KR102110180B1 - 다수의 센서 노드를 운용하기 위한 센서 네트워크 관리 방법 및 장치 - Google Patents

다수의 센서 노드를 운용하기 위한 센서 네트워크 관리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법은 (a) 복수의 센서 노드들에게 슈퍼 비콘을 제공하여 센서 네트워크의 타이밍을 동기화하는 단계, (b) 상기 슈퍼 비콘의 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 상기 복수의 센서 노드들로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기하는 단계 및 (c) 서비스 조인 대기시간 경과 후 다음 슈퍼 비콘의 송신 전까지 상기 복수의 센서 노드들에 의한 서비스 제공 구간들을 결정한 복수의 서브 비콘들을 제공하는 단계를 포함한다. 그에 따라, 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법은 네트워크의 지연을 방지하고 효율적인 서비스를 제공할 수 있다.

Description

다수의 센서 노드를 운용하기 위한 센서 네트워크 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF MANAGING SENSOR NETWORK FOR CONTROLLING A PLURALITY OF SENSOR NODES}
본 발명은 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 센서 네트워크의 데이터 전송 순서를 관리할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법에 관한 것이다.
CSMA(Carrier Sense Multiple Access)는 이더넷(Ethernet)의 전송 프로토콜(Protocol)로써 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.3 표준으로 규격화되어 있다. 이더넷에 접속되어 있는 장치들은 어느 때라도 데이터 수집기로 데이터를 전송할 수 있다. 이더넷에 접속되어 있는 장치들은 데이터 수집기로 데이터를 전송하기 전에 회선이 사용 중인지 감시하고 있다가 회선이 비어 있을 때 데이터를 전송하는데, 데이터를 전송하는 시점에 다른 장치가 동시에 전송을 개시하는 경우 전송되는 데이터 사이의충돌을 야기할 수 있다. 이때 충돌한 데이터들은 버려지고 데이터 수집기는 데이터를 전송한 장치들에게 재전송을 요구하게 된다. 각 장치들은 데이터 재전송 요구에 따라 일정시간을 대기한 후 성공할 때까지 어느 횟수만큼 데이터를 재전송한다.
데이터 수집기로 전송되는 데이터는 이더넷의 하나의 세그먼트에 장치가 과다하게 접속되어 있거나 데이터 발송 빈도가 잦은 경우 충돌을 일으킬 확률이 높다.데이터의 잦은 충돌은 데이터 전송 지연을 발생시키고 네트워크의 속도를 저하시킨다는 문제점을 야기할 수 있다.
한국등록특허 제10-1509243호는 무선 센서 네트워크에서 시간 동기화 방법 및 예약 기법을 이용한 저전력 라우팅 방법, 그리고 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 미리 설정된 동기화 영역의 시간 동기화를 관리하는 부모 노드로부터 제1 동기 요청 명령 패킷을 수신하고, 제1 동기 요청 명령의 송신 시간값을 갖는 제2 동기 요청 명령 패킷을 부모 노드로부터 수신하며, 제1 동기 요청 명령 패킷의 수신 시간과 제2 동기 요청 명령 패킷의 수신 시간 및 제1 동기요청 명령 패킷의 송신 시간값을 이용하여 자식 노드의 시간 동기화를 수행하는 무선 센서 네트워크 시간 동기화 방법을 개시한다.
한국등록특허 제10-1509243호 (2015.04.08 등록)
본 발명의 일 실시예는 센서 네트워크의 데이터 전송 순서를 관리할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 슈퍼 비콘 및 서브 비콘을 채택하여 복수의 센서 노드들 간의 서비스 제공 수신의 순서를 결정할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 서비스 큐를 통해 복수의 센서 노드들로부터 요청된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 서비스 제공 수신의 순서를 결정할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 서비스 큐에 삽입된 서비스 조인 요청을 기반으로 서브 비콘 구간에 있는 복수의 서비스 제공 슬롯들을 스케줄하고 복수의 센서 노드들을 동기화를 할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법은 (a) 복수의 센서 노드들에게 슈퍼 비콘을 제공하여 센서 네트워크의 타이밍을 동기화하는 단계, (b) 상기 슈퍼 비콘의 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 상기 복수의 센서 노드들로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기하는 단계 및 (c) 서비스 조인 대기시간 경과 후 다음 슈퍼 비콘의 송신 전까지 상기 복수의 센서 노드들에 의한 서비스 제공 구간들을 결정한 복수의 서브 비콘들을 제공하는 단계를 포함한다.
상기 (b) 단계는 (b1) 상기 서비스 제공 구간들을 통해 서비스될 수 있는 서비스 제공 슬롯들의 개수를 기초로 설정된 서비스 허용 기준을 기초로 상기 서비스 조인 대기시간 동안 상기 서비스 조인 요청들을 수신하여 서비스 큐에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는 (b2) 서비스 큐 대기시간을 기초로 상기 삽입된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 상기 복수의 서브 비콘들에 반영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는 (b3) 이전에 제공된 슈퍼 비콘 구간에 삽입된 서비스 조인 요청이 남아있는 경우에는 해당 센서 노드에 의하여 수신된 서비스 조인 요청의 스케쥴 우선순위를 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 상기 복수의 서브 비콘들을 제공하여, 해당 서브 비콘 구간 동안에 할당된 복수의 해당 서비스 제공 슬롯들을 통해 복수의 해당 센서 노드들로부터 서비스 제공을 수신하고 복수의 해당 센서 노드들을 제외한 적어도 하나의 나머지 센서 노드가 시간 동기화를 수행하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 센서 네트워크 관리 시스템은 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법을 수행하는 센서 노드를 포함하고, 상기 센서 노드는 복수의 센서 노드들에게 슈퍼 비콘을 제공하여 센서 네트워크의 타이밍을 동기화하는 슈퍼 비콘 제공부, 상기 슈퍼 비콘의 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 상기 복수의 센서 노드들로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기하는 스케쥴링부 및 서비스 조인 대기시간 경과 후 다음 슈퍼 비콘의 송신 전까지 상기 복수의 센서 노드들에 의한 서비스 제공 구간들을 결정한 복수의 서브 비콘들을 제공하는 서브 비콘 제공부를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법은 센서 네트워크의 데이터 전송 순서를 관리할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법은 슈퍼 비콘 및 서브 비콘을 채택하여 복수의 센서 노드들 간의 서비스 제공 수신의 순서를 결정할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법은 서비스 큐를 통해 복수의 센서 노드들로부터 요청된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 서비스 제공 수신의 순서를 결정할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법은 서비스 큐에 삽입된 서비스 조인 요청을 기반으로 서브 비콘 구간에 있는 복수의 서비스 제공 슬롯들을 스케줄하고 복수의 센서 노드들을 동기화를 할 수 있는 센서 네트워크 관리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있는 마스터 센서 노드의 슈퍼 비콘 및 서브 비콘 전송 시점을 설명하는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 비콘 및 서브 비콘의 패킷 구조 및 종류를 설명하는 테이블이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 시스템(100)은 마스터 센서 노드(master sensor node)(110) 및 복수의 슬레이브 센서 노드들(slave sensor node)(120)을 포함한다.
마스터 센서 노드(110)는 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)를 통해 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있고, 슈퍼 비콘 제공부(112), 스케쥴링부(114) 및 서브 비콘 제공부(116)를 포함한다.
슈퍼 비콘 제공부(112)는 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에게 센서 네트워크의 타이밍을 동기화(Synchronization)하기 위한 슈퍼 비콘(Super Beacon, SB)을 제공할 수 있다. 슈퍼 비콘 제공부(112)는 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에게 슈퍼 비콘을 제공하여 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)이 네트워크 동기를 위한 시작점을 인지할 수 있게 할 수 있다. 즉, 슈퍼 비콘 제공부(112)는 슈퍼 비콘을 전송하여 네트워크 동기 및 서비스 제공 수신을 위한 시발점을 제공한다.
스케쥴링부(114)는 슈퍼 비콘 제공부(112)의 슈퍼 비콘 전송 후 서비스 조인(Service Join) 대기시간 동안 복수의 슬레이브센서 노드들(120)로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기한다. 여기에서, 서비스 조인 대기시간은 슈퍼 비콘을 수신한 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)이 전송하는 서비스 조인 요청 수신을 대기하는 시간에 해당한다. 스케쥴링부(114)는 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)로부터 서비스 조인 요청들을 수신하여 마스터 센서 노드(110)의 서비스 큐(Service Queue)에 삽입하고 삽입된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 서브 비콘(Sub Beacon, sB)에 반영할 수 있다.
서브 비콘 제공부(116)는 서비스 조인 대기시간 경과 후 다음 슈퍼 비콘의 송신 전까지 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에 의한 서비스 제공 구간들을 결정한 복수의 서브 비콘들을 제공할 수 있다. 즉, 서브 비콘 제공부(116)는 마스터 센서 노드(110)의 서비스 큐에 삽입된 다수의 서비스 조인 요청들을 기반으로 시간 서비스 제공 구간들을 결정하여 서브 비콘으로 전송할 수 있다.
서브 비콘 제공부(116)는 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에게 복수의 서브 비콘들을 제공하여, 해당 서브 비콘 구간 동안에 할당된 복수의 해당 서비스 제공 슬롯들을 통해 복수의 해당 슬레이브 센서 노드들(120)로부터 서비스 제공을 수신하고 복수의 해당 슬레이브 센서 노드들을 제외한 적어도 하나의 나머지 센서 노드가 시간 동기화를 수행하도록 할 수 있다.
복수의 슬레이브 센서 노드들(120)은 무선 센서 네트워크를 통해 마스터 센서 노드(110)와 연결되어 센서 데이터를 마스터 센서 노드(110)에 전송할 수 있다. 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)은 마스터 센서 노드(110)의 슈퍼 비콘 및 서브 비콘에 맞춰 네트워크 동기(Network Synchronization) 및 시분할 전송(TDMA, Time Division Multiple Access)을 수행하여 네트워크의 지연을 피하고 효율적으로 서비스를 제공할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 마스터 센서 노드의 슈퍼 비콘 및 서브 비콘 전송 시점을 설명하는 타이밍도이다.
도 2에서, 슈퍼 비콘 구간은 슈퍼 비콘(SB) 전송 시점부터 마지막 서브 비콘(sB) 구간의 데이터 수신 시점까지의 구간에 해당한다. 스케쥴링부(114)는 슈퍼 비콘 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)로부터 서비스 조인 요청들을 수신한다. 일 실시예에서, 스케쥴링부(114)는 서비스 제공 구간들을 통해 서비스될 수 있는 서비스 제공 슬롯들의 개수를 기초로 설정된 서비스 허용 기준을 기초로 서비스 조인 대기시간 동안 서비스 조인 요청들을 수신할 수 있다. 여기에서, 서비스 제공 슬롯들의 개수를 기초로 설정된 서비스 허용 기준은 서비스 제공 슬롯의 개수보다 클 수 있다. 예를 들어, 서비스 허용 기준은 서비스 제공 구간들을 통해 서비스될 수 있는 서비스 제공 슬롯들의 개수가 100개인 경우 그 보다 큰 120개로 설정될 수 있다.
스케쥴링부(114)는 수신된 서비스 조인 요청들을 마스터 센서 노드(110)의 서비스 큐에 삽입할 수 있다. 스케쥴링부(114)는 서비스 큐의 대기시간을 기초로 삽입된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 복수의 서브 비콘들에 반영할 수 있다. 스케쥴링부(114)는 이전에 제공된 슈퍼 비콘 구간에 삽입된 서비스 조인 요청이 남아있는 경우에는 해당 슬레이브 센서 노드에 의하여 수신된 서비스 조인 요청의 스케쥴 우선순위를 낮출 수 있다.
도 2에서, 슈퍼 비콘 구간은 서비스 조인 대기시간 및 복수의 서브 비콘구간들로 나누어질 수 있다. 각 서브 비콘 구간은 서브 비콘을 포함한다. 즉, 하나의 슈퍼 비콘 구간은 하나의 슈퍼 비콘과 복수의 서브 비콘들을 포함할 수 있다. 마스터 센서 노드(110)는 서비스 큐에 삽입된 슬레이브 센서 노드의 수에 따라 서비스 제공 슬롯을 분배하고 하나의 슈퍼 비콘 구간을 몇 개의 서브 비콘 구간으로 나눌 것인지 결정할 수 있다. 예를 들어, 마스터 센서 노드(110)는 100개의 슬레이브 센서 노드가 서비스 큐에 삽입된 경우 슈퍼 비콘 구간에 5개의 서브 비콘 구간(즉, 서브 비콘 구간0부터 서브 비콘 구간4까지 5개의 구간)을 포함시키고 각 서브 비콘 마다 20개의 서비스 제공 슬롯을 할당할 수 있다.
마스터 센서 노드(110)는 서브 비콘 sB0부터 서브 비콘 sB4까지 5개의 서브 비콘들을 순차적으로 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)로 전송할 수 있다. 각 슬레이브 센서 노드는 평상시에 리슨(주기적으로 채널 스캔) 및 대기 상태에 있다가 마스터 센서 노드(110)의 슈퍼 비콘을 수신하면 마스터 센서 노드(110)에게 서비스 조인 요청을 전송하고 자신에게 할당된 서비스 제공 슬롯 정보를 포함하는 서브 비콘 수신을 대기할 수 있다. 각 슬레이브 센서 노드는 자신에게 할당된 서비스 제공 슬롯 정보가 담긴 서브 비콘을 수신하면 해당 서비스 제공 슬롯에서 서비스를 제공하고 마스터 센서 노드(110)는 해당 서비스 제공을 수신할 수 있다.
마스터 센서 노드(110)는 하나의 슈퍼 비콘 구간이 종료하면 서비스 큐를 확인하여 서비스 큐에 잔여 서비스 조인 요청이 없는 경우 서비스 제공 수신을 종료하고, 서비스 큐에 잔여 서비스 조인 요청이 있는 경우 다음 슈퍼 비콘을 시작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 비콘 및 서브 비콘의 패킷 구조 및 종류를 설명하는 테이블이다.
마스터 센서 노드(110)에 의해 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)로 전송되는 슈퍼 비콘 및 서브 비콘의 패킷(Packet)은 STX(start of text), 패킷 페이로드(Packet Payload), CRC(cyclic redundancy check)및 ETX(end of text)로 구성될 수 있다. STX는 패킷의 시작을 알리는 1바이트(Byte) 데이터로 0x02 값을 가지고, ETX는 패킷의 끝을 나타내는 1바이트 데이터로 0x03 값을 가진다. CRC는 패킷 페이로드 값의 무결성 체크를 위한 CRC 값을 저장한다.
패킷 페이로드는 헤더(Header)와 CMD 페이로드(CMD Payload, Command Payload)로 구성된다. 헤더는 길이(Length) + 시스템 식별자(System ID, System Identification)로 구성되며 길이는 패킷 페이로드의 길이를 나타내는 1바이트 데이터이며 시스템 식별자는 시스템의 종류에 따른 고유값을 저장하는 1바이트 데이터이다.
CMD 페이로드는 PAN addr(Personal Area Network address), Src addr(Source address), CMD(명령, Command) 및 페이로드(Payload)로 구성된다. PAN addr는 네트워크의 그룹 상의 주소를 나타내는 2바이트데이터이고, Src addr는 슈퍼 비콘 또는 서브 비콘을 전송하는 마스터 센서 노드(110)의 주소를 나타내는 2바이트 데이터이고, CMD는 슈퍼 비콘 또는 서브 비콘과 같은 마스터 센서 노드(110)가 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에게 내리는 명령의 종류를 나타내는 1바이트 데이터이다. 페이로드는 슈퍼 비콘 또는 서브 비콘을 통하여 내려지는 네트워크 동기와 같은 명령을 수행하기 위해 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에게 제공하는 동기 정보를 가지고 있다. 슈퍼 비콘 및 서브 비콘의 패킷은 명령의 종류에 따라서 CMD와 페이로드가 다르지만 이를 제외한 나머지 구조는 동일하다.
도 3에서, 슈퍼 비콘의 CMD는 1바이트 데이터로 0x00 값을 가지고 페이로드는 8바이트의 데이터로 네트워크 동기 정보 및 비콘 구간 정보를 가진다. 서브 비콘의 CMD는 0x01 값을 가지고 페이로드는 최소 8바이트의 가변 길이 데이터로 네트워크 동기를 유지하기 위한 클락(clock) 정보 및 서비스 제공 슬롯 정보 등을 가진다. 서비스 조인 요청의 CMD는 0x10 값을 가지며 페이로드는 16바이트의 고정 길이 데이터로 슬레이브 센서 노드(120)가 마스터 센서 노드(110)의 슈퍼 비콘을 수신한 후 마스터 센서 노드(110)에게 슬레이브 센서 노드(120)를 알리는 비콘 패킷에 해당한다. 마스터 센서 노드(110)는 서비스 조인 요청을 수신하면 서비스 큐에 해당 슬레이브 센서 노드(120)의 정보를 등록한다. 마스터 센서 노드(110)는 서비스 큐에 등록된 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)를 기반으로 서비스 제공 슬롯 정보를 만들어 서브 비콘으로 전송한다.
확인응답(ACK, Acknowledge) 비콘은 0x11 값을 가지며 페이로드는 4바이트의 고정 길이 데이터로 마스터 센서 노드(110)가 해당 슬레이브 센서 노드(120)의 서비스 제공을 수신하였을 때 슬레이브 센서 노드(120)에게 보내는 완료 신호이다. 부정응답(NAK, Negative Acknowledge)비콘은 0x12 값을 가지며 페이로드는 4바이트의 고정 길이 데이터로 마스터 센서 노드(110)가 해당 슬레이브 센서 노드(120)의 서비스 제공을 수신하지 못 했을 때 슬레이브 센서 노드(120)에게 보내는 신호이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법을 설명하는 흐름도이다.
마스터 센서 노드(110)는 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)에게 슈퍼 비콘을 제공하여 센서 네트워크의 타이밍을 동기화할 수 있다(S401). 마스터 센서 노드(110)는 슈퍼 비콘의 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기할 수 있다.
복수의 슬레이브 센서 노드들(120)은 슈퍼 비콘을 수신한 후 마스터 센서 노드(110)에게 서비스 조인 요청을 전송하고, 마스터 센서 노드(110)는 서비스 제공 구간들을 통해 서비스될 수 있는 서비스 제공 슬롯들의 개수를 기초로 설정된 서비스 허용 기준을 기초로 상기 서비스 조인 대기시간 동안 상기 서비스 조인 요청들을 수신하여 서비스 큐에 삽입할 수 있다(S402). 마스터 센서 노드(110)는 서비스 큐의 대기시간을 기초로 상기 삽입된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 상기 복수의 서브 비콘들에 반영할 수 있다(S403). 마스터 센서 노드(110)는 이전에 제공된 슈퍼 비콘 구간에 삽입된 서비스 조인 요청이 남아있는 경우에는 해당 슬레이브 센서 노드에 의하여 수신된 서비스 조인 요청의 스케쥴 우선순위를 낮출 수 있다(S405). 마스터 센서 노드(110)는 서비스 큐에 삽입된 서비스 조인 요청들의 스케쥴링에 따라 슬레이브 센서 노드 및 서비스 제공 슬롯을 할당한 후 서브 비콘을 전송할 수 있다.
마스터 센서 노드(110)는 복수의슬레이브 센서 노드들(120)에 복수의 서브 비콘들을 제공하여, 해당 서브 비콘 구간 동안에 할당된 복수의 해당 서비스 제공 슬롯들을 통해 복수의 해당 슬레이브 센서 노드들(120)로부터 서비스 제공을 수신하고 복수의 해당 슬레이브 센서 노드들(120)을 제외한 적어도 하나의 나머지 센서 노드가 시간 동기화를 수행하도록 할 수 있다(S405 및 S406). 즉, 복수의 슬레이브 센서 노드들(120)은 마스터 센서 노드(110)가 전송한 서브 비콘을 통하여 네트워크 동기를 복원할 수 있으며 자신의 서비스 제공 슬롯을 인지하고 서비스를 제공할 수 있다.
마스터 센서 노드(110)는 슈퍼 비콘의 서비스 큐에 등록된 슬레이브 센서 노드의 서비스 제공을 수신하지 못한 경우 부정응답(NAK, Negative Acknowledge) 비콘을 송신하고 다음 슈퍼 비콘의 서비스 큐에 등록하고, 슈퍼 비콘의 서비스 큐에 등록된 슬레이브 센서 노드의 서비스 제공을 수신한 경우 확인응답(ACK, Acknowledge)비콘을 송신하여 해당 슬레이브 센서 노드의 서비스 제공 수신 과정을 완료할 수 있다. 마스터 센서 노드(110)는 이러한 과정을 반복하여 모든 슬레이브 센서 노드의 서비스 제공을 수신하면 서비스 제공 수신 과정을 종료할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 복수의 센서 노드들에게 슈퍼 비콘을 제공하여 센서 네트워크의 타이밍을 동기화하는 단계;
    (b) 상기 슈퍼 비콘의 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 상기 복수의 센서노드들로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기하고, 상기 슈퍼 비콘 이전에 제공된 슈퍼 비콘 구간에 삽입된 서비스 조인 요청이 남아 있는 경우에는 해당 센서 노드에 의하여 수신된 서비스 조인 요청의 스케쥴 우선순위를 낮추는 단계;
    (c) 서비스 조인 대기시간 경과 후 다음 슈퍼 비콘의 송신 전까지 상기 복수의 센서 노드들에 의한 서비스 제공 구간들을 결정한 복수의 서브 비콘들을 제공하여, 해당 서브 비콘 구간 동안에 할당된 복수의 해당 서비스 제공 슬롯들을 통해 복수의 해당 센서 노드들로부터 서비스 제공을 수신하고 복수의 해당 센서 노드들을 제외한 적어도 하나의 나머지 센서 노드가 시간 동기화를 수행하도록 하는 단계를 포함하되,
    상기 슈퍼 비콘과 상기 서브 비콘의 패킷 각각은 STX(start of text), 패킷 페이로드(Packet Payload), CRC(cyclic redundancy check)및 ETX(end of text)로 구성되고, 상기 패킷 페이로드는 헤더(Header)와 CMD 페이로드(CMD Payload, Command Payload)로 구성되며, 상기 CMD 페이로드는 PAN addr, CMD 및 페이로드로 구성되고, 상기 CMD는 마스터 센서 노드가 복수의 슬레이브 센서 노드들에게 내리는 명령의 종류를 나타내는 1바이트 데이터이며, 상기 명령은 슈퍼 비콘, 서브 비콘, 서비스 조인 요청, ACK 및 NAK인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    (b1) 상기 서비스 제공 구간들을 통해 서비스될 수 있는 서비스 제공 슬롯들의 개수를 기초로 설정된 서비스 허용 기준을 기초로 상기 서비스 조인 대기시간 동안 상기 서비스 조인 요청들을 수신하여 서비스 큐에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    (b2) 서비스 큐 대기시간을 기초로 상기 삽입된 서비스 조인 요청들을 스케쥴링하여 상기 복수의 서브 비콘들에 반영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 방법을 수행하는 마스터 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크 관리 시스템에 있어서, 상기 마스터 센서 노드는
    복수의 센서 노드들에게 슈퍼 비콘을 제공하여 센서 네트워크의 타이밍을 동기화하는 슈퍼 비콘 제공부;
    상기 슈퍼 비콘의 전송 후 서비스 조인 대기시간 동안 상기 복수의 센서노드들로부터 서비스 조인 요청들의 수신을 대기하고, 상기 슈퍼 비콘 이전에 제공된 슈퍼 비콘 구간에 삽입된 서비스 조인 요청이 남아 있는 경우에는 해당 센서 노드에 의하여 수신된 서비스 조인 요청의 스케쥴 우선순위를 낮추는 스케쥴링부; 및
    서비스 조인 대기시간 경과 후 다음 슈퍼 비콘의 송신 전까지 상기 복수의 센서 노드들에 의한 서비스 제공 구간들을 결정한 복수의 서브 비콘들을 제공하여, 해당 서브 비콘 구간 동안에 할당된 복수의 해당 서비스 제공 슬롯들을 통해 복수의 해당 센서 노드들로부터 서비스 제공을 수신하고 복수의 해당 센서 노드들을 제외한 적어도 하나의 나머지 센서 노드가 시간 동기화를 수행하는 서브 비콘 제공부를 포함하되,
    상기 슈퍼 비콘과 상기 서브 비콘의 패킷 각각은 STX(start of text), 패킷 페이로드(Packet Payload), CRC(cyclic redundancy check)및 ETX(end of text)로 구성되고, 상기 패킷 페이로드는 헤더(Header)와 CMD 페이로드(CMD Payload, Command Payload)로 구성되며, 상기 CMD 페이로드는 PAN addr, CMD 및 페이로드로 구성되고, 상기 CMD는 마스터 센서 노드가 복수의 슬레이브 센서 노드들에게 내리는 명령의 종류를 나타내는 1바이트 데이터이며, 상기 명령은 슈퍼 비콘, 서브 비콘, 서비스 조인 요청, ACK 및 NAK인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 수행 가능한 센서 네트워크 관리 시스템.
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