KR20070119784A - 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법 - Google Patents

에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법 Download PDF

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Abstract

에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법은 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계, 상기 노드들의 정보 및 상기 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에서 상기 노드들의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 수신하여 상기 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드를 추출하는 단계, 상기 코디네이터에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 상기 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택하는 단계, 상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계, 및 상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환이 이루어진 경우 상기 교환 대상 노드 및 상기 에너지 부족 노드에서 논리적 역할 교환 완료 메시지를 상기 코디네이터에게 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 네트워크 망의 노드의 에너지 상태를 파악하여 에너지가 부족한 노드가 상대적으로 에너지 상태가 양호한 노드와 논리적 역할을 교환함으로써 에너지 소비를 최소화하여 그 노드 및 망 전체에 대한 에너지 효율을 높이고, 망 전체의 자원 관리를 제공하여 네트워크 망의 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법{Method for logical role exchange considering energy state}
도 1은 본 발명이 적용되는 노드의 RF 영역에 따른 논리적 역할 교환 영역을 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명이 적용되는 노드 간의 거리에 따른 논리적 교환 성공 여부를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 계층적 트리 구조와 비컨(Beacon) 모드에서 노드의 역할 교환을 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명이 적용되는 계층적 트리 구조에서 논리적 역할 교환이 이루어지는 환경을 도시한 것이다.
도 4b는 본 발명이 적용되는 계층적 트리 구조에서의 노드를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 코디네이터에 의한 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 5의 에너지 부족 노드 추출 과정의 상세 흐름도이다.
도 7은 도 5의 논리적 역할 교환 완료 메시지 전송 과정(540 과정)의 상세 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 노드의 잔여 에너지에 따른 데이터의 송수신 성공 확 률의 분포를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 에너지 부족 노드의 요청에 의한 노드의 논리적 역할 교환 방법의 흐름도이다.
도 10은 도 9의 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송하는 과정(910 과정)의 상세 흐름도이다.
도 11은 도 9의 논리적 역할 교환 완료 메시지 전송 과정(940 과정)의 상세 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 노드의 주체적인 역할에 의한 노드의 논리적 역할 교환 방법의 흐름도이다.
도 13은 도 12의 논리적 교환 대상 리스트를 생성하는 과정(1210 과정)의 상세 흐름도이다.
도 14는 도 12의 논리적 역할 교환 수행 과정(1240 과정)의 상세 흐름도이다.
본 발명은 무선 센서환경에서의 네트워크 망의 관리에 관한 것으로서, 특히, 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(Wireless sensor network)는 최근 전파식별(radio frequency identification:RFID)과 더불어 최근 부상하는 유비쿼터스 네트워크의 핵심 기술로, 환경 감시나 목표물 추적, 고속도로 교통 정보 관리, 건물 감시 등의 다양한 잠재적인 응용 분야가 있다.
무선 네트워크 기술 중에서 IEEE 802.15.4 저속 무선 개인 영역 통신망(Low Rate-Wireless Personal Area Network:LR-WPAN)은 응용분야에 따라 처리시간이 짧아야 되는 서비스에 적용할 수 있도록 선택적으로 슈퍼프레임 모드를 운용할 수 있다. 슈퍼프레임에서는 개인 영역 통신망(Personal Area Network:PAN)의 코디네이터(Coordinator)로 불리는 지정된 네트워크 코디네이터가 사전에 예정된 간격으로 슈퍼프레임 비컨(beacon)을 송신한다.
네트워크 구조에 따라서 저속 무선 PAN은 2개의 채널 액세스 메커니즘 중 하나를 사용한다. 슈퍼프레임을 갖는 비컨 가용 네트워크에서는 Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance(CSMA-CA) 방식이 사용되고, 비컨 비가용 네트워크에서는 언 슬롯 표준 CSMA-CA 방식이 사용된다.
비컨 비가용 네트워크에서 어떤 디바이스가 데이터 전송을 원할 경우에 다른 디바이스 역시 데이터 전송을 원할 경우 다른 디바이스가 동일한 채널을 통해 전송하고 있는지를 확인하여 그 채널을 사용중이면 랜덤 주기 동안 전송을 철회하거나, 몇 번의 시도 후에 실패이면 전송실패를 표시하게 된다.
한편 비컨 가용 네트워크에서는 어떤 디바이스가 경쟁적으로 액세스하는 주기동안 데이터 전송을 원할 시 다음 타임슬롯의 시작을 기다렸다가 다른 디바이스가 동일 슬롯을 사용하고 있으면 랜덤주기 동안 전송을 철회하거나 몇 번의 시도 후에 실패이면 전송실패를 표시한다.
한편, 라우팅 기능을 가지는 노드가 에너지가 부족하여 더 이상 네트워크 망 내에서 라우터의 역할을 담당할 수 없을 경우에 그 노드에 딸린 노드들은 고아 노드가 된 다음 다시 망과 재결합 과정을 거쳐서 주소를 할당받아야 하는 절차를 수행하여야 한다.
종래의 무선 센서환경에서 에너지를 고려한 라우팅 방법은 네트워크 망 내의 노드들의 수명을 단축하게 할 뿐만 아니라 라우팅 기능을 가지는 노드에 딸린 노드들의 재결합 과정을 통한 망의 재구성 과정에서 에너지 효율이 저하되고, 에너지 상태가 특정상태 미만인 에너지 노드로 인하여 망 내에 오류가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 네트워크 망의 노드의 에너지 상태를 파악하여 에너지 상태에 따른 논리적 역할을 교환함으로써 망 전체에 대한 에너지 효율을 높이고, 망 전체에 대한 효율적인 자원 관리를 통하여 네트워크 망의 속도를 향상시키는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계, 상기 노드들의 정보 및 상기 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에서 상기 노드들의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 수신하여 상기 잔여 에너지량 이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드를 추출하는 단계, 상기 코디네이터에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 상기 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택하는 단계, 상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계, 및 상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환이 이루어진 경우 상기 교환 대상 노드 및 상기 에너지 부족 노드에서 논리적 역할 교환 완료 메시지를 상기 코디네이터에게 전송하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계, 상기 노드들 중 특정 노드가 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드인 경우, 상기 에너지 부족 노드에서 상기 노드들의 정보 및 상기 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송하는 단계, 상기 메시지를 수신한 코디네이터에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 상기 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택하는 단계, 상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계, 및 상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환이 이루어진 경우 상기 교환 대상 노드 및 상기 에너지 부족 노드에서 상기 코디네이터에게 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계, 상기 노드들 중 특정 노드가 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드인 경우, 상기 에너지 부족 노드의 논리적 교환 대상 리스트를 생성하는 단계, 상기 에너지 부족 노드에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 노드를 선택하는 단계, 상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드에 의한 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계, 및 상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 상기 에너지 부족 노드 및 상기 논리적 역할 교환 대상 노드에서 논리적 역할 교환을 수행하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법을 제공한다.
본 발명은 망을 설계할 때 특정 애플리케이션의 조건에 의해 물리적 위치가 고정되어 배치되는 망뿐만 아니라 임의로 노드가 배치되는 환경에도 적용할 수 있다. 이 중 임의로 노드가 배치되는 네트워크 망의 환경에서 특정 위치에 있는 노드는 항상 많은 에너지를 소비해야 하는 비효율적인 위치에 놓일 수 있다. 그러한 위치에 노드는 에너지 소비를 비효율적으로 하게 할 뿐 아니라 망 전체적으로 에너지 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 때문에 이런 노드들이 걸려있는 부하를 줄이고 망 전체의 수명(lifetime)이 길어지기 위한 방법을 본 발명은 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 노드의 RF 영역에 따른 논리적 역할 교환 영역을 도시한 것이다. 노드들 간의 물리적 교환과는 다르게 논리적 교환은 모든 정보에 대한 교환이 어렵고 RF 영역의 물리적인 부분과 연관하여 이루어진다. 계층적 트리(Hierarchy tree) 구조 안에서 노드 1(100)이 노드 2(110)로 논리적 역할 교환이 이루어질 때, A영역(101)에 물리적으로 배치된 노드들의 정보는 노드 2(110)의 RF영역(115)을 벗어나 있고, 이것은 노드 2(110)가 노드 1(100)의 역할을 하게 된다면 A영역(101) 부분의 노드들에게 경로 및 정보를 제공하는 과정이 필요하다. 이와는 반대로 B영역(111)은 정보 노드 1(100)이 노드 2(110)의 논리적 역할을 수행해야 한다면 B영역(111)에 있는 노드들에게는 경로 및 정보를 제공하는 과정이 필요하고, 노드 1(100)의 RF(105)영역을 벗어난 지역이므로 제 3의 노드에 경로 및 정보 제공을 기대할 제 3의 노드가 없을 경우 노드 2(110)에게 경로 및 정보를 전달하는 과정이 필요하다.
한편, 노드 1(100)과 노드 2(110)가 논리적 교환이 일어났다고 하더라도 에너지 효율을 기대하기 어려우나, A영역(101)이 B영역(111)보다 많은 트래픽(traffic)이나 이벤트가 발생하는 영역이라고 생각한다면 노드 1(100)의 에너지 효율을 기대할 수 있다. 또한 노드 간의 논리적 교환의 금지구역(120)(restricted area)을 둔다. 노드의 하드웨어적 특성에 따라 다르지만 하드웨어적으로 RF가 근접한 노드들 간에 정보 전송시 충돌로 많은 전송실패가 기대되는 영역으로 이 부분에 위치한 노드들간에는 논리적 교환을 허용하지 않는다. 하드웨어적으로 RF가 근접한 노드들 간에 전송시 아무런 충돌도 기대되지 않는다고 하더라도 두 노드 간에 이웃 노드에 대한 정보가 거의 유사할 것으로 논리적 교환 후에 에너지 효율의 증가는 기대하기 어렵다. 그러나 노드 간의 물리적인 거리를 파악하기는 어렵기 때문에, 노드 간의 물리적인 거리를 파악하기 위하여 이웃 노드의 정보들 중 전송실패에 대한 회수의 정보로 파악하거나 수신강도를 나타내는 정도(Received Signal Strength Indication:RSSI)의 정보를 이용하여 파악할 수 있다.도 1에 도시한 바와 같이 일반적으로 노드의 RF영역(105, 115)을 이상적인 원으로 보고 있으며, 금지구역(120) 역시 이상적인 원을 보여주고 있다.
도 2a 내지 2d는 본 발명이 적용되는 노드들 간의 거리에 따른 논리적 교환 성공 여부를 도시한 것이다. 위 도면을 참조하면 두 노드 간의 논리적 교환이 이루어 지기 위해서는 금지구역(restricted area)은 배제하고 두 노드의 RF 영역이 겹치는 영역 내에 있어야 한다.
도 2a를 참조하면, 노드 1a(210)와 노드 2a(211) 사이의 거리가 RF 반경보다 큰 값을 가질 경우, 노드 1a(210)와 노드 2a(211) 사이에는 논리적 교환이 이루어 지지 않는다.
도 2b를 참조하면, 노드 1b(220)와 노드 2b(221) 사이의 거리가 RF 반경과 동일하다. 이 경우는 노드 1b(220)와 노드 2b(221) 사이에 논리적 교환이 일어날 수 있으나 극히 확률이 낮다.
도 2c를 참조하면, 노드 1c(230)와 노드 2c(231) 사이의 거리가 RF 반경의 길이의 절반과 동일하다. 이 경우는 노드 1c(230)와 노드 2c(231) 사이에 논리적 교환이 일어날 확률이 도 2b보다 높으며, 노드 1c(230)와 노드 2c(231)가 상호 RF 영역이 겹치는 영역 내에 위치하므로 논리적 교환이 성공적으로 이루어질 확률이 높다.
도 2d를 참조하면, 노드 1d(240)와 노드 2d(241) 사이의 거리가 최대 금지 구역의 반경과 거의 일치한다. 이 경우는 노드 1d(240)와 노드 2d(241) 사이에 논리적 교환이 성공적으로 일어날 확률이 가장 높다.
도 3은 본 발명이 적용되는 계층적 트리 구조와 비컨(Beacon) 모드에서 노드의 역할 교환을 도시한 것이다. 계층적 트리구조에서는 교환에 관련된 두 노드의 각 노드 당 2 홉(hop)까지를 물리적으로 이웃 노드에 두어야 교환이 가능하다.
교환이 이루어지는 과정은 라우팅(routing) 기능을 갖는 노드가 에너지가 부족하여 더 이상 망 내에서 역할을 담당할 수 없을 때 그 노드의 서브 노드들은 고아 노드가 된 다음 다시 망과 재결합 과정을 거쳐서 주소(address)를 할당받아야 하는 절차를 하여야 한다. 이러한 과정을 줄이기 위하여 그 노드의 논리적인 역할을 수행할 노드와 역할을 교환함으로써 망의 수명과, 해당 노드의 수명을 연장하고, 해당 노드에 종속되어 있는 서브 노드들이 재결합 과정에서 생기는 많은 전송을 방지한다. 도 3을 참조하면, n-1 레벨에 위치한 노드를 부모 노드(310), n 레벨에 위치한 노드를 해당 노드(이하, "자신 노드"라고 한다.)(350), n+1 레벨에 위한 노드를 자식 노드(330), n+2 레벨에 위치한 노드를 손자 노드(340)라 한다. 손자 노드(340)는 자식 노드(330)의 하위 계층으로 1 hop에 위치한 노드를 의미한다. 부모 노드(310)와 자식 노드(330)를 이웃 노드로 두는 자신 노드(350)가 에너지가 부족하여 논리적 교환이 필요하여 X 노드(320)가 자신 노드(350)의 논리적 역할을 수행할 경우에 교환에 관련된 부모 노드(310) 및 자식 노드(330)가 X 노드(320)와 2 홉(hop) 내에 물리적으로 위치한다면 논리적 교환을 할 수 있다. 즉 자신 노드(350)의 1 hop 내의 노드들 정보 중 논리적으로 가족관계에 있는 노드들을 교환 대상이 되는 X 노드(320)의 1 hop 내의 노드 중 가족관계에 있는 노드들의 정보를 자신 노드(350)가 1 hop 내에 가지고 있다면 논리적 교환을 할 수 있다.
도 4a는 본 발명이 적용되는 계층적 트리 구조에서 논리적 역할 교환이 이루어지는 환경을 도시한 것이다. 도 4a는 간단한 예로 네트워크 망의 트리 구조를 가지는 자신 노드(410)의 잔여 에너지량이 20% 남아 있고, 자식 노드(420)의 잔여 에너지량이 80%로 여유가 있을 경우 자신 노드(410)는 자식 노드(420)에 교환을 요청한다. 이 경우 자신 노드(410)는 손자 노드(미도시)를 1 hop 내에 연결하고, 논리적 교환 대상인 자식 노드(420)는 부모 노드(미도시)를 1 hop 내에 연결하고 있는 경우 논리적 교환이 이루어질 수 있다.
도 4b는 본 발명이 적용되는 계층적 트리 구조에서의 노드를 도시한 것이다. 논리적 교환이 이루어 지기 위하여 논리적 가족 관계에 있는 노드들을 서로 이웃 노드에 연결되고 있는 경우 논리적 교환이 일어난다. 도 4를 참조하면 부모 노드(450)는 이웃 노드 중 자신 노드(460)와 논리적 역할 교환을 할 수 있고, 자신 노드(460)는 이웃 노드 중 부모 노드(450) 또는 자식 노드(470)와 논리적 역할 교환을 할 수 있으며, 자식 노드(470)는 이웃 노드 중 자신 노드(460) 또는 손자 노드(480)와 논리적 역할 교환을 할 수 있으며, 손자 노드(480)는 자식 노드와 논리적 역할 교환을 할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 모든 노드의 주기적 에너지 정보 전송을 통한 코디네 이터에 의한 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법의 흐름도이다.
우선, 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산한다(500 과정). 코디네이터는 네트워크 망 내의 노드들의 잔여 에너지량 관련 정보를 요청한다. 코디네이터가 요청하는 정보는 잔여 에너지량 정보뿐만 아니라 시간당 에너지 소모량, 잔여 에너지 및 네트워크 망 내의 수명일 수 있으며 본 발명은 이에 관하여 한정하지 않는다. 이에 따라 각 노드들은 자신의 잔여 에너지량을 연산한다. 정확한 잔여 에너지량을 파악하기 위해서 휴대폰에서 사용하는 기법 또는 스마트 배터리로 수명을 예측하는 방법이 있을 수 있다. 더욱 정확한 방법은 전지의 전압과 전류의 작용에 기반한 방전 특성들을 고려하여 전지의 잔량을 계산하는 방법을 사용하여 더욱 정확한 사용 가능 시간을 예측하는 방법이 있다. 하지만 이는 센서 노드가 저가격(low cost)이어야 한다는 특성에 위반된다. 잔여 에너지량을 구하는 것으로 하드웨어의 지원을 받아 잔여 에너지량을 측정할 수 있는 장비라면 하드웨어로부터 남아 있는 배터리의 양을 확인하고 그렇지 못한 경우에는 타이머를 사용하여 최초에너지를 100%로 설정하고 5개의 카운트를 동작시켜 잔여 에너지량을 파악한다. 하드웨어가 전력 소모를 지원하지 않는 노드는 초기 노드가 네트워크에 결합하면 전력 측정을 위한 타이머를 동작시킨다. 타이머가 동작하는 동안 5개의 카운트를 동작시키는데 카운트는 송신 에너지 소모 카운터(Transmission energy consumption counter), 수신 에너지 소모 카운터(Receive energy consumption counter), 프로세싱 에너지 소모 카운터(Processing energy consumption counter), 센싱 파워 카운터(Sensing power counter) 및 이동 에너지 소모 카운터(Mobility energy consumption counter)의 총 5개로 각 노드의 처리하는 종류에 따라 모듈이 호출되는 횟수를 파악하여 계산한다.
최초 1시간은 네트워크 구성이 이루어지는 시간으로 설정할 수 있다. 이후 타이머가 1시간 이후부터 소정의 파라미터 단위로 에너지 소모량을 카운트한다. 소정의 파라미터 단위가 1시간이라면 1시간 단위로 카운트한다. 에너지 소모량을 망 상황에 따라 유동적으로 파라미터를 조절하여 잔여 에너지량을 파악할 수 있다.
그 다음, 노드들의 정보 및 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에서 노드들의 잔여 에너지량을 일정 시간 간격으로 수신하여 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드를 추출한다 (510 과정). 코디네이터는 네트워크 망 내의 노드들의 정보, 노드들간 논리적 교환 대상 리스트, 각 노드들의 잔여 에너지량을 저장하고 있다. 이뿐만 아니라 네트워크 망 내의 노드들간 라우팅 테이블, 디스커버리 테이블(disovery table), 노드들의 주소 정보 및 홉(hop) 정보와 관련된 네트워크 계층 정보 베이스(Network layer Information Base:NIB) 속성 정보를 저장하고 있으며 본 발명은 이에 관하여 한정하지 않는다. 코디네이터는 각 노드들이 소정의 시간 간격으로 연산한 잔여 에너지량을 수신하여, 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드를 추출하게 된다.
바람직하게는, 에너지 부족 노드는 잔여 에너지량이 20% 이하인 노드일 수 있다. 노드의 잔여 에너지량이 20% 이상의 경우에 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송할 경우에는 노드의 에너지가 충분한 경우에도 네트워크 시스템의 재구성을 유도하게 되므로 노드의 전체적인 에너지 관리가 번잡해진다.
에너지 부족 노드를 추출한 다음, 코디네이터에서 에너지 부족 노드의 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택한다(520 과정). 코디네이터는 망 내의 노드에 따른 논리적 역할을 교환할 수 있는 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있다. 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 코디네이터는 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드의 논리적 역할을 대신할 수 있는 교환 대상 노드를 선택한다.
그 다음, 선택된 교환 대상 노드에서 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다(530 과정). 코디네이터가 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 선택한 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드에 논리적 역할 교환 권장 메시지를 전송한다. 에너지 부족 노드는 교환 대상 노드와 논리적 역할 교환을 위해 자신의 정보를 논리적 역할 교환 대상 노드에 전송할 준비를 하고, 교환 대상 노드는 논리적 역할 교환 권장 메시지에 대하여 수락 여부를 판단한다. 이와 같이 교환 여부에 대한 최종 결정은 교환 대상 노드가 판단한다. 교환 대상 노드는 에너지 부족 노드의 시간 경과에 따른 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다.
마지막으로, 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환이 이루어진 경우 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드에서 코디네이터에게 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송한다(540 과정). 교환 대상 노드가 코디네이터의 교환 권장 요청을 수락할 경우 에너지 부족 노드와 교환 대상 노드 간 논리적 역할 교환이 이루어진다. 교환 대상 노드가 코디네이터의 논리적 교환 권장 메시지를 거절할 경 우에는 에너지 부족 노드는 논리적 역할 교환이 실패하였다는 메시지를 코디네이터에게 전송하게 되고, 코디네이터는 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택하여 에너지 부족 노드의 에너지 상태에 따라 망을 관리하게 된다.
도 6은 도 5의 에너지 부족 노드 추출 과정(510 과정)의 상세 흐름도이다.
우선, 네트워크 망의 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 코디네이터가 특정 노드에 네트워크 망 탈퇴 명령을 한다(611 과정).
노드의 최초 에너지량을 100%로 산정하고 이후 시간의 경과에 따른 노드의 잔여 에너지량이 20% 이하인 에너지 부족 노드가 될 경우 코디네이터는 에너지 부족 노드 및 이 노드와 관련된 교환 대상 노드에 논리적 역할 교환 권장 메시지를 전송할 수 있다. 노드의 시간의 흐름에 따른 에너지 감소로 인하여 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만이 될 경우 코디네이터는 이 특정 노드에 네트워크 탈퇴 명령을 한다.
네트워크 탈퇴 명령에 따라서, 노드 자신은 잔여 에너지량의 부족을 네트워크 망 내의 노드들에게 전송하고, 노드들은 네트워크 망의 재구성 준비를 한다.(612 과정). 네트워크 탈퇴 명령을 수신한 노드는 잔여 에너지량의 부족을 네트워크 망 내의 이웃 노드 중 물리적으로 1 hop 내에 위치한 노드들에 전송하고, 이 노드들은 네트워크 망의 재구성 준비를 하게 된다.
그 다음, 노드의 잔여 에너지량이 5% 미만인 경우 코디네이터는 그 노드를 네트워크망에서 분리시킨다(613 과정). 에너지가 5% 미만인 경우 센싱 데이터 추출 및 잔여 에너지량 정보의 전송에 있어서 오류가 발생하므로 그 노드는 네트워크 망에서 분리되고, 네트워크 망에서 분리된 노드는 통신에 대한 수신 모듈과 송신 모듈을 끄고, 에너지 교환에 대한 요청을 알리는 배터리 교환 램프를 점등하여 배터리 교체를 유도한다.
도 7은 도 5의 논리적 역할 교환 완료 메시지 전송 과정(540 과정)의 상세 흐름도이다.
에너지 부족 노드와 교환 대상 노드 간의 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우 에너지 부족 노드에서 코디네이터에게 논리적 역할 실패 메시지를 전송한다(741 과정). 코디네이터의 논리적 역할 교환 권장 메시지를 수신한 에너지 부족 노드 및 교환 대상 노드는 논리적 역할 교환을 하게 된다. 논리적 역할 교환 과정에서 에너지 부족 노드와 교환 대상 노드는 상호 라우팅 테이블, 디스커버리 테이블(disovery table), 이웃 노드의 테이블 및 주소 정보와 홉(hop) 정보와 관련된 네트워크 계층 정보 베이스(Network layer Information Base:NIB) 속성 정보를 교환할 수 있다. 여기서 자신 노드와 가족관계에 있는 노드의 정보와 NIB 속성 정보는 필수 교환 정보이며, 그외의 라우팅 관련 정보는 옵션사항이다. 이 필수 교환 정보를 교환하는 과정에서 시간의 경과에 따른 에너지 부족 노드의 추가적인 에너지 소모에 따라 교환 대상 노드와의 논리적 역할 교환이 실패하는 경우 에너지 부족 노드가 코디네이터에게 논리적 역할 실패 메시지를 전송한다.
그 다음, 논리적 역할 실패 메시지를 수신한 코디네이터에서 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택한다(742 과정). 코디네이터 는 각 노드에 대한 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있다. 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 리스트 중에서 에너지 부족 노드와 관련된 교환 대상 노드를 추가로 선택하고 다시 에너지 부족 노드 및 추가적인 교환 대상 노드에 논리적 역할 교환 권장 메시지를 전송한다.
선택된 추가적인 교환 대상 노드는 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다(743 과정). 코디네이터는 에너지 부족 노드와 논리적 교환 대상 리스트를 참조로 선택한 교환 대상 노드에 대하여 논리적 역할 교환 권장 메시지를 에너지 부족 노드 및 교환 대상 노드 양자에게 전송하는데, 교환 여부에 대한 최종 결정은 교환 대상 노드가 판단한다. 교환 대상 노드는 시간의 경과에 따른 에너지 부족 노드의 추가적인 에너지 소모와 관련하여 에너지 부족 노드와의 논리적 역할 교환 여부를 판단하게 된다.
마지막으로, 논리적 역할 교환 여부 판단에 따라 논리적 역할 교환을 수행한다(744 과정). 추가적인 교환 대상 노드가 코디네이터의 논리적 역할 교환 권장 메시지를 수락할 경우 에너지 부족 노드와 추가적인 교환 대상 노드 간 논리적 역할 교환이 이루어지며, 추가적인 교환 대상 노드가 코디네이터의 논리적 역할 교환 권장 메시지를 거절할 경우에, 에너지 부족 노드는 논리적 역할 교환이 실패하였다는 메시지를 코디네이터에게 전송하게 되고, 코디네이터는 다시 논리적 교환 대상 리스트를 참조로 하여 교환 대상 노드를 선택하게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 노드의 잔여 에너지에 따른 데이터의 송수신 성공 확률의 분포를 도시한 것이다. 도 8을 참조하면 노드의 에너지에 따른 데이터 전송 성공확률이 정규분포와 비슷하다는 가정을 보여주고 있다. 외부 요인으로 인한 전송 에러가 더욱 많지만 이것을 배제하면 도 8의 841 라인(line)은 노드 자체의 잔여 에너지에 따른 송수신 성공 확률 곡선이고, 842 라인(line)은 일반적인 정규분포 곡선이다. 시간이 지남에 따라 에너지량은 줄어들고 처리해야 하는 데이터 량이 많아 진다고 하면 남은 에너지에 따른 송수신 성공 확률은 이와 유사해 진다.
도 9는 본 발명에 따른 에너지 부족 노드의 요청에 의한 노드의 논리적 역할 교환 방법의 흐름도이다.
우선, 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산한다(900 과정). 망 내의 노드는 자신의 노드의 잔여 에너지량뿐만 아니라 시간당 에너지 소모량 또는 망 내의 수명을 함께 연산할 수 있으며 본 발명은 이에 대하여 한정하지 않는다.
잔여 에너지를 연산한 다음, 노드들 중 특정 노드가 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드인 경우, 에너지 부족 노드에서 노드들의 정보 및 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송한다(910 과정). 망 내의 각 노드는 소정의 주기 단위로 자신의 노드의 에너지 상태를 파악하여 잔여 에너지가 소정의 임계값 이하인 경우 코디네이터에게 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송하여 자체적으로 네트워크 망을 관리하게 된다.
바람직하게는, 에너지 부족 노드는 잔여 에너지량이 20% 이하인 노드일 수 있다. 노드의 전체 에너지량이 20% 이상의 경우에 논리적 교환 역할 요청 메시지를 전송할 경우에는 노드의 에너지가 충분한 경우에도 네트워크 시스템의 재구성을 유도하게 되므로 노드의 전체적인 에너지 관리가 번잡해지고, 네트워크 시스템의 전체적인 비효율을 야기할 수 있다.
그 다음, 에너지 부족 노드로부터 논리적 역할 교환 요청 메시지를 수신한 코디네이터에서 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택한다(920 과정). 코디네이터는 망 내의 노드에 따른 논리적 역할을 교환할 수 있는 노드에 대한 리스트를 저장하고 있다. 이 리스트를 참조하여 코디네이터는 에너지 부족 노드의 논리적 역할을 대신할 수 있는 노드를 선택한다. 그런 다음 코디네이터는 교환 대상 리스트에 따른 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드에 논리적 역할 교환 권장 메시지를 전송한다. 에너지 부족 노드는 교환 대상 노드와 논리적 역할 교환을 위해 자신의 정보를 논리적 역할 교환 대상 노드에 전송할 준비를 하고, 교환 대상 노드는 수신한 메시지에 대하여 에너지 부족 노드와의 논리적 역할 교환 여부를 판단한다.
그 다음, 교환 대상 노드에서 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다(930 과정). 코디네이터는 논리적 교환 대상 리스트를 참조로 선택한 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드에 교환 권장 메시지를 전송하는데, 교환 여부에 대한 최종 결정은 교환 대상 노드가 판단한다.
마지막으로, 교환 대상 노드의 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적역할 교환이 이루어진 경우 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드에서 코디네이터에게 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송한다(940 과정). 교환 대상 노드가 코디네 이터의 논리적 역할 교환 권장 메시지를 수락할 경우 에너지 부족 노드와 교환 대상 노드 간 논리적 역할 교환이 이루어지며, 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드는 코디네이터에게 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송한다.
도 10은 도 9의 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송하는 과정(910 과정)의 상세 흐름도이다.
우선 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 특정 노드는 노드들 및 코디네이터에 자신의 에너지량 부족 및 네트워크 망 탈퇴 메시지를 전송하고, 네트워크 망의 노드들은 네트워크 망 재구성 준비를 한다(1011 과정). 노드의 최초 에너지량을 100%로 산정하고 이후 시간의 경과에 따른 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 그 특정 노드는 자신의 에너지량의 부족과 네트워크 망 탈퇴 메시지를 네트워크 망의 노드들 중 1 hop 내에 위치한 이웃 노드들에 전송하고, 이웃 노드들은 네트워크 망 재구성 준비를 한다.
그 다음, 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 미만인 경우 그 특정 노드를 네트워크 망에서 분리한다(1012 과정). 에너지가 5% 미만인 경우 센싱 데이터 추출 및 전송 에너지에 대한 오류가 발생하므로 그 노드를 네트워크 망에서 분리시키고, 네트워크 망에서 분리된 노드는 통신에 대한 수신 모듈과 송신 모듈을 끄고, 에너지 교환에 대한 요청을 알리는 배터리 교환 램프를 점등하여 배터리 교체를 유도한다.
도 11은 도 9의 논리적 역할 교환 완료 메시지 전송 과정(940 과정)의 상세 흐름도이다.
우선, 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우 에너지 부족 노드에서 코디네이터에게 논리적 역할 교환 실패 메시지를 전송한다(1141 과정). 코디네이터의 논리적 역할 교환 권고 메시지에 따라서 에너지 부족 노드와 교환 대상 노드 간의 논리적 역할 교환이 이루어진다. 논리적 역할 교환 과정에서 에너지 부족 노드와 교환 대상 노드는 상호 라우팅 테이블, 디스커버리 테이블(disovery table), 이웃 노드의 테이블 및 주소 정보와 홉(hop) 정보와 관련된 네트워크 계층 정보 베이스(Network layer Information Base:NIB) 속성 정보를 교환한다. 여기서 자신 노드와 가족관계에 있는 노드의 정보와 NIB 속성 정보는 필수 교환 정보이며, 그와의 라우팅 관련 정보는 옵션사항이다. 이 필수 교환 정보를 교환하는 과정에서 시간 경과에 따른 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 교환 대상 노드와의 논리적 역할 교환이 실패하는 경우 에너지 부족 노드가 코디네이터에게 논리적 역할 실패 메시지를 전송한다.
논리적 역할 실패 메시지를 수신한 코디네이터에서 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택한다(1142 과정). 코디네이터는 각 노드에 대한 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있다. 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 리스트 중에서 에너지 부족 노드와 관련된 교환 대상 노드를 추가로 선택하고 다시 에너지 부족 노드 및 추가적인 교환 대상 노드에 논리적 역할 교환 권장 메시지를 전송한다.
추가적인 교환 대상 노드는 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다(1143 과정). 코디네이터는 교환 권장 메시지를 논리적 교환 대상 리스트를 참조로 선택한 교환 대상 노드 및 에너지 부족 노드에 전송하는데, 교환 여부에 대한 최종 결정은 교환 대상 노드가 판단한다. 교환 대상 노드는 시간의 경과에 따른 에너지 부족 노드의 추가적인 에너지 소모와 관련하여 에너지 부족 노드와의 논리적 역할 교환 여부를 판단하게 된다.
마지막으로, 논리적 역할 교환 여부 판단에 따라 논리적 역할 교환을 수행한다(1144 과정). 추가적인 교환 대상 노드가 코디네이터의 논리적 교환 권장 메시지을 수락할 경우 에너지 부족 노드와 추가적인 교환 대상 노드 간 논리적 역할 교환이 이루어지며, 추가적인 교환 대상 노드가 코디네이터의 논리적 교환 권장 메시지를 거절할 경우에, 에너지 부족 노드는 논리적 역할 교환이 실패하였다는 메시지를 코디네이터에게 전송하게 되고, 코디네이터는 다시 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적 교환 대상 노드를 선택하게 된다.
도 12는 본 발명에 따른 노드의 주체적인 역할에 의한 노드의 논리적 역할 교환 방법의 흐름도이다.
우선, 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 일정 시간 간격으로 연산한다(1200 과정). 망 내의 노드는 자신의 노드의 시간당 에너지 소모량, 잔여 에너지량 및 망 내의 수명을 연산할 수 있으며 본 발명은 이에 관하여 한정하지 않는다. 잔여 에너지량을 구하는 방법으로 하드웨어의 지원을 받아 남아 있는 에너지량을 측정할 수 있는 장비라면 하드웨어로부터 남아 있는 배터리의 양을 확인하고 그렇지 못한 경우 타이머를 사용하여 최초에너지를 100%로 설정하고 5개의 카운트를 동작시켜 남아있는 에너지의 양을 파악한다.
잔여 에너지량을 연산한 다음, 특정 노드의 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드인 경우, 에너지 부족 노드의 논리적 교환 대상 리스트를 생성한다(1210 과정). 노드는 자체적으로 이웃 노드에 에너지 관련 정보를 요청한다. 에너지 관련 정보는 시간당 에너지 소모량, 잔여 에너지 및 망 내의 수명일 수 있으며 본 발명은 이에 관하여 한정하지 않는다. 이와 함께 논리적 역할 교환을 하기 위해서 교환 대상 노드가 필수 이웃 노드로 논리적으로 링크가 있는 노드를 서로 이웃 노드로 가지고 있는지 확인하여 이를 만족하는 노드를 논리적 역할 교환 대상 노드 리스트 정보에 포함하여 논리적 교환 대상 리스트를 생성한다.
바람직하게는 에너지 부족 노드는 잔여 에너지량이 20% 이하인 노드일 수 있다. 노드의 잔여 에너지량이 20%보다 큰 경우에 논리적 교환 역할 요청 메시지를 전송할 경우에는 노드의 에너지가 충분한 경우에도 네트워크 시스템의 재구성을 유도하게 되므로 노드의 전체적인 에너지 관리가 번잡해진다.
논리적 교환 대상 리스트를 생성한 다음, 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드에서 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 노드를 선택한다(1220 과정). 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드는 자신의 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 노드를 선택하여 이 교환 대상 노드에 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송한다. 논리적 교환 대상 노드는 교환 요청을 받으면 자신의 주소 정보와 교환시 필요한 메모리 공간의 여부를 확인한다. 이 경우 두 노드 간 교환을 할 수 있는 환경이 갖추어지며 실제 노드 자체적 정보와 라우팅 관련 정보 등을 교환한다.
그 다음, 선택된 교환 대상 노드는 에너지 부족 노드에 의한 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다(1230 과정). 교환 여부에 대한 최종 결정은 교환 대상 노드가 판단한다. 교환 대상 노드는 시간의 경과에 따른 에너지 부족 노드의 잔여 에너지량을 파악하고, 시간의 경과에 따른 에너지 부족 노드의 추가적인 에너지 소모와 관련하여 에너지 부족 노드와의 논리적 역할 교환 여부를 판단하게 된다.
마지막으로, 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 에너지 부족 노드 및 교환 대상 노드가 논리적 역할 교환을 수행한다(1240 과정). 교환 대상 노드가 에너지 부족 노드의 논리적 역할 교환 권장 메시지를 수락할 경우 에너지 부족 노드와 교환 대상 노드 간 논리적 역할 교환이 이루어지며, 교환 대상 노드가 에너지 부족 노드의 논리적 교환 권장 메시지를 거절할 경우 에너지 부족 노드 및 교환 대상 노드는 논리적 역할 교환이 실패하게 되고, 에너지 부족 노드는 논리적 교환 대상 노드 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택해 낸다.
도 13은 도 12의 논리적 교환 대상 리스트를 생성하는 과정(1210 과정)의 상세 흐름도이다.
우선, 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 특정 노드는 네트워크 망의 노드들에게 자신의 잔여 에너지량의 부족 및 네트워크 망 탈퇴 메시지를 전송하고, 네트워크 망의 노드들은 네트워크 망의 재구성 준비를 한다(1311 과정). 노드의 최초 에너지량을 100%로 산정하고 이후 시간의 경과에 따른 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 그 특정 노드는 자신의 에너지량 의 부족과 네트워크 망 탈퇴 메시지를 네트워크 망의 노드들 중 1 hop내에 위치한 이웃 노드들에 전송하고, 이 이웃 노드들은 네트워크 망의 재구성 준비를 한다.
그 다음, 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 미만인 경우 그 특정 노드를 네트워크 망에서 분리한다(1312 과정). 에너지가 5% 미만인 경우 센싱 데이터 추출 및 전송 에너지에 대한 오류가 발생하므로 그 노드를 네트워크 망에서 분리시키고, 네트워크 망에서 분리된 노드는 통신에 대한 수신 모듈과 송신 모듈을 끄고, 배터리 교환 램프를 점등하여 배터리 교체를 유도한다.
도 14는 도 12의 논리적 역할 교환 수행 과정(1240 과정)의 상세 흐름도이다.
우선, 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우 에너지 부족 노드에서 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택한다(1441 과정). 교환 대상 노드와 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우 에너지 부족 노드는 망 관리를 위해 에너지 부족 노드가 저장하고 있는 교환 목록 리스트 중 위 교환 대상 노드를 리스트에서 삭제하고 추가적인 교환 대상 노드를 선택한다.
그 다음, 추가적인 교환 대상 노드에서 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단한다(1442 과정). 교환 여부에 대한 최종 결정은 교환 대상 노드가 판단한다. 교환 대상 노드는 시간의 경과에 따른 에너지 부족 노드의 추가적인 에너지 소모와 관련하여 에너지 부족 노드와의 논리적 역할 교환 여부를 판단하게 된다.
마지막으로, 논리적 역할 교환 여부 판단에 따라 논리적 역할 교환을 수행한 다(1144 과정). 추가적인 교환 대상 노드가 에너지 부족 노드의 논리적 역할 교환 권장 메시지를 수락할 경우 에너지 부족 노드와 추가적인 교환 대상 노드 간 논리적 역할 교환이 이루어지며, 추가적인 교환 대상 노드가 에너지 부족 노드의 논리적 교환 권장 메시지를 거절할 경우에 에너지 부족 노드는 생성한 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 노드를 선택하게 된다.
본 발명에서의 네트워크 망은 저속 무선 개인 영역 통신망과 Zigbee 네트워크 환경일 수 있으며, Zigbee 라우팅 기능이 지원 가능한 통신망 일 수 있다. 또한 적용되는 각 노드는 라우팅 기능을 할 수 있는 노드 일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 네트워크 망의 노드의 에너지 상태를 파악하여 에너지가 부족한 노드가 상대적으로 에너지 상태가 양호한 노드와 논리적인 역할을 교환함으로써 에너지가 부족한 노드에 종속된 서브 망이 네트워크 망에서 분리되었다가 다시 네트워크 망에 재결합함으로써 발생하는 에너지 소비를 최소화하여 그 노드 및 네트워크 망 전체에 대한 에너지 효율 및 수명을 높이고, 에너지 상태가 특정상태 미만인 에너지 노드를 네트워크 망에서 분리하여 데이터 전송시 발생하는 에러를 차단하여 네트워크 망의 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계;
    상기 노드들의 정보 및 상기 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에서 상기 노드들의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 수신하여 상기 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드를 추출하는 단계;
    상기 코디네이터에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 상기 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택하는 단계;
    상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환이 이루어진 경우 상기 교환 대상 노드 및 상기 에너지 부족 노드에서 논리적 역할 교환 완료 메시지를 상기 코디네이터에게 전송하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 부족 노드는 잔여 에너지량이 20% 이하인 노드인 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 부족 노드를 추출하는 단계는,
    상기 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 상기 코디네이터가 상기 특정 노드에 네트워크 망 탈퇴 명령을 하는 단계;
    상기 네트워크 망 탈퇴 명령에 따라 상기 특정 노드가 자신의 잔여 에너지량의 부족을 상기 노드들에게 전송하고, 상기 노드들은 상기 네트워크 망의 재구성 준비를 하는 단계; 및
    상기 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 미만인 경우 상기 특정 노드를 상기 네트워크 망에서 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우, 상기 에너지 부족 노드에서 상기 코디네이터에게 논리적 역할 교환 실패 메시지를 전송하는 단계;
    상기 논리적 역할 교환 실패 메시지를 수신한 코디네이터에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택하는 단계;
    상기 추가적인 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  5. 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계;
    상기 노드들 중 특정 노드가 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드인 경우, 상기 에너지 부족 노드에서 상기 노드들의 정보 및 상기 노드들 간의 논리적 교환 대상 리스트를 저장하고 있는 코디네이터에 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 메시지를 수신한 코디네이터에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 상기 에너지 부족 노드의 교환 대상 노드를 선택하는 단계;
    상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 논리적 역할 교환이 이루어진 경우 상기 교환 대상 노드 및 상기 에너지 부족 노드에서 상기 코디네이터에게 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지 부족 노드는 상기 특정 노드의 잔여 에너지량이 20% 이하인 노드인 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 논리적 역할 교환 요청 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 상기 특정 노드가 상기 노드들 및 상기 코디네이터에 상기 특정 노드 자신의 잔여 에너지량 부족 및 네트워크 망 탈퇴 메시지를 전송하고, 상기 노드들은 상기 네트워크 망의 재구성 준비를 하는 단계 ; 및
    상기 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 미만인 경우 상기 특정 노드를 상기 네트워크 망에서 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 논리적 역할 교환 완료 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우 상기 에너지 부족 노드에서 상기 코디네이터에게 논리적 역할 교환 실패 메시지를 전송하는 단계;
    상기 논리적 역할 교환 실패 메시지를 수신한 코디네이터에서 상기 논리적 교환 노드 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택하는 단계;
    상기 추가적인 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 논리적 역할 교환 여부 판단에 따라 논리적 역할 교환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  9. 네트워크 망 내의 노드들이 자신의 잔여 에너지량을 소정의 시간 간격으로 연산하는 단계;
    상기 노드들 중 특정 노드가 잔여 에너지량이 소정의 임계값 이하인 에너지 부족 노드인 경우, 상기 에너지 부족 노드의 논리적 교환 대상 리스트를 생성하는 단계;
    상기 에너지 부족 노드에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 교환 대상 노드를 선택하는 단계;
    상기 선택된 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드에 의한 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 논리적 역할 교환 여부의 판단에 따라 상기 에너지 부족 노드 및 상기 논리적 역할 교환 대상 노드에서 논리적 역할 교환을 수행하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에너지 부족 노드는 상기 특정 노드의 잔여 에너지량이 20% 이하인 노 드인 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 논리적 교환 대상 리스트를 생성하는 단계는,
    상기 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 이상 10% 미만인 경우 상기 특정 노드가 상기 노드들에게 자신의 잔여 에너지량 부족 및 네트워크 망 탈퇴 메시지를 전송하고 상기 노드들은 상기 네트워크 망의 재구성 준비를 하는 단계; 및
    상기 노드들 중 특정 노드의 잔여 에너지량이 5% 미만인 경우 상기 특정 노드를 상기 네트워크 망에서 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 논리적 역할 교환을 수행하는 단계는,
    상기 논리적 역할 교환이 이루어지지 않은 경우 상기 에너지 부족 노드에서 상기 논리적 교환 대상 리스트를 참조하여 추가적인 교환 대상 노드를 선택하는 단계;
    상기 추가적인 교환 대상 노드에서 상기 에너지 부족 노드의 추가적 에너지 소모에 따라 논리적 역할 교환 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 논리적 역할 교환 여부 판단에 따라 논리적 역할 교환을 수행하는 단계를 포함하는 에너지 상태를 고려한 노드의 논리적 역할 교환 방법.
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