
And to retransmit the first uplink data or the first request message to the sink node when the first acknowledgment message or the first acknowledgment message is not received from the sink node until the message reception timer expires felled,
A sensor node in a wireless sensor network.
제 12 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 하향링크 데이터의 전송 시간과, 상기 제 2 응답메시지의 전송 시간 및 상기 제 2 확인메시지의 전송 시간을 모두 합한 제 1 최대 전송 시간을 기설정된 제 1 기준 시간과 합산하여 상기 메시지 수신 타이머를 설정하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 센서노드.
13. The method of claim 12,
Wherein the controller adds the first maximum transmission time, which is a sum of the transmission time of the first downlink data, the transmission time of the second response message and the transmission time of the second acknowledgment message, Configured to set a message reception timer,
A sensor node in a wireless sensor network.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 제어부는:
상기 싱크노드로부터 제 2 하향링크 데이터를 수신시, 상기 싱크노드와의 상향링크 채널이 사용 중인지 확인하고; 그리고
상기 상향링크 채널이 사용 중인 경우, 상기 상향링크 채널의 사용이 종료될 때까지 대기하고, 상기 상향링크 채널의 사용이 종료된 후 상기 제 2 하향링크 데이터에 대한 제 3 확인메시지를 상기 싱크노드로 전송하도록 구성되는,
무선 센서 네트워크의 센서노드.
The method according to claim 12 or 13,
The control unit includes:
Upon receiving the second downlink data from the sink node, checking whether the uplink channel with the sink node is in use; And
If the uplink channel is in use, waits until the use of the uplink channel is terminated. After the use of the uplink channel is terminated, a third acknowledgment message for the second downlink data is transmitted to the sink node ≪ / RTI >
A sensor node in a wireless sensor network.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100131615A (en) * 2009-06-08 2010-12-16 순천대학교 산학협력단 System and method for advancing data reliability in buried type wireless network
KR20110045627A (en) * 2009-10-27 2011-05-04 강릉원주대학교산학협력단 Apparatus and method for time synchronization in Underwater Wireless Sensor Network

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