KR102400272B1 - 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 - Google Patents

태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 Download PDF

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Abstract

태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 단계; 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계; 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계; 모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 및 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 단계;를 포함한다. 이에 따라, 태양 에너지 수집형 무센 센서 노드를 사용하여 노드의 수명 문제를 해결하고, 네트워크의 에너지 불균형을 완화할 수 있다.

Description

태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치{METHOD FOR SELECTING MOBILE SINK PATH IN SOLAR-POWERED WIRELESS SENSOR NETWORKS, RECORDING MEDIUM AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 센서 네트워크에서 에너지 불균형 문제를 해결하기 위한 영역 기반 앵커 노드 선정 및 모바일 싱크 이동 경로 선택 기술에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(wireless sensor network, WSN)는 여러 개의 센서 노드로 구성되어 있으며, 멀티홉 통신을 통하여 데이터를 주고받는다. 일반적으로, 무선 센서 네트워크는 생태 감시나 군사 시설 등과 같은 사람이 접근하기 힘든 지역의 환경 데이터를 수집하는 데 사용된다.
센서 노드는 제한적인 에너지 자원을 가지기 때문에 기존의 WSN 연구에서는 데이터 수집을 위해 최소한의 에너지를 사용하여 WSN의 수명을 최대화하는 기법들이 제안되었다. 그러나, 제한된 에너지라는 근본적인 제약으로 인해 성능 향상에 한계를 나타낼 수밖에 없었다. 이를 해결하기 위하여 주변 에너지를 수집하여 배터리를 충전하는 에너지 수집형 센서 노드의 연구가 시작되었다.
그 중 태양 에너지는 다른 에너지원보다 에너지 밀도가 높으며, 주기적으로 수집할 수 있다는 장점이 있는데, 이러한 이유로 인하여 태양 에너지를 수집하여 노드를 영구적으로 운용하는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크(solar-powered WSN, SP-WSN)에 관한 연구가 가장 활발히 연구되고 있다.
한편, 대부분의 무선 센서 네트워크는 센서 노드가 수집한 데이터를 고정된 싱크 노드로 보내는 방식으로 운영되고 있다. 이러한 방식은 싱크 노드와 싱크 노드 주변 부근 노드들의 에너지 소모가 상대적으로 커지게 되는데, 이러한 지역을 에너지 핫스팟이라고 부른다.
에너지 핫스팟을 중심으로 에너지 불균형 문제가 발생하는데, 이러한 에너지 불균형 문제는 WSN의 수명을 줄이는 가장 큰 요인이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 모바일 싱크를 활용하여 핫스팟 지역의 에너지 오버헤드를 네트워크 전역으로 분산시켜주는 기법이 제안되고 있다.
모바일 싱크가 직접 데이터가 있는 지역으로 이동하여 데이터를 수집한다면 센서 노드와 싱크 노드 사이의 데이터 릴레이 노드들의 데이터 전송 에너지를 줄일 수 있다. 또한, WSN 전역에서 고정된 싱크 쪽으로 데이터를 전송할 때 발생하는 싱크 주변의 에너지 핫스팟 문제를 어느 정도 완화할 수 있다.
그러나, 여기서 주의해야 할 점은 드론과 같은 모바일 싱크는 제한된 배터리(에너지양) 때문에 네트워크의 모든 노드를 방문하여 데이터를 모을 수 없다는 점이다. 이를 위해 모바일 싱크가 이동하는 거리를 제한해 주어야 한다. 최근의 연구에서는 앵커라고 불리는 특정 노드에서 센싱 데이터를 일시적으로 모으고, 모바일 싱크는 이러한 앵커 노드들 만을 방문하여 보다 효율적으로 데이터를 수집하는 기법들이 많이 사용되고 있다.
효율적인 앵커 노드 선정을 위한 많은 연구들이 수행되고 있는데, 그 중에서 영역기반 앵커 노드 선정 기법인 Line-Based Data Dissemination(LBDD)[선행기술문헌의 비특허문헌 1]는 네트워크를 수직으로 가로지르는 지역(라인)을 선정하고, 그 지역 내의 노드들을 앵커 노드로 선정하여 각 센서 노드에서 수집된 데이터를 그 라인 방향으로 전송하게 한다.
이에 따라, 센서 노드가 앵커 노드에게 데이터를 전달하는 경로를 찾기가 쉽고, 모바일 싱크의 이동 경로가 단순해진다. 그러나 태양 에너지 수집형 노드가 아닌 배터리 기반의 노드를 대상으로 설계되었기 때문에 노드의 에너지 사용을 최소화하는 방향으로 동작한다.
SP-WSN에서 각 노드는 노드가 동작하기에 충분한 양의 에너지를 그것도 주기적으로 공급받을 수 있기 때문에 에너지 사용의 최소화에 초점을 맞추기보다는 수집된 에너지를 최대한 활용할 수 있도록 설계되어야 한다.
예를 들어, SP-WSN의 노드들이 에너지를 최대한 아끼며 사용하면 충전되는 에너지로 인해 잔여 에너지가 재충전 배터리의 용량을 초과할 수 있게 되고, 이렇게 초과한 에너지는 어쩔 수 없이 버려지게 된다.
또한, 태양에너지 수집형 센서라 할지라도 에너지 핫스팟 지역의 노드들은 에너지가 고갈되어 다시 에너지가 충전될 때까지 정전(blackout) 상태가 될 수 있다는 문제점이 있다.
KR 10-2020-0028645 A KR 10-1948447 B1 KR 10-1957728 B1
E. Ben Hamida and G. Chelius, "A line-based data dissemination protocol for wireless sensor networks with mobile sink", IEEE Int. Conf. on Communications 2008. ICC'08., pp. 2201-2205, 2008.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 에너지 효율을 높이기 위해 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 단계; 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계; 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계; 모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 및 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지를 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는, 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 일정 높이(g)를 갖는 세로 라인으로 분할하는 단계; 및 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는, 분할된 각 영역에 존재하는 노드들 중 잔여 에너지량이 가장 큰 노드를 앵커 노드로 선정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 모바일 싱크의 이동 경로는 해당 주기의 검색 영역 내에서 왕복 경로, 시계 방향 순회 경로, 반시계 방향 순회 경로 중 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 전체 영역의 중앙에 다시 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 두 개의 라인을 서로 가까워지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계는, 상기 검색 영역에서 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 및 상기 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드가 전송하는 응답 메시지에 따라 상기 앵커 노드를 방문하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 각 센서 노드들은 상기 두 개의 라인 중 거리상 가까운 라인의 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 현재 주기에서 센서 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 전송하고, 이전 주기들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 노드들이 라인 해제 메시지를 수신한 경우 다음 주기에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에는, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 라인 구성부; 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 앵커 노드 선정부; 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 라인 쉬프트부; 및 모바일 싱크에 의해 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 라인 해제부;를 포함한다.
이와 같은 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법에 따르면, 태양 에너지 수집형 무센 센서 노드를 사용하여 노드의 수명 문제를 해결하고, 여분 에너지 활용을 통해 앵커 노드를 선정하므로 정전 노드의 시간을 감소시킨다. 또한, 멀티 라인과 라인이 이동함으로 정전 노드의 시간 감소와 함께 데이터 수집량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명이 제안하는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 과정을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명이 제안하는 라인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 라인 쉬프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 제안하는 라인 해제를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 센서 노드들의 데이터 전송 방향 및 모바일 싱크의 데이터 수집을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 성능을 검증하기 위해 노드의 수에 따른 정전 총 시간을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 성능을 검증하기 위해 노드의 수에 따른 총 데이터 수집량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법의 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명이 제안하는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 과정을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치(10, 이하 장치)는 LBDD(Line-Based Data Dissemination) 기반으로 센서 노드의 에너지 제약 문제(제한적인 수명)와 고정된 앵커 노드와 라인 주변 노드의 에너지 핫스팟 문제를 해결하기 위해 영역 기반 앵커 선정 및 모바일 싱크 이동 경로 선택에 관한 기술을 제안한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(10)는 라인 구성부(110), 앵커 노드 선정부(130), 라인 쉬프트부(150) 및 라인 해제부(170)를 포함한다.
본 발명의 상기 장치(10)는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로를 선택하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 라인 구성부(110), 상기 앵커 노드 선정부(130), 상기 라인 쉬프트부(150) 및 상기 라인 해제부(170)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로를 선택하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
상기 장치(10)는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 라인 구성부(110), 상기 앵커 노드 선정부(130), 상기 라인 쉬프트부(150) 및 상기 라인 해제부(170)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.
상기 장치(10)는 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 상기 장치(10)는, 서버(server) 또는 엔진(engine) 형태일 수 있으며, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
상기 장치(10)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 태양 에너지 수집형 센서 노드의 에너지 모델을 사용하여, 수집에너지를 최대로 활용하여 두 개 앵커 라인을 운용한다. 본 발명의 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서는 일반적인 센서 노드, 검색 영역 내의 인라인 노드와 앵커 노드가 존재한다.
본 발명은 각 노드가 수집하는 태양에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하고 이 라인을 따라 앵커 노드가 선정된다. 모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 라인 내의 앵커 노드를 방문한다.
본 발명에서는 각 노드가 수집하는 태양에너지를 충분히 활용하여 LBDD(Line-Based Data Dissemination)를 운용함으로써 에너지 핫스팟 지역 노드들의 정전 시간을 최소화하려 한다. 이는 에너지 핫스팟 지역 노드들의 에너지 불균형 문제를 최소화한다는 것과 동일한 의미이다.
상기 라인 구성부(110)는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정한다.
도 3을 참조하면, 상기 라인 구성부(110)는 LBDD의 라인을 네트워크 중심에서 시작하여 다음 라운드에 두 개의 라인(L11, L21)으로 나누고 이후 라운드마다 두 개의 라인을 같은 거리만큼 양쪽으로 이동시킨다.
도 2에서 라인의 쉬프트에 따라 검색 영역은 A → B1 & B2 → C1 & C2 순서로 이동되었다. 각 라인 내에서 에너지가 충분한 노드들이 선택되어 앵커 노드가 되고, 각 센서 노드들은 이 두 개의 라인 방향으로 데이터를 전송하여(도 2의 routing path 참조), 앵커 노드가 데이터를 일시적으로 모으게 한다.
각 라운드마다 모바일 싱크는 이 두 라인을 왕복 이동 경로(도 2의 mobile sink path 참조)로 택하여 라인 내의 앵커 노드들을 방문한다. 본 발명은 주기적으로 라인을 이동함으로써 앵커 노드와 그 주변 노드의 에너지 핫스팟을 완화시킨다. 결과적으로, 노드의 정전 시간을 감소시키고 수집된 데이터양을 증가시킬 수 있다.
멀티라인 데이터 수집 기법은 The best utilization of harvested energy(두 개의 라인에서 에너지가 충분한 노드들을 앵커 노드로 선택함으로써 수집된 태양에너지의 활용을 최대화 할 수 있다), Relieve the energy-imabalance problem(두 개의 라인을 유지함으로써 에너지 핫스팟 지역의 오버헤드를 줄일 수 있고, 아울러 라운드마다 라인이 이동함으로써 기존 핫스팟 지역의 노드들이 에너지를 축적할 수 있는 시간적 기회를 줄 수 있다), Achieve the larger amount of gathered data(에너지 불균형 문제를 해소하여, 노드들의 정전 시간을 최소화하고, 이는 센싱 데이터의 양을 증가 시켜 결과적으로 모바일 싱크가 수집하는 데이터의 양이 증가한다)는 장점을 갖는다.
상기 앵커 노드 선정부(130)는 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정한다.
본 발명에서 노드의 현재 잔여 에너지양이 데이터 수집 및 전송에 사용되는 기본 동작을 수행하기에 충분한지를 판단하기 위해 아래의 수학식 1과 같은 에너지 문턱값을 사용한다.
[수학식 1]
Figure 112020095064774-pat00001
Figure 112020095064774-pat00002
는 시스템 에너지 소모율,
Figure 112020095064774-pat00003
는 에너지 수집률, C는 배터리 용량을 나타낸다. 노드의 잔여 에너지의 양이 문턱값
Figure 112020095064774-pat00004
보다 크다면 노드가 정전되지 않으며 기본 동작을 수행하는데 충분하다고 생각되어 추가적인 일을 수행해도 된다는 의미이다.
추가적인 일을 하지 않게 되면 재충전 배터리의 에너지량이 증가하게 되고, 결국 배터리가 완충되어 추후 충전되는 에너지들을 버려지게 되므로, 잔여 에너지 중
Figure 112020095064774-pat00005
이상의 에너지들을 사용함으로써 수집된 에너지의 양을 최대로 활용할 수 있다.
본 발명에서는 이 여분의 에너지를 앵커 노드로써 동작하는데 사용하게 된다. 다만, 에너지 소모율이 수집률보다 크면 문턱값이 노드의 배터리 용량보다 커지므로 주어진 작업을 동작할 수 없게 된다는 것이다. 따라서, 노드의 동작 시간 조정(Duty-cycle Control)이나 센싱 주기 조절(Sensing-rate Control) 등을 통하여, 노드의 기본동작을 수행할 때의
Figure 112020095064774-pat00006
가 항상
Figure 112020095064774-pat00007
보다 작도록 초기 세팅을 하여야 한다.
도 3을 참조하면, LBDD와 같이 네트워크 공간을 w의 가로 크기를 가지는 가상의 라인을 생성하고 g만큼의 세로 사이즈로 라인을 나눈다. 이 두 변수 w와 g는 센서 노드의 통신 범위를 고려하여 결정될 수 있다.
초기 라인(L11, L21)은 도 3과 같이 네트워크의 가운데 부분에 위치한다. 각 노드는 자신의 위치 정보를 이용하여 자신이 라인 안에 존재하는지 파악하며, 라인 안에 있는 노드를 인라인 노드, 그리고 그 이외의 노드를 일반 노드라 칭한다.
이 라인을 g만큼의 세로 사이즈를 나눈 영역 안에 존재하는 인라인 노드 중에서 아래의 수학식 2를 만족하는 노드를 앵커 노드로 선정한다.
[수학식 2]
Figure 112020095064774-pat00008
여기서,
Figure 112020095064774-pat00009
는 노드 i의 현재 잔여 에너지량이다. 만약, 수학식 2를 만족하는 노드들이 여러 개일 경우에는 만족하는 노드 중에서 잔여 에너지가 가장 많은 노드를 선택하여 앵커 노드로 설정한다.
반대로, 수학식 2를 만족하는 노드가 없는 경우에도 그 영역의 노드들 중에서 잔여 에너지가 많은 노드 하나가 앵커 노드로 선정되어야 한다. 그렇지 않으면 그 영역으로 전송되는 데이터들은 수집할 수 없게 되기 때문이다.
상기 라인 쉬프트부(150)는 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정한다.
라운드는 모바일 싱크가 현재 라인 내의 앵커 노드들을 방문하여 에너지를 수집하는 주기를 의미한다. 한 라운드가 지나면 현재 라인을 기준으로 좌측과 우측으로 나누어, 양쪽으로 라인의 크기만큼, 즉 w만큼 이동하여 새로운 라인을 형성한다.
이때, 현재 라운드의 앵커 노드들이 라인이 이동하는 방향 쪽에 위치한 노드들에게 다음 라운드의 라인이 시작하는 지점과 끝나는 지점을 알려주어 각 노드들로 하여금 자신이 다음 라운드의 인라인 노드임을 판단할 수 있게 한다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 두 차례 라인이 이동한 모습(L13, L23)을 나타낸 도면이다. 도 3의 L11 라인은 L12로 이동 후, 다음 주기에서 L13으로 이동하였고, 마찬가지로 L21 라인은 L22로 이동 후, 다음 주기에서 L23으로 이동하였다.
각 라인이 이동한 후, 다시 각 라인에 속한 인라인 노드 중 수학식 2를 만족하는 노드들을 앵커 노드로 선정한다. 가로 w, 세로 g 영역에서 앵커 노드는 반드시 하나 존재해야 하므로, 만일 인라인 노드 중 앵커 노드로 동작할 만큼 충분한 에너지를 가진 노드가 없는 경우라 할지라도 가장 잔여 에너지가 많은 노드를 앵커 노드로 선정한다.
상기 라인 해제부(170)는 모바일 싱크에 의해 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송한다.
도 5를 참조하면, 라인(L14, L24)이 네트워크 끝 영역에 맞닿게 되어 더 이상 이동하지 못하게 되면 라인이 없어지게 되고, 다음 라운드를 위한 라인(L15, L25)이 중앙에서 다시 생성된다.
라인을 해제하고 새로운 라인을 중앙에 만들기 위해서, 현재 앵커 노드들은 네트워크의 중앙 방향으로 라인을 해제한다는 메시지를 보낸다. 가운데 라인에 소속된 노드들이 이 메시지들을 수신하게 되면, 본인들이 인라인 노드라는 것을 알게 되고, 각 영역에서 앵커를 선출하여, 다음 라운드의 데이터 수집을 담당하게 된다.
다른 실시예로서, 앵커 라인이 네트워크의 끝에 도달했을 때, 라인을 해제하고, 중앙에서 다시 라인을 만드는 방법이 아니라, 다시 네트워크 중앙 방향으로 앵커 라인을 이동시키는 방법을 선택할 수도 있다. 이 경우, 앵커 라인은 해제되지 않고 네트워크 중앙과 끝을 왕복하게 된다.
그러나, 이러한 방법은 라인 또는 그 주변의 핫스팟 지역 노드들이 에너지를 충전할 충분한 시간을 주지 못할 수 있는데, 예를 들어 네트워크 라인의 이동 방향이 바뀌는 부근에 있는 노드들은 짧은 시간 내에 다시 인라인 노드가 된다거나 그 주변의 에너지 핫스팟 지역에 포함될 가능성이 높게 되어, 에너지를 회복할 시간이 충분하지 못할 수 있다.
도 6을 참조하면, 데이터를 전송해야 하는 센서 노드는 데이터를 어느 방향으로 보내야 하는지를 알고 있어야 한다. 본 발명에서는 현재 라운드에 일반 노드의 역할을 수행했던 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 보내고, 이전 라운드들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 보낸다.
만약, 노드들이 라인 해제 메시지를 수신하였다면, 다음 라운드에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 보낸다. 이러한 기법은 각 노드가 아주 쉽게 데이터 전송 방향을 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 릴레이 하는 데이터의 양이 균형적으로 배분될 수 있다는 점에서 매우 효율적이다.
모바일 싱크는 라운드마다 라인이 w만큼 움직이는 것을 이미 알고 있기 때문에, 움직인 라인의 위치를 계산하여, 다음 라운드의 바뀐 라인 위치를 파악할 수 있다. 그리고 파악한 라인을 순회하여, 앵커 노드로부터 데이터를 수거한다.
이렇게 모바일 싱크는 라인의 위치를 알고 있지만, 라인 내의 노드들 중 누가 앵커인지, 즉 앵커 노드의 정보를 가지고 있지 않기 때문에, 라인에 도착한 후 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하게 된다. 이후 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드는 모바일 싱크에게 자신이 앵커 노드임을 알리는 응답 메시지를 전송함으로써 모바일 노드가 자신을 방문할 수 있도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 성능 평가를 위해 본 발명과 기존 LBDD를 비교하는 시뮬레이션 결과를 설명한다.
시뮬레이션은 75m X 75m의 필드 영역에 800, 1000, 1200개의 노드를 배치하고, 모바일 싱크는 드론을 사용하였다. 시뮬레이션은 총 720 라운드 동안 진행하였으며, 각 기법에 대해 노드의 총 정전 시간과 총 데이터 수집량을 측정하였다. 자세한 실험 환경은 아래의 표 1에 기술하였다.
[표 1]
Figure 112020095064774-pat00010
도 7을 참조하면, 본 발명과 LBDD의 배치된 노드에 따른 노드의 총 정전 시간을 나타낸 그래프이다. LBDD의 경우는 본 발명과 비교해 노드의 정전 시간이 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있다. 이는 고정된 하나의 라인만을 운용하여, 라인에 속해있는 노드들이 받아야 하는 데이터가 증가하였기 때문이다.
반면, 본 발명과 두 개의 라인을 이동시키며 운용함에 따라 LBDD보다 분산된 에너지 소비를 보여주어 노드의 총 정전 시간이 더 작은 것을 확인하였다.
도 7을 참조하면, 본 발명과 LBDD의 배치된 노드에 따른 총 데이터 수집량을 나타낸 그래프이다. 본 발명은 두 개의 라인을 이동시키며 운용함에 따라 더 많은 수집량을 보여주었다.
반면, LBDD는 본 발명에 비해 낮은 수집량을 보여주었다. 이는 앞선 실험인 노드의 총 정전 시간 측정 실험 결과에 영향을 받은 것으로 보인다. 즉, LBDD는 본 발명에 비해 많은 노드가 정전 되었고, 이는 데이터 통신 실패와 더 적은 데이터 센싱을 초래하여 이와 같은 결과를 보인 것으로 예상된다.
이와 함께 본 발명은 LBDD에 비해 총 데이터 수집량의 증가 폭이 더 큰 것을 확인 할 수 있다. 본 발명은 배치된 노드 수가 증가하더라도 두 개의 라인을 이동 시켜 노드들의 에너지 소비 분산을 이뤘지만, LBDD는 고정된 하나의 라인만을 운용함에 따라 에너지 불균형 문제를 해소하지 못하여 이러한 결과가 나오는 것으로 보인다.
모바일 싱크를 이용하여 데이터를 수집하는 방법은 WSN 노드들의 에너지 불균형 문제를 어느 정도 해결할 수 있다. 하지만, 드론과 같은 모바일 싱크는 제한된 배터리로 인해 이동 거리가 제안될 수밖에 없다.
따라서, 본 발명에서는 태양에너지 기반 센서 네트워크를 위한 영역 기반 앵커 선정 방법 및 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 제안한다. 본 발명은 각 노드가 수집하는 태양 에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하여 이 라인 내에서 에너지가 많은 노드들을 앵커 노드로 선정하였다.
모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 쉽게 데이터를 수집하게 된다. 본 발명은 LBDD일 때 보다 균등한 에너지 소비를 보여주어 노드의 정전 시간이 감소되었고 데이터 수집량이 증가하여 더 효과적임을 확인하였다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법의 흐름도이다.
본 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 도 1의 장치(10)와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다.
따라서, 도 1의 장치(10)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로를 선택하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.
본 발명은 LBDD(Line-Based Data Dissemination) 기반으로 센서 노드의 에너지 제약 문제(제한적인 수명)와 고정된 앵커 노드와 라인 주변 노드의 에너지 핫스팟 문제를 해결하기 위해 영역 기반 앵커 선정 및 모바일 싱크 이동 경로 선택에 관한 기술을 제안한다.
본 발명은 태양 에너지 수집형 센서 노드의 에너지 모델을 사용하여, 수집에너지를 최대로 활용하여 두 개 앵커 라인을 운용한다.
다시 말해, 본 발명은 각 노드가 수집하는 태양에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하고 이 라인을 따라 앵커 노드가 선정된다. 모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 라인 내의 앵커 노드를 방문한다.
본 발명에서는 각 노드가 수집하는 태양에너지를 충분히 활용하여 LBDD(Line-Based Data Dissemination)를 운용함으로써 에너지 핫스팟 지역 노드들의 정전 시간을 최소화하려 한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 먼저 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인(도 3의 L11, L21)으로 구성된 검색 영역을 설정한다(단계 S10).
상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정한다(단계 S20).
앵커 노드를 선정DMS 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 일정 높이(g)를 갖는 세로 라인으로 분할하고(도 3 참조), 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정한다. 앵커 노드는 분할된 각 영역에 존재하는 노드들 중 잔여 에너지량이 가장 큰 노드를 앵커 노드로 선정한다.
각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 각 센서 노드들은 상기 두 개의 라인 중 거리상 가까운 라인의 방향으로 데이터를 전송한다. 예를 들어, 각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 현재 주기에서 센서 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 전송하고, 이전 주기들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 전송할 수 있다. 다만, 노드들이 라인 해제 메시지를 수신한 경우 다음 주기에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 전송할 수 있다.
모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집한다(단계 S30). 상기 모바일 싱크의 이동 경로는 해당 주기의 검색 영역 내에서 왕복 경로, 시계 방향 순회 경로, 반시계 방향 순회 경로 중 하나일 수 있다.
모바일 싱크는 해당 주기의 검색 영역에서 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하고, 상기 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드가 전송하는 응답 메시지에 따라 상기 앵커 노드를 방문할 수 있다.
모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정한다(단계 S40). 모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집한다.
상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우(단계 S50), 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송한다(단계 S60).
일 실시예에서, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 전체 영역의 중앙에 다시 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 재설정할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 두 개의 라인을 서로 가까워지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정할 수 있다.
본 발명은 태양 에너지 수집형 무센 센서 노드를 사용하여 노드의 수명 문제를 해결하고, 여분 에너지 활용을 통해 앵커 노드를 선정하므로 정전 노드의 시간을 감소시킨다. 또한, 멀티 라인과 라인이 이동함으로 정전 노드의 시간 감소와 함께 데이터 수집량을 증가시킬 수 있다.
이와 같은, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.
본 발명은 LBDD일 때 보다 균등한 에너지 소비를 보여주어 노드의 정전 시간이 감소되었고 데이터 수집량이 증가하여 더 효과적인 바, 태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크 분야에서 유용하게 활용될 수 있다.
10: 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치
110: 라인 구성부
130: 앵커 노드 선정부
150: 라인 쉬프트부
170: 라인 해제부

Claims (12)

  1. 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 단계;
    상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계;
    모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계;
    모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계;
    모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 및
    상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 단계;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지를 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는,
    일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 일정 높이(g)를 갖는 세로 라인으로 분할하는 단계; 및
    세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는,
    분할된 각 영역에 존재하는 노드들 중 잔여 에너지량이 가장 큰 노드를 앵커 노드로 선정하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 싱크의 이동 경로는 해당 주기의 검색 영역 내에서 왕복 경로, 시계 방향 순회 경로, 반시계 방향 순회 경로 중 하나인, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 전체 영역의 중앙에 다시 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 두 개의 라인을 서로 가까워지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계는,
    상기 검색 영역에서 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 및
    상기 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드가 전송하는 응답 메시지에 따라 상기 앵커 노드를 방문하는 단계;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 각 센서 노드들은 상기 두 개의 라인 중 거리상 가까운 라인의 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 현재 주기에서 센서 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 전송하고, 이전 주기들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    노드들이 라인 해제 메시지를 수신한 경우, 다음 주기에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체.
  12. 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 라인 구성부;
    상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 앵커 노드 선정부;
    모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 라인 쉬프트부; 및
    모바일 싱크에 의해 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 라인 해제부;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101912734B1 (ko) 2017-07-17 2018-10-29 숭실대학교산학협력단 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크를 위한 클러스터 기반의 이동 싱크 위치 관리 방법 및 장치
KR101948447B1 (ko) 2017-10-27 2019-02-14 숭실대학교산학협력단 태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크에서의 멀티 링을 이용한 모바일 싱크 위치 관리 장치, 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101957728B1 (ko) 2017-03-02 2019-03-14 충북대학교 산학협력단 무선 센서 네트워크의 저전력 동기화를 위한 밀도 기반의 다중 경로 스케줄링 시스템 및 방법
KR20200028645A (ko) 2018-09-07 2020-03-17 동명대학교산학협력단 모바일 센서 네트워크에서 모바일 싱크 기반 에너지 효율적인 클러스터링 기법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101912734B1 (ko) 2017-07-17 2018-10-29 숭실대학교산학협력단 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크를 위한 클러스터 기반의 이동 싱크 위치 관리 방법 및 장치
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