KR20100045240A - 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 ｆｆｄ 선정 방법 및 장치 - Google Patents

무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 ｆｆｄ 선정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법이 개시된다. 개시된 방법은 싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 노드들을 분류하는 단계(a); 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹(홉카운트=M)에 속한 노드들 중 임의의 노드를 선택하는 단계(b); 상기 단계 (b)에서 선택된 노드로부터 시작하여 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹에 속한 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD(Full Function Device)가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계(c); 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹의 속한 노드 중 임의의 노드를 선택하는 단계(d); 및 상기 선택된 노드로부터 시작하여 상기 홉카운트 (M-n)인 그룹에 속한 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계(e)를 포함하되, 상기 단계 (d) 및 (e)는 n=1부터 시작하여 (M-n)이 1이 될 때까지 반복된다.
FFD, 센서 네트워크, 토폴로지

Description

무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 ＦＦＤ 선정 방법 및 장치{Method and Device for Selecting FFD for maintaining Connectivity of Network in Wireless Sensor Network}
본 발명은 네트워크 토폴로지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 IEEE 802.15.4 기반의 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크의 네트워크 디바이스는 가정의 가전기기, 사무기기 및 각종 장치들을 위해 간편한 근거리 무선 네트워크의 표준이 필요하다. 특히 USN은 다양한 장치들에 부착되어 사용하기 위해 무선의 네트워크가 필요하며 제한된 프로세스 파워를 가지고 있는 장치에 기존의 무선 랜 디바이스를 사용하기에는 무리가 있기 때문에 USN에 필요한 네트워크 디바이스는 통신 프로토콜이 가벼워야 한다. 아울러, 플러그앤플레이(Plug and Play) 방식의 간편한 설치로 다양한 장치들간의 상호 협력적 네트워크를 도모하기 위한 확장성이 요구된다. 나아가, USN 네트워크 장치들은 이동성과 휴대성을 고려하여야 하므로 저전력적인 특성과 산업적인 측면에서 가격이 저렴해야 하는 특성이 요구된다.
일반적으로 USN의 네트워크 표준으로 IEEE 802.1x의 무선 네트워크 표준들을 따르게 되는데, 기존의 IEEE 802.11 표준으로부터 LAN보다 작은 범위를 갖는 PAN을 위한 표준으로 IEEE 802.15 표준이 제정되었다. IEEE 802.15 표준안은 WPAN을 구성하고 이를 지원하기 위해 제안된 표준이다.
이에 대한 기반 기술은 WLAN 저전력 소모와 복잡도가 낮은 영역에서 무선 기술을 바탕으로 WPAN WG(WPAN Working Group, IEEE 802.15.4)에서 연구중이며, 개인의 생활 공간 10m 내에서 통신을 가능하게 하는 물리 계층과 데이터 링크 계층의 표준화를 수행하고 있다.
IEEE 802.15.4는 LR-WPAN(Low-Rate Wireless Persoal Area) 네트워크의 MAC과 물리계층에 대한 표준이며 저속의 통신 대역과 저전력을 목표로 하는 프로토콜로서 현재 센서 네트워크 구현에 가장 적합한 통신 기술로 인식되고 있다.
IEEE 802.15.4는 2.4GHz, 868/915MHz의 3개의 밴드를 지원하며, 네트워크 장치간의 네트워크 접근 방식은 CSMA-CA를 기본으로 한다. 또한, IEEE 802.15.4.의 네트워크 장치는 두 종류의 장치로 구분되는데, 하나는 피어투피어를 지원하고 코디네이터 기능을 지원하는 FFD(Full Fuction Device)이고 다른 하나는 네트워크 말단에서 접속만 가능한 RFD(Reduced Function Device)이다.
FFD는 IEEE 802.15.4가 지원하는 모든 네크워크 토폴로지를 지원하며 FFD와 RFD 사이에서 데이터를 주고받을 수 있고 PAN 코디네이터의 역할을 수행할 수도 있으며, IEEE 802.15.4에서 노드가 할 수 있는 모든 기능을 수행한다.
이에 비해, RFD는 더 작고 가벼운 장치에 적합하도록 디자인된 장치로서 단 순 기능과 간단한 동작으로 에너지 소모율을 낮추기 위한 장치이다. RFD는 네트워크 토폴로지의 말단에서 접속해서 데이터 전송만이 가능하다. 이는 RFD가 피어투피어 형태로 데이터를 전송할 수 없음을 의미하고 더불어 PAN 코디네이터의 역할을 수행할 수 없음을 의미한다. 즉, RFD는 데이터를 FFD로만 전송가능할 뿐 데이터의 릴레이 기능을 수행할 수는 없다.
IEEE 802.15.4 네트워크에서는 노드를 FFD로 동작시킬지 또는 RFD로 동작시킬지 여부를 결정하는 과정이 필요하며, 어떠한 노드를 FFD로 선정할지 결정하기 위해 CDS(Connected Dominant Set)을 이용한 알고리즘들이 제안되었었다.
Dominating Set은 네트워크를 하나의 그래프 G로 보았을 때, 그래프 G에 속하는 모든 점들이 어떤 집합에 속하는 점들 중 하나이거나 그 집합에 속하는 점들의 이웃하는 점들이 포함된다면 그 집합을 Dominating Set이라고 한다.
CDS는 Dominating Set을 이루고 있는 점들이 모두 연결성을 가지고 있을 경우의 집합을 의미하며, 그 중에서 가장 작은 CDS를 MCDS(Minimum CDS)로 정의한다.
일반적인 그래프에서, MCDS를 찾는 것은 가능하지 않다는 것이 알려져 있으며, CDS의 크기를 줄여나가는 알고리즘들이 제시되었다.
도 1은 CDS를 설명하기 위한 네트워크의 일례를 도시한 도면이다. 도 1에서, 네트워크는 x,y,u,v,z의 5개의 노드가 존재하며, 이중 u 노드 및 v 노드는 다른 모든 노드들과 연결성을 유지하고 있기 때문에, {u,v}는 CDS로 정의할 수 있다. 특히, v 노드는 모든 노드들과 연결성을 유지하고 있는 바, {v} 역시 CDS로 정의할 수 있으며, {v}는 MCDS에 해당된다.
CDS를 찾기 위한 종래의 알고리즘으로 마킹 프로세스(Marking Process) & 룰-K가 있다. 이 방식은 마킹 프로세스에 의해 CDS를 찾고 룰-K 방식에 의해 CDS의 사이즈를 줄이는 방식이다.
이 방식은 두 단계에 걸쳐서 연산을 하여야 하므로 FFD를 찾는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
마킹 프로세스 & 룰-K의 문제점을 해결하기 위해 Self-Pruning 방식이 제안되었다.
도 2는 종래의 Self-Pruning 방식을 설명하기 위한 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, Self-Pruning은 싱크(Sink) 노드인 0번 노드를 기준으로 각 노드들에게 순차적으로 아이디를 부여하고 각 노드별로 연결성 테스트를 하는 방식으로 CDS를 찾는 바, 한 번의 단계로 CDS를 찾아낼 수 있다.
그러나, Self-Pruning은 홉수가 작은 노드가 우선권을 가지고 연산이 수행되는 관계로 네트워크를 구성하는 노드들에 순차적으로 아이디가 부여되어야 하는데, 실질적인 분산 네트워크에서 이러한 방식으로 아이디를 부여하는 것은 상당히 어려운 문제점이 있었다.
또한, Self-Pruning은 CDS를 찾기 위해 각 노드에 대해 2-홉(Hop)의 이웃 노드 정보를 필요로 하였다. 그러나, 헬로 메시지들의 충돌로 인해 2-홉 이웃 노드 정보를 획득하는 것은 어려운 문제점이 있었으며 에너지 측면에서 비효율적이기도 하였다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 보다 빠른 시간에 센서 네트워크에서 FFD를 선정할 수 있는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 이웃 노드의 1-홉 정보만으로도 효율적으로 FFD를 선정할 수 있는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 노드의 싱크 노드와의 홉 카운트 정보를 이용하여 효율적으로 FFD를 선정하는 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 노드들을 분류하는 단계(a); 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹(홉카운트=M)에 속한 노드들 중 임의의 노드를 선택하는 단계(b); 상기 단계 (b)에서 선택된 노드로부터 시작하여 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹에 속한 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD(Full Function Device)가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계(c); 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹의 속한 노드 중 임의의 노드를 선택하는 단계(d); 및 상기 선택된 노드로부터 시작하여 상기 홉카운트 (M-n)인 그룹에 속한 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계(e)를 포함하되, 상기 단계 (d) 및 (e)는 n=1부터 시작하여 (M-n)이 1이 될 때까지 반복되는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법이 제공된다.
상기 단계(b)는 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 노드들 중 아이디가 가장 작은 노드를 선택한다.
상기 단계(c)에서 상기 FFD 또는 RFD 설정은 상기 홉카운트가 가장 큰 그룹에 속한 노드들의 아이디에 기초하여 순차적으로 수행될 수 있다.
상기 단계(d)에서, 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹에 속한 노드들 중 주변 노드 FFD의 수가 가장 많은 노드가 선택될 수 있다.
상기 단계(d)에서 주변 노드 FFD의 수가 가장 많은 노드가 경합될 경우 아이디가 가장 작은 노드가 선택될 수 있다.
상기 단계(e)는 상기 단계 (d)에서 선택된 노드에 대한 FFD 또는 RFD 설정이 완료된 후 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹에 속한 노드들에 대해 아이디에 기초하여 순차적으로 수행된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 노드들을 그룹별로 분류하는 노드 분류 단계(a); 및 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 노드들부터 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 작은 그룹의 노드들을 순차적으로 FFD 또는 RFD로 설정하는 그룹별 FFD/RFD 설정 단계(b)를 포함하되, 상기 그룹별 FFD/RFD 설정 단계(b)는, 그룹에 포함된 노드들 중 하나의 노드를 선택 하는 단계; 및 상기 선택된 노드로부터 시작하여 상기 그룹에 포함된 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계를 포함하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 네트워크를 구성하는 노드들에 아이디를 할당하는 아이디 할당부; 싱크 노드와의 홉카운트를 기초로하여 네트워크를 구성하는 노드들을 그룹별로 분류하는 노드 분류부; 상기 그룹에 속한 노드들 중 FFD/RFD 설정을 개시할 노드를 선택하는 노드 선택부; 및 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 노드들부터 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 작은 그룹의 노드들을 순차적으로 FFD 또는 RFD로 설정하며, 동일한 홉카운트를 가진 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 FFD/RFD 설정부를 포함하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 보다 빠른 시간에 센서 네트워크에서 FFD를 선정할 수 있으며, 이웃 노드의 1-홉 정보만으로도 효율적으로 FFD를 선정할 수 있는 장점이 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치는 아이디 할당부(300), 노드 분류부(302), 노드 선택부(304) 및 FFD/RFD 설정부(306)를 포함할 수 있다.
도 3에서, 아이디 할당부(300)는 네트워크를 구성하는 노드들에 대해 고유의 아이디를 할당하는 기능을 한다. 아이디 할당부(300)는 각 노드별로 고유한 아이디를 할당하기만 하면 되고, 아이디 정보와 싱크 노드와의 거리 또는 싱크 노드와의 홉 카운트 정보가 연관성을 가질 필요는 없다. 기존의 Self-Pruning 방식에서는 각 노드의 아이디가 싱크 노드의 거리에 따라 순차적으로 부여될 필요가 있었으나, 본 발명에서는 각 노드를 고유하게 식별할 수 있도록만 아이디가 부여되면 된다.
노드 분류부(302)는 각 노드들을 싱크 노드와의 홉카운트 정보를 기준으로 분류하는 기능을 한다. 노드 분류부(302)는 싱크 노드와 같은 홉카운트 정보를 가지는 노드들을 그룹별로 분류한다. 예를 들어, 싱크 노드와의 홉카운트가 n인 노드들과 싱크 노드와의 홉카운트가 n-1인 노드들을 서로 다른 그룹으로 분류한다. 싱크 노드와의 홉카운트 정보는 초기에 네트워크 구성 시에 획득할 수 있다.
본 발명은 노드들을 싱크 노드와의 홉카운트 정보를 기준으로 분류한 후 홉 카운트가 높은 그룹의 노드들부터 FFD를 선정하는 방식으로 진행한다. 즉, 싱크 노드와의 홉 카운트가 가장 많은 노드 그룹에 속한 노드들부터 각 노드를 FFD로 설정 할지 또는 RFD로 설정할지 여부를 판단한다.
노드 선택부(304)는 같은 그룹에 속하는 노드들 중 FFD/RFD 선정 절차를 수행할 노드를 선택하는 기능을 한다. 같은 그룹에 속하는 노드는 복수개가 존재하며, 노드 선택부(304)는 어떠한 노드에 대해 우선적으로 FFD/RFD 설정을 수행하고 어떠한 노드에 대해 차후에 FFD/RFD 설정을 수행할 지를 결정하는 기능을 한다.
차후에 설명하겠지만, 본 발명에 의한 FFD 선정 알고리즘에 의할 경우 같은 그룹에 속하는 노드들(싱크 노드와의 홉카운트 정보가 동일한 노드들) 중 가장 먼저 선택되는 노드는 FFD로 선정이 되기 때문에 어떠한 노드부터 FFD/RFD 판단을 수행할지 여부는 시스템의 효율성에 영향을 줄 수 있다.
전술한 바와 같이, 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 노드 그룹의 노드들부터 FFD/RFD 판단이 수행되며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 노드 그룹의 경우 할당된 아이디가 가장 작은 노드부터 FFD/RFD 판단이 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식으로 노드를 선택할 수도 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 노드 그룹 이외의 노드 그룹들의 노드에 대해서는 아이디가 아닌 주변에 존재하는 FFD가 가장 많은 노드부터 FFD/.RFD 판단을 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 주변 FFD의 수는 해당 노드 그룹과 해당 노드 그룹보다 홉 카운트가 1이 높은 그룹의 노드들에 속한 FFD에 대해서만 카운팅되며, 그 외 그룹들의 FFD에 대해서는 카운팅되지 않는다.
가장 높은 홉카운트를 가진 노드 그룹에서의 노드 선택 및 그 외의 노드 그룹에서의 노드 선택에 대해서는 별도의 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
FFD/RFD 설정부(306)는 노드 선택부(304)에 의해 선택된 노드를 FFD로 설정할지 또는 RFD로 설정할지 여부를 판단하는 기능을 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, FFD/RFD 설정부(306)는 현재 판단이 되는 노드(Current Node)가 속한 그룹의 노드들 중 현재 노드(Current Node)의 주변에 FFD가 존재하는지 여부에 의해 현재 노드를 FFD 또는 RFD로 설정한다.
예를 들어, 현재 노드의 주변 노드(다이렉트로 데이터 전송이 가능한 노드)면서 같은 그룹에 속한 노드들 중 FFD가 존재할 경우, 해당 노드는 RFD로 설정되며, 현재 노드의 주변 노드면서 같은 그룹에 속한 노드들 중 FFD가 존재하지 않을 경우 해당 노드는 FFD로 설정된다.
FFD인지 RFD인지 여부는 노드별로 순차적으로 수행되기 때문에 주변 노드면서 같은 그룹에 속하는 노드들 중 RFD인지 FFD인지 판단이 되지 않은 노드들이 존재할 수 있는데, 이와 같이 판단이 되지 않은 노드들은 FFD/RFD 설정 시 고려하지 않는다.
따라서, 같은 그룹에 속하는 노드들 중 가장 먼저 선택되는 노드는 FFD로 설정이 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법의 개념도를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4는 설명의 편의를 위해 가정된 네트워크이며, 0번 노드는 싱크 노드로 동작한다. 도 4에서 각 노드는 인접한 가로, 세로 및 대각선 방향의 노드를 다이렉트로 통신 가능한 주변 노드로 가진다는 점이 가정된다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서의 FFD 선정 방법을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 우선 싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 네트워크를 구성하는 구성하는 노드들을 분류한다(단계 500). 즉, 싱크 노드와의 홉카운트가 동일한 노드들을 그룹별로 분류한다.
도 4를 참조하면, 싱크 노드는 0번으로 설정되고, 싱크 노드와의 홉카운트가 1인 노드들인 1, 2, 3번 노드는 제1 그룹으로 분류되고, 싱크 노드와의 홉카운트가 2인 노드들인 4, 5, 6, 7, 8번 노드는 제2 그룹으로 분류되며, 싱크 노드와의 홉카운트가 3인 노드들인 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15번 노드는 제3 그룹으로 분류된다. 싱크 노드와의 홉카운트 정보는 초기에 네트워크 구성 시에 획득할 수 있다.
싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 각 노드들을 분류하면, 가장 큰 홉 카운트(홉카운트=M)를 가지는 노드 그룹에 대해서 RFD/FFD 설정 절차가 수행되며, 가장 큰 홉카운트를 가지는 노드 그룹에서 아이디가 가장 작은 노드가 선택된다(단계 502). 여기서, 본 발명이 아이디가 가장 작은 노드 중 하나를 선택하는 것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식으로 임의의 노드가 설정될 수 있다는 점은 당업자 에게 있어 자명할 것이다.
도 4의 예시된 네트워크에서, 가장 큰 홉카운트를 가지는 제3 그룹의 노드 중 하나가 선택되며, 가장 작은 아이디를 가지는 9번 노드가 제3 그룹으로부터 선택될 수 있다.
가장 큰 홉카운트를 가지는 노드 그룹에서 하나의 노드가 선택되면, 선택된 노드로부터 순차적으로 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드들 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 FFD/RFD를 설정하는 절차가 수행된다(단계 504).
본 발명의 실시예에 따르면, 아이디가 가장 적은 9번 노드에 대해 먼저 FFD/RFD 설정 절차가 수행되며, 가장 먼저 판단되는 9번 노드의 주변에는 FFD가 존재하지 않으므로, 9번 노드는 FFD로 설정된다.
9번 노드에 대한 설정 절차가 완료되면, 제3 그룹에서 순차적으로 10번 노드에 대해 FFD/RFD 설정 절차를 수행한다. 10번 노드의 경우 동일한 홉카운트를 가지며 주변 노드인 9번 노드가 FFD이므로 10번 노드는 RFD로 설정된다.
한편, 11번 노드는 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드로 12번 노드와 10번 노드가 존재하나, 10번 노드는 RFD이고 12번 노드는 아직 FFD/RFD 설정이 되지 않았으므로 주변에 FFD가 존재하지 않는 것으로 판단되어 FFD로 설정된다.
이와 같은 FFD/RFD 설정 절차는 제3 그룹에 속하는 모든 노드들에 대해 순차적으로 진행되며, 도 4에 도시된 네트워크의 경우 9, 11, 14번 노드가 FFD로 설정되고, 10, 12, 13, 15번 노드가 RFD로 설정됨을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
싱크 노드와의 홉카운트가 가장 높은 그룹의 노드들의 FFD/RFD 설정 절차가 완료되면 이보다 하나 작은 홉수를 가지는 그룹의 노드들에 대한 FFD/RFD 설정 절차가 수행된다.
도 5의 순서도에서, n=1로 설정하고, 싱크 노드와 가장 큰 홉카운트를 M으로 설정할 때, 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹의 노드들에 대해 FFD/RFD 설정 절차가 수행된다(단계 506).
싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹의 노드들에 대해서도 FFD/RFD 설정을 위한 임의의 노드가 최초로 선택되어야 한다. 최초 노드를 선택하기 위한 다양한 기준이 사용될 수 있으나, 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 따르면, (M-n) 그룹의 노드들 중 주변 노드 FFD가 가장 많은 노드가 최초 노드로 설정되는 것이 바람직하다. 본 발명의 알고리즘에 의할 경우 각 노드 그룹에서 최초로 선택되는 노드는 FFD로 설정되며, 주변 노드로 많은 FFD를 가지는 노드가 네트워크 연결성이 좋을 개연성이 높기 때문이다. 물론, 다른 노드 선택 기준이 사용될 수도 있으며, 이러한 변형이 본 발명의 범주에 속한다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
주변 노드 FFD의 수가 경합될 경우, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경합되는 노드 중 가장 작은 아이디를 가지는 노드가 최초 노드로 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 네트워크에서, 싱크 노드와의 홉카운트가 2인 제2 그룹의 노드들인 4, 5, 6, 7, 8번 노드에 대해 FFD/RFD 설정 절차가 수행되며, 전술한 바와 같이 주변 노드로 가장 많은 FFD를 가지는 노드가 최초 노드로 선택된다.
도 4의 도시된 네트워크에서, 4, 5, 6, 7, 8번 노드의 주변 노드 FFD 수는 각각 1개, 1개, 2개, 2개, 1개이다. 6번 노드와 7번 노드가 각각 주변 노드로 2개의 FFD를 가지고 있으므로 서로 경합되나, 아이디가 작은 6번 노드가 최초 노드로 선택될 수 있다.
(M-n)홉카운트를 가지는 그룹에서 최초 노드가 선택되면, 해당 최초 노드는 FFD로 설정되며, (M-n)홉카운트를 가지는 노드들 중 가장 아이디가 작은 노드로부터 FFD/RFD 설정 절차가 수행되며, 단계 504와 동일한 방식으로 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드에 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정한다(단계 508).
도 4에 도시된 네트워크에서, 최초 노드로 선정된 6번 노드는 FFD로 설정되며, 가장 아이디가 작은 4번 노드부터 FFD/RFD 설정 절차가 수행된다.
4번 노드의 경우, 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하지 않으므로 FFD로 설정된다. 한편, 5번 노드는 동일한 홉카운트를 가지면서 주변 노드인 4번 노드가 FFD이므로 RFD로 설정되며, 7번 노드 역시 동일한 이유로 RFD로 설정된다.
한편, 8번 노드는 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하지 않으므로 FFD로 설정된다.
단계 506 및 단계 508은 n을 증가키시면서 (M-n)이 0이 될 때까지 각 그룹의 노드들에 대해 계속적으로 수행된다.
도 4에 도시된 네트워크에서 싱크 노드와의 홉카운트 1인 그룹의 1, 2, 3번 노드는 상술한 바와 동일한 방식에 의해 3번 노드가 FFD로 선정되고 1번 노드 및 2번 노드가 RFD로 선정된다는 점을 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FFD 선정 방법에 의할 경우 네트워크 사이즈에 따른 FFD 비율과 종래의 Self-Pruning에 의할 경우 네트워크 사이즈에 따른 FFD 비율을 비교한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FFD 선정 방법에 의할 경우 네트워크 사이즈가 증가할 때 FFD의 비율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
그러나, Self-Pruning 방식이 이용될 경우 네트워크 사이즈가 증가할 때 FFD의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
전체적인 시스템의 에너지 효율을 향상시키기 위해서는 FFD의 수가 최소화되는 것이 바람직하며, 본 발명의 FFD 선정 방법이 사용될 경우 Self-Pruning에 비해 에너지 효율이 뛰어나다는 점을 도 6으로부터 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 CDS를 설명하기 위한 네트워크의 일례를 도시한 도면.
도 2는 종래의 Self-Pruning 방식을 설명하기 위한 네트워크 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법의 개념도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법의 흐름을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FFD 선정 방법에 의할 경우 네트워크 사이즈에 따른 FFD 비율과 종래의 Self-Pruning에 의할 경우 네트워크 사이즈에 따른 FFD 비율을 비교한 도면.

Claims (15)

  1. 싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 노드들을 분류하는 단계(a);
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹(홉카운트=M)에 속한 노드들 중 임의의 노드를 선택하는 단계(b);
    상기 단계(b)에서 선택된 노드로부터 시작하여 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹에 속한 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD(Full Function Device)가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계(c);
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹의 속한 노드 중 임의의 노드를 선택하는 단계(d); 및
    상기 선택된 노드로부터 시작하여 상기 홉카운트 (M-n)인 그룹에 속한 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계(e)를 포함하되,
    상기 단계 (d) 및 (e)는 n=1부터 시작하여 (M-n)이 1이 될 때까지 반복되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(b)는 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 노드들 중 아이디가 가장 작은 노드를 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계(c)에서 상기 FFD 또는 RFD 설정은 상기 홉카운트가 가장 큰 그룹에 속한 노드들의 아이디에 기초하여 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단계(d)에서 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹에 속한 노드들 중 주변 노드 FFD의 수가 가장 많은 노드가 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계(d)에서 주변 노드 FFD의 수가 가장 많은 노드가 경합될 경우 아이디가 가장 작은 노드가 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계(e)는 상기 단계 (d)에서 선택된 노드에 대한 FFD 또는 RFD 설정이 완료된 후 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 (M-n)인 그룹에 속한 노드들에 대해 아이디에 기초하여 순차적으로 FFD 또는 RFD 설정을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  7. 싱크 노드와의 홉카운트를 기준으로 노드들을 그룹별로 분류하는 노드 분류 단계(a); 및
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 노드들부터 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 작은 그룹의 노드들을 순차적으로 FFD 또는 RFD로 설정하는 그룹별 FFD/RFD 설정 단계(b)를 포함하되,
    상기 그룹별 FFD/RFD 설정 단계(b)는,
    그룹에 포함된 노드들 중 하나의 노드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 노드로부터 시작하여 상기 그룹에 포함된 노드들에 대해 동일한 홉카운트를 가지는 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 경우, 상기 단계(b)에서 그룹에 포함된 노드들 중 선택되는 노드는 아이디가 가장 작은 노드인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹이 아닐 경우, 상기 단계(b)에서 그룹에 포함된 노드들 중 선택되는 노드는 주변 노드 FFD의 수가 가장 많은 노드인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주변 노드 FFD의 수가 경합될 경우, 아이디가 작은 노드가 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 방법.
  11. 네트워크를 구성하는 노드들에 아이디를 할당하는 아이디 할당부;
    싱크 노드와의 홉카운트를 기초로하여 네트워크를 구성하는 노드들을 그룹별로 분류하는 노드 분류부;
    상기 그룹에 속한 노드들 중 FFD/RFD 설정을 개시할 노드를 선택하는 노드 선택부; 및
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 노드들부터 상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 작은 그룹의 노드들을 순차적으로 FFD 또는 RFD로 설정하며, 동일한 홉카운트를 가진 주변 노드 중 FFD가 존재하는지 여부에 의해 해당 노드를 FFD 또는 RFD로 설정하는 FFD/RFD 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센 서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹의 경우, 상기 노드 선택부는 아이디가 가장 작은 노드를 상기 FFD/RFD 설정을 개시할 노드로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 싱크 노드와의 홉카운트가 가장 큰 그룹이 아닐 경우, 상기 노드 선택부는 주변 노드 FFD의 수가 가장 많은 노드를 상기 FFD/RFD 설정을 개시할 노드로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 주변 노드 FFD의 수가 경합될 경우, 상기 노드 선택부는 경합되는 노드들 중 아이디가 작은 노드를 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 FFD/RFD 설정부는 상기 노드 선택부에서 선택한 노드에 대한 FFD/RFD 설정을 완료한 후 아이디에 기초하여 순차적으로 그룹에 속한 노드들에 대해 FFD/RFD 설정을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 네트워크 연결성 유지를 위한 FFD 선정 장치.
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