KR20060076418A - 무선 센서 네트워크 환경에서 신뢰성을 보장하는 데이터전송 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크 환경에서 신뢰성을 보장하는 데이터전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 싱크 노드와 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드, 소스노드로부터 전송된 데이터를 중계하여 싱크노드로 전달하는 중계 노드로 구성된 센서 네트워크에서에서 싱크 노드와 소스 노드간 송수신되는 데이터의 오류를 신속히 판단하여 치유할 수 있는 방안을 제안한다. 이를 위해 중계 노드는 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드인지 여부를 판단하고, 판단 결과 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면 데이터를 버퍼에 저장하고, 인접 노드로 전송한다. 즉, 종래 소스 노드와 싱크 노드 단위로 데이터를 관리하지 않고 버퍼를 가지고 있는 중계 노드단위로 데이터를 관리함으로서 오류를 신속히 치유할 수 있다.
센서 네트워크, 센서 노드, 싱크 노드, 가상 중계 에이전트, 버퍼

Description

무선 센서 네트워크 환경에서 신뢰성을 보장하는 데이터 전송 방법{Data forwarding method for reliable service in sensor networks}
도 1은 센스 네트워크의 일반적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 종래 센서 네트워크에서 싱크 노드와 소스 노드간의 메시지 송수신 과정을도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 노드에서 싱크노드로 데이터를 전송하는과정을 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 싱크 노드와 소스노드간의 메시지 송수신 과정을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스노드에서 두 개의 싱크노드로 데이터를 전송하는 과정을 도시한 도면,
도 6은 도 5에 도시된 싱크 노드와 소스노드간의 메시지 송수신 과정을 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스노드에서 이동한 싱크노드로 데이터를 전송하는 과정을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드의 구조를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력된 데이터의 소스 노드에 따라 중계 노드 기능 또는 가상 중계 에이전트 기능을 수행하는 과정을 도시한 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 산포 노드에서 수행되는 동작을 도시한 도면.
본 발명은 복수 개의 센서 노드들로 구성된 센서 네트워크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 센서 노드가 수집한 데이터를 싱크 노드로 전송함에 있어 데이터 전송의 신뢰성를 향상시키는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신 시스템은 이동단말(mobile element)과 기지국(base station)간의 데이터를 송수신한다. 즉, 이동단말과 기지국은 다른 노드(node)들을 경유하지 않고 직접 데이터를 송수신한다. 하지만, 센서 네트워크는 특정 노드의 데이터를 싱크 노드(sink node)로 전송하고자 할 경우 다른 노드들을 이용한다. 이하 하기 도 1을 이용하여 센스 네트워크의 구조에 대해 알아본다. 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 센스 네트워크는 싱크 노드를 포함한 복수 개의 센서 노드들로 구성된다.
싱크 노드는 센서 필드에 위치하고 있는 센서 노드로 필요한 데이터를 수집하도록 요청한다. 싱크 노드가 요청하는 데이터는 센서 필드의 온도나 주위 환경에 대한 정보 등이다. 싱크 노드의 요청에 따라 센서 필드에 위치하고 있는 각 센서 노드는 싱크 노드가 요청한 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 싱크 노드로 전송 한다. 이 경우 싱크 노드와 일정한 거리 이내에 있는 센서 노드는 수집한 데이터를 직접 싱크 노드로 전송하지만, 싱크 노드와 일정한 거리를 벗어나 영역에 위치하고 있는 센서 노드는 수집한 데이터를 다른 센서 노드로 전송한다. 다른 센서 노드는 전송받은 데이터를 또 다른 센서 노드 또는 싱크 노드로 전송한다.
이와 같이 센서 노드가 직접 수집한 데이터를 전송하지 않고 다른 센서 노드를 이용하여 데이터를 전송할 경우, 전송되는 데이터의 신뢰성은 떨어지게 된다. 도 1에 의하면, 노드10은 수집한 데이터를 노드9로 전송하고, 노드9는 전송받은 데이터와 자신이 수집한 데이터를 노드8로 전송한다. 이와 같은 과정을 반복하여 수행함으로서 노드10에서 수집된 데이터는 싱크 노드인 노드20d로 전송된다. 하지만, 노드 10에서 수집된 데이터가 노드20으로 전송되기 위해서는 노드6 내지 노드9를 경유하여야 한다. 따라서, 노드6 내지 노드 9에서 전송받은 데이터에 대해 오류가 발생한 경우 이를 신속히 해결하기 위한 방안이 필요하다.
도 2는 도 1에서 도시되어 있는 노드10에서 수집한 데이터를 싱크 노드인 노드20으로 전송하는 과정을 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 노드10에서 수집한 데이터를 노드20으로 전송하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
S200단계에서 노드20은 노드10에 대해 자신이 필요한 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 전송하도록 요청한다. 일반적으로 노드20은 쿼리(Query)메시지를 이용하여 수집한 데이터를 전송하도록 요청한다. 물론 노드10은 한 홉 이내에 위치하고 있지 않으므로, 노드20은 한 홉 이내에 위치하고 있는 노드6으로 쿼리 메시지를 전송한다. 쿼리 메시지를 전송받은 노드6은 S202단계에서 노드7로 쿼리 메시지를 전송하며, 노드7은 전송받은 쿼리 메시지를 S204단계에서 노드8로 전송한다. 노드8은 전송받은 쿼리 메시지를 S206단계에서 노드9로 전송하며, 노드9는 전송받은 쿼리 메시지를 S208단계에서 노드10으로 전송한다.
물론 노드6 내지 노드9는 전송받은 쿼리 메시지에 대한 설정된 갱신 과정을 수행하고, 갱신 과정이 수행된 쿼리 메시지를 인접 노드로 전송한다. 쿼리 메시지를 수신한 노드10은 수신한 쿼리 메시지에서 요청하는 데이터를 수집한다.
노드 10은 수집한 데이터를 S210단계에서 노드9로 전송하고, 노드9는 전송받은 데이터를 S212단계에서 노드8로 전송한다. 노드 8은 수집한 데이터를 S214단계에서 노드7로 전송하고, 노드7은 전송받은 데이터를 S216단계에서 노드6으로 전송한다. 노드6은 전송받은 데이터를 S218단계에서 노드20으로 전송함으로서, 노드20은 요청한 데이터를 전송받게 된다.
요청한 데이터를 전송받은 노드20은 확인(ACK) 메시지를 S220단계에서 노드6으로 전송하고, 노드6은 전송받은 확인 메시지를 S222단계에서 노드7로 전송한다. 노드7은 전송받은 확인 메시지를 S224단계에서 노드6으로 전송하며, 노드6은 전송받은 확인 메시지를 S226단계에서 노드9로 전송한다. 노드9는 전송받은 확인 메시지를 S228단계에서 노드10으로 전송함으로서, 노드10은 자신이 전송한 데이터가 노드20에서 수신하였음을 인지하게 된다.
이와 같이 노드10은 자신이 전송한 데이터를 노드20에서 수신하였음을 인지하기 위해서는 설정된 시간이 경과되어야만 알 수 있다. 일반적으로 설정된 시간의 최저값은 노드10이 전송한 데이터를 노드20에서 전송받는데 소요되는 시간과 노드 20에서 전송한 확인 메시지를 노드10에서 전송받는데 소요되는 시간의 합이다. 따라서, 노드10은 자신이 전송한 데이터의 전송오류를 신속히 알 수 없게 된다.
이와 더불어 복수개의 싱크 노드들이 동일한 센서 노드로 데이터의 전송을 요청할 경우, 복수 개의 싱크 노드들에서 전송하는 쿼리 메시지에 의해 센서 네트워크의 부하가 증가되는 문제점이 발생한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 센서 네트워크에서 싱크 노드와 소스 노드간 송수신되는 데이터의 오류를 신속히 판단할 수 있는 방안을 제안함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 센서 네트워크에서 싱크노드와 소스노드간 송수신되는 데이터에서 오류를 신속히 치유할 수 있는 방안을 제안함에 있다.
따라서 본 발명의 목적들을 이루기 위해 싱크 노드와 상기 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드, 상기 소스노드로부터 전송된 데이터를 중계하여 상기 싱크노드로 전달하는 중계 노드로 구성된 센서 네트워크에서, 상기 중계 노드가 전송받은 데이터를 중계하는 방법에 있어서, 상기 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면 상기 데이터를 버퍼에 저장하고, 인접 노드로 전송하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 상기 데이터 중계 방법을 제안한다.
본 발명의 목적들을 이루기 위해 싱크 노드와 상기 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드, 상기 소스노드로부터 전송된 데이터를 중계하여 상기 싱크노드로 전달하는 중계 노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서, 수신한 데이터로부터 추출한 소스노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면 상기 데이터의 저장 및 전송을 지시하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 명령에 따라 수신한 데이터를 저장하는 버퍼;를 포함함을 특징으로 하는 상기 중계 노드를 제안한다.
본 발명의 목적들을 이루기 위해 싱크 노드; 상기 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드; 및 상기 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면, 상기 데이터를 버퍼에 저장하고, 인접 노드로 전송하는 중계 노드;를 포함하는 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템을 제안한다.
이하 도면들을 이용하여 본 발명에서 제안하는 기술적 사상에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드(Grid)를 이용하여 싱크노드가 요청한 데이터를 소스 노드에서 싱크노드로 전송하는 과정을 도시하고 있다.
도 3은 센서 필드를 복수개의 그리드 영역으로 분할하고 있다. 각 그리드 영역은 복수 개의 센서 노드들을 포함한다. 즉, 그리드 영역은 중계 기능을 수행하는 복수 개의 센서 노드들과 산포 기능을 수행하는 수행하는 하나의 센서 노드를 포함한다. 이하 중계 기능을 수행하는 센서 노드는 중계 노드라 하며, 산포 기능을 수행하는 노드는 산포 노드(dissemination node)라 한다. 센서 노드는 데이터를 전송하는 소스 노드에 따라 중계 노드의 기능 또는 산포 노드의 기능 중 하나의 기능을 수행한다. 즉, 센서 노드는 특정 소스 노드가 전송한 데이터에 대해서만 산포 노드의 기능을 수행하며, 특정 소스 노드가 아닌 소스 노드가 전송한 데이터에 대해서는 중계 노드의 기능을 수행한다. 중계 노드의 기능과 산포 노드의 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 의하면 센서 노드를 두 가지 종류로 도시하고 있다. 작은 원으로 도시되어 있는 노드는 중계 기능을 수행하는 센서 노드이며, 큰 원으로 도시되어 있는 노드는 산포 기능을 수행하는 센서 노드이다. 즉, 노드1이 소스 노드로 기능할 경우, 큰 원으로 도시되어 있는 노드들은 산포 노드의 기능을 수행한다.
이하 도 3을 이용하여 싱크 노드인 노드8이 노드1에 대해 수집된 데이터를 요청하는 과정에 대해 알아보기로 한다. 노드8은 노드7로 쿼리 메시지를 전송하고, 노드7은 전송받은 쿼리 메시지를 노드6으로 전송한다. 노드6은 전송받은 쿼리 메시지를 노드5로 전송하고, 노드5는 전송받은 쿼리 메시지를 노드4로 전송한다. 노드4는 전송받은 쿼리 메시지를 노드3으로 전송하고, 노드3은 전송받은 쿼리 메시지를 노드2로 전송한다. 노드2는 전송받은 노드1로 전송함으로서 노드1은 노드8이 요청한 데이터를 수집하게 된다.
도 3에 의하면 노드7은 노드6으로 직접 쿼리 메시지를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 노드 6이 한 홉의 범위를 벗어난 지점에 위치하고 있는 경우 중계 노드를 이용하여 쿼리 메시지를 노드6으로 전송한다. 가상 중계 기능을 수행하는 다른 노드들 역시 동일한 동작을 수행한다. 가상 중계 센서 노드는 센서 필드에 위치하고 있는 모든 노드에 대한 정보를 인지하고 있는 것이 아니라 인접 가상 중계 센 서 노드가 위치하고 있는 범위 내의 센서 노드들에 대한 정보를 인지하고 있다. 또한, 산포노드들 중에서 쿼리 메시지 송수신에 의해 소스노드로부터 싱크노드로 전송되는 데이터를 중계하는 산포노드는 가상 중계 에이전트(virtual relay agent)로 동작한다. 즉, 노드2 내지 노드7은 가상 중계 에이전트로 동작한다.
노드8로부터 데이터 전송을 요청받은 노드1은 요청받은 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 노드2로 전송한다. 노드2는 노드3으로 데이터를 전송하고, 노드3은 전송받은 데이터를 노드4로 전송한다. 노드4는 전송받은 데이터를 노드5로 전송하고, 노드5는 전송받은 데이터를 노드6으로 전송한다. 노드6은는 전송받은 데이터를 노드7로 전송하고, 노드7은 전송받은 데이터를 싱크 노드인 노드8로 전송한다. 이와 같은 과정을 수행함으로서 노드8은 요청한 데이터를 전송받게 된다.도 3에 의하면 노드6은 노드7로 직접 데이터를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 노드 7이 한 홉의 범위를 벗어난 지점에 위치하고 있는 경우 중계 노드를 이용하여 데이터를 노드7로 전송한다. 가상 중계 기능을 수행하는 다른 노드들 역시 동일한 동작을 수행한다.
이하 도 4를 이용하여 싱크 노드와 소스 노드 간의 쿼리 메시지와 데이터, 확인 메시지가 송수신되는 과정에 대해 알아보기로 한다. 도 4는 도 3에 도시되어 있는 싱크 노드인 노드8과 소스 노드인 노드1간에 메시지가 송수신되는 과정을 도시하고 있다.
노드8은 S400단계에서 노드7로 쿼리 메시지를 전송하고, 노드7은 S402단계에서 노드6으로 쿼리 메시지를 전송한다. 노드6은 S404단계에서 노드5로 쿼리 메시지 를 전송하고, 노드 5는 S406단계에서 노드4로 쿼리 메시지를 전송한다. 노드4는 S408단계에서 노드3으로 쿼리 메시지를 전송하고, 노드3은 S410단계에서 노드2로 쿼리 메시지를 전송한다. 노드2는 S412단계에서 노드1로 쿼리 메시지를 전송한다. 노드1은 쿼리 메시지가 요청한 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 버퍼에 저장하며, S420단계에서 노드2로 전송한다.
노드2는 노드1로부터 데이터를 전송받으면, 전송받은 데이터를 버퍼에 저장한다. 또한 노드2는 노드1로 S440단계에서 노드1로 확인 메시지를 전송한다. 노드2로부터 확인 메시지를 수신한 노드1은 전송한 데이터가 오류없이 노드2로 전송되었음을 인지함과 동시에 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 폐기한다. 노드2는 S422단계에서 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 노드3으로 전송한다. 노드3 역시 노드2에서 수행한 동작과 동일한 동작을 수행한다.
노드5는 S428단계에서 노드6으로 데이터를 전송한다. 노드6은 노드5로부터 데이터가 전송되면 S448단계에서 확인 메시지를 전송한다. 하지만, 노드6이 전송한 확인 메시지는 노드5로 전송되지 않고 오류가 발생한다. 따라서, 노드5는 설정된 시간이 경과하여도 노드6으로부터 확인 메시지가 전송되지 않으면 S430단계에서 노드6으로 데이터를 재전송한다. 노드5가 데이터를 재전송하는 과정은 노드5에서 전송한 데이터에서 전송오류가 발생한 경우와 노드6에서 전송한 확인 메시지에서 전송오류가 발생한 경우가 포함된다.
노드5로부터 데이터를 전송받은 노드6은 S450단계에서 확인 메시지를 전송한다. 노드6이 전송한 확인 메시지를 수신한 노드5는 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 폐기한다. 이와 같은 과정을 수행함으로서 노드1이 전송한 데이터는 싱크 노드인 노드8까지 전송된다.
도 3과 도 4에서 도시되어 있는 바와 같이 본원 발명은 데이터 송수신 과정을 소스 노드와 싱크 노드 단위로 관리하는 것이 것이 아니라, 가상 중계 에이전트 긴을 수행하는 산포 노드 단위로 관리함으로서 데이터의 전송오류를 신속히 인지할 수 있게 되고, 이로 인해 발생한 전송오류를 신속히 치유할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크 노드가 요청한 데이터를 송수신하는 과정을 도시하고 있다. 본원 발명은 두 개의 싱크 노드가 하나의 노드에 대해 동일한 데이터를 전송하도록 요청한 예를 도시하고 있다. 즉, 도 3과 동일하게 노드8은 노드1로 수집한 데이터 전송을 요청하며, 이와 더불어 노드9 역시 노드1로 데이터의 전송을 요청한다. 노드8이 전송한 쿼리 메시지는 노드5가 수신하며, 노드9가 전송한 쿼리 메시지 역시 노드5가 수신한다.
따라서, 노드5는 동일한 데이터를 요청하는 두 개의 쿼리 메시지를 노드4로 전송하는 대신 하나의 쿼리 메시지만을 노드4로 전송한다. 이와 같이 함으로서 송수신되는 메시지의 개수를 감소되고 이로 인해 센서 네트워크를 구성하고 있는 노드의 부하가 감소된다.
노드 5는 노드4로부터 전송받은 데이터를 노드6과 노드9로 전송한다. 즉, 노드5는 쿼리 메시지를 전송한 적어도 2개의 노드들로 전송받은 데이터를 전송하게 된다. 물론 노드5는 쿼리 메시지를 전송한 적어도 2개의 노드들에 대한 정보를 저장하고 있다.
도 6은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 2개의 싱크 노드가 데이터 전송을 요청한 경우, 송수신되는 메시지들을 도시하고 있다. 노드9에서 노드1로 데이터 전송을 요청하기 위해 쿼리 메시지를 전송하고, 노드1로 노드9로 데이터를 전송하는 과정은 도 4에서 살펴본 바와 동일하므로 생략하기로 한다. 이하 노드9가 노드1로 수집한 데이터의 전송을 요청하는 경우에 대해 알아보기로 한다.
S600단계에서 노드9는 노드5로 쿼리 메시지를 전송한다. 노드5는 쿼리 메시지에 포함되어 있는 정보를 분석한다. 분석 결과 노드8로부터 전송받은 쿼리 메시지에 포함되어 있는 정보와 동일함을 알 수 있다. 즉, 노드5는 소스 노드 어드레스와 소스 노드에서 수집해야 할 데이터에 정보가 동일함을 인지하게된다. 따라서, 노드5는 쿼리 메시지를 노드4로 전송하는 것을 중단하게 된다.
노드5는 노드4로부터 노드8이 요청한 데이터가 전송되면, 노드6으로 데이터를 전송함과 동시에 S602단계에서 노드9로 전송받은 데이터를 전송한다. 노드9는 노드5로부터 데이터가 전송되면 S604단계에서 노드5로 확인 메시지를 전송하게 된다. 노드5는 노드6과 노드9로부터 확인 메시지가 전송된 경우에만 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 폐기한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크 노드가 이동한 경우 센서 필드를 구성하고 있는 센서 노드의 동작을 도시하고 있다. 이하 도 7을 이용하여 싱크 노드가 이동한 경우 센서 필드를 구성하고 있는 센서 노드의 동작에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이 싱크 노드인 노드8은 이동하고, 이동한 지 점에서 새로 쿼리 메시지를 노드10으로 전송한다. 노드 10은 전송받은 쿼리 메시지를 노드5로 전송한다. 노드 5는 이동한 노드8로부터 전송받은 쿼리 메시지에 포함되어 있는 정보가 이동 전 노드8로부터 전송받은 쿼리 메시지에 포함되어 있는 정보와 동일한 지 여부를 판단한다. 즉, 쿼리 메시지에 포함되어 있는 소스 노드 어드레스, 수집한 데이터의 종류 등이 동일한 지 여부를 판단한다. 판단 결과 이전에 전송받은 쿼리 메시지와 동일하다면, 노드5는 전송받은 쿼리 메시지를 이용하여 저장되어 있는 싱크 노드에 대한 정보를 갱신한다.
노드5는 노드4로부터 전송받은 데이터를 노드6으로 전송하지 않고 노드10으로 전송한다. 즉, 노드5는 싱크 노드의 위치가 변경되었음을 인지하고 있으므로, 불필요하게 노드6으로 데이터를 전송하지 않는다. 이와 같이 함으로서 송수신되는 쿼리 메시지와 데이터, 확인 메시지의 개수를 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 필드를 구성하고 있는 센서 노드의 구성을 도시하고 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 센서 노드는 제어부(820)와 버퍼(830)를 포함한다. 제어부(820)는 ACK부(800), Query부(802), 메시지부(804), 버퍼 관리부(806), Query DB 관리부(808), 송수신부(810)를 포함한다. 이하 가상 중계 에이전트 기능을 수행하는 센서 노드의 기능에 대해 도 8을 이용하여 알아보기로 한다.
본 발명과 관련하여 제어부(820)는 수신한 데이터를 전송한 소스 노드를 추출하고, 추출한 소스노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면 가상 중계 에이전트의 기능을 수행하고, 기 설정되어 있지 않은 노드이면 중계 노드의 기능을 수행한다.
ACK부(800)는 수신한 데이터에 대한 확인 메시지를 생성한다. Query부(802)는 전송받은 Query 메시지를 인접 센서 노드로 전송하기 위해 수신한 Query 메시지를 갱신한다. 메시지부(804)는 활동 유지 메시지(Keep Alive Message)와 갱신 메시지를 생성한다. 활동 유지 메시지는 자신이 해당 동작을 수행하고 있음을 인접 노드들에게 통보하는 메시지이다. 즉, 인접 노드는 할동 유지 메시지를 수신함으로서 노드가 정상적으로 해당 동작을 수행함을 알 수 있게 된다. 갱신 메시지(update message)는 중계 노드을 기능을 수행하던 센서 노드가 가상 중계 에이전트 기능을 수행하는 산포 노드의 기능을 수행하고자 할 경우 전송하는 메시지이다. 갱신 메시지는 센서 노드의 식별자와 가상 중계 에이전트 기능을 수행한다는 정보를 포함한다.
버퍼 관리부(806)는 버퍼의 저장되어 있는 데이터를 폐기하거나, 저장하도록 지시한다. 또한, 버퍼 관리부(806)는 버퍼(830)의 버퍼링 공간을 계산한다. 버퍼 관리부(806)는 인접 노드로부터 데이터를 전송받으면 전송받은 데이터를 버퍼(830)에 저장하도록 지시한다. 버퍼 관리부(806)는 확인 메시지를 수신하면 버퍼(830)에 저장되어 있는 데이터를 폐기하도록 지시한다.
Query DB 관리부(808)는 전송받은 Query로부터 추출한 정보를 관리한다. 즉, Query DB 관리부(808)는 싱크 노드와 싱크 노드가 요청한 데이터에 대한 정보를 테이블 형식으로 저장한다. 또한, Query DB 관리부(808)는 전송받은 데이터를 전송할 노드에 대한 정보를 테이블 형식으로 저장한다.
송수신부(810)는 인접 노드들로부터 쿼리 메시지와 데이터, 확인 메시지를 송수신한다. 또한, 송수신부(810)는 활동 유지 메시지와 갱신 메시지를 인접 노드들로 송신한다. 버퍼(830)는 버퍼 관리부(806)의 제어 명령에 따라 송수신부로부터 전송받은 데이터를 저장하거나, 저장되어 있는 데이터를 폐기한다.
센서 노드가 중계 노드의 기능을 수행할 경우 전송받은 데이터를 버퍼에 저장하는 과정은 수행하지 않는다. 따라서, 버퍼 관리부 역시 상술한 동작을 수행하지 않는다.
도 9는 센서 노드가 중계 센서 노드로 기능하는 경우와 가상 중계 센서 노드로 기능하는 경우를 도시하고 있다.
즉, 센서 노드는 데이터를 전송받으면(S900), 전송받은 데이터의 소스 노드를 분석한다(S902). 분석 결과 데이터의 소스 노드가 기 저장되어 있는 소스 노드이면 가상 중계 에이전트의 기능을 수행하며(S904), 데이터의 소스 노드가 기 저장되어 있지 않은 소스 노드이면 중계 노드 기능을 수행한다(S906). 즉, 센서 필드를 구성하고 있는 센서 노드는 전송받은 데이터에 포함되어 있는 소스 노드에 따라 중계 노드 기능 또는 가상 중계 에이전트의 기능을 수행한다. 따라서 센서 노드가 가상 중계 에이전트 기능을 수행할 경우 수신한 데이터를 버퍼에 저장하며, 중계 노드의 기능을 수행할 경우에는 큐(queue)에 임시저장한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 중계 센서 노드의 기능을 수행하는 노드에서 수행되는 동작을 도시한 흐름도이다.
S1000단계에서 노드는 전송받은 데이터 또는 자신이 수집한 데이터를 전송한다. 물론 노드는 싱크 노드로부터 전송받은 쿼리 메시지에 포함되어 있는 데이터를 수집하여 전송한다.
S1002단계에서 노드는 라운트 트립 타임(Round Trip Time: RTT)이내에 확인 메시지가 수신되는지 여부를 판단한다. 판단 결과 확인 메시지가 수신되면 종료하고, 확인 메시지가 수신되지 않으면 S1104단계로 이동한다. 이하 RTT를 산출하는 과정에 대해 알아보기로 한다. 하기 〈수학식 1〉은 현재 사용할 RTT를 산출하는 수식이다.
Figure 112004062337144-PAT00001
상기 RTTn은 현재 사용할 재전송시간이며, RTTn-1은 이전 시점에서 사용한 재전송 값이다. α는 유효계수0 내지 1 사이의 값을 갖는다. M은 현재 측정한 RTT를 의미한다. 즉, 현재 사용할 재전송시간은 이전에 사용한 재전송시간과 현재 측정한 RTT를 동시에 고려한다. 이전에 사용한 재전송 값이 적어도 두 개이라면 평균값을 이용한다.
S1004단계에서 노드는 RTT 경과 후 데이터를 재 전송한다. S1006단계에서 노드는 데이터를 수신할 가상 중계 센서 노드로부터 활동 유지 메시지(keep alive message)가 수신되는 지 여부를 판단한다. 가상 중계 센서 노드로부터 활동 유지 메시지가 수신되면, 가상 중계 센서 노드는 해당 동작을 수행하고 있음을 의미한다. 판단 결과 활동 유지 메시지가 수신되면 S1008단계로 이동하고, 활동 유지 메시지가 수신되지 않으면 S1010단계로 이동한다.
S1008단계에서 노드는 재 전송한 데이터에 대한 확인 메시지가 수신되는 지 여부를 판단한다. 판단 결과 확인 메시지가 수신되지 않으면 S1010단계로 이동하고, 판단 결과 확인 메시지가 수신되면 종료한다.
S1010단계에서 노드는 데이터를 전송할 대체 경로 있는 지 여부를 판단한다. 일반적으로 산포 노드는 인접한 산포 노드들에 대한 정보를 알고 있다. 즉, 도 7에 의하면 노드4는 노드3, 노드, 노드11, 노드12에 대한 정보를 인지하고 있다. 따라서, 노드4는 노드5로 전송한 데이터에서 오류가 발생할 경우 노드12에 의한 대체 경로를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이와 같이 가상 중계 에이전트 기능을 수행하지 않던 산포 노드가 가상 중계 에이전트 기능하면 이를 대체 산포 노드(immediate dissemination node)라 한다. 즉, 노드12가 대체 산포 노드가 된다.
S1012단계에서 노드는 데체 경로를 이용하여 데이터를 전송한다. S1014단계에서 노드는 갱신 메시지 수신 후 데이터를 재전송한다. 도 7에 의하면 노드10에서 오류가 발생한 경우 노드5는 데이터를 전송하기 위해 노드10 주위에 있는 센서 노드들 중 하나의 센서 노드로부터 갱신 메시지가 수신되면, 갱신 메시지를 전송한 센서 노드로 데이터를 재전송한다. 갱신 메시지에 대해서는 상술한 바와 같이 중계 노드의 기능을 수행하는 노드가 필요에 의해 가상 중계 에이전트의 기능을 수행하고자 할 경우 전송하는 메시지이다. 이와 같이 함으로서 노드5는 노드10 주위에 있는 가상 중계 에이전트 기능을 수행할 노드로 데이터를 전송함으로서 싱크 노드는 데이터를 수신하게 된다.
본원 발명에서 제안하고 있는 바와 같이 센서 네크워크에서 송수신되는 데이터를 소스 노드와 싱크 노드단위로 관리하는 것이 아니라 산포 노드단위로 관리함으로, 발생된 오류를 신속히 인지할 수 있다. 또한, 발생된 오류를 치유하기 위해 대체 경로를 이용하여 전송함으로서 데이터의 전송 효율을 높일 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 적절한 모든 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 싱크 노드와 상기 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드, 상기 소스노드로부터 전송된 데이터를 중계하여 상기 싱크노드로 전달하는 중계 노드로 구성된 센서 네트워크에서, 상기 중계 노드가 전송받은 데이터를 중계하는 방법에 있어서,
    상기 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면 상기 데이터를 버퍼에 저장하고, 인접 노드로 전송하는 단계;를 포함함을 특징 으로 하는 상기 데이터 중계 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 설정 시간이내에 상기 데이터에 대한 확인 메시지가 수신되지 않으면 상기 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 재전송함을 특징으로 하는 상기 데이터 중계 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 설정 시간은 이전에 사용한 설정 시간을 고려함을 특징으로 하는 상기 데이터 중계 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 재전송한 데이터에 대한 확인 메시지가 수신되지 않거나, 상기 인접 노드로부터 활동 유지 메시지가 수신되지 않으면, 데이터 전송을 위한 대체 경로를 이용하여 상기 데이터를 전송함을 특징으로 하는 상기 데이터 중계 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 재전송한 데이터에 대한 확인 메시지가 수신되지 않거나, 상기 인접 노드로부터 활동 유지 메시지가 수신되지 않으면, 갱신 메시지를 전송한 노드로 데이터를 전송함을 특징으로 하는 상기 데이터 중계 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 갱신 메시지를 전송한 노드는 상기 데이터를 전송한 소스 노드에 대한 정보를 기록하며, 상기 전송받은 데이터를 버퍼에 저장함을 특징 으로 하는 상기 데이터 중계 방법.
  7. 싱크 노드와 상기 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드, 상기 소스노드로부터 전송된 데이터를 중계하여 상기 싱크노드로 전달하는 중계 노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서,
    수신한 데이터로부터 추출한 소스노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면 상기 데이터의 저장 및 전송을 지시하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 명령에 따라 수신한 데이터를 저장하는 버퍼;를 포함함을 특징으로 하는 상기 중계 노드.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
    버퍼에 저장되어 있는 데이터의 폐기 또는 수신한 데이터의 저장을 지시하는 버퍼 관리부;를 포함함을 특징으로 하는 상기 중계 노드.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 버퍼 관리부는,
    전송한 데이터에 대한 확인 메시지가 수신되면 상기 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 폐기하도록 지시함을 특징으로 하는 상기 중계 노드.
  10. 싱크 노드;
    상기 싱크노드가 요청한 데이터를 수집하여 전송하는 소스노드; 및
    상기 데이터를 전송한 소스 노드가 기 설정되어 있는 소스 노드이면, 상기 데이터를 버퍼에 저장하고, 인접 노드로 전송하는 중계 노드;를 포함하는 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 중계 노드는,
    적어도 두 개의 노드들로부터 데이터 전송을 요청받은 경우, 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 상기 노드들로 전송함을 특징으로 하는 상기 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 중계 노드는,
    설정시간 이내에 상기 데이터에 대한 확인 메시지가 수신되지 않으면 상기 버퍼에 저장되어 있는 데이터를 재전송함을 특징으로 상기 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 중계 노드는,
    상기 데이터 전송을 요청한 싱크 노드가 이동하면, 데이터 전송을 위한 경로를 재탐색함을 특징으로 하는 상기 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
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