KR20090093543A - Radio frequency sensor network system and data communication method thereof - Google Patents

Radio frequency sensor network system and data communication method thereof

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KR20090093543A
KR20090093543A KR1020080019107A KR20080019107A KR20090093543A KR 20090093543 A KR20090093543 A KR 20090093543A KR 1020080019107 A KR1020080019107 A KR 1020080019107A KR 20080019107 A KR20080019107 A KR 20080019107A KR 20090093543 A KR20090093543 A KR 20090093543A
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data packet
wireless sensor
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sensor network
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KR1020080019107A
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정완영
신재욱
이영동
이영숙
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동서대학교산학협력단
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    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

A radio sensor network system and a data communication method of the system for accurately sensing the location of the user in intelligent home network system are provided to distribute ratio power efficiently and manage the network failure situation in network error situation. A blind node of a user transmits data packet about the location of the user to a first node(121). The first node transmits the data packet to the second node(122). The second node returns the response packet toward the reception of data packet to the first node. The received data packet is transmitted to a third node(123).

Description

무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법{RADIO FREQUENCY SENSOR NETWORK SYSTEM AND DATA COMMUNICATION METHOD THEREOF}Wireless Sensor Network System and Data Communication Method {RADIO FREQUENCY SENSOR NETWORK SYSTEM AND DATA COMMUNICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless sensor network system and a data communication method of the system.

무선센서 네트워크는 홈 네트워크, 환경 감시, 공장 관리, 헬스케어, 군사 등의 다양한 분야에 적용 가능하며, 무선센서 네트워크를 형성하는 센서 노드들은 센서 기술, 저전력 전자공학 기술, 무선 설계 기술 등의 성장에 힘입어 소형, 저가, 저전력의 무선센서로 지속적으로 발전해 왔다.The wireless sensor network can be applied to various fields such as home network, environment monitoring, factory management, healthcare, military, and the like. Thanks to this, it has continuously developed into a small, low cost, low power wireless sensor.

한편, 홈 네트워크 시스템은 홈 네트워크와 외부의 통신 네트워크 간의 네트워크 정합을 통해 지능화된 통신이 가능하도록 함으로써, 가정이나 사무실 등 실내 정보 자원을 공유하고, 홈 네트워크를 구성하는 홈 기기들의 효용을 극대화하는 시스템을 의미한다.Meanwhile, the home network system enables intelligent communication through network matching between a home network and an external communication network, thereby sharing indoor information resources such as a home or an office and maximizing the utility of home devices constituting a home network. Means.

이러한 홈 네트워크 시스템은 무선센서 네트워크의 발전에 따라, 유선 기반에서 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경의 무선 기반으로 진화해 왔으며, 단순히 홈 기기들을 제어하는 수준에서 사용자에 따라 차별화된 지능형 서비스를 제공하는 수준으로 발전하고 있다.The home network system has evolved from a wired base to a wireless base of a ubiquitous environment as the wireless sensor network develops, and has developed to provide a level of intelligent services differentiated by users at the level of simply controlling home devices. Doing.

지능형 홈 네트워크 시스템을 위해서는, 무선센서 네트워크를 이용해 사물이나 사용자의 위치를 감지하는 기술이 요구된다. 시스템은 사용자의 위치를 감지한 후, 사용자의 위치에 기반하여 각각의 홈 기기를 자동 제어하거나, 원격지에서 사용자의 이동 및 움직임을 실시간으로 관찰하여 각종 데이터로 활용할 수 있다.For the intelligent home network system, a technology for detecting a location of an object or a user using a wireless sensor network is required. After detecting the user's location, the system can automatically control each home device based on the user's location, or can monitor the user's movement and movement at a remote location in real time and use it as various data.

그런데, 무선 인프라 기반에서 사용자의 위치를 감지하고자 하는 경우, 실내 여건이나 무선 환경 불량 등의 요인에 따라 통신 장애를 일으키는 네트워크 단절 상황이 빈번히 발생하고, 네트워크 단절 상황을 개선하기 위한 능동적인 대책이 미흡하여 효과적인 사용자 위치 감지가 어렵다는 문제점이 있다.However, if the user wants to detect the location of the user based on the wireless infrastructure, network disconnection situations frequently occur due to factors such as indoor conditions or poor wireless environment, and active measures for improving the network disconnection situation are insufficient. There is a problem that it is difficult to detect the effective user location.

또한, 무선센서 네트워크를 다른 다양한 분야에 적용하고자 하는 경우에도, 무선 환경에 의한 네트워크 단절 및 그로 인한 통신 장애는 원활한 데이터 통신을 어렵게 하고, 시스템의 신뢰성을 저해하는 요인이 되고 있다.In addition, even when the wireless sensor network is to be applied to various other fields, network disconnection and communication failure caused by the wireless environment make it difficult to smoothly communicate data and deteriorate the reliability of the system.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 네트워크 장애 상황에 능동적으로 대처하고, 무선 전력을 효율적으로 분배할 수 있는 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless sensor network system and a data communication method of the system capable of actively coping with a network failure situation and efficiently distributing wireless power.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 지능형 홈 네트워크 시스템에 적용되어 무선 환경에서 사용자의 위치를 정확히 감지할 수 있도록 하는 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a wireless sensor network system and a data communication method of the system that can be applied to an intelligent home network system to accurately detect a user's location in a wireless environment.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선센서 네트워크 시스템은, 사용자가 휴대하는 블라인드 노드; 및 무선센서를 구비하여 기본 경로를 따라 상기 블라인드 노드로부터 수신된 데이터 패킷을 포워딩하되, 네트워크 장애 발생 시, 상기 기본 경로를 대체 경로로 변경하여 상기 대체 경로를 통해 상기 데이터 패킷을 다시 포워딩하는 복수의 레퍼런스 노드를 포함한다.Wireless sensor network system according to the present invention for achieving the above object, the blind node carried by the user; And forwarding the data packet received from the blind node along the default path along the default path, and in case of a network failure, changing the default path to an alternative path to forward the data packet again through the alternative path. Contains a reference node.

한편, 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법은, 무선센서를 구비한 복수의 레퍼런스 노드에 대하여, 각각의 레퍼런스 노드마다 데이터 전송을 위한 기본 경로와 하나 이상의 대체 경로가 설정되는 단계; 상기 복수의 레퍼런스 노드 중 하나인 임의의 자식 노드가 사용자가 휴대하는 블라인드 노드로부터 전송되는 데이터 패킷을 수신하여 기본 경로에 맞는 부모 노드로 포워딩하는 단계; 및 네트워크 장애 발생 시, 상기 자식 노드가 상기 기본 경로를 대체 경로로 변경하여 다른 부모 노드로 상기 데이터 패킷을 다시 포워딩하는 단계를 포함한다.On the other hand, the data communication method of the wireless sensor network system, for each of the plurality of reference nodes having a wireless sensor, the step of setting a default path and at least one alternative path for data transmission for each reference node; Receiving, by any child node which is one of the plurality of reference nodes, a data packet transmitted from a blind node carried by a user and forwarding the data packet to a parent node corresponding to a default path; And in the event of a network failure, the child node changing the default path to an alternate path and forwarding the data packet to another parent node again.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법은, 네트워크 장애 상황에 능동적으로 대처할 수 있으며, 무선 전력을 효율적으로 분배할 수 있다.The wireless sensor network system and the data communication method thereof according to the present invention made as described above can actively cope with a network failure situation and can efficiently distribute wireless power.

또한, 본 발명에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법은, 무선 환경에서 사용자의 위치를 정확히 감지할 수 있는 지능형 홈 네트워크 시스템을 지원한다.In addition, the wireless sensor network system and the data communication method of the system according to the present invention, supports an intelligent home network system that can accurately detect the location of the user in a wireless environment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템의 일부 구성도.1 is a partial configuration diagram of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법을 나타낸 데이터 흐름도.2 is a data flow diagram illustrating a data communication method of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 라우팅 경로를 예시적으로 설명하기 위한 도면.FIG. 3 is a diagram for explaining the routing path of FIG. 2.

도 4는 도 2의 무선 전력 변경을 예시적으로 설명하기 위한 표.4 is a table for exemplarily illustrating a change in wireless power of FIG. 2.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

110: 블라인드 노드(Blind Node) 120: 레퍼런스 노드(Reference Node)110: blind node 120: reference node

130: 베이스 스테이션(Base Station)130: base station

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법에 대하여 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a wireless sensor network system and a data communication method of the system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

후술할 무선센서 네트워크 시스템 및 그 시스템의 데이터 통신 방법은 홈 네트워크, 환경 감시, 공장 관리, 헬스케어, 교통 등의 다양한 분야에 적용 가능함은 당연하나, 설명의 편의상 홈 네트워크의 위치 추적 시스템을 기준으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.The wireless sensor network system and data communication method of the system to be described later can be applied to various fields such as home network, environmental monitoring, factory management, healthcare, transportation, etc. A preferred embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템의 일부 구성도로서, 실내 위치 인식을 위한 플랫폼을 구현하고 있다.1 is a block diagram of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention, and implements a platform for indoor location recognition.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템은 블라인드 노드(Blind Node)(110), 복수 개의 레퍼런스 노드(Reference Node)(121 내지 126, 이하, 노드 간 구분이 불필요한 경우 120으로 통칭함), 베이스 스테이션(Base Station)(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1, in the wireless sensor network system according to an exemplary embodiment of the present invention, a blind node 110 and a plurality of reference nodes 121 to 126 are hereinafter referred to as unnecessary. 120 collectively), and a base station 130.

여기서, 블라인드 노드(110), 복수의 레퍼런스 노드(120), 베이스 스테이션(130)을 포함하는 무선센서 네트워크는 IEEE802.15.4의 표준 규격에 따라 구축될 수 있다.Here, the wireless sensor network including the blind node 110, the plurality of reference nodes 120, the base station 130 may be constructed in accordance with the standard of IEEE802.15.4.

사용자는 위치 추정을 위해 블라인드 노드(110)를 휴대하고 있으며, 블라인드 노드(110)는 RSSI(Radio Signal Strength Information) 기반의 삼각 측량을 통해서 사용자 위치에 대한 데이터 패킷을 생성한다.The user carries the blind node 110 for position estimation, and the blind node 110 generates a data packet for the user position through triangulation based on Radio Signal Strength Information (RSSI).

RSSI 기반의 삼각 측량법에 따르면, 블라인드 노드(110)는 브로드캐스트 신호(Broadcast signal)를 방사하여 주변의 레퍼런스 노드들에 대한 RSSI 값을 측정한다. 즉, 블라인드 노드(110)는 인접해 있는 레퍼런스 노드들로 브로드캐스트 신호를 방사하고, 해당 레퍼런스 노드들로부터 자신의 노드 아이디와 현재 위치(X, Y좌표), RSSI 값 등이 포함된 신호를 수신한다. 이후, 블라인드 노드(110)는 RSSI 값이 가장 높은 레퍼런스 노드를 라우팅 경로의 초기 전송 노드로 선정하여 해당 레퍼런스 노드로 사용자 위치에 대한 데이터 패킷을 전송한다.According to the RSSI-based triangulation method, the blind node 110 emits a broadcast signal to measure RSSI values of surrounding reference nodes. That is, the blind node 110 emits a broadcast signal to adjacent reference nodes, and receives a signal including its node ID, current position (X, Y coordinate), RSSI value, etc. from the corresponding reference nodes. do. Thereafter, the blind node 110 selects a reference node having the highest RSSI value as an initial transmission node of the routing path and transmits a data packet for a user location to the reference node.

주변의 레퍼런스 노드들로 브로드캐스트 신호를 보내 그에 응답하는 RSSI 값이 가장 높은 레퍼런스 노드를 초기 전송 노드로 선정하게 되면, 통신 거리로 인해 생기는 네트워크 단절 현상을 개선할 수 있다.If the reference node having the highest RSSI value corresponding to the broadcast signal sent to neighboring reference nodes is selected as the initial transmission node, network disconnection caused by the communication distance can be improved.

도 1에서는 제1 노드(121), 제2 노드(122), 제5 노드(125), 제6 노드(126)의 RSSI 값이 각각 -43dBm, -49dBm, -57dBm, -63dBm으로 예시되었으므로, RSSI 값이 가장 높은 제1 노드(121)가 초기 전송 노드로 선정되어 블라인드 노드(110)로부터 데이터 패킷을 수신한다.In FIG. 1, RSSI values of the first node 121, the second node 122, the fifth node 125, and the sixth node 126 are illustrated as -43 dBm, -49 dBm, -57 dBm, and -63 dBm, respectively. The first node 121 having the highest RSSI value is selected as an initial transmitting node and receives a data packet from the blind node 110.

레퍼런스 노드(120)는 적정 범위마다 설치되는(예컨대, 한 건물에 각 방마다 설치) 무선센서를 구비하며, 하나의 레퍼런스 노드(120)는 다른 레퍼런스 노드(120)로 데이터 패킷을 전송한 후, 그에 대한 응답 패킷이 수신되는지 여부에 따라 네트워크 장애 상황을 판단한다. 무선센서가 설치되는 범위는 상호 간에 무선 신호가 도달할 수 있는 1홉(hop) 이내가 된다.The reference node 120 has a wireless sensor installed at an appropriate range (eg, installed in each room in one building), and one reference node 120 transmits a data packet to another reference node 120 and then The network failure situation is determined according to whether a response packet is received. The range in which the wireless sensors are installed is within one hop from which radio signals can reach each other.

아울러, 레퍼런스 노드(120)마다 온도, 습도, 조도 등의 환경 정보를 센싱하여 수집하는 무선센서를 적용하면, 보다 다양한 유비쿼터스 서비스를 제공할 수 있다.In addition, by applying a wireless sensor that senses and collects environmental information such as temperature, humidity, and illumination for each reference node 120, it is possible to provide more ubiquitous services.

각각의 레퍼런스 노드(120)에는 데이터 패킷의 라우팅 경로로 쓰이는 기본 경로와 하나 이상의 대체 경로가 미리 설정되어 저장된다. 블라인드 노드(110)로부터 임의의 레퍼런스 노드(120)로 수신되는 사용자의 데이터 패킷은 각 레퍼런스 노드(120)의 기본 경로에 따라 다른 레퍼런스 노드(120)로 포워딩된다.Each reference node 120 stores a default path used as a routing path of a data packet and one or more alternative paths in advance. A user's data packet received from the blind node 110 to any reference node 120 is forwarded to another reference node 120 according to the basic path of each reference node 120.

포워딩 과정 중에 네트워크 장애가 발생하면, 데이터 패킷을 전송한 레퍼런스 노드(120)는 라우팅 경로를 대체 경로로 변경하고, 대체 경로를 통해 데이터 패킷을 다시 포워딩하게 된다.If a network failure occurs during the forwarding process, the reference node 120 that transmits the data packet changes the routing path to the alternative path and forwards the data packet again through the alternative path.

위치 추정을 수행하기 위해 필요한 트래픽 양은 노드 수와 함께 기하급수적으로 증가하기 때문에, 도 1과 같은 시스템의 위치 추정은 비교적 소규모 네트워크와 제한된 수의 노드에서 사용하는 것이 효율적이다.Since the amount of traffic required to perform location estimation increases exponentially with the number of nodes, the location estimation of the system as shown in FIG. 1 is efficient to use in a relatively small network and a limited number of nodes.

한편, 각 레퍼런스 노드(120)에서 데이터 패킷을 다른 레퍼런스 노드(120)로 포워딩할 때 무선 전력은 상황에 따라 능동적으로 가변될 수 있다.Meanwhile, when each reference node 120 forwards a data packet to another reference node 120, the wireless power may be actively changed according to a situation.

예컨대, 패킷을 포워딩할 부모 노드와의 거리가 2홉 이상일 경우에, 패킷을전달하는 자식 노드가 되는 레퍼런스 노드(120)는 무선 전력을 능동적으로 최대값으로 변경해서 데이터 패킷을 포워딩한다. 혹은, 노드 자체의 배터리 상태를 검사하여, 배터리 전압이 기준 전압 이하일 때는 자식 노드가 무선 전력을 능동적으로 작게 낮추어서 데이터 패킷을 포워딩함으로써 효율적 데이터 전송이 가능하다. For example, when the distance from the parent node to forward the packet is more than two hops, the reference node 120, which is a child node that forwards the packet, forwards the data packet by actively changing the wireless power to a maximum value. Alternatively, by inspecting the battery state of the node itself, when the battery voltage is less than the reference voltage, the child node actively lowers the wireless power and forwards the data packet, thereby enabling efficient data transmission.

각 레퍼런스 노드(120)를 구성하는 무선센서는 소규모, 저가, 저전력을 지향하는 경우가 많으며, 무선센서가 배터리로 동작하는 저전력, 저가의 시스템인 경우, 무선센서 네트워크가 배치되는 공간은 물리적 환경이 열악하고 가변적인 곳일 수 있다. The wireless sensor constituting each reference node 120 often aims for small size, low cost, and low power, and in the case of a low power, low cost system in which the wireless sensor is battery operated, the space where the wireless sensor network is disposed is physically limited. It can be a poor and variable place.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은, 이러한 환경에서 저전력과 강력한 네트워킹을 구축하기 위하여, 통신 장애를 일으키는 상황에 능동적으로 대처할 수 있도록 상황에 따라 라우팅 경로를 가변하고, 통신 거리나 배터리 상태 등에 따라 무선 전력을 능동적으로 제어한다.In order to establish a low power and strong networking in such an environment, the system according to an embodiment of the present invention may vary routing paths according to a situation so as to actively cope with a situation causing communication failure, and according to a communication distance or a battery condition. Actively control wireless power.

각각의 레퍼런스 노드(120)는 루핑(Looping) 현상으로 인하여 데이터 패킷이 베이스 스테이션(130)까지 전달되지 못하는 것을 방지하기 위한 동작을 추가적으로 수행할 수 있다. 예컨대, 데이터 패킷의 홉 카운트(hop count)가 소정값 이상인 경우, 자식 노드인 레퍼런스 노드(120)가 데이터 패킷을 루핑 패킷으로 판단하여 폐기하거나, 데이터 패킷을 포워딩한 부모 노드를 라우팅 경로에서 배제하여 패킷 전송률을 높일 수 있다.Each reference node 120 may additionally perform an operation for preventing a data packet from being delivered to the base station 130 due to a looping phenomenon. For example, when the hop count of the data packet is greater than or equal to a predetermined value, the reference node 120 as a child node determines the data packet as a looping packet and discards it, or excludes the parent node forwarding the data packet from the routing path. Packet transmission rate can be increased.

베이스 스테이션(130)은 블라인드 노드(110)로부터 전송된 데이터 패킷이 최종적으로 도달하는 목적지가 되는 무선 트랜시버(RF Transceiver)로서, 라우팅 경로에 있는 레퍼런스 노드(120)들을 통해 데이터 패킷을 수신하여 원격지 서버(미도시)로 넘겨주기 위한 게이트웨이로서 동작한다. Base station 130 is a radio transceiver (RF Transceiver) that is the destination that the data packet transmitted from the blind node 110 finally arrives, the remote server by receiving the data packet through the reference node 120 in the routing path Acts as a gateway to pass to (not shown).

원격지 서버(미도시)는 베이스 스테이션(130)을 통해 사용자의 데이터 패킷을 수신하여 블라인드 노드(110)의 현재 위치를 실시간으로 확인할 수 있으며, 복수의 레퍼런스 노드(120)로부터 들어오는 자료를 수집하여 각 레퍼런스 노드(120)를 관리하게 된다.The remote server (not shown) may receive the user's data packet through the base station 130 to check the current position of the blind node 110 in real time, and collect data from the plurality of reference nodes 120 to collect the data. The reference node 120 will be managed.

또한, 원격지 서버(미도시)는 레퍼런스 노드(120)들을 무선으로 조절하여 무선센서의 무선 전력(RF Power), 패킷 구간(Packet Interval), 모드(Sleep mode/Wake Up mode), 라우팅 경로(Routing Path), 단말 장치(End Device) 등을 설정할 수 있으며, 이를 통해 넓게 분포된 레퍼런스 노드(120)들을 보다 쉽고 효율적으로 관리할 수 있다.In addition, the remote server (not shown) controls the reference nodes 120 to be wireless to control the wireless power (RF power), packet interval (Sleep mode / Wake Up mode), routing path (Routing) of the wireless sensor. Path), an end device, and the like, and thus, the reference nodes 120 widely distributed may be more easily and efficiently managed.

도 1에 나타난 시스템의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위해 기본 경로에 속하는 제3 노드(123)에서 네트워크 단절이 발생하고, 제2 노드(122)에서 제4 노드(124)에 이르는 대체 경로가 선택되어 패킷이 전송되는 경우를 가정한다.The operation of the system shown in FIG. 1 will be briefly described as follows. For convenience of explanation, it is assumed that a network disconnection occurs in the third node 123 belonging to the default path, and an alternate path from the second node 122 to the fourth node 124 is selected to transmit a packet. .

전술한 바와 같이, 사용자가 휴대하는 블라인드 노드(110)는 RSSI 기반의 삼각 측량을 통해서 측정한 사용자의 위치에 대한 데이터 패킷을 RSSI 값이 가장 높은 제1 노드(121)로 전송한다.As described above, the blind node 110 carried by the user transmits a data packet of the user's location measured through RSSI-based triangulation to the first node 121 having the highest RSSI value.

제1 노드(121)는 테이블 방식의 정적(Static) 포워딩을 이용하여 기본 경로를 선택하며, 기본 경로에 따라 제2 노드(122)로 데이터 패킷을 전송한다. 제2 노드(122)는 데이터 패킷의 수신에 대한 응답 패킷을 제1 노드(121)로 반환하고, 수신된 데이터 패킷을 기본 경로에 따라 제3 노드(123)로 전송한다.The first node 121 selects a default path using table-type static forwarding and transmits a data packet to the second node 122 according to the default path. The second node 122 returns a response packet to the reception of the data packet to the first node 121 and transmits the received data packet to the third node 123 along the basic path.

데이터 패킷 전송 시, 제1 노드(121) 및 제2 노드(122)는 응답 패킷(ACK Packet)의 수신을 통해 데이터 전송의 성공 여부를 판단한다.When transmitting a data packet, the first node 121 and the second node 122 determine whether the data transmission is successful by receiving an ACK packet.

제2 노드(122)가 제3 노드(123)로부터 일정 시간 동안, 일정 횟수(예컨대, 3회) 이상 응답 패킷을 받지 못할 경우, 제2 노드(122)는 네트워크 장애로 판단하고, 라우팅 경로를 기본 경로에서 대체 경로로 능동적으로 변경하여 데이터 패킷을 제4 노드(124)로 다시 포워딩한다. 제2 노드(122)에는 하나 이상의 대체 경로가 정적 방식으로 미리 설정되며, 네트워크 장애 감지 시, 제2 노드(122)는 우선순위가 높은 대체 경로부터 차례로 선택하여 적용하게 된다.If the second node 122 does not receive the response packet more than a certain number of times (eg, three times) from the third node 123 for a predetermined time, the second node 122 determines that the network has failed, and determines the routing path. Actively changing from the primary path to the alternate path forwards the data packet back to the fourth node 124. One or more alternate paths are preset in the second node 122 in a static manner, and when detecting a network failure, the second node 122 sequentially selects and applies the alternate paths having higher priority.

제4 노드(124)는 수신된 데이터 패킷을 베이스 스테이션(130)으로 전달한다.The fourth node 124 forwards the received data packet to the base station 130.

데이터 패킷의 전송 시, 자식 노드(Children Node)가 되는 레퍼런스 노드(120)는 상황에 따라 무선 전력을 능동적으로 가변할 수 있다. 예컨대, 제2 노드(122)에서 제4 노드(124)로 라우팅 경로가 설정되어 홉 카운트 거리가 2 이상이 되는 경우, 제2 노드(122)는 무선 전력을 최대값으로 변경하여 데이터 패킷을 포워딩한다. 홉 카운트는 발신 노드와 수신 노드 사이의 거리를 측정하는데 사용되는 라우팅 메트릭(Routing Metric)이다.When transmitting a data packet, the reference node 120 serving as a child node may actively change wireless power according to a situation. For example, when a routing path is established from the second node 122 to the fourth node 124 so that the hop count distance becomes two or more, the second node 122 changes the wireless power to the maximum value and forwards the data packet. do. Hop count is a routing metric used to measure the distance between the originating node and the receiving node.

이와 비교하여, 네트워크 장애 없이 통신이 이루어지는 노드 간 거리가 1홉인 경우에는 평균값의 무선 전력이 사용된다.In comparison, when the distance between nodes that communicates without network failure is 1 hop, average wireless power is used.

또한, 데이터 패킷의 전송 시, 레퍼런스 노드(120)의 자체 배터리가 권장 레벨 이하인 경우, 자식 노드가 되는 레퍼런스 노드(120)는 무선 전력을 최소값으로 변경하여 데이터 패킷을 포워딩한다.In addition, when the data packet is transmitted, if the battery of the reference node 120 is below the recommended level, the reference node 120 serving as a child node forwards the data packet by changing the wireless power to a minimum value.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법을 나타낸 데이터 흐름도로서, 도 1의 시스템에서 이루어지는 데이터 통신 방법을 예시하고 있다. 도 1에서와 마찬가지로, 제1 노드(121)가 초기 전송 노드이고, 제3 노드(123)의 장애로 인해 제2 노드(122)로부터 제4 노드(124)로 라우팅 경로가 변경되는 경우를 가정한다.2 is a data flow diagram illustrating a data communication method of a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention, illustrating a data communication method performed in the system of FIG. 1. As in FIG. 1, it is assumed that the first node 121 is an initial transmitting node and the routing path is changed from the second node 122 to the fourth node 124 due to the failure of the third node 123. do.

먼저, S110 단계에서, 무선센서가 설치된 복수의 레퍼런스 노드(120)에 대하여, 각각의 레퍼런스 노드(120)마다 데이터 전송을 위한 기본 경로와 하나 이상의 대체 경로가 설정된다.First, in step S110, for each of the plurality of reference nodes 120 in which the wireless sensor is installed, a basic path for data transmission and one or more alternative paths are set for each reference node 120.

다음으로, S120 단계 및 S130 단계에서, 사용자의 위치를 알리는 데이터 패킷이 복수의 레퍼런스 노드(120)로 이루어진 무선센서 네트워크의 라우팅 경로를 통해 전달된다.Next, in steps S120 and S130, a data packet indicating a location of a user is transmitted through a routing path of a wireless sensor network composed of a plurality of reference nodes 120.

S120 단계의 라우팅 경로는 기본 경로이며, 기본 경로에 있는 레퍼런스 노드(120)가 네트워크 장애 상황을 감지한 경우 S130 단계로 진행하여 라우팅 경로를 대체 경로로 변경하게 된다.The routing path of step S120 is a default path, and when the reference node 120 in the default path detects a network failure situation, the process proceeds to step S130 to change the routing path to an alternative path.

자식 노드(Children Node)가 되는 임의의 레퍼런스 노드(120)는 사용자가 휴대하는 블라인드 노드(110)로부터 전송되는 데이터 패킷을 수신한 후, 미리 저장된 기본 경로를 확인하고, 기본 경로에 따라 부모 노드(Parent Node)인 다른 레퍼런스 노드(120)로 데이터 패킷을 포워딩한다.Any reference node 120 that becomes a child node receives a data packet transmitted from the blind node 110 carried by the user, and then checks a previously stored default path, and according to the default path, the parent node ( The data packet is forwarded to another reference node 120 which is a parent node.

S120 단계를 세부적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the step S120 in detail.

S121 단계 및 S122 단계에서, 블라인드 노드(110)는 주변의 레퍼런스 노드들(120) 중 가장 가까이 있는 제1 노드(121)를 초기 전송 노드로 선정하며, 선정된 초기 전송 노드로 사용자 위치를 알리는 데이터 패킷을 전송한다.In steps S121 and S122, the blind node 110 selects the first node 121 nearest to the neighboring reference nodes 120 as an initial transmission node, and informs the user location of the selected initial transmission node. Send the packet.

블라인드 노드(110)는 초기 전송 노드를 선택할 때, RSSI 기반의 삼각 측량법을 적용하여 RSSI(Radio Signal Strength Information) 값이 가장 높은 레퍼런스 노드(120)를 초기 전송 노드로 선정한다.When selecting the initial transmission node, the blind node 110 selects the reference node 120 having the highest Radio Signal Strength Information (RSSI) value as the initial transmission node by applying an RSSI-based triangulation method.

이후, S123 단계 내지 S127 단계를 통해, 초기 전송 노드인 제1 노드(121)로부터 기본 경로에 있는 레퍼런스 노드(122)들을 거치면서 데이터 패킷이 차례로 포워딩되며, 이러한 과정은 네트워크 장애가 감지되지 않는 한 계속된다.Thereafter, in steps S123 to S127, data packets are forwarded sequentially from the first node 121, which is the initial transmitting node, through the reference nodes 122 in the default path, and this process continues unless a network failure is detected. do.

S130 단계는 네트워크 장애를 감지한 레퍼런스 노드(120)가 라우팅 경로를 대체 경로로 변경하여 이전 과정과 다른 부모 노드로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 나타내고 있다.In operation S130, the reference node 120 that detects the network failure changes the routing path to an alternative path and transmits a data packet to a parent node different from the previous process.

먼저, S131 단계에서, 제2 노드(122)는 데이터 패킷을 전달한 제3 노드(123)로부터 응답 패킷이 수신되는지 여부를 통해 네트워크 장애를 감지한다. 예컨대, 데이터 패킷을 전송하고 40ms가 지나도 응답 패킷이 수신되지 않으면, 제3 노드(123)로 데이터 패킷을 다시 포워딩하는 과정을 3회 정도 반복한다. 3회 이상의 반복 시도에도 불구하고, 응답 패킷이 전송되지 않는 경우, 제2 노드(122)는 S132 단계로 진행하며, S132 단계 및 S133 단계에서 라우팅 경로를 대체 경로로 변경하여 제4 노드(124)로 데이터 패킷을 포워딩한다.First, in step S131, the second node 122 detects a network failure through whether or not a response packet is received from the third node 123 that delivered the data packet. For example, if a response packet is not received even after 40 ms of transmitting the data packet, the process of forwarding the data packet to the third node 123 is repeated three times. If the response packet is not transmitted despite three or more repetitive attempts, the second node 122 proceeds to step S132, and in steps S132 and S133, the fourth node 124 changes the routing path to an alternate path. Forwards the data packet.

S134 단계에서, 제4 노드(124)는 응답 패킷을 제2 노드(122)로 전송하여 데이터 패킷이 성공적으로 전달되었음을 알린다.In step S134, the fourth node 124 transmits the response packet to the second node 122 to inform that the data packet was successfully delivered.

자식 노드가 되는 하나의 레퍼런스 노드(120)가 다른 레퍼런스 노드(120)를 부모 노드로 하여 데이터 패킷을 전송할 때, 자식 노드는 자신과 데이터 패킷을 포워딩하는 부모 노드와의 거리에 따라 무선 전력을 능동적으로 가변하여 통신 효율을 높이고, 전력을 저감할 수 있다.When one reference node 120 serving as a child node transmits a data packet with another reference node 120 as a parent node, the child node actively transmits wireless power according to the distance between itself and the parent node that forwards the data packet. Can be increased to increase communication efficiency and reduce power.

즉, S133 단계 및 S134 단계에서와 같이 자식 노드와 부모 노드와의 거리가 2홉 이상인 경우, 자식 노드는 무선 전력을 높여서 데이터 패킷을 전송한다. 또한, 자식 노드는 자체 배터리 상태를 검사하고, 검사 결과 배터리 전압이 기준 전압 이하인 경우 무선 전력을 낮춰서 데이터 패킷을 전송한다.That is, as in steps S133 and S134, when the distance between the child node and the parent node is more than two hops, the child node transmits a data packet by increasing wireless power. In addition, the child node checks its own battery state and transmits data packets by lowering wireless power when the battery voltage is less than the reference voltage as a result of the test.

도 3은 도 2의 라우팅 경로를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 2의 무선 전력 변경을 예시적으로 설명하기 위한 표로서, 상황에 따라 가변되는 무선 전력을 예시하고 있다.3 is a diagram for exemplarily describing the routing path of FIG. 2. FIG. 4 is a table for exemplarily illustrating a change in wireless power of FIG. 2 and illustrates wireless power that varies according to a situation.

각각의 레퍼런스 노드(120)에는 도 4와 같이 기본 경로(a)와 대체 경로 3곳(b,c,d)이 정적(Static) 방식으로 설정된다. 대체 경로들을 정적 방식으로 미리 설정하여 저장하면, 상황에 따라 능동적으로 검색하는 방식에 비해, 전력이나 시간, 부하 등의 측면에서 보다 효율적일 수 있다.As shown in FIG. 4, each reference node 120 is configured with a basic path a and three alternative paths b, c, and d in a static manner. Preconfiguring and storing alternative paths in a static manner can be more efficient in terms of power, time, and load, compared to actively searching for the situation.

자식 노드가 되는 레퍼런스 노드(120)는 부모 노드로 데이터 패킷을 포워딩하고, 그에 대한 응답 패킷이 수신되지 않는 경우, 일정 횟수(예컨대, 3회)만큼 데이터 패킷의 포워딩을 반복 시도한다.The reference node 120, which is a child node, forwards the data packet to the parent node, and if the response packet is not received, attempts to forward the data packet a predetermined number of times (for example, three times).

반복 시도에도 불구하고, 부모 노드로부터 일정 횟수 이상 응답 패킷을 수신하지 못하면, 자식 노드는 부모 노드가 다운된 네트워크 장애 상황으로 판단하며, 미리 지정된 다음의 대체 경로로 능동적으로 부모 노드를 변경하고, 변경된 부모 노드로 데이터 패킷을 포워딩한다.In spite of repeated attempts, if no response packet is received from the parent node more than a certain number of times, the child node determines that the parent node is down, and actively changes the parent node to the next predetermined alternate path. Forward data packets to the parent node.

도 4의 표를 참조하면, 부모 노드가 평균값의 무선 전력으로 직접 통신이 가능한 1홉의 거리에 있을 때, 자식 노드는 12.5mA의 전류를 소비하는 15 레벨의 무선 전압을 이용하고, 2홉의 거리일 경우 무선 전력의 최대 송신값인 17.4mA의 전류를 소비해서 패킷을 포워딩한다.Referring to the table of FIG. 4, when the parent node is at a distance of one hop capable of direct communication with average wireless power, the child node uses 15 levels of wireless voltages consuming 12.5 mA of current, If it is a distance, it forwards the packet by consuming 17.4mA of current, the maximum transmission of wireless power.

라우팅 경로에 따라 무선 전력을 유동적으로 가변하면, 1홉의 통신 거리 제약(예컨대, 스타 토폴로지 모델의 네트워크를 사용하는 경우)으로 인한 네트워크 단절 현상을 개선하여 보다 신뢰성 있고 안정적인 시스템을 구축할 수 있다.By flexibly varying the wireless power along the routing path, network disconnection caused by one-hop communication distance constraint (for example, when using a network of a star topology model) can be improved, resulting in a more reliable and stable system.

이를 도 3에 적용하면 다음과 같다.Applying this to FIG. 3 is as follows.

실내에서, 각각의 방에는 레퍼런스 노드(120)로 무선센서가 설치되고, 1홉 사이의 거리는 평균값인 15 레벨의 무선 전력으로 신호가 도달할 수 있도록 설정되며, 정적 방식으로 각 레퍼런스 노드(120)의 무선센서마다 기본 경로와 3곳의 대체 경로가 라우팅 경로로 설정된다.Indoors, each room is equipped with a wireless sensor as a reference node 120, the distance between one hop is set so that the signal can be reached with a wireless power of 15 levels of average value, each reference node 120 in a static manner For each wireless sensor, the default route and three alternate routes are configured as routing paths.

(a)에서 임의의 레퍼런스 노드(120)는 데이터 패킷을 다음 홉의 레퍼런스 노드(120)로 전송하고 일정 시간(예컨대, 40ms) 후에 응답 패킷이 도착했는지 검사한다. 만약, 기본 경로로 정해진 라우팅 경로를 따라 일정 횟수(예컨대, 3회) 이상 데이터 패킷을 보낼 동안, 부모 노드로부터 응답 패킷을 받지 못했다면, 자식 노드는 다음 홉의 부모 노드가 다운되었다고 판단하고 라우팅 경로를 (b)와 같이 정의된 첫번째 대체 경로로 변경한다.In (a) any reference node 120 transmits the data packet to the next hop reference node 120 and checks if a response packet arrives after a certain time (eg 40 ms). If a response packet is not received from a parent node while sending a data packet a predetermined number of times (eg, three times) along the routing path designated as the default path, the child node determines that the next hop parent node is down and the routing path is down. Change to the first alternate path defined as (b).

첫번째 대체 경로도 기본 경로에서와 마찬가지로, 다음 홉의 다른 부모 노드에서 일정 횟수(예컨대, 3회) 이상 응답 패킷이 오지 않으면, 자식 노드는 해당 부모 노드가 다운되었다고 판단하고 (c)의 두번째 대체 경로를 이용하게 된다.As with the primary route, if the first alternate route does not receive a response packet more than a certain number of times (eg, three times) from another parent node of the next hop, the child node determines that the parent node is down and the second alternate route of (c) Will be used.

두번째 대체 경로까지는, 데이터 패킷의 전송 시 15 레벨, 12.5mA의 무선 전력이 이용된다. 이와 같이 설정하면, 실내의 각 방에 배치된 레퍼런스 노드(120)에 이상이 생기더라도 능동적으로 미리 지정된 대체 경로를 이용하여 모든 데이터 패킷이 베이스 스테이션(130)으로 전송될 수 있다.Up to the second alternate path, 15 levels of 12.5 mA of wireless power are used to transmit the data packet. In this configuration, even if an abnormality occurs in the reference node 120 disposed in each room of the room, all data packets can be transmitted to the base station 130 using a predetermined alternative route actively.

(d)는 세번째 대체 경로로서, (c)의 두번째 대체 경로마저 다운되었을 경우 2홉 떨어진 거리의 레퍼런스 노드(120)를 대체 경로의 부모 노드로 설정한 것이다. (d)의 경우, 무선 전력을 최대값인 31 레벨로 설정하여 2홉 떨어진 거리에서 무선 통신이 가능하도록 한다.(d) is the third alternative path, and when the second alternative path of (c) is down, the reference node 120 at a distance of two hops is set as the parent node of the alternative path. In the case of (d), the wireless power is set to 31 levels, which is the maximum value, to enable wireless communication at a distance of two hops apart.

이와 같이, 각 레퍼런스 노드(120)는 응답 패킷을 이용해 일정 시간, 일정 횟수 이상 응답 패킷을 받지 못할 경우, 현재의 라우팅 경로가 네트워크 장애 상황임을 검출한다. 그리고, 라우팅 경로를 미리 지정된 테이블 방식의 정적 대체 경로로 빠르고 능동적으로 변경하여 데이터 패킷을 포워딩함으로써, 제한된 시스템 자원을 가진 레퍼런스 노드(120)가 적은 메모리 용량만으로도 네트워크 토폴로지 재구성 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. As described above, each reference node 120 detects that the current routing path is a network failure situation when the response packet is not received using the response packet for a predetermined time or a predetermined number of times. In addition, by forwarding data packets by quickly and actively changing routing paths to static alternative paths of a predetermined table type, the reference node 120 having limited system resources can significantly reduce network topology reconfiguration time with only a small amount of memory. .

한편, 레퍼런스 노드(120)가 대체 경로를 이용할 때 데이터 패킷이 베이스 스테이션(130)을 찾지 못하고 루핑(Looping)되어 패킷 전송이 불가능해지는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 데이터 패킷을 이미 수신한 레퍼런스 노드(120)는 대체 경로에 포함되어 있다 하더라도 배제하고, 다른 라우팅 경로를 이용할 수 있도록 하면, 이러한 루핑 현상을 방지할 수 있다.On the other hand, when the reference node 120 uses an alternate path, a data packet may be looped without finding the base station 130 and thus packet transmission may be impossible. In this case, if the reference node 120 that has already received the data packet is excluded even if it is included in the alternate path and another routing path can be used, this looping phenomenon can be prevented.

또한, 대체 경로의 활용과 함께 여러 추가적인 구성을 통해 무선센서의 오프나 장애 등의 환경에 보다 능동적으로 대처할 수 있다.In addition, it is possible to cope more actively with the environment such as the off or failure of the wireless sensor through the use of alternative paths and several additional configurations.

예컨대, 레퍼펀스 노드(120)에서 수신한 홉 카운트가 일정값(예컨대, 20) 이상인 경우에는, 해당 데이터 패킷이 루핑 패킷이라 판단하고 폐기하는 구성, 데이터 패킷에 시퀀스 데이터를 추가하여 패킷의 수신 여부를 검사함으로써, 패킷의 수신율을 확인할 수 있도록 하는 구성 등이 활용될 수 있다.For example, when the hop count received from the reference node 120 is equal to or greater than a predetermined value (for example, 20), it is determined that the corresponding data packet is a looping packet, and discards the packet by adding sequence data to the data packet. By checking, the configuration or the like for confirming the reception rate of the packet can be utilized.

포워딩 시 네트워크 루핑 현상을 방지하기 위해서, 레퍼런스 노드(120)는 포워딩하는 패킷의 홉 카운트가 소규모 네트워크에서 일정값(예컨대, 20) 이상일 경우, 루핑 현상으로 판단하고 포워딩을 멈추며, 이를 패킷을 전달한 노드 쪽에 알린다.In order to prevent network looping during forwarding, if the hop count of the forwarding packet is greater than or equal to a predetermined value (for example, 20) in a small network, the reference node 120 determines that the looping phenomenon and stops forwarding, and forwards the packet. Notify on the side.

그리고, 대체 경로에 패킷을 전달받은 노드 쪽의 노드 아이디가 포함되어 있는 경우에도 패킷을 다시 돌려주지 않고, 또 다른 대체 경로를 선택함으로써 장애 상황을 막을 수 있다.In addition, even when the node ID of the node receiving the packet is included in the alternative path, the failure situation can be prevented by selecting another alternative path without returning the packet again.

상술한 데이터 통신 방식을 통합적으로, 혹은 선택적으로 적용하여 사용자의 위치를 추정하는 방법은, 무선센서 네트워크에 스타 토폴로지 모델이나 Ad_hoc 라우팅 시스템을 단순 적용하는 방식에 비해 매우 효율적이다.The method of estimating the location of a user by applying the above-described data communication method in an integrated or selective manner is more efficient than the method of simply applying a star topology model or an Ad_hoc routing system to a wireless sensor network.

종래의 스타 토폴로지 모델을 이용하여 데이터 패킷을 서버 쪽으로 포워딩하게 되면, 트래픽 편중이나 1홉의 노드 간 거리 제한으로 네트워크 단절 상황이 빈번히 발생한다.When data packets are forwarded to a server using a conventional star topology model, network disconnection occurs frequently due to traffic bias or limited distance between nodes of one hop.

Ad_hoc 라우팅 시스템의 경우에도, 자식 노드가 상황에 따라 다른 부모 노드를 결정하기 위해서(예컨대, 위치 추적 시 사용자가 이동하는 경우), 제한된 자원의 무선센서에서 높은 시스템 자원을 소비하게 된다. 그러므로, 초기 네트워크 토폴로지를 생성하는 시간과 네트워크 장애 상황의 발생 시 토폴로지를 변경하는 시간이 너무 오래 걸리며, 수동적인 무선 전력의 사용으로 시스템 배터리가 비효율적으로 소모된다.In the case of the Ad_hoc routing system, the child node consumes high system resources in a limited resource radio sensor in order to determine another parent node according to a situation (for example, when a user moves during location tracking). Therefore, it takes too long to create an initial network topology and to change the topology in the event of a network failure, and the system battery is inefficiently consumed by the use of passive wireless power.

반면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 토폴로지 생성 시간과 변경 시간이 적게 걸려 최적의 네트워크 경로를 빠른 시간 내에 결정할 수 있고, 홉 카운트 확인을 통해 루핑 현상을 방지할 수 있으며, 상황에 따라 능동적으로 배터리를 소비하여 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 장점은 빠른 설치 시간과 안정성을 요구하는 소규모 네트워크에서 보다 강력하게 발휘될 수 있을 것이다.On the other hand, according to the preferred embodiment of the present invention, it is possible to determine the optimal network path in a short time because the topology creation time and change time are small, and loop counting can be prevented by checking the hop count, and actively depending on the situation It consumes a battery and can transmit data efficiently. This advantage can be more powerful in smaller networks that require faster installation times and reliability.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that.

즉, 본 발명은 일 실시예로서 전술한 홈 네트워크의 위치 추적 시스템은 물론, 환경 감시, 공장 관리, 헬스케어, 교통, 군사, 의료 등의 다양한 분야에 적용 가능하다.That is, the present invention can be applied to various fields such as environmental monitoring, factory management, healthcare, transportation, military, medical care, as well as the location tracking system of the home network described above as an embodiment.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.

Claims (12)

블라인드 노드; 및Blind node; And 무선센서를 구비하여 기본 경로를 따라 상기 블라인드 노드로부터 수신된 데이터 패킷을 포워딩하되, 네트워크 장애 발생 시, 상기 기본 경로를 대체 경로로 변경하여 상기 대체 경로를 통해 상기 데이터 패킷을 다시 포워딩하는 복수의 레퍼런스 노드A plurality of references including a wireless sensor to forward the data packet received from the blind node along the default path, when the network failure occurs, by changing the default path to an alternative path to forward the data packet again through the alternative path Node 를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템.Wireless sensor network system comprising a. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각에는,The method of claim 1, wherein each of the plurality of reference nodes, 상기 데이터 패킷의 라우팅 경로로 쓰이는 기본 경로와 하나 이상의 대체 경로가 미리 설정되어 저장되는 것A default path and one or more alternative paths used as routing paths of the data packets are preset and stored 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.Wireless sensor network system characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 블라인드 노드는,The method of claim 1, wherein the blind node, 브로드캐스트 신호를 방사하여 주변의 레퍼런스 노드들에 대한 RSSI(Radio Signal Strength Information) 값을 측정하고, RSSI 값이 가장 높은 레퍼런스 노드를 초기 전송 노드로 선정하며, 상기 초기 전송 노드로 상기 데이터 패킷을 전송하는 것It emits a broadcast signal to measure RSSI (Radio Signal Strength Information) values of neighboring reference nodes, selects a reference node having the highest RSSI value as an initial transmitting node, and transmits the data packet to the initial transmitting node. To do 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.Wireless sensor network system characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각은,The method of claim 1, wherein each of the plurality of reference nodes, 다른 레퍼런스 노드로 상기 데이터 패킷을 전송한 후, 그에 대한 응답 패킷이 수신되는지 여부에 따라 네트워크 장애 상황을 판단하는 것After transmitting the data packet to another reference node, determining a network failure condition according to whether a response packet is received 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.Wireless sensor network system characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각은,The method of claim 1, wherein each of the plurality of reference nodes, 상기 데이터 패킷을 포워딩할 때 상황에 따라 무선 전력을 능동적으로 가변하는 것Actively varying wireless power according to circumstances when forwarding the data packet 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.Wireless sensor network system characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각은,The method of claim 1, wherein each of the plurality of reference nodes, 상기 데이터 패킷의 홉 카운트가 소정값 이상인 경우, 상기 데이터 패킷을 루핑 패킷으로 판단하여 폐기하거나, 상기 데이터 패킷을 포워딩한 부모 노드를 라우팅 경로에서 배제하는 것If the hop count of the data packet is greater than or equal to a predetermined value, determine that the data packet is a looping packet and discard it, or exclude the parent node forwarding the data packet from the routing path. 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.Wireless sensor network system characterized in that. 무선센서를 구비한 복수의 레퍼런스 노드에 대하여, 각각의 레퍼런스 노드마다 데이터 전송을 위한 기본 경로와 하나 이상의 대체 경로가 설정되는 단계;For each of the plurality of reference nodes having a wireless sensor, setting a primary path for data transmission and at least one alternative path for each reference node; 상기 복수의 레퍼런스 노드 중 하나인 임의의 자식 노드가 사용자가 휴대하는 블라인드 노드로부터 전송되는 데이터 패킷을 수신하여 기본 경로에 맞는 부모 노드로 포워딩하는 단계; 및Receiving, by any child node which is one of the plurality of reference nodes, a data packet transmitted from a blind node carried by a user and forwarding the data packet to a parent node corresponding to a default path; And 네트워크 장애 발생 시, 상기 자식 노드가 상기 기본 경로를 대체 경로로 변경하여 다른 부모 노드로 상기 데이터 패킷을 다시 포워딩하는 단계In the event of a network failure, the child node changes the default path to an alternate path and forwards the data packet to another parent node again. 를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법.Data communication method of a wireless sensor network system comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 복수의 레퍼런스 노드 중 하나인 임의의 자식 노드가 사용자가 휴대하는 블라인드 노드로부터 전송된 데이터 패킷을 수신하여 기본 경로에 맞는 부모 노드로 포워딩하는 단계는,Receiving a data packet transmitted from a blind node carried by a user by any child node, which is one of the plurality of reference nodes, and forwarding the data packet to a parent node corresponding to a default path, 상기 블라인드 노드가 상기 레퍼런스 노드 중 가장 가까이 있는 초기 전송 노드를 선정하는 단계;Selecting, by the blind node, an initial transmitting node closest to the reference node; 상기 블라인드 노드가 상기 초기 전송 노드로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계; 및The blind node transmitting the data packet to the initial transmitting node; And 네트워크 장애가 감지될 때까지, 상기 초기 전송 노드로부터 복수의 레퍼런스 노드의 기본 경로를 거치면서 상기 데이터 패킷이 포워딩되는 단계Forwarding the data packet from the initial transmitting node along a default path of a plurality of reference nodes until a network failure is detected; 를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법.Data communication method of a wireless sensor network system comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 블라인드 노드가 상기 레퍼런스 노드 중 하나의 초기 전송 노드를 선정하는 단계에서,In the blind node selecting an initial transmitting node of one of the reference nodes, 상기 블라인드 노드는 RSSI(Radio Signal Strength Information) 값이 가장 높은 레퍼런스 노드를 상기 초기 전송 노드로 선정하는 것The blind node selects a reference node having the highest Radio Signal Strength Information (RSSI) value as the initial transmission node. 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법.Data communication method of a wireless sensor network system, characterized in that. 제7항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각은,The method of claim 7, wherein each of the plurality of reference nodes, 자신과 상기 데이터 패킷을 포워딩하는 부모 노드와의 거리에 따라 무선 전력을 능동적으로 가변하는 것Actively varying wireless power depending on the distance between itself and the parent node that forwards the data packet 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법.Data communication method of a wireless sensor network system, characterized in that. 제10항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각은,The method of claim 10, wherein each of the plurality of reference nodes, 자신과 상기 데이터 패킷을 포워딩하는 부모 노드와의 거리가 2홉 이상인 경우 무선 전력을 높여서 상기 데이터 패킷을 전송하는 것Transmitting the data packet by increasing wireless power when the distance between itself and the parent node that forwards the data packet is more than two hops. 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법.Data communication method of a wireless sensor network system, characterized in that. 제7항에 있어서, 상기 복수의 레퍼런스 노드 각각은,The method of claim 7, wherein each of the plurality of reference nodes, 자체 배터리 상태를 검사하고, 검사 결과 배터리 전압이 기준 전압 이하인 경우 무선 전력을 낮춰서 상기 데이터 패킷을 전송하는 것Inspecting its own battery status and transmitting the data packet by lowering wireless power when the battery voltage is below the reference voltage 을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 방법.Data communication method of a wireless sensor network system, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160041221A (en) * 2014-10-07 2016-04-18 충남대학교산학협력단 Data Gathering System
KR101672333B1 (en) * 2015-08-20 2016-11-07 지엠아이티 주식회사 Middleware device for having multiple path
US9924561B2 (en) 2014-11-17 2018-03-20 Hanwha Power Systems Co., Ltd. Method and system for transmitting sensor signals

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