KR101985731B1 - Device and Method thereof for Redundant Data Reduction in Wireless Sensor Networks - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중복 데이터 감축 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 센싱 데이터의 센싱 위치 및 시간 데이터를 이용하여 중복 데이터를 판별 후 감축하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for reducing redundant data, and more particularly, to an apparatus and method for identifying and reducing redundant data using sensing position and time data of sensing data.
센서 네트워크는 감지(Sensing), 처리(Processing), 통신(Communication) 능력을 가진 복수의 통신 노드들을 이용하여 감시, 추적, 정찰, 자동화 등의 서비스를 제공하는 기술이다. 센서 네트워크는 의사소통의 수단이 아니라, 자동화된 원격 데이터 수집을 기본 목적으로 한다. 특히, 무선으로 통신하는 센서 네트워크는 제한적인 성능을 가진 센서 노드들을 포함한다. 센서 노드들은 센서 노드들 각각이 위치하는 주변 환경 데이터를 측정하고 수집한다. 수집된 데이터는 무선 인터페이스를 통해서 광대역 네트워크를 통해서 원격지에 위치하는 서버나 사용자에게 전달된다.A sensor network is a technology that provides services such as monitoring, tracking, reconnaissance, and automation using a plurality of communication nodes having sensing, processing, and communication capabilities. The sensor network is not a means of communication, but an automated remote data collection. In particular, wirelessly communicating sensor networks include sensor nodes with limited performance. The sensor nodes measure and collect the environmental data in which each sensor node is located. The collected data is transmitted to a server or a user located at a remote place through a broadband network through a wireless interface.
한편, 이동성을 가진 모바일 IoT(Internet of Things) 스마트 센서들은 센서 네트워크 내에서 센싱하여 수집한 데이터를 주변 센서 노드에게 전달하여 최종적으로 싱크 노드에게 전송한다. 모바일 IoT 스마트 센서들은 이동을 하면서 데이터를 수집하므로, 다수의 센서 노드가 인접한 거리에 위치하여 무의미한 시간 차이 내에 유의미하게 차이가 없는 데이터를 수집하는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인해 모바일 IoT 스마트 센서들이 불필요한 데이터를 계속적으로 전송함에 따라 한정된 에너지를 사용하는 센서 노드들로 이루어진 전체 무선 센서 네트워크의 수명이 단축되는 문제가 있다.Mobile IoT (Internet of Things) mobile sensors with mobility are sensed in the sensor network and transmit the collected data to the neighboring sensor node and finally transmit to the sink node. Since mobile IoT smart sensors collect data while moving, many sensor nodes may be located at adjacent distances and collect data with no significant difference within meaningless time difference. As a result, mobile IoT smart sensors may be unnecessary There is a problem in that the lifetime of the entire wireless sensor network composed of the sensor nodes using limited energy is shortened as the data is continuously transmitted.
따라서, 모바일 IoT 스마트 센서 노드들이 수집한 데이터를 전달할 때, 불필요한 데이터를 선별하여 필요한 데이터만 전송한다면 센서 노드의 에너지 효율성 및 전체 센서 네트워크의 전송 효율을 높일 수 있다.Therefore, when mobile IoT smart sensor nodes transmit the collected data, it is possible to increase the energy efficiency of the sensor node and the transmission efficiency of the entire sensor network by selecting unnecessary data and transmitting only necessary data.
본 발명의 목적은 모바일 IoT 스마트 센서의 데이터 수집 주기가 긴 상황에서 데이터를 수집하거나, 다른 모바일 IoT 스마트 센서로부터 데이터를 전달받으면 수집된 데이터 중 동 시간대, 인접한 장소에서 수집된 데이터가 있는지 확인하여 중복된 데이터로 판명된 것을 삭제하고 유의미한 데이터만 다른 센서로 전달함으로써 모바일 IoT 스마트 센서의 에너지 효율성 및 전체 센서 네트워크의 전송 효율을 높이는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mobile IoT smart sensor that collects data from a mobile IoT smart sensor in a long data collection cycle or receives data from another mobile IoT smart sensor, And transmits the meaningful data only to other sensors, thereby improving the energy efficiency of the mobile IoT smart sensor and the transmission efficiency of the entire sensor network.
본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치는 상위 센서 노드가 수신한 데이터 중에서 제1 하위 센서 노드로부터 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 하위 센서 노드로부터 수신한 제2 센싱 데이터에 각각 포함된 센싱 위치 데이터 및 센싱 시간 데이터로부터 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 간에 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값을 추출하는 추출부, 및 상기 센싱 위치 차이값이 위치 임계값() 이하이고, 상기 센싱 시간 차이값이 시간 임계값() 이하이면 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 중복 데이터로 판별하는 판별부를 포함할 수 있다.The apparatus for reducing redundancy according to an embodiment of the present invention includes a first sensor node and a second sensor node that are included in the first sensor data received from the first lower sensor node and the second sensor data received from the second lower sensor node, An extraction unit for extracting a sensing position difference value and a sensing time difference value between the first sensing data and the second sensing data from the sensing position data and the sensing time data, ) And the sensing time difference value is less than a time threshold value ), It may include a discrimination unit which discriminates any one of the first sensing data and the second sensing data as redundant data.
여기에, 상기 중복 데이터를 제거하는 제거부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a removal unit for removing the redundant data.
여기에, 상기 판별부는 상기 상위 센서 노드가 상기 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 수신하면 상기 중복 데이터 여부를 판별할 수 있다.Here, if the upper sensor node receives the first sensing data and the second sensing data, the determination unit may determine whether the data is redundant.
여기에, 상기 판별부는 상기 상위 센서 노드의 버퍼에 저장된 데이터가 상기 버퍼에 설정된 버퍼 임계값을 초과하는 경우에만 상기 중복 데이터 여부를 판별할 수 있다.The determining unit may determine whether the data stored in the buffer of the upper sensor node exceeds the buffer threshold value set in the buffer.
여기에, 상기 위치 임계값() 및 상기 시간 임계값()은 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터의 통계적 유의성이 높을수록 작은 값을 가질 수 있다.Here, the position threshold value ( ) And the time threshold value ( May have a smaller value as the statistical significance of the first sensing data and the second sensing data is higher.
여기에, 상기 제거부는 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나가 중복 데이터로 판별된 경우, 상기 제1 하위 센서 노드 및 상기 제2 하위 센서 노드 중 상기 상위 센서 노드로부터 상대적으로 더 먼 곳에 위치한 하위 센서 노드로부터 수집한 센싱 데이터를 우선적으로 제거할 수 있다.If the first sensing data and the second sensing data are determined to be duplicated data, the removal unit may further delete the first sensor data and the second sensing data from the upper one of the first lower sensor node and the second lower sensor node, It is possible to preferentially remove the sensing data collected from the lower sensor node located at a remote location.
여기에, 상기 버퍼 임계값은 싱크 노드에 근접하는 센서 노드일수록 상기 싱크 노드로부터 더 먼 곳에 위치하는 센서 노드 보다 상대적으로 높게 설정될 수 있다.Here, the buffer threshold may be set to be relatively higher than a sensor node located further from the sink node as the sensor node adjacent to the sink node.
본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 방법은 (a) 상위 센서 노드가 수신한 데이터 중에서 제1 하위 센서 노드로부터 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 하위 센서 노드로부터 수신한 제2 센싱 데이터에 각각 포함된 센싱 위치 데이터 및 센싱 시간 데이터로부터 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 간에 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값을 추출하는 단계, (b) 상기 센싱 위치 차이값이 위치 임계값()이하이고, 상기 센싱 시간 차이값이 시간 임계값() 이하이면 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 중복 데이터로 판별하는 단계, 및 (c) 상기 중복 데이터를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The redundant data reduction method according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) receiving first sensing data from a first lower sensor node and second sensing data received from a second lower sensor node among data received by an upper sensor node, Extracting a sensing position difference value and a sensing time difference value between the first sensing data and the second sensing data from the sensing position data and the sensing time data respectively included in the first sensing data and the second sensing data, ) And the sensing time difference value is less than a time threshold value ), Determining either one of the first sensing data and the second sensing data as redundant data, and (c) removing the redundant data.
여기에, 상기 (b) 단계는 상기 상위 센서 노드가 상기 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 수신하면 상기 중복 데이터 여부를 판별할 수 있다.In the step (b), when the upper sensor node receives the first sensing data and the second sensing data, it may determine whether the data is redundant.
여기에, 상기 (b) 단계는 상기 상위 센서 노드의 버퍼에 저장된 데이터가 상기 버퍼에 설정된 버퍼 임계값을 초과하는 경우에만 상기 중복 데이터 여부를 판별할 수 있다.The step (b) may determine whether the data stored in the buffer of the upper sensor node exceeds the buffer threshold value set in the buffer.
여기에, 상기 위치 임계값() 및 상기 시간 임계값()은 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터의 통계적 유의성이 높을수록 작은 값을 가질 수 있다.Here, the position threshold value ( ) And the time threshold value ( May have a smaller value as the statistical significance of the first sensing data and the second sensing data is higher.
여기에, 상기 상위 센서 노드는 상기 중복 데이터가 제거된 상기 상위 센서 노드의 버퍼에 저장된 데이터가 상기 버퍼 임계값을 초과하는 경우 상기 버퍼에 저장된 데이터를 상기 상위 센서 노드의 주변 센서 노드로 송신할 수 있다.The upper sensor node may transmit data stored in the buffer to the neighboring sensor node of the upper sensor node when the data stored in the buffer of the upper sensor node from which the redundant data is removed exceeds the buffer threshold value have.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 센서 노드가 수신하는 센싱 데이터 중에서 유의미하게 차이가 없는 데이터인 중복 데이터를 판별할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, it is possible to identify duplicate data, which is data having no significant difference among the sensing data received by the sensor node.
또한, 판별된 중복 데이터를 삭제한 나머지 데이터만을 다른 센서로 전달함으로써 센서 노드의 에너지 효율성과 전체 센서 네트워크의 전송 효율을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다.In addition, by transmitting only the remaining data to the other sensor, the energy efficiency of the sensor node and the transmission efficiency of the entire sensor network can be improved and the service life can be extended.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치가 포함된 센서 노드의 예시적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치의 예시적인 블록도이다.
도 3a는 그룹화된 무선 센서 네트워크에서 하위 센서 노드로부터 상위 센서 노드로 데이터가 전달되는 것을 나타낸 것이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 그룹화된 무선 센서 네트워크에서 중복 데이터를 판별 및 제거하는 것을 도시한 것이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치를 이용한 중복 데이터 감축 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is an exemplary block diagram of a sensor node including a redundant data reduction device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary block diagram of a redundant data reduction device in accordance with an embodiment of the present invention.
3A shows that data is transferred from a lower sensor node to an upper sensor node in a grouped wireless sensor network.
FIG. 3B illustrates the identification and removal of redundant data in the grouped wireless sensor network shown in FIG. 3A.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a redundant data reduction method using a redundant data reduction apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and FIG. 2. Referring to FIG.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that there is no intention to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms " comprises ", or " having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치가 포함된 센서 노드의 예시적인 블록도이다.1 is an exemplary block diagram of a sensor node including a redundant data reduction device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 중복 데이터 감축 장치가 포함된 센서 노드(10)는 센싱부(100), 중복 데이터 감축 장치(200), 버퍼(300) 및 통신부(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
센싱부(100)는 기 설정된 조건에 따라 센싱되는 대상의 특정 파라미터를 감지하여 센싱 데이터를 생성 및 버퍼(300)에 저장한다. 예를 들어, 센싱부(100)는 센싱되는 대상의 온도, 습도 또는 조도 등 다양한 파라미터를 감지할 수 있다.The
중복 데이터 감축 장치(200)는 다른 센서 노드로부터 수신한 센싱 데이터 중에서 중복 데이터를 판별 및 제거한다. 중복 데이터 감축 장치(200)의 구체적인 동작은 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.The redundant
버퍼(300)는 센서 노드가 센싱한 데이터 및 다른 센서 노드로부터 수신한 센싱 데이터를 저장한다. 한편, 각 센서 노드에는 버퍼 임계값이 설정될 수 있으며, 버퍼 임계값은 싱크 노드에 근접하는 센서 노드일수록 상기 싱크 노드로부터 더 먼 곳에 위치하는 센서 노드보다 상대적으로 높게 설정됨으로써 센서 노드의 에너지 소모를 최적화할 수 있다.The
통신부(400)는 센싱부(100)에서 생성된 센싱 데이터를 상위 센서 노드로 전송하거나, 하위 센서 노드로부터 하위 센서 노드가 센싱한 데이터를 수신하며, 센서 노드에 설정된 버퍼 임계값을 초과하는 데이터가 버퍼(300)에 저장된 경우에만 다른 센서 노드로 데이터를 송신하도록 할 수 있다. 여기서, 하위 센서 노드는 단순히 센싱한 데이터를 상위 센서 노드에 송신하는 센서 노드를 의미하고, 상위 센서 노드는 하위 센서 노드로부터 센싱 데이터를 수신하여 중복 데이터를 판별 및 제거하고 자신이 센싱한 데이터와 함께 다른 상위 센서 노드로 송신하는 센서 노드를 의미한다. 이러한 통신부(400)는 송수신 형태 및 주파수, 기능에 따라 다양한 형태로 이루어질 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치(200)의 예시적인 블록도이다.2 is an exemplary block diagram of a redundant
도 2를 참조하면, 중복 데이터 감축 장치(200)는 추출부(210), 판별부(230) 및 제거부(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the redundant
추출부(210)는 제1 하위 센서 노드 및 제2 하위 센서 노드로부터 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터가 중복 데이터인지 여부를 판별하기 위한 데이터를 추출한다. 여기서, 제1 하위 센서 노드 및 제2 하위 센서 노드는 하위 센서 노드 중에서 상위 센서 노드로 센싱 데이터를 송신한 센서 노드이며, 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터는 제1 하위 센서 노드 및 제2 하위 센서 노드 각각이 센싱한 데이터이다.The extracting
하위 센서 노드가 상위 센서 노드에 전달하는 센싱 데이터에는 해당 센싱 데이터를 센싱한 위치 데이터 및 시간 데이터가 포함되어 있는데, 추출부(210)는 이러한 센싱 위치 데이터 및 센싱 시간 데이터를 이용하여 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터 간에 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값을 추출한다.The sensing data transmitted by the lower sensor node to the upper sensor node includes position data and time data sensing the sensed data. The extracting
판별부(230)는 상위 센서 노드가 하위 센서 노드로부터 센싱 데이터를 수신하면 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터가 중복 데이터인지 여부를 판별한다. 보다 구체적으로, 판별부(230)는 하위 센서 노드로부터 센싱 데이터를 수신하면 추출부(210)에서 추출된 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값을 위치 임계값() 및 시간 임계값()과 비교한다. 이때, 위치 임계값은 수신한 센싱 데이터 간에 센싱된 위치의 인접성을 나타내는 척도이며, 시간 임계값은 수신한 센싱 데이터 간에 센싱된 시간의 인접성을 나타내는 척도이다.When the upper sensor node receives the sensing data from the lower sensor node, the
따라서, 센싱 위치 차이값이 기 설정된 위치 임계값 이하이고, 센싱 시간 차이값이 기 설정된 시간 임계값 이하라면 비교 대상 센싱 데이터인 제1 센싱 데이터와 제2 센싱 데이터는 서로 유의미한 차이가 없는 인접한 거리 내에서 인접한 시간에 수집된 데이터이므로 중복 데이터로 판별할 수 있다.Therefore, if the sensing position difference value is equal to or less than the predetermined position threshold value and the sensing time difference value is less than the predetermined time threshold value, the first sensing data and the second sensing data, which are the comparison target sensing data, Since the data is collected at the adjacent time, it can be discriminated as duplicate data.
이와 같이 판별부(230)는 센싱 데이터가 중복 데이터인지 여부를 실제 데이터 값을 확인하거나 비교하는 것이 아니라, 추출부(210)에서 추출된 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값 만을 이용하므로 중복 판별 연산의 효율을 높인다. 한편, 위치 임계값 및 시간 임계값은 센싱 데이터의 통계적 유의성이 높을수록 더욱 작은 값을 가지도록 하여 중복 데이터의 판별 조건을 엄격하게 할 수도 있다.Since the
본 발명의 다른 실시 예에 따른 판별부(230)는 센서 노드가 데이터를 수신한 후에 중복 데이터 여부를 판별하는 것이 아니라, 상위 센서 노드의 버퍼(300)에 저장된 데이터가 버퍼(300)에 설정된 버퍼 임계값을 초과하는 경우에만 중복 데이터 여부를 판별할 수 있다. 무선 센서 네트워크에 따라 버퍼 임계값을 초과하지 않는 경우에도 중복 데이터 여부를 판별하게 되면 센서 네트워크 전체의 전송 효율이 저하될 수도 있기 때문이다.The
제거부(250)는 판별부(230)에서 판별된 중복 데이터를 제거한다. 보다 구체적으로, 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터가 중복 데이터로 판별되면 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 제거한다. 이때, 더 먼 곳에 위치한 하위 센서 노드로부터 수신한 센싱 데이터의 경우 신호 세기가 약화되거나 왜곡될 수 있으므로, 제거부(250)는 제1 하위 센서 노드 및 제2 하위 센서 노드 중 상위 센서 노드로부터 상대적으로 더 먼 곳에 위치한 하위 센서 노드로부터 수집한 센싱 데이터를 우선적으로 제거할 수도 있으나, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.The
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치(200) 및 방법은 그룹화된 무선 센서 네트워크에 적용될 수 있다. 무선 센서 노드의 그룹화는 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드들을 그룹화하여 할당된 그룹의 센서 노드들이 차상위 그룹의 센서 노드로 데이터를 전송하게 함으로써 센서 노드가 가지는 오버헤드의 부담을 덜고 한정된 에너지를 효율적으로 소모하게 하는 것으로서, 싱크 노드와 센서 노드 간의 거리나 센서 노드의 배치 정보 등을 이용하여 실시될 수 있다. 그룹화된 센서 네트워크는 각 그룹별로 버퍼 임계값을 달리 설정하여 빈번한 데이터 송신을 줄이고 센서 노드의 에너지 효율을 높일 수 있다.Meanwhile, the redundant
도 3a는 그룹화된 무선 센서 네트워크에서 하위 센서 노드로부터 상위 센서 노드로 데이터가 전달되는 과정을 나타낸 것이다.3A shows a process of transmitting data from a lower sensor node to an upper sensor node in a grouped wireless sensor network.
도 3a를 참조하면, B 센서 노드와 C 센서 노드는 하위 센서 노드이며, A 센서 노드는 상위 센서 노드로서, 그룹 N+1에 속한 B 센서 노드와 C 센서 노드는 각각 자신이 센싱한 데이터인 제1 센싱 데이터와 제2 센싱 데이터를 차상위 그룹 N에 속한 A 노드로 송신한다. 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터 각각에는 센싱 위치 데이터(p) 및 센싱 시간 데이터(t)가 포함된다. A 센서 노드는 자신이 센싱한 데이터와 B 센서 노드와 C 센서 노드로부터 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 버퍼(300)에 저장하고, 버퍼(300)에 저장된 데이터값이 A 센서 노드에 설정된 버퍼 임계값을 초과하면 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터가 중복 데이터인지 여부를 판별한다.3A, the B sensor node and the C sensor node are the lower sensor nodes, the A sensor node is the upper sensor node, the B sensor node and the C sensor node belonging to the group N + 1 are data 1 sensing data and the second sensing data to the node A belonging to the next higher level group N. Each of the first sensing data and the second sensing data includes sensing position data (p) and sensing time data (t). The A sensor node stores the first sensing data and the second sensing data received from the B sensor node and the C sensor node, the data stored in the
도 3b는 도 3a에 도시된 그룹화된 무선 센서 네트워크에서 중복 데이터를 판별 및 제거하는 것을 도시한 것이다.FIG. 3B illustrates the identification and removal of redundant data in the grouped wireless sensor network shown in FIG. 3A.
A 센서 노드는 중복 데이터 감축 장치(200)를 통하여 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터가 중복 데이터로 판별되면, 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 삭제한다. 도 3b를 참조하면, 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터 각각의 센싱 위치 데이터(p) 및 센싱 시간 데이터(t)를 비교하고, 센싱 데이터 중에서 중복 데이터로 판별된 데이터 중 어느 하나를 삭제한다.The A sensor node deletes either the first sensing data or the second sensing data when the first sensing data and the second sensing data are discriminated as redundant data through the redundant
따라서, A 센서 노드의 버퍼(300)에는 A 센서 노드가 센싱한 데이터와 중복 데이터를 제외한 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터가 저장된다. 이후에 A 센서 노드의 버퍼(300)에 저장된 데이터값이 버퍼 임계값을 초과하면 그룹 N-1에 속한 싱크 노드로 버퍼(300)에 저장된 데이터를 송신한다.Accordingly, the first sensing data and the second sensing data except the data sensed by the A sensor node and the redundant data are stored in the
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 중복 데이터 감축 장치(200)를 이용한 중복 데이터 감축 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 앞서 기재한 부분과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a redundant data reduction method using the redundant
추출부(210)에 의해 수행되는 S210 단계는 상위 센서 노드가 하위 센서 노드로부터 데이터를 수신하면 수신한 데이터 중에서 제1 하위 센서 노드로부터 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 하위 센서 노드로부터 수신한 제2 센싱 데이터로부터 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 간에 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값을 추출한다.In step S210 performed by the extracting
다음으로, 판별부(230)에 의해 수행되는 S230 단계는 S210 단계에서 추출된 센싱 위치 차이값이 위치 임계값()이하이고, 센싱 시간 차이값이 시간 임계값() 이하이면 상기 1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 중복 데이터로 판별한다.Next, in step S230 performed by the
마지막으로 제거부(250)에 의해 수행되는 S250 단계는 S230 단계에서 판별된 중복 데이터를 제거한다. 제거되는 데이터는 중복 데이터로 판별된 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터 중 어느 하나일 수 있다.Finally, in operation S250 performed by the
위와 같이 중복 데이터 감축 방법을 통해 중복 데이터가 제거된 상위 센서 노드의 버퍼(300)에 저장된 데이터가 상위 센서 노드에 설정된 버퍼 임계값을 초과하면 상위 센서 노드는 버퍼(300)에 저장된 데이터를 상위 센서 노드의 주변 센서 노드로 송신한다. 따라서, 송신하는 데이터의 크기를 감소시켜 송신 및 수신에 소모되는 에너지를 절감하고 전체 네트워크의 전송 효율을 높일 수 있다.When the data stored in the
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (13)
상기 센싱 위치 차이값이 위치 임계값() 이하이고, 상기 센싱 시간 차이값이 시간 임계값() 이하이면 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 중복 데이터로 판별하는 판별부를 포함하는 중복 데이터 감축 장치.
From the sensing position data and the sensing time data respectively included in the first sensing data received from the first lower sensor node and the second sensing data received from the second lower sensor node among the data received by the upper sensor node, And an extracting unit for extracting a sensing position difference value and a sensing time difference value between the second sensing data; And
If the sensed position difference value is a position threshold value ) And the sensing time difference value is less than a time threshold value ), The first sensing data and the second sensing data are discriminated as duplicate data.
상기 중복 데이터를 제거하는 제거부를 더 포함하는 중복 데이터 감축 장치.
The method according to claim 1,
And a removal unit for removing the redundant data.
상기 판별부는 상기 상위 센서 노드가 상기 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 수신하면 상기 중복 데이터 여부를 판별하는 중복 데이터 감축 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the determination unit determines whether the upper sensor node receives the first sensing data and the second sensing data to determine whether the data is redundant data.
상기 판별부는 상기 상위 센서 노드의 버퍼에 저장된 데이터가 상기 버퍼에 설정된 버퍼 임계값을 초과하는 경우에만 상기 중복 데이터 여부를 판별하는 중복 데이터 감축 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the determination unit determines whether the data stored in the buffer of the upper sensor node exceeds the buffer threshold value set in the buffer.
상기 위치 임계값() 및 상기 시간 임계값()은 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터의 통계적 유의성이 높을수록 작은 값을 가지는 중복 데이터 감축 장치.
The method according to claim 1,
The position threshold value ( ) And the time threshold value ( ) Has a smaller value as the statistical significance of the first sensing data and the second sensing data is higher.
상기 제거부는 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나가 중복 데이터로 판별된 경우, 상기 제1 하위 센서 노드 및 상기 제2 하위 센서 노드 중 상기 상위 센서 노드로부터 상대적으로 더 먼 곳에 위치한 하위 센서 노드로부터 수집한 센싱 데이터를 우선적으로 제거하는 중복 데이터 감축 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein when the first sensing data and the second sensing data are determined to be redundant data, the removal unit is located at a position relatively far from the upper sensor node among the first lower sensor node and the second lower sensor node A redundant data reduction device for preferentially removing sensing data collected from a lower sensor node.
상기 버퍼 임계값은 싱크 노드에 근접하는 센서 노드일수록 상기 싱크 노드로부터 더 먼 곳에 위치하는 센서 노드 보다 상대적으로 높게 설정되는 중복 데이터 감축 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the buffer threshold value is set to be relatively higher than a sensor node located farther from the sink node as the sensor node adjacent to the sink node.
(a) 상위 센서 노드가 수신한 데이터 중에서 제1 하위 센서 노드로부터 수신한 제1 센싱 데이터 및 제2 하위 센서 노드로부터 수신한 제2 센싱 데이터에 각각 포함된 센싱 위치 데이터 및 센싱 시간 데이터로부터 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 간에 센싱 위치 차이값 및 센싱 시간 차이값을 추출하는 단계;
(b) 상기 센싱 위치 차이값이 위치 임계값()이하이고, 상기 센싱 시간 차이값이 시간 임계값() 이하이면 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터 중 어느 하나를 중복 데이터로 판별하는 단계; 및
(c) 상기 중복 데이터를 제거하는 단계를 포함하는 중복 데이터 감축 방법.
12. A redundant data reduction method implemented by the redundant data reduction apparatus of claim 1,
(a) from the sensing position data and the sensing time data included in the first sensing data received from the first lower sensor node and the second sensing data received from the second lower sensor node among the data received by the upper sensor node, Extracting a sensing position difference value and a sensing time difference value between the first sensing data and the second sensing data;
(b) if the sensed position difference value is a position threshold value ) And the sensing time difference value is less than a time threshold value ), Determining whether any one of the first sensing data and the second sensing data is redundant data; And
(c) removing the redundant data.
상기 (b) 단계는 상기 상위 센서 노드가 상기 제1 센싱 데이터 및 제2 센싱 데이터를 수신하면 상기 중복 데이터 여부를 판별하는 중복 데이터 감축 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step (b) comprises determining whether the upper sensor node receives the first sensing data and the second sensing data to determine whether the data is redundant data.
상기 (b) 단계는 상기 상위 센서 노드의 버퍼에 저장된 데이터가 상기 버퍼에 설정된 버퍼 임계값을 초과하는 경우에만 상기 중복 데이터 여부를 판별하는 중복 데이터 감축 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step (b) discriminates whether the data stored in the buffer of the upper sensor node exceeds the buffer threshold value set in the buffer.
상기 위치 임계값() 및 상기 시간 임계값()은 상기 제1 센싱 데이터 및 상기 제2 센싱 데이터의 통계적 유의성이 높을수록 작은 값을 가지는 중복 데이터 감축 방법.
9. The method of claim 8,
The position threshold value ( ) And the time threshold value ( ) Has a smaller value as the statistical significance of the first sensing data and the second sensing data is higher.
상기 상위 센서 노드는 상기 중복 데이터가 제거된 상기 상위 센서 노드의 버퍼에 저장된 데이터가 상기 버퍼 임계값을 초과하는 경우 상기 버퍼에 저장된 데이터를 상기 상위 센서 노드의 주변 센서 노드로 송신하는 중복 데이터 감축 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the upper sensor node transmits the data stored in the buffer to the peripheral sensor node of the upper sensor node when the data stored in the buffer of the upper sensor node from which the redundant data is removed exceeds the buffer threshold value .
A computer-readable recording medium storing a program for executing the method according to any one of claims 8 to 12.
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