KR102060344B1 - 무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 스태거드 짧은 전송 프로토콜 - Google Patents

무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 스태거드 짧은 전송 프로토콜 Download PDF

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Abstract

무선 센서 네트워크 내의 무선 통신 방법은 전송 파라미터를 이용하여, 센서 노드로부터 정보 전송의 양을 선택하는 것을 포함한다. 상기 전송 파라미터는 센스 전송으로부터 폐기되는 정보의 양을 지시한다. 센서 노드로부터의 센스 정보는 상기 전송 파라미터에 기반하여 전송된다. 폐기된 센서 정보는 수신된 센서 정보 및 정보 상관의 이용에 기반하여 수신기에서 재구성된다.

Description

무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 스태거드 짧은 전송 프로토콜{ENERGY EFFICIENT STAGGERED SHORT TRANSMISSIONS (SST) PROTOCOL FOR WIRELESS SENSOR NETWORKS (WSN)}
아래의 설명은 에너지 효율적인 무선 통신을 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
센서 네트워크는 센서 통신 시스템 내에서 정보를 전송하기 위해 이용된다. 무선 라디오 주파수 채널에서 작동하는 센서 네트워크는 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network; WSN)로 알려져 있다. WSN는 일반적으로 다중 공간적으로 분산된 센서 노드 및 하나 또는 여러 싱크(sink)(또는 기지국(base station)를 포함한다. 센서 노드들은 물리적인 정보를 센싱(sense)하고, 측정 샘플로 센스(sensed) 정보를 싱크로 전송한다. 측정의 전체 세트(entire set of measurement)가 전송된다. 싱크는 정보를 쿼리(query)할 수 있고, 센서 노드의 기능을 조절하여 코디네이션(coordination)을 제공할 수 있다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network; WSN)내의 무선 통신 방법을 제공한다. 무선 센서 네트워크 내의 무선 통신의 방법은 전송으로부터 폐기(discard)되는 센스 정보(sensed information)의 양을 지시하는 전송 파라미터(transmission parameter)를 이용하여, 센서 노드로부터의 정보 전송의 양을 선택하는 단계를 포함한다. 센서 노드로부터 센스 정보(sensed information)는 전송 파라미터(transmission parameter)에 기반하여 전송된다. 폐기된 센서 정보는 수신된 센서 정보에 기반하여 정보 상관(information correlation)의 이용에 의해 수신기(receiver)에서 재구성(reconstruct)된다.
무선 센서 네트워크를 위한 무선 센서는 정보를 센싱(sensing)하기 위한 모니터링 모듈 및 전송으로부터 폐기되는 센스 정보(sensed information)의 양을 지시하는 전송 파라미터(transmission parameter)에 기반하여, 센스 정보(sensed information)를 기지국에 전송하기 위해 구성되는 전송 모듈을 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 스태거드 짧은 전송(Staggered Short Transmission; SST)를 구현하는 무선 센서 네트워크의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드 및 코디네이터 노드의 구성도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 위한 스태거드 짧은 전송 시퀀스(sequence)이다.
도 4A는 일 실시예에 따른 신호 잡음 비율(signal to noise ratio; SNR) 이득 및 에너지 세이빙(energy saving) 대 전송 단축 파라미터(transmission shortening parameter)에 대한 표현의 실시예의 플랏을 도시한다..
도 4B는 일 실시예에 따른 신호 잡은 비율 이득 및 에너지 세이빙(energy saving) 대 전송 단축 파라미터 간의 트레이드 오프(trade-off)를 수행하는 프로세스를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 노드에서 랜덤 페이즈 쉬프트(random phase shift)를 사용하여 단축 전송(shortened transmission)을 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 할당된 페이즈 쉬프트를 사용하여 단축 전송하기 위해 코디네이트된 스태거드 짧은 전송 프로세스의 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 실시예를 구현하는데 도움이 되는 컴퓨터 시스템을 포함하는 정보 프로세싱 시스템의 고 차원(high-level) 구성도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
일 실시예는 에너지 효율적인 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network; WSN) 내의 무선 통신과 관련된다.
다른 일 실시예는 요구된 에너지 세이빙(energy saving) 및 기지국에서의 정보 재구성의 충실도(fidelity) 간의 트레이드 오프(trade-off)와 같은 측정 상관(measurement correlation)에 기반하여 WSN 내의 센서에 대한 에너지 세이빙(energy saving)을 제공한다. 일반적으로 지정된 위치에서 시간이 지남에 따라 센서 노드의 측정은 상관(correlate)된다. 상관의 정도(extent of correlation)는 환경의 특성에 의존한다. 예를 들어, 센서 노드 데이터는 지역의 온도 및 습도와 같은 환경적인 데이터를 포함한다. 따라서, 일반적으로 각각의 및 모든 센서 노드의 측정을 전송할 필요가 없다.
또 다른 실시예들은 WSN 내의 무선 통신을 제공한다. WSN 내의 무선 통신의 실시예는 전송으로부터 폐기되는 센스 정보(sensed information)의 양을 지시하는 전송 파라미터(transmission parameter)를 이용하여, 센서 노드로부터의 정보 전송의 양을 선택하는 단계를 포함한다. 센서 노드로부터 센스 정보(sensed information)는 전송 파라미터(transmission parameter)에 기반하여 전송된다. 폐기된 센서 정보는 수신된 센서 정보에 기반하여 정보 상관(information correlation)의 이용에 의해 수신기(receiver)에서 재구성(reconstruct)된다.
또 다른 실시예에 따르면, WSN을 위한 무선 센서는 정보를 센싱(sensing)하기 위한 모니터링 모듈 및 전송으로부터 폐기되는 센스 정보(sensed information)의 양을 지시하는 전송 파라미터(transmission parameter)에 기반하여, 센스 정보(sensed information)를 기지국(base station)에 전송하기 위해 구성되는 전송 모듈을 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면 WSN을 위한 스태거드 짧은 전송(Staggered Short Transmission; SST) 프로토콜을 제공한다. SST 프로토콜은 측정 상관을 이용하고, SST 프로토콜은 센서 노드 에너지 소비를 향상(즉, 감소)한다. 에너지 세이빙(energy saving) 뿐만 아니라, SST 프로토콜은 수신된 데이터의 신호 대 잡음비(signal to noise ration; SNR)도 담당(account)한다. SST 프로토콜의 실시예는 에너지 세이빙(energy saving) 및 수신된 데이터의 SNR 간의 트레이드 오프(trade-off)를 제공한다.
다른 고려 사항으로는, 페이즈 쉬프트가 없으면 측정 공간(measurement space)의 스냅샷은 정확도 측면에서 비교될 수 없다. SST 프로토콜의 실시예는, 복잡성 및 성능 면에서 측정 스페이스 스냅샷(measurement space snapshot)의 비교를 허용하는, 측정 공간 스냅샷 비교를 수용(accommodate)하기 위한 방식을 제공한다. 이것은 측정 공간 스냅샷이 정확도에서 비교할 만한 에너지 효율적인 WSN을 제공한다.
도 1 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크(10)의 구성도이다.
무선 센서 네트워크(10)은 공간적으로 분산된 자율 센서 노드(11)을 포함한다. 각각의 센서 노드(11)은 하나 또는 여러 센서 노드(11)들과 통신할 수 있다. 센서는 무선 네트워크를 통해 센서가 수신한 데이터를 수신하는 위치에서 라디오 주파수 채널과 같은 무선 통신 장치를 통해 코디네이터 노드(기지국)(12)와 협조적으로 통신한다.
도 2는 일 실시예에 따른 센서 노드(11)의 구성도이다.
센서 노드(11)는 무선 통신 송수신기(transceiver)(11A) 및 물리적 또는 환경적 상태를 모니터 및 모니터된 현상에 대한 데이터 샘플을 생성하는 하나 또는 여러 모니터링 모듈(11B) 포함하는 전자 장치를 포함한다. 센서 노드(11)는 콘트롤러(11C) 및 배터리와 같은 전기적인 파워 소스(11D)를 더 포함한다. 콘트롤러(11C)는 프로세싱 모듈, 메모리 모듈 및 논리 모듈을 포함한다. 실시예에 따르면, 센서 노드(11)은 단축 전송(shortening transmission; ST) 모듈(11E)을 더 포함 할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따라 코디네이터 노드(12)의 구성도를 더 도시한다.
실시예에 따르면, 코디네이터 노드(12)는 무선 통신 송수신기(12A), 코디네이션 모듈(12B) 및 재구성 모듈(12C)를 포함하는 전자 장치를 포함한다.
실시예에 따르면, WSN의 측정 공간 행렬이 수학적으로 하기와 같은 모델인, SST 프로토콜의 구현을 위한 프레임워크가 제공될 수 있다.
Figure 112013039352998-pat00001
에너지 세이빙(Energy Savings)
상기의 행렬에서, s(x i ,y i ,t j )는 시간 t j 에서 물리적 위치 (x i ,y i )에서의 단일 스칼라 측정을 나타낸다. 각각의 행렬 열(column)은 특정 시간의 포인트에서의 전체 네트워크 도메인의 측정치 스냅샷을 나타낸다. 그리고 각각의 행렬 행(row)은 시간이 지남에 따라 특정 센서 노드에 해당하는 측정 벡터를 나타낸다.
하기의 설명에서, 특정 센서 노드에 해당하는 측정이 이용되며, 위치와 같은 참조는 단순성을 위해 설명되지 않는다. M 개의 개별적인 센서 노드 측정은 세트 S(n) = {S 1 , S 2 , …, S M }에 의해 표현된다. 상기 과정은 안정 성향(wide sense stationary)으로 간주된다. 일 실시예에서, 센서 노드(11)의 ST 모듈(11E)은, 실시예에 따라 추가적으로 여기에서 설명된 바와 같이, 전송으로부터 센스 또는 측정된 샘플을 선택적으로 폐기(드랍)한다. 센서 노드 전송의 지속이 단축됨에 따라, 센서 노드당 에너지 소비가 감소하고, 센서 노드 배터리 수명이 증가한다. 실시예에 따라 추가적으로 여기에서 설명된, 코디네이터 노드(12)의 재구성 모듈(12C)은 폐기된 샘플의 추정을 재구성하기 위해 수신된 샘플에 기반하여 샘플 사이의 상관을 이용한다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크(10) 내의 센서 노드(11)를 위한 SST 시퀀스를 나타난다.
ST(P) 로 표시되는 전송 파라미터(transmission parameter) P 와 함께 단축 전송은 특정 센서 노드로부터 P개의 샘플들의 하나가 폐기되는 것을 의미한다. 따라서, ST(2), ST(3), …, ST(M)에서, 두번째 마다의 샘플, 세번째 마다의 샘플, …, 또는 M번째마다의 샘플이 각각 폐기된다.
SST 프로토콜의 일 구현 예에서, 값 E 2 , E 3 , …, E M 는 단축 전송 ST(2), ST(3), …, ST(M) 와 관련된 전송 에너지를 나타낸다.
따라서, 실시예에 따르면, ST(2), ST(3), …, ST(M)와 연관된 에너지 세이빙(energy saving)은 j = 2, 3, … , M인, 1/ST(j)에 의해 나타내어 진다.
일 실시예에 따르면, 다른 센서는 샘플을 버리기 위해 다른 P 파라미터를 이용할 수 있다. P 파라미터는 고정될 수 있거나 실시간으로 바뀔 수 있다. 이것은 전체의 센서 네트워크에 대한 하나의 고정된 해결(fixed resolution)이 아니라 개별 센서에서 유연한 지역 해결(local resolution)을 허용한다.
신호 대 잡음 비율의 재구성(Reconstruction of Signal-to-Noise Ratio)
일 실시예에서, SST 프로토콜에 따르면, 센서로부터 단축 전송의 데이터 수신 중에, 코디네이터 노드는 수신된 샘플에 기반하여 누락 샘플을 추정한다(전술된 바와 같이 정보 상관을 이용하여). 일 구현 예에서, 코디네이터 노드는 필터 기반 보간(filter-based interpolation) 및 큐빅 스플라인(cubic splines)을 수행하는 추정 모듈을 포함한다. 일 실시예에서, 전송 전에 센서 노드에 의해 매번 다른 샘플을 폐기하는, ST (2)를 이용하여 하기의 표현은 다중의 원 센서 노드 측정 샘플을 나타낸다.
Figure 112013039352998-pat00002
하기의 표현은 코디네이터에서 추정된 샘플을 나타낸다.
Figure 112013039352998-pat00003
그리고 하기의 표현은 추정 잡음을 나타낸다.
Figure 112013039352998-pat00004
일 실시예에서, 코디네이터 노드는 누락 샘플에 대한 추정을 제공한다. 누락 샘플의 재구성은 일반적으로 우수한 재구성 품질("좋은 추정")을 결과적으로 낳지만, 기본 소스(underlying source)의 더 많은 지식 및 응답의 특성을 요구하는 모델 기반(model-based)의 기술을 포함할 수 있다. 반면에, 비모수(non-parametric) 기법은 다른 모델링 노력을 요구하지 않으나, 결과는 신뢰할 수 없다. 만일 지식 자원을 사용할 수 있고, 센서에 관련된 코디네이터에서 프로세싱 능력(processing power)이 더 가능하다면, 모델 기반 기술이 선호된다.
도 4A는 일 실시예에 따른 SNR 이득 및 에너지 세이빙(energy saving) 대 전송 파라미터 P에 대한 표현의 실시예의 플랏(60)을 도시한다.
플랏(61)에 의해 도시되어 있듯이, 파라미터 P가 2 에서 대략 20으로 증가함에 따라 SNR 은 2 에서 대략 13 dB로 대수적으로(in a logarithmic manner) 증가한다. 플랏(63)이 나타내듯이, 파라미터 P가 대략 2 에서 10 사이일 때에서 에너지 세이빙(energy saving)은 대략 50%에서 대략 10%로 보다 빠르게 감소한다. 파라미터 P가 대략 10에서 20사이일 때, 에너지 세이빙(energy saving)은 대략 10%에서 대략 5%로 떨어진다. P의 증가에 따라 SNR이 증가할 때, P의 증가에 따라 에너지 세이빙(energy saving)은 감소한다. 이와 같이, 전송 파라미터(transmission parameter) P의 선택은 에너지 세이빙 및 SNR 이득 사이의 트레이드 오프(trade-off)를 나타낸다(즉, 요구된 에너지 세이빙 및 코디네이터 노드에서 재구성된 정보의 충실도(fidelity) 간의 트레이드 오프).
도 4B는 일 실시예에 따른 상기의 트레이드 오프에 대한 프로세스(50)를 도시한다.
프로세스 블록(51)은 개별 목록 대 전송 파라미터(transmission parameter) P의 선험적인 편집((a priori compilation)을 포함한다.
프로세스 블록(52)은 가까운 요구사항(requirement at hand)(예를 들어, 파워 소스, 코디네이터, 모니터된 환경(monitored environment), 통신 대역폭 및 코디네이터에서의 SNR 등과 같은 센서의 특성)에 기반하여 요구되는 에너지 세이빙 값의 선택을 포함한다.
프로세스 블록(53)은 에너지 세이빙(energy saving)에 기반하여 결과 재구성 충실도 값(resulting reconstruction fidelity value)의 결정을 포함한다. 에너지 세이빙 및 재구성 충실도가 관련되어 있기 때문에, 에너지 세이빙 값의 선택은 재구성 충실도 값으로 유도된다.
프로세스 블록(54)은 상기 결과 재구성 충실도 값이 요구된 충실도 값과 같거나 요구된 충실도 값에 비해 큰가의 결정을 포함한다. 만일 결정이 그렇다면, 프로세스 블록(55)에서 현재의 에너지 세이빙 및 충실도 값이 둘 다 저장되고 사용된다. 그렇지 않으면, 프로세스 블록(56)에서, 현재의 에너지 세이빙 값이 P 의 1 증가(unity increment)에 대응하여 증가되고, 상기의 단계는 프로세스 블록(55)에서 수렴(convergence)이 도달 될 때까지 반복된다.
스태거드 전송(Staggered Transmission)
일 실시예에서, WSN 내의 모든 센서 내의 ST 모듈(11E)은 동일한 페이즈 쉬프트로 ST (J)를 배치한다. 상기의 페이즈 쉬프트는 폐기할 선택 샘플을 정의하는 하나 또는 여러 전송 파라미터(transmission parameter)에 기반된다. 동일한 페이즈 쉬프트로 ST(J)를 배치하는 것은 측정 공간 행렬 내의 행렬 열(column)을 모두 함께 폐기하는 것과 동일하다. 열(column)은 코디네이터 노드의 재구성 모듈(12C)에 의해 추정되고, 열(column)은 코디네이터 노드에서 재구성 관측 행렬로 다시 대체된다. 그러나, 전체의 스냅샷(추정된 매트릭스 열에 해당)은 잡음이 섞일 수 있다. 하기의 방식 옵션(scheme option)을 이용하여, 추정된 샘플을 모두 하나의 열(column) 내에 함께 위치시키지 않고, 추정된 샘플은 관측 행렬 열(observation matrix column)에 전파된다(spread).
일 방식 옵션에서, 코디네이터로의 측정 샘플 전송 전에, 랜덤 페이즈 쉬프트(random phase shift)는 랜덤적으로 선택된 측정 샘플의 폐기를 시작하기 위해 각각의 센서 노드에 할당된다. 이 옵션은 상관을 요구하지 않는다. 그러나 이 옵션은 여러 재구성된 누락 샘플이 하나의 스냅샷에서 발생할 수 있는 경우에는 정확도 면에서 제한된다.
이와 같이, 센서 노드는 랜덤 페이즈 쉬프트(random phase shift)에 기반하여 샘플 데이터 패킷을 전송한다(즉, 랜덤적으로 선택된 측정 샘플의 폐기). 누락 샘플의 재구성에서(즉, 센서 노드에서 샘플이 폐기된다), 코디네이터 노드는 관측 행렬에 누락 샘플에 대한 추정을 구성한다.
도 5는 센서 노드에서 랜덤 페이즈 쉬프트(random phase shift)를 사용하는 단축 전송에 대한 프로세스(30)의 흐름도이다.
프로세스 블록(31)은 랜덤 페이즈 쉬프트(random phase shift)로 샘플을 전송하는 센서 노드를 포함한다. 프로세스 블록(32)는 수신된 샘플에 기반하여 관측 행렬을 구성하는(즉, 재구성하는) 코디네이터 노드를 포함한다. 일 구현예에서, 관측 행렬의 구성은 수신된 샘플 및 샘플 간의 상관에 기반하는 추정을 포함한다.
다른 방식 옵션에서, 코디네이터 노드는 각각의 센서 노드에게 요구된 페이즈 쉬프트를 할당(즉, 받아쓰게 하다)한다. 추정된 샘플은 추정된 샘플이 결국 다른 행렬 열에 위치하게 되는 스태거드(staggered) 된다. 다른 방식 옵션은 신호법(signaling)에 의한 코디네이션을 수반하고, 다른 방식 옵션은 전송 대역폭을 이용하지만, 다른 방식 옵션은 일 방식 옵션의 제한을 완화한다. 또한, 다른 방식 옵션은 코디네이터 노드가 들어오는(즉, 수신된) 센서 노드의 측정을 모니터 하는 것을 가능하게 한다. 다른 방식 옵션은 단축 전송 방식을 결정하는 면에서 자원의 최적의 사용을 만든다. 예를 들어, 코디네이터 노드는 다른 페이즈 쉬프트를 다른 센서 노드에 할당함으로써 정확도가 요구되지 않을 때 네트워크 내의 특정 센서의 에너지 소비를 낮출 수 있다. 토폴로지(topology)가 코디네이터 노드에 알려진 경우, 또한 코디네이터 노드는 공간에 요구된 방식으로 추정을 전파(spread) 할 수 있다.
다른 방식 옵션에 대한 절차(procedure)는 단계가 더 수반될 수 있다. 다른 방식 옵션에 대한 절차는 세 단계(phase)를 포함한다. 처음에, 코디네이터 노드는 특정 파라미터 및 특정 페이즈 쉬프트로 전송하기 위해 각각의 센서 노드에 지시한다. 센서 노드는 패킷을 구성하고 코디네이터의 지시에 따라 전송한다. 코디네이터 노드 상기 전송을 수신하고 관측 행렬 내에 재구성된 샘플을 구성한다.
도 6은 할당된 페이즈 쉬프트를 사용한 단축 전송을 위한 코디네이트된(coordinated) 스태거드 단축 전송 프로세스(40)의 흐름도이다.
프로세스 블록(41)는 코디네이터 노드를 포함한다. 코디네이터 노드는 각각의 센서 노드에 대해, 코디네이터 노드에 의해 할당된 페이즈 쉬프트로 센서 노드가 전송을 하기 위해 센서 노드에게 지시한다. 이와 같이, 각각의 노드는 상기의 노드에게 할당된 페이즈 쉬프트에 기반하여 샘플들을 폐기한다.
프로세스 블록(42)는 센서 노드가 할당된 페이즈 쉬프트에 기반하여 샘플을 전송하는 것을 포함한다.
프로세스 블록(43)는 코디네이터 노드가 수신된 샘플에 기반하여 재구성된 관측 행렬을 구성하는 것을 포함한다. 일 구현예에서, 관측 행렬의 구성은 수신된 샘플 및 샘플 간의 상관의 이용에 기반하는 추정을 포함한다.
상기의 방식은 실시예에 따른 센서의 낮은 전송 부하를 위한 파라메트릭 기술(parametric technique)을 제공한다. 파라미터는 코디네이터 노드로의 전송 전에 센서에서 특정 샘플의 폐기에 대한 페이즈 쉬프트를 포함한다. 페이즈 쉬프트는 선험적(priori)(예를 들어, 랜덤 페이즈 쉬프트) 또는 선택적인 할당으로 코디네이터 노드에 의해 실시간으로 선택될 수 있다.
센서에서 폐기되는 선택된 샘플에 기반한 파라미터 값은 상기에서 설명된 트레이드 오프 분석을 이용하여 결정될 수 있다. 파라미터 값은 코디네이터 노드 또는 센서 노드 스스로에 의해 할당될 수 있다. 상기에서 설명된 예는 (코디네이터 노드가 파라미터 값을 결정하는 하나의 옵션 및 다른 코디네이션이 없는 다른 옵션을 포함한다. 이와 같이, 코디네이터 노드는 센서 노드에게 얼마의 정보를 센서 노드가 전송해야 하는지의 지시를 제공하기 위해 선택할 수 있다(즉, 샘플 전송 전에 폐기되는 샘플의 양). 그리고, 센서 노드는 얼마나 정보를 전송할지를 스스로 선택할 수 있다. 코디네이터 노드는 측정 상관을 이용하여 측정을 재구성(reconstruct)한다. 코디네이터 노드는 관측 행렬을 생성한다. 전송 전에 샘플의 선택적인 폐기를 위한 전송 파라미터(transmission parameter)는 실시간으로 전송 파라미터 중 어느 하나가 고정되거나 변경될 수 있다. 에너지 세이빙 및 재구성 SNR 간의 트레이드 오프 분석은 파라미터 선택을 위해 이용될 수 있다. 일 실시예의 일 구성예는 센서의 에너지 소비를 대략 50%까지 낮춘다(또는 동등하게 배터리 수명이 두 배로 연장될 수 있다).
본 기술의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 본 실시예에 따른, 상기에서 설명된 앞서 언급한 예의 구조(example architecture)는 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그램 지시, 소프트웨어 모듈, 마이크로코드, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 프로그램 제품, 논리 회로, 특정 어플리케이션 집적 회로, 펌웨어, 소비자 전기 장치, 수신기(receiver), 무선 네트워크의 트랜스시버(transceiver) 등과 같은 많은 방법으로 구현될 수 있다. 추가적으로, 실시예는 전체적으로 하드웨어 실시예의 형태, 전체적으로 소프트웨어 실시예의 형태 또는 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 모두 포함하는 실시예의 형태일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 실시예를 구현하는데 도움이 되는 컴퓨터 시스템(100)을 포함하는 정보 프로세싱 시스템의 고 차원(high-level) 구성도이다.
컴퓨터 시스템(100)은 하나 또는 여러 개의 프로세서(101)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(100)은 디스플레이 장치(102)(그래픽, 문자 및 다른 데이터를 디스플레이 하기 위한), 메인 메모리(103)(예를 들어, 램(RAM)), 저장 장치(104)(예를 들어, 하드 디스크 드라이브), 제거 가능한 저장 장치(105)(예를 들어, 제거 가능한 저장 드라이브, 제거 가능한 메모리 모듈, 마그네틱 테이프 드라이브, 광학적 디스크 드라이브 및 컴퓨터 소프트웨어 및 데이터를 저장하고 컴퓨터로 판독 가능한 장치), 사용자 인터페이스 장치(106)(예를 들어, 키보드, 터치 스크린, 키패드 및 포인팅 장치) 및 통신 인터페이스(107)(예를 들어, 모뎀, 네트워크 인터페이스(이더넷 카드(Ethernet card)와 같은), 통신 포트 또는 개인용 컴퓨터 메모리 카드(PCMCIA) 슬롯 및 카드)를 더 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(107)은 컴퓨터 및 외부의 장치 간에 소프트웨어 및 데이터가 전송되는 것을 허용할 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)은 앞서 언급된 장치 및 모듈(101 내지 107)과 연결된 통신 하부 구조(108)(communication infrastructure)(예를 들어, 통신 버스, 크로스-오버 바(cross-over bar) 또는 네트워크)를 더 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(107)를 통해 전송된 정보는 전기적, 전자적 및 광학적과 같은 신호의 형태 또는 통신 인터페이스(107)가 수신할 수 있는 다른 신호의 형태일 수 있다. 통신 인터페이스(107)는 신호를 실어 나르는 통신 링크를 통해 정보를 수신할 수 있다. 통신 링크는 와이어 또는 케이블, 광 섬유, 전화 선, 휴대 전화 링크, 라디오 주파수(RF) 링크 또는 다른 통신 채널을 사용하여 구성될 수 있다. 여기에서의 구성도 및 흐름도로 나타내는 컴퓨터 프로그램 지시는 컴퓨터, 프로그램 데이터 처리 장치 또는 일련의 작업을 일으키고 컴퓨터 실행 프로세스를 생성하는 것을 수행하는 처리 장치에 탑재될 수 있다.
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.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
10: 무선 센서 네트워크
11: 센서 노드
12: 코디네이터 노드

Claims (14)

  1. 센서 노드들의 무선 센서 네트워크 내의 무선 통신 방법에 있어서,
    전송 파라미터를 이용하여 상기 무선 센서 네트워크 내 센서 노드로부터 측정 샘플의 전송의 양을 선택하는 단계 - 상기 센서 노드의 배터리 에너지 세이빙은 상기 전송 파라미터가 증가함에 따라 감소하고, 상기 전송 파라미터는 측정 샘플들의 전송으로부터 측정 공간 매트릭스(measurement space matrix) 내의 특정 측정 샘플을 폐기하기 위한 페이즈 쉬프트(phase shift)를 포함함 -;
    상기 전송 파라미터에 기초하여 상기 센서 노드로부터 측정된 측정 샘플들 중 타겟 측정 샘플들을 폐기하는 단계;
    상기 전송 파라미터에 기초하여 상기 타겟 측정 샘플들 없이 상기 센서 노드로부터 측정된 측정 샘플들을 전송하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    에너지 세이빙 및 상기 폐기된 타겟 측정 샘플들의 양에 대한 재구성된 추정의 충실도 간의 트레이드 오프에 기초하여 상기 전송 파라미터를 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 전송 파라미터는 양수인 P로 표시되고, 특정 센서 노드로부터의 P개의 측정 샘플들 중 1개는 상기 측정 샘플들이 전송되기 전에 폐기되는, 무선 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정 샘플의 전송의 양의 선택에 선행하여 상기 전송 파라미터를 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전송 파라미터를 실시간으로 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서 노드들의 각각의 센서 노드가 특정 전송 파라미터에 기초하여 측정 샘플 전송의 양을 결정하고, 물리적 조건 및 환경 조건 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정 공간 매트릭스 내의 선택된 측정 샘플들의 폐기를 시작(begin discarding)하기 위해 랜덤 페이즈 쉬프트를 센서 노드에 대해 이용하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서 노드들의 각각의 센서 노드가 측정 샘플 전송의 양을 선택하는 단계; 및
    측정 샘플 상관을 이용하여, 전송 샘플들에 기초하여 수신기에서 재구성될 측정 샘플들의 양에 대한 추정을 야기하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서 노드들의 각각의 센서 노드가 상기 측정 샘플 전송의 양의 할당을 수신하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서 노드들의 각각의 센서 노드가 할당된 페이즈 쉬프트에 기초하여 상기 측정 공간 매트릭스로부터 폐기되는 특정한 측정 샘플들을 선택하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 통신 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  11. 무선 센서 네트워크를 위한 무선 센서에 있어서,
    하나 이상의 센서 노드들을 모니터링하고, 측정 샘플들을 생성하도록 구성되는 모니터링 프로세서; 및
    전송 파라미터에 기초하여 측정 샘플들을 전송하도록 구성되는 전송기
    를 포함하고,
    상기 센서 노드의 배터리 에너지 세이빙은 상기 전송 파라미터가 증가함에 따라 감소하고, 상기 전송 파라미터는 측정 샘플들의 전송으로부터 측정 공간 매트릭스(measurement space matrix) 내의 특정 측정 샘플을 폐기하기 위한 페이즈 쉬프트(phase shift)를 포함하는, 무선 센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전송기는 상기 전송 파라미터에 기초하여 상기 측정 샘플들의 전송으로부터 측정 샘플들을 폐기하도록 구성되고,
    상기 폐기된 측정 샘플들의 양을 재구성하기 위한 추정은 측정 샘플 상관을 이용하여 전송된 측점 샘플들에 기초하고,
    상기 전송 파라미터는 에너지 세이빙 및 상기 폐기된 타겟 측정 샘플들의 양에 대한 재구성된 추정의 충실도 간의 트레이드 오프에 기초하는, 무선 센서.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전송기는 상기 측정 공간 매트릭스에서 선택된 측정 샘플들의 폐기를 시작하기 위해 상기 무선 센서 노드에 대해 랜덤 페이즈 쉬프트를 이용하는, 무선 센서.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전송기는 할당된 페이즈 쉬프트에 기반하여 전송하는, 무선 센서.
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