KR20090097052A - Sensor network and method for composition thereof - Google Patents

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KR20090097052A
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이민구
강정훈
유준재
임호정
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전자부품연구원
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Abstract

A sensor network and a constitution thereof for preventing the generation of overload in a specific area are provided to maintain a state of network and make uniform load of a sensor node without overload in a specific area. A first sensor node performs communication by supplying internal power. A second sensor node performs communications by supplying external power. A gateway(100) receives data from the second sensor node and transmits the data to a communication server. According to the second sensor node is the overload occurrence possibility and is arranged in much power source used amount location. The data are received from the first sensor node and transmits to the gateway.

Description

센서 네트워크 및 그의 구성 방법{SENSOR NETWORK AND METHOD FOR COMPOSITION THEREOF}Sensor network and its configuration {SENSOR NETWORK AND METHOD FOR COMPOSITION THEREOF}

본 발명은 센서 네트워크에 관한 것으로서, 특히 센서 네트워크 환경에서 네트워크 특정 지역에서 과부하가 발생하지 않도록 센서 노드의 안정적인 전력 소비를 유도하며, 원활한 네트워크 상태를 유지할 수 있도록 한 센서 네트워크 및 그의 구성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor network, and more particularly, to a sensor network and a method of constructing the sensor node to induce stable power consumption of a sensor node so as not to overload in a specific area of a network in a sensor network environment, and to maintain a smooth network state. .

일반적으로, 센서 네트워크는 센서에 네트워크 개념을 추가해 사물의 존재 및 위치까지 감지하면서 네트워크에 연동, 실시간으로 관리하고 제어하는 개념으로서 특히 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅과 관련하여 새롭게 주목받고 있다.In general, a sensor network is a concept that adds a network concept to a sensor to detect the existence and location of an object and manages and controls the network in real time, and is particularly attracting attention in relation to ubiquitous computing.

유비쿼터스 컴퓨팅은 실세계의 각종 사물들과 물리적 환경 및 공간 전반에 걸쳐 컴퓨터들이 편재하되, 사용자들에게는 컴퓨터로서 겉모습이 드러나지 않도록 환경을 조성하고, 모든 사물과 대상이 지능화되고 전자공간에 연결돼 서로 정보를 주고 받는 공간을 만드는 개념으로 기존 홈 네트워킹 모바일 컴퓨팅 보다 한 단계 발전된 컴퓨팅 환경을 말한다.In ubiquitous computing, computers are ubiquitous in various objects, physical environments, and spaces in the real world, but users create an environment so that their appearance does not appear as computers, and all objects and objects are intelligent and connected to electronic space to provide information. It is a concept of creating a space for exchanging and exchanging information. It refers to a computing environment that is one step higher than the existing home networking mobile computing.

이와 관련한 하나의 구현 가능예가 모든 사물에 전자태그를 부착 해(Ubiquitous) 사물과 환경을 인식하고(Sensor), 네트워크(Network)를 통해 실시간 정보를 구축, 활용토록 하는 센서 네트워크로서, 현재의 사람 중심에서 사물 중심으로 정보화를 확대하고 궁극적으로는 광대역망(BcN)과 통합해 유비쿼터스 네트워크로 발전하는 것이다. One possible implementation in this regard is a sensor network that attaches electronic tags to all objects (Ubiquitous), recognizes objects and environments (Sensor), and builds and utilizes real-time information through the network. Is to expand informatization from object to object and ultimately develop into a ubiquitous network by integrating with broadband (BcN).

따라서 센서 네트워크는 초기에 전자태그를 통해 개체를 식별하는 단계에서 센싱 기능을 부가해 환경 정보를 동시에 취득하는 단계를 거쳐 태그 상호 간 통신으로 애드혹(Ad hoc) 네트워크를 구축하고 기능이 적은 다른 태그를 제어하는 단계로 발전되고 있다.Therefore, the sensor network initially acquires environmental information by sensing the object at the stage of identifying the object through the electronic tag, and establishes an ad hoc network through communication between the tags, It is evolving into a controlling phase.

이를 위하여, 주변의 각종 상황을 인지하고 이를 데이터화하는 센서와 통신부가 포함된 다양한 센서 노드 및 센서 노드 네트워크에 관한 연구 개발이 활발히 전개되고 있다.To this end, research and development of various sensor nodes and sensor node networks including a sensor and a communication unit for recognizing various situations of the surroundings and data are being actively developed.

이러한 종래의 센서 네트워크에 대해서 설명하면, 종래의 센서 네트워크는 적어도 하나의 센서 노드와, 게이트 웨이로 구성된다.Referring to such a conventional sensor network, a conventional sensor network includes at least one sensor node and a gateway.

센서 노드는 적어도 하나의 인접한 노드와 네트워크화되어 상호간의 데이터를 송수신하며, 최종적으로 게이트웨이에 가장 가까운 센서 노드가 수집된 데이터를 통상적으로 유선 통신을 통하여 게이트웨이로 전송한다. 복수 개의 센서노드로 구성된 센서 네트워크 노드에서는 게이트웨이에 데이터를 공급하는 베이스 노드, 베이스 노드로 데이터를 전송하는 네이버 노드로 구분할 수 있으며 본 명세서에서도 베이스 노드 및 네이버 노드라는 용어를 같은 의미로 사용한다. 또한 통상의 센서 노드는 동작전원으로서 배터리를 이용하며 Ad-hoc 방식으로 네트워크를 구성한 다.The sensor node is networked with at least one adjacent node to transmit and receive data with each other, and finally, the sensor node closest to the gateway transmits the collected data to the gateway through wired communication. A sensor network node composed of a plurality of sensor nodes may be classified into a base node that supplies data to a gateway and a neighbor node that transmits data to the base node. In this specification, the terms base node and neighbor node are used in the same sense. In addition, a typical sensor node uses a battery as an operating power source and forms a network in an ad-hoc manner.

따라서 이러한 센서 네트워크에서 베이스 노드 및 이와 인접한 네이버 노드는 주변의 다른 네이버 노드로부터의 데이터를 게이트웨이까지 중개해야 하므로, 게이트웨이로부터 원거리에 위치한 네이버 노드에 비해 처리해야할 작업량이 상대적으로 많다. 또한 센서 노드는 감지동작에 따른 전력 소모에 비해 데이터 중계에 따른 동작시 가장 전력 소모가 많다.Therefore, in the sensor network, the base node and neighboring neighbor nodes need to relay data from other neighboring neighbor nodes to the gateway, so that the amount of work to be processed is relatively higher than that of the neighboring neighbor nodes. In addition, the sensor node consumes the most power when operating according to data relay, compared to the power consumption according to the sensing operation.

이에 노드간의 리소스 사용의 불균형이 발생하게 되어, 각각의 센서 노드들의 전원 상태가 상이하게 된다. This causes an imbalance in resource usage between the nodes, resulting in different power states of the respective sensor nodes.

그래서 센서 네트워크 관리자는 가장 빨리 방전된 센서 노드의 배터리 교체 시기에 맞춰 배터리 교체를 수행하는데, 이때 통상적으로 다른 센서 노드들의 배터리도 일괄적으로 교체하므로, 많은 낭비 요인이 발생하였다.Therefore, the sensor network manager performs battery replacement according to the battery replacement time of the sensor node that is discharged most quickly. At this time, the battery of other sensor nodes is also replaced in a batch, causing a lot of waste.

또한 센서 노드가 증가하여 센서 네트워크가 증대되면, 게이트웨이에 인접한 베이스 노드나 그 주변의 네이버 노드의 데이터 중계 작업량이 방대해져 일괄적으로 배터리를 교체해야 하는 시기가 짧아지게 되므로, 에너지 낭비 문제를 더욱 심화시키는 문제점이 있다.In addition, as the number of sensor nodes increases, the sensor network grows, and the data relay workload of the base node adjacent to the gateway or neighboring neighbor nodes is enormous, which shortens the time required to replace batteries in a batch, thereby further aggravating the energy waste problem. There is a problem.

이에, 게이트웨이에 연결된 서버가 각각의 센서 노드의 전원 상태를 모니터링하여 배터리가 방전된 해당 센서 노드를 통보하면, 해당 센서 노드의 배터리를 교체하는 방법을 이용할 수 있다.Thus, when the server connected to the gateway monitors the power state of each sensor node and notifies the corresponding sensor node where the battery is discharged, a method of replacing the battery of the sensor node may be used.

그러나, 이 또한 모니터링을 위한 시스템을 구축하기 위한 비용발생과 그 시스템을 관리에 따른 또 다른 비용을 유발시키는 문제점이 있다. 또한 센서 네트워 크 관리자가 배터리 교체 노드만을 일부분씩 교체하게 되면, 추후 모든 시스템의 센서 노드의 배터리 교체 주기가 상이하여 오히려 비효율적인 전원공급 방법이 될 가능성이 있는 문제점이 있다.However, this also has the problem of incurring the cost of establishing a system for monitoring and another cost of managing the system. In addition, when the sensor network manager replaces only the battery replacement node partly, there is a problem that the battery replacement cycle of the sensor nodes of all systems may be different, resulting in an inefficient power supply method.

또한 종래의 센서 네트워크는 동일 데이터 경로에 존재하는 네이버 노드들의 각 데이터를 순차적으로 다음 네이버 노드로 전송하여 최종적으로 베이스 노드로 전송하므로, 데이터 경로가 복잡하고, 센서 노드간의 부하 불균형이 발생하며 원거리의 네이버 노드로부터의 데이터를 수집하는데 있어서, 시간이 지연되는 문제점이 있다.In addition, the conventional sensor network transmits each data of neighboring nodes existing in the same data path to the next neighboring node sequentially and finally to the base node, resulting in complex data paths, load imbalance between sensor nodes, and There is a problem that time is delayed in collecting data from a neighbor node.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로, 센서 네트워크 환경에서 특정 지역에서의 과부하가 발생하지 않도록 센서 노드의 부하 균형을 이루고, 원활한 네트워크 상태를 유지할 수 있도록 한 센서 네트워크 및 그의 구성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and provides a sensor network and a method of configuring the sensor node to balance the load of the sensor node and to maintain a smooth network state so that an overload in a specific area does not occur in the sensor network environment. The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적은 배터리 전원 사용량이 많은 노드를 외부 전원에 의해 동작하는 노드로 대체함으로써, 배터리를 사용하는 노드의 배터리 교체 시기를 연장시킬 수 있도록 한 센서 네트워크 및 그의 구성 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a sensor network and a method of configuring the same, which can extend the battery replacement time of a node using a battery by replacing a node having a high battery power with a node operated by an external power source.

본 발명의 또 다른 목적은 일정 간격마다 외부 전원을 공급받아 동작할 수 있는 노드를 배치시키고, 그 노드에 배터리를 사용하는 통상의 노드를 배치하여, 외부 전원 이용 노드가 주변의 배터리 사용 노드로부터 데이터를 수신하여 다른 외부 전원 이용 노드로 전송함으로써, 배터리 교체 시기를 연장시킴과 동시에 데이터 경로를 단순화할 수 있도록 한 센서 네트워크 및 그의 구성 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to arrange a node that can be operated by receiving external power at regular intervals, and to place a normal node using a battery in the node, so that the external power using node data from the surrounding battery using node The present invention provides a sensor network and a method of configuring the same, by receiving the signal and transmitting the same to another external power supply node, thereby extending the battery replacement time and simplifying the data path.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 센서 네트워크는 동작여부에 따라 전원 사용량이 상이한 센서 노드간에 통신환경이 설정된 센서 네트워크에 있어서, 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제1 센서 노드와; 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제2 센서 노드와; 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 통신 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하며, 상기 제2 센서노드가 과부하 발생 가능성에 따라 전원 사용량이 많은 노드에 구비되며, 노드간 중계역할을 수행하는 상기 제1 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 상기 게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 한다.The sensor network according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a sensor network in which a communication environment is set between sensor nodes having different power usage according to operation, a plurality of first to perform communication by receiving the internal power A sensor node; A plurality of second sensor nodes configured to communicate by receiving external power; And a gateway configured to receive data from the second sensor node and transmit the data to a communication server, wherein the second sensor node is provided at a node with high power consumption according to a possibility of overload, and performs a relay role between nodes. It receives the data from the sensor node and transmits to the gateway.

본 발명의 다른 면에 따른 센서 네트워크는 동작여부에 따라 전원 사용량이 상이한 센서 노드간에 통신환경이 설정된 센서 네트워크에 있어서, 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제1 센서 노드와; 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제2 센서 노드와; 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 통신 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하며, 중계역할을 수행하도록 연결된 상기 제1 센서 노드 사이에 상기 제2 센서 노드를 배치하여 상기 제2 센서 노드간에 제1 센서 노드로부터 수신된 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor network comprising: a sensor network in which a communication environment is set between sensor nodes having different power usage according to operation, a sensor network configured to perform communication by receiving internal power; A plurality of second sensor nodes configured to communicate by receiving external power; A gateway for receiving data from the second sensor node and transmitting the data to a communication server, wherein the second sensor node is disposed between the first sensor nodes connected to perform a relay role, and the first sensor is connected between the second sensor nodes. And transmitting data received from the node.

본 발명의 또 다른 면에 따른 센서네트워크는 동작여부에 따라 전원 사용량이 상이한 센서 노드간에 통신환경이 설정된 센서 네트워크에 있어서, 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제1 센서 노드와; 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제2 센서 노드와; 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 통신 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하며, 일정 노드마다 상기 제1 센서 노드간 연결을 차폐시키고, 그 차폐된 지점에 상기 제2 센서 노드를 배치하여 상기 제2 센서 노드간에 제1 센서 노드로부터 수신된 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor network comprising: a sensor network in which a communication environment is set between sensor nodes having different power usage according to operation, a plurality of first sensor nodes configured to perform communication by receiving internal power; A plurality of second sensor nodes configured to communicate by receiving external power; And a gateway configured to receive data from the second sensor node and transmit the data to the communication server, shielding the connection between the first sensor nodes for each predetermined node, and placing the second sensor node at the shielded point. Transmitting data received from the first sensor node between the sensor nodes.

본 발명의 또 다른 면에 따른 센서네트워크의 구성 방법은 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제1 센서 노드와, 외부전원을 공급받아 통신을 수행 하는 복수의 제2 센서 노드와, 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 게이트웨이를 이용하여 센서 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, 상기 제1 센서 노드간에 통신 중계역할을 수행하도록 제1 센서 노드를 배치하는 단계와; 과부하 발생 가능성에 따라 전원 사용량이 많은 노드에 상기 제2 센서 노드를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징한다.According to another aspect of the present invention, a method of constructing a sensor network includes a plurality of first sensor nodes configured to receive internal power and perform communication, a plurality of second sensor nodes configured to receive external power and perform communication; 2. A method of configuring a sensor network using a gateway for receiving data from a sensor node, comprising: disposing a first sensor node to perform a communication relay role between the first sensor nodes; And arranging the second sensor node in a node having high power usage according to a possibility of overload.

본 발명의 또 다른 면에 따른 센서네트워크의 구성 방법은 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제1 센서 노드와, 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제2 센서 노드와, 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 게이트웨이를 이용하여 센서 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, 중계역할을 수행하도록 상기 제1 센서 노드를 배치하는 단계와; 상기 제1 센서 노드 사이에 상기 제2 센서 노드를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a method of constructing a sensor network includes a plurality of first sensor nodes that receive internal power and perform communication, a plurality of second sensor nodes that receive external power, and perform communication; 2. A method of configuring a sensor network using a gateway to receive data from a sensor node, comprising: placing the first sensor node to perform a relay role; And disposing the second sensor node between the first sensor nodes.

상술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 배터리 전원에 의해 동작하는 센서 노드 중 작업량이 많은 센서 노드에는 외부 전원에 의해 동작할 수 있도록 함으로써, 작업량이 적은 센서 노드의 배터리 교체 시기에 맞춰 배터리를 교체할 수 있어 센서 네트워크의 전원 교체 시기를 연장시켜 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the above-mentioned problem solving means, the present invention allows the sensor node with a large amount of work among the sensor nodes operated by the battery power to be operated by an external power source, so that the battery can be replaced in accordance with the battery replacement time of the sensor node with a small amount of work. This can extend the timing of power supply replacement of the sensor network, thus enabling efficient use of energy.

또한 배터리 전원을 사용하는 센서 노드 중간에 외부 전원을 사용하는 센서 노드를 배치함으로써, 센서 네트워크의 전원 교체 시기를 연장시킴과 동시에 데이터 경로가 단순화되어 빠른 데이터 처리가 가능한 효과가 있다.In addition, by arranging a sensor node using an external power source in the middle of the battery powered sensor node, the data path is simplified and the data path is simplified while the sensor network extends the power replacement time.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, focusing on the parts necessary to understand the operation and action according to the present invention.

하기의 설명에서 본 발명의 센서 네트워크 및 그의 구성 방법의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.In the following description specific details of the sensor network of the present invention and methods of construction thereof are shown to provide a more general understanding of the present invention, in which the present invention may be readily implemented without these specific details and also by their modifications. It will be apparent to those skilled in the art.

한편 본 명세서 전반에 걸쳐 제1 센서 노드는 내부 배터리에 의해 동작하는 노드를 의미하는 바로 사용할 것이다. 또한 제2 센서 노드는 외부 전원을 인가받아 동작하는 외부 전원 이용 노드를 의미하는 바로 사용할 것이다. Meanwhile, throughout this specification, the first sensor node will be used immediately to mean a node operated by an internal battery. In addition, the second sensor node will be used immediately, which means an external power using node that operates by receiving external power.

본 발명의 요지는 작업량이 상대적으로 많은 제2 센서 노드를 이용하는 데 있다. The gist of the present invention is to use a second sensor node having a relatively high workload.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 센서 네트워크 및 그의 구성 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a sensor network and a configuration method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성도이다.1 is a block diagram of a sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 센서 네트워크는 복수의 제1 센서 노드(5~12)와, 복수의 제2 센서 노드(1~4)와, 게이트웨이(100)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the sensor network of the present invention includes a plurality of first sensor nodes 5-12, a plurality of second sensor nodes 1-4, and a gateway 100.

제1 센서 노드(5~12)는 내부 전원(예를 들면, 배터리)을 공급받아 인접한 다른 제1 센서 노드 또는 제2 센서 노드와 Ad-hoc 네트워크를 구성하여 통신을 수행 한다. 즉, 제1 센서 노드(5~10)는 다른 제1 센서 노드로부터 수신된 데이터를 데이터 전송 경로 상의 다른 제1 센서 노드 또는 제2 센서 노드에게 전송함으로써, 중계역할을 수행한다.The first sensor nodes 5 to 12 receive an internal power source (for example, a battery) to form an Ad-hoc network with another adjacent first sensor node or a second sensor node to perform communication. That is, the first sensor nodes 5 to 10 transmit a data received from another first sensor node to another first sensor node or a second sensor node on a data transmission path, thereby performing a relay role.

제2 센서 노드(1~4)는 외부 전원을 공급받아 제1 센서 노드 혹은 다른 제2 센서 노드와 통신을 수행한다. 여기서 제2 센서 노드(1~4)는 외부 전원을 동작 전원으로 공급받을 수 있는 플러그 형상으로 이루어진 플러그 타입 노드이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다. 또한 제2 센서 노드(1~4)는 과부하 발생 가능성에 따라 게이트웨이(100)에 인접한 노드 지점 혹은 과부하 발생 가능 구역(A)에 배치될 수 있다.The second sensor nodes 1 to 4 receive external power to communicate with the first sensor node or another second sensor node. Here, the second sensor nodes 1 to 4 are plug type nodes formed in a plug shape capable of receiving external power as operating power. Detailed description thereof will be described later. In addition, the second sensor nodes 1 to 4 may be disposed at a node point adjacent to the gateway 100 or at an overload possible area A depending on the possibility of overload.

게이트웨이(100)는 자신에게 직접 연결된 제2 센서 노드(1)로부터 데이터를 수신하고, 그 수신된 데이터를 해당 통신 서버로 전송한다. The gateway 100 receives data from the second sensor node 1 directly connected to the gateway 100, and transmits the received data to the corresponding communication server.

전술한 설명은 센서 네트워크의 데이터 전송 측면의 설명이며, 제1 및 제2 센서 노드는 기본적으로 자체의 센서를 통하여 주변 상황을 감지하고 이를 데이터화하여 배치 관계에 따라 직접 또는 다른 센서 노드를 경유하여 게이트웨이로 전송하는 역할을 수행함은 물론이다.The above description is a description of the data transmission aspect of the sensor network, and the first and second sensor nodes basically detect the surrounding situation through their own sensors and dataize the gateway to directly or through the other sensor nodes according to the placement relationship. Of course, it serves as a transmission.

도 2는 도 1에 있어, 제2 센서 노드의 구성도이다.2 is a configuration diagram of the second sensor node in FIG. 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 센서 노드(1~4)는 외부 전원을 공급받을 수 있는 플러그 형태의 센서 노드로서, 무선통신부(21)와, 제어부(23)와, 전원공급부(25)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the second sensor nodes 1 to 4 of the present invention are plug-type sensor nodes capable of receiving external power, and include a wireless communication unit 21, a control unit 23, and a power supply unit. It consists of 25.

무선 통신부(21)는 데이터의 송수신을 처리한다. 여기서 무선통신부(21)는 송신되는 신호의 주파수를 상승변환 및 증폭하는 RF송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강변환하는 RF수신기와, 송신 신호를 부호화 및 변조하며 수신 신호를 복조 및 복호화하는 코덱으로 구성될 수 있다.The wireless communication unit 21 handles the transmission and reception of data. The wireless communication unit 21 includes an RF transmitter for upconverting and amplifying a frequency of a transmitted signal, an RF receiver for low noise amplifying and downconverting a received signal, encoding and modulating a transmitted signal, and demodulating a received signal. It may consist of a codec for decoding.

제어부(23)는 센서 네트워크 상의 경로설정을 수행하여 제1 센서 노드(5~12) 혹은 다른 제2 센서 노드로부터 수신되는 데이터를 다른 제1 센서 노드 또는 게이트웨이(100)로 송신하도록 제어한다.The controller 23 performs routing on the sensor network to control data transmitted from the first sensor nodes 5 to 12 or other second sensor nodes to other first sensor nodes or the gateway 100.

제2 센서 노드는 게이트웨이에 직접 연결되거나 또는 센서 네트워크 내에 일정 간격으로 배치될 수 있는데, 게이트웨이에 직접 연결된 제2 센서 노드는 수신한 데이터 및 자신이 감지한 데이터를 게이트웨이에 전달하고, 그 이외의 제2 센서 노드는 다른 제2 센서 노드로 수신하거나 스스로 감지한 데이터를 전달한다.The second sensor node may be directly connected to the gateway or may be arranged at regular intervals within the sensor network. The second sensor node directly connected to the gateway transmits the received data and the data sensed by the gateway to the gateway, The 2 sensor node delivers data received or detected by another second sensor node.

전원공급부(25)는 외부 전원을 인가받아 무선통신부(21)와 제어부(23)에 공급한다.The power supply unit 25 receives external power and supplies the external power to the wireless communication unit 21 and the control unit 23.

특히, 제2 센서 노드의 RF 송신기는 제1 센서 노드에 비하여 높은 RF 출력을 가지도록 설계한다.In particular, the RF transmitter of the second sensor node is designed to have a higher RF output than the first sensor node.

통상의 센서 노드(예컨대, 제1 센서 노드)는 내장 배터리 방식으로 전원을 공급받기 때문에 전력소모를 줄이기 위하여 RF 출력을 최소화하고, 인접한 다른 센서 노드를 경유하여 최종 데이터 목표지로 데이터를 중계 전송하는 Ad-hoc 네트워크를 구성한다.Since a typical sensor node (eg, a first sensor node) is powered by an internal battery method, Ad minimizing RF output to reduce power consumption and relaying data to a final data target via another adjacent sensor node. -hoc Configure the network.

하지만, 플러그 타입의 제2 센서 노드는 외부 전원을 공급받기 때문에 배터리 교체가 필요없고 따라서 RF 출력을 높이는데 있어 제약 요소가 없어 높은 RF 출 력을 가지도록 구성된다.However, since the plug-type second sensor node is supplied with an external power source, there is no need to replace the battery, and thus, there is no restriction in increasing the RF output, and thus the second sensor node is configured to have a high RF output.

즉, 본 발명에 따른 플러그 타입의 제2 센서 노드가 외부 전원에 의하여 동작하며 또한 높은 RF 출력을 가지도록 구성됨으로써, 본 발명의 특징적 구성에 따르는 센서 네트워크를 구성할 수 있으며, 이에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.That is, the second sensor node of the plug type according to the present invention is configured to operate by an external power source and have a high RF output, thereby configuring a sensor network according to the characteristic configuration of the present invention. It demonstrates with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성방법을 보인 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of configuring a sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 우선 배터리로 동작하는 복수의 제1 센서 노드(1~4)를 배치한다(S310).As shown in FIG. 3, first, a plurality of first sensor nodes 1 to 4 that operate on a battery are disposed (S310).

이후, 전원 사용량이 많은 과부하 발생 가능 노드 혹은 과부하 발생 가능 구역(A)을 확인한다(S320).After that, check the overload generation possible node or the overload generation possible area (A) with high power usage (S320).

확인결과에 따라, 해당 과부하 발생 가능 노드에 외부 전원으로 동작할 수 있는 제2 센서 노드(1~4)를 배치한다(S330).According to the check result, the second sensor nodes (1 to 4) that can be operated by an external power source is disposed on the overload possible node (S330).

그러면, 플러그 형태의 제2 센서 노드(1~4)에 외부전원을 직접 공급해주고, 작업량이 적은 제1 센서 노드(5~12)에만 배터리를 사용하는 하이브리드 형태의 센서 네트워크에 의해 안정적인 전력 소비를 유도할 수 있고, 센서 네트워크 전반적으로 배터리 교체 주기를 현격히 감소시킬 수 있다.Then, a stable power consumption is provided by a hybrid sensor network which directly supplies external power to the plug-type second sensor nodes 1 to 4 and uses batteries only for the first sensor nodes 5 to 12 having a low workload. It can lead to a drastic reduction in battery replacement cycles across the sensor network.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of a sensor network according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 센서 네트워크는 복수 개의 제1 센서 노드(43~46, 49~52)와, 복수 개의 제2 센서 노드(41, 42, 47, 48) 및 게이트웨 이(100)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the sensor network of the present invention includes a plurality of first sensor nodes 43-46, 49-52, a plurality of second sensor nodes 41, 42, 47, 48, and a gateway. It consists of 100.

제1 센서 노드(43~46, 49~52)는 내부 전원을 공급받아 동작하며, 주변상황 감지 및 데이터 중개역할을 수행하도록 인접한 복수의 제1 센서 노드(43~46, 49~52)와 무선으로 통신 연결된다. The first sensor nodes 43 to 46 and 49 to 52 operate by receiving internal power, and wirelessly communicate with a plurality of adjacent first sensor nodes 43 to 46 and 49 to 52 to perform peripheral situation detection and data intermediation. Communication is connected.

제2 센서 노드(41, 42, 47, 48)는 외부전원을 공급받아 동작하며, 매 소정 번째 제1 센서 노드(43~46, 49~52)에 배치되어, 제1 센서 노드43~46, 49~52)로부터 데이터를 수신한다. 또한 제2 센서 노드(42, 47, 48)는 센서 네트워크 내의 적정 지점에 배치되어, 자신과 통신 연결된 제1 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 게이트웨이(100)에 직접 연결된 제2 센서 노드(41)로 데이터를 전송한다.The second sensor nodes 41, 42, 47, and 48 operate by being supplied with external power, and are arranged in every predetermined first sensor node 43 to 46, 49 to 52, and the first sensor nodes 43 to 46. 49 to 52). In addition, the second sensor nodes 42, 47, and 48 are disposed at appropriate points in the sensor network, and receive data from the first sensor node in communication with the second sensor node 41 directly connected to the gateway 100. Send the data.

제2 센서 노드(41)는 게이트웨이(100)로 통상적으로는 유선 연결되어 수집된 데이터를 전달하고, 게이트웨이(100)는 수신된 데이터를 통신 서버로 전송한다.The second sensor node 41 typically transmits the collected data to the gateway 100 by wire connection, and the gateway 100 transmits the received data to the communication server.

도 3에 도시된 센서 네트워크 전체적 구성을 살펴보면, 센서 노드는 소정 단위로 그룹화된다. 예컨대, 제1 센서 노드(49, 51)는 제2 센서 노드(47)와 그룹을 형성하고, 제1 센서 노드(50, 52)는 제2 센서 노드(48)과 그룹을 형성한다.Looking at the overall configuration of the sensor network shown in FIG. 3, sensor nodes are grouped in predetermined units. For example, the first sensor nodes 49 and 51 form a group with the second sensor node 47, and the first sensor nodes 50 and 52 form a group with the second sensor node 48.

각 그룹의 제1 센서 노드(49, 51)는 같은 그룹 내의 제2 센서 노드(47)로 데이터를 전달하고, 제2 센서 노드(47)는 게이트웨이에 직접 연결되거나 인접한 제2 센서 노드(41, 42)로 강한 RF 출력을 통하여 자신의 그룹내에서 수집된 데이터를 전송한다.The first sensor nodes 49 and 51 of each group pass data to the second sensor node 47 in the same group, and the second sensor node 47 is directly connected to or adjacent to the gateway. 42) transmit the data collected in its group through the strong RF output.

이때 각 그룹간에는 Ad-hoc 네트워크 방식으로 데이터를 송수신하고, 제2 센서 노드는 다른 제2 센서 노드로 데이터를 전송하기 위하여 다른 제2 센서 노드 정 보 및 제2 센서 노드간 데이터 경로 테이블을 저장하는 자체 메모리를 구비하는 것이 바람직할 수 있다.In this case, data is transmitted and received between groups by an ad hoc network method, and the second sensor node stores information of another second sensor node and a data path table between the second sensor nodes in order to transmit data to another second sensor node. It may be desirable to have its own memory.

전술한 구성을 취함으로써, 본 발명에 따른 센서 네트워크 내의 데이터 전송 경로가 단순화되고 단축될 수 있으며 게이트웨이와 멀리 떨어져 있는 센서 노드로부터의 데이터 전송 지연시간이 단축될 수 있다.By taking the above-described configuration, the data transmission path in the sensor network according to the present invention can be simplified and shortened, and the data transmission delay time from the sensor node remote from the gateway can be shortened.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성 방법을 보인 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of configuring a sensor network according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 우선 배터리로 동작하는 복수의 제1 센서 노드(43~46, 49~52)를 배치한다(S510). 이때, 소정 개수의 제1 센서 노드간에만 통신할 수 있도록 인접한 제1 센서 노드와의 통신을 차폐시킬 수도 있다.As shown in FIG. 5, first, a plurality of first sensor nodes 43 to 46 and 49 to 52 that operate as batteries are disposed (S510). In this case, communication with adjacent first sensor nodes may be shielded so that only a predetermined number of first sensor nodes can communicate.

이후, 통신환경을 고려하여 소정 번째 제1 센서 노드마다 외부 전원으로 동작하는 제2 센서 노드(41, 42, 47, 48)를 배치한다(S520). 또는 차폐된 지점에 제2 센서 노드(41, 42, 47, 48)를 배치할 수도 있다.Subsequently, in consideration of the communication environment, second sensor nodes 41, 42, 47, and 48 that operate with an external power source are disposed for each predetermined first sensor node (S520). Alternatively, the second sensor nodes 41, 42, 47, and 48 may be disposed at shielded points.

그러면, 전술한 바와 같이 플러그 타입의 제2 센서 노드(1~4)가 접속된 제1 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 인접한 다른 제2 센서 노드로 수신된 제1 센서 노드의 데이터를 곧바로 전송하므로, 데이터 경로를 단순화할 수 있다.Then, as described above, since the plug-type second sensor nodes 1 to 4 receive data from the connected first sensor node and immediately transmit the data of the first sensor node received to another adjacent second sensor node, Simplify the data path.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해 져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성도.1 is a block diagram of a sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 있어, 제2 센서 노드의 구성도.FIG. 2 is a configuration diagram of a second sensor node in FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성방법을 보인 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method of configuring a sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성도.4 is a block diagram of a sensor network according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서 네트워크의 구성 방법을 보인 흐름도.5 is a flowchart illustrating a method of configuring a sensor network according to another embodiment of the present invention.

Claims (11)

동작여부에 따라 전원 사용량이 상이한 센서 노드간에 통신환경이 설정된 센서 네트워크에 있어서, In a sensor network in which a communication environment is established between sensor nodes having different power usage depending on operation, 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 하나 이상의 제1 센서 노드;At least one first sensor node receiving internal power to perform communication; 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 제2 센서 노드;A second sensor node that receives external power and performs communication; 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 통신 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하며,A gateway for receiving data from the second sensor node and transmitting the data to the communication server; 상기 제2 센서 노드는 과부하 발생 가능성에 따라 전원 사용량이 많은 위치에 배치되며, 상기 제1 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 상기 게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.The second sensor node is disposed at a location where power usage is high according to the possibility of overloading, and receives data from the first sensor node and transmits the data to the gateway. 제1 항에 있어서, 상기 제2 센서 노드는,The method of claim 1, wherein the second sensor node, 상기 외부 전원을 동작 전원으로 공급받을 수 있는 플러그 형상으로 이루어진 플러그 타입 노드인 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.Sensor network, characterized in that the plug type node made of a plug shape that can receive the external power supply to the operating power. 제1 항에 있어서, 상기 제2 센서 노드는,The method of claim 1, wherein the second sensor node, 데이터를 송수신하는 무선 통신부;Wireless communication unit for transmitting and receiving data; 상기 제1 센서 노드 또는 다른 제2 센서 노드로부터 수신되는 데이터를 게이트웨이로 송신하도록 제어하는 제어부; 및 A control unit controlling to transmit data received from the first sensor node or another second sensor node to a gateway; And 상기 외부 전원을 상기 무선통신부와 제어부에 공급하는 전원공급부Power supply unit for supplying the external power to the wireless communication unit and the control unit 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.Sensor network comprising a. 제1 항에 있어서, 상기 과부하 발생 가능성에 따라 상기 게이트웨이에 인접한 노드 지점 혹은 센서 네트워크 내의 과부하 발생 가능 구역에 상기 제2 센서 노드를 배치하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.The sensor network of claim 1, wherein the second sensor node is located at a node point adjacent to the gateway or an overload possible area in a sensor network according to the possibility of the overload. 동작여부에 따라 전원 사용량이 상이한 센서 노드간에 통신환경이 설정된 센서 네트워크에 있어서, In a sensor network in which a communication environment is established between sensor nodes having different power usage depending on operation, 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 하나 이상의 제1 센서 노드;At least one first sensor node receiving internal power to perform communication; 외부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 하나 이상의 제2 센서 노드;At least one second sensor node receiving external power to perform communication; 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 통신 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하며,A gateway for receiving data from the second sensor node and transmitting the data to the communication server; 상기 하나 이상의 제1 센서 노드는 상기 제2 센서 노드 중 하나와 그룹을 형성하며, 상기 하나 이상의 제1 센서 노드는 자신이 속한 그룹 내의 제2 센서 노드로 데이터를 전송하고 상기 각 제2 센서 노드는 다른 그룹의 제2 센서 노드 또는 상기 게이트웨이로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.The one or more first sensor nodes form a group with one of the second sensor nodes, wherein the one or more first sensor nodes transmit data to a second sensor node in a group to which the one or more first sensor nodes belong. And transmit data to a second sensor node or the gateway of another group. 동작여부에 따라 전원 사용량이 상이한 센서 노드간에 통신환경이 설정된 센서 네트워크에 있어서, In a sensor network in which a communication environment is established between sensor nodes having different power usage depending on operation, 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제1 센서 노드;A plurality of first sensor nodes receiving internal power to perform communication; 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 복수의 제2 센서 노드;A plurality of second sensor nodes configured to communicate by receiving external power; 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하여 통신 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하며,A gateway for receiving data from the second sensor node and transmitting the data to the communication server; 일정 노드마다 상기 제1 센서 노드간 통신 연결을 차폐시키고, 그 차폐된 지점에 상기 제2 센서 노드를 배치하여 상기 제2 센서 노드간에 제1 센서 노드로부터 수신된 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.A sensor comprising: shielding a communication connection between the first sensor nodes for each node, and placing the second sensor node at the shielded point to transmit data received from the first sensor node between the second sensor nodes. network. 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 제2 센서 노드는,The method of claim 5 or 6, wherein the second sensor node, 홉핑방식을 이용하여 제2 센서 노드간 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.Sensor network, characterized in that for performing the communication between the second sensor node using a hopping scheme. 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 제2 센서 노드는,The method of claim 5 or 6, wherein the second sensor node, 통신환경 또는 상기 제2 센서 노드에 연결되는 제1 센서 노드의 개수를 고려하여 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.Sensor network, characterized in that arranged in consideration of the communication environment or the number of the first sensor node connected to the second sensor node. 내부 전원을 공급받아 통신을 수행하는 하나 이상의 제1 센서 노드와, 외부전원을 공급받아 통신을 수행하는 하나 이상의 제2 센서 노드와, 상기 제2 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 게이트웨이를 이용하여 센서 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, Sensor network using at least one first sensor node that receives internal power and performs communication, at least one second sensor node that receives external power and performs communication, and a gateway that receives data from the second sensor node. In the method of configuring, 상기 제1 센서 노드간에 통신 중계역할을 수행하도록 제1 센서 노드를 배치하는 단계;Disposing a first sensor node to perform a communication relay role between the first sensor nodes; 과부하 발생 가능성에 따라 전원 사용량이 많은 노드에 상기 제2 센서 노드를 배치하는 단계; 및Placing the second sensor node at a node having high power usage according to a possibility of overloading; And 상기 제2 센서 노드 하나와 하나 이상의 상기 제1 센서 노드를 그룹화하는 단계Grouping the second sensor node with one or more first sensor nodes 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 구성 방법.Sensor network configuration method comprising a. 제9 항에 있어서, 상기 그룹화하는 단계는,The method of claim 9, wherein the grouping comprises: 상기 제2 센서 노드 및 이와 인접한 하나 이상의 상기 제1 센서 노드간에 Ad-hoc네트워크를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 구성 방법.And configuring an ad-hoc network between the second sensor node and one or more adjacent first sensor nodes. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 그룹내의 상기 제1 센서 노드는 같은 그룹내의 상기 제2 센서 노드로 데이터를 전송하는 단계; 및The first sensor node in the group sending data to the second sensor node in the same group; And 상기 제2 센서 노드는 다른 제2 센서 노드 또는 상기 게이트웨이로 자신이 속한 그룹에서 수집된 데이터를 전송하는 단계Transmitting, by the second sensor node, data collected from a group to which the second sensor node belongs to another second sensor node or the gateway; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 구성 방법.The sensor network configuration method further comprising.
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WO2015137758A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 이화여자대학교 산학협력단 Sensor node and method for transmitting data of sensor node, sink node and method for transmitting data of sink node

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