KR20100068073A - 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 질의어의 전파를 제한하고 센서 노드의 전력 공급을 제어하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치는 수신된 질의 메시지를 참조하여 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 센싱 주기 및 상기 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 제어부 및 상기 제어 결과에 따라 상기 센싱 주기로 감지된 상기 센싱 정보를 상기 전송 주기로 송신하는 통신부를 포함한다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network), 센서 노드(Sensor Node), 싱크 노드(Sink Node), 질의(Query) 메시지

Description

무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법{Apparatus and method for managing energy in wireless sensor network}
본 발명은 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질의어의 전파를 제한하고 센서 노드의 전력 공급을 제어하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(WSN; Wireless Sensor Network)는 별도의 유선 네트워크를 구성하지 않고도 원격에서 온도, 습도, 조도, 압력 등 다양한 상태 및 환경 정보를 측정, 감지할 수 있는 무선 기술이다. 이에, 무선 센서 네트워크는 환경 상태 감시, 구조물 및 빌딩 상태 감시, 화산 활동 감시, 정밀한 식물 재배, 지역 및 시설 보안 등 사람의 접근이 어렵거나 상시적으로 측정, 감시, 제어를 필요로 하는 지역 및 대상물에 대한 정보 수집에 효과적으로 활용될 수 있다.
원격에서의 대상물 감시 및 제어를 위해서는 많은 무선 센서 노드가 일정한 영역에 분포되어 하나의 무선 네트워크를 형성하고, 그것이 기존의 PCS(Personal Communications Services), WLAN(Wireless Local Area Network) 및 DSL(Digital Subscriber Line) 등 유무선 네트워크를 통해 별도의 서버에 연결되어야 한다. 따라서, 사용자는 현장에 가지 않더라도 서버로 접속하여 해당 지역 및 대상물의 감시, 관리 등을 수행할 수 있게 된다.
무선 센서 네트워크는 센서, 데이터 프로세싱 모듈 및 무선 통신 모듈을 구비하는 센서 노드로 구성되는데, 배터리 등을 사용함에 따라 센서 노드의 사용 전원이 제한되어 있기 때문에 그 동작 수명을 최대화하기 위하여 낮은 송신 출력에 의한 짧은 무선 커버리지와 에너지 효율적인 무선 프로토콜 기능을 가지고 있는 것이 바람직하다.
센서 노드에 의한 전력 소모는 주로 센싱, 프로세싱 및 통신을 수행하면서 발생하는데, 그 중 통신 및 센싱을 수행함에 따른 전력 소모가 가장 높은 비중을 차지한다.
따라서, 무선 센서 네트워크상에 존재하는 센서 노드에 의한 통신 프로세스 및 센싱 프로세서를 제어하여 불필요한 전력의 소모를 방지하는 발명의 등장이 요구된다.
본 발명은 무선 센서 네트워크상에서 질의어의 전파를 제한하고 센서 노드의 전력 공급을 제어하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치는 수신된 질의 메시지를 참조하여 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 센싱 주기 및 상기 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 제어부 및 상기 제어 결과에 따라 상기 센싱 주기로 감지된 상기 센싱 정보를 상기 전송 주기로 송신하는 통신부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법은 수신된 질의 메시지를 참조하여 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 센싱 주기 및 상기 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 단계 및 상기 제어 결과에 따라 상기 센싱 주기로 감지된 상기 센싱 정보를 상기 전송 주기로 송신하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치 및 방법에 따르면 질의어의 전파를 제한하고 센서 노드의 전력 공급을 제어함으로써 센서 노드에 의한 불필요한 전력의 소모를 방지하는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 나타낸 개념도이다.
무선 센서 네트워크는 싱크 노드(130) 및 센서 노드(201, 202, 203, 204)로 구성되는데, 적어도 하나 이상의 센서 노드(201, 202, 203, 204)는 무선 센서 네트워크상의 광범위한 지역에 배포된다.
그리고, 이러한 센서 노드(201, 202, 203, 204)는 주변의 환경 정보를 수집하여 무선 통신을 통해 싱크 노드(130)로 전달하고, 싱크 노드(130)는 센서 노드들로부터 수신된 데이터를 수집하여 저장한다.
수집된 데이터는 공중 네트워크(public network)를 통하여 제어 서버(120)로 송신되는데, 사용자(110)는 자신의 단말기를 이용하여 제어 서버(120)에 접속하고, 센서 노드들(201, 202, 203, 204)에 의하여 감지된 환경 정보를 모니터링할 수 있게 된다.
한편, 수많은 수의 센서 노드(201, 202, 203, 204)가 넓은 지역에 걸쳐 분포될 수 있는데, 이에 따라 센서 노드(201, 202, 203, 204)의 배터리를 교환하는 것 이 용이하지 않으므로 센서 노드(201, 202, 203, 204)의 에너지 효율을 향상시키려고 하는 연구가 진행되고 있다.
센서 노드(201, 202, 203, 204)에 의한 동작 중 전력 소모가 가장 높은 비중을 차지하는 것은 센싱 동작 및 통신 동작인데, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드(201, 202, 203, 204)는 사용자(110)에 의하여 설정된 센싱 주기 및 전송 주기에 따라 통신 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 센싱 주기가 5초인 경우 센서 노드는 5초 간격으로 센싱 동작을 수행하고, 전송 주기가 3초인 경우 센서 노드는 3초 간격으로 센싱된 환경 정보(이하, 센싱 정보라 한다)를 송신한다.
또한, 센싱 동작 및 통신 동작은 기 설정된 조건에 따라 동작 수행의 여부가 결정될 수 있는데, 예를 들어 센서 노드(201, 202, 203, 204)에 의하여 감지되는 센싱 환경이 온도인 경우, 감지된 온도가 특정 온도 이상인 경우에만 센서 노드(201, 202, 203, 204)에 의하여 센싱 동작 및 통신 동작이 수행될 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드(201, 202, 203, 204)는 구비된 적어도 하나 이상의 센서로의 전력 공급 여부가 사용자(110)에 의하여 결정되어 동작할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드(201, 202, 203, 204)에 제 1 센서 및 제 2 센서가 구비된 경우 사용자(110)는 제 1 센서의 동작을 유지시킨 상태에서 제 2 센서의 전력 공급을 중단할 수 있으며, 제 1 센서와 제 2 센서 모두의 전력 공급을 중단할 수 있는 것이다.
한편, 도 1은 센서 노드(201, 202, 203, 204)가 싱크 노드(130)와 직접 통신하는 것으로 도시되어 있으나, 트리 구조로 센서 노드간의 데이터 경로가 형성될 수도 있음은 물론이다. 즉, 특정 센서 노드가 센싱 정보를 싱크 노드(130)로 전달하기 위해서는 적어도 하나 이상의 센서 노드가 센싱 정보를 전달받아 싱크 노드(130)로 전달할 수 있는 것이다. 이하, 트리 구조의 최상위 계층에서 싱크 노드(130)와 직접 통신하는 센싱 노드를 최상위 센서 노드라 하고, 트리 구조의 최하위 계층에서 몇 개의 센서 노드를 거쳐 싱크 노드(130)와 통신하는 센싱 노드를 최하위 센싱 노드라 한다.
이와 같은 구조 상에서, 각각의 센서 노드에 의하여 생성된 센싱 정보는 상위 센서 노드로 전달되고, 상위 센서 노드는 적어도 하나 이상의 하위 센서 노드로부터 전달받은 센싱 정보를 종합하여 자신의 상위 센서 노드로 전달한다. 그리하여, 최상위 센싱 노드는 자신의 하위 계층에 있는 모든 센싱 노드로부터 센싱 정보를 수신하여 싱크 노드(130)로 전달할 수 있게 된다.
여기서, 전달되는 센싱 정보는 네트워크의 부하를 감소시키기 위하여 압축된 형태로 전달될 수 있다. 이를 위하여, 각각의 센서 노드는 압축되어 전달된 센싱 정보를 압축 해제할 수 있는 수단과 복수 개의 센싱 정보를 종합하여 압축할 수 있는 수단을 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치를 나타낸 블록도로서, 본 발명에서 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치의 기능은 센서 노드에 의하여 수행될 수 있으므로, 이하 센서 노 드(200)라 한다.
센서 노드(200)는 통신부(210), 저장부(220), 제어부(230), 메시지 생성부(240) 및 센서부(250)를 포함하여 구성된다.
센서부(250)는 주변 환경을 감지하는 역할을 수행한다. 여기서, 감지 대상인 주변 환경으로는 온도, 습도, 조도, 압력, 산소량, 가스량 및 잔여 배터리량 등이 포함될 수 있는데 이를 위하여 센서부(250)는 적어도 하나 이상의 센서를 구비할 수 있다. 즉, 각각의 센서는 서로 다른 주변 환경을 감지할 수 있는 것으로서 예를 들어, 센서부(250)가 제 1 센서 및 제 2 센서로 구성되어 있는 경우, 제 1 센서는 온도를 감지하고 제 2 센서는 산소량을 감지할 수 있는 것이다.
제어부(230)는 통신부(210), 저장부(220), 메시지 생성부(240) 및 센서부(250)에 대한 전반적인 제어를 수행한다.
또한, 제어부(230)는 수신된 질의 메시지를 참조하여 센서부(250)의 센싱 주기 및 센서부(250)에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 역할을 수행한다. 즉, 제어부(230)는 센서부(250)를 구성하는 각 센서의 센싱 주기 및 각 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 역할을 수행하는 것이다. 센싱 주기 및 전송 주기의 제어를 위하여, 센서 노드(200)에는 타이머(미도시)가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 질의 메시지는 센서 노드(200)에게 특정 동작을 요청하기 위한 메시지로서, 주변 환경의 감지 결과를 요청하기 위한 주기 설정 질의 메시지, 센싱 지역을 설정하는 지역 설정 질의 메시지 및 센서 노드(200)의 동작을 갱신하기 위한 갱신 질의 메시지 중 하나일 수 있다. 질의 메시지는 사용자(110)로부터 송신된 것일 수 있으며, 제어 서버(120)에 의하여 자동적으로 생성되어 송신된 것일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질의 메시지를 나타낸 도면으로서, 주기 설정 질의 메시지를 나타낸 도면이다.
주기 설정 질의 메시지(300)는 목표 노드 필드(310), 질의 종류 필드(320), 센싱 조건 필드(330), 센싱 주기 필드(340) 및 전송 주기 필드(350) 중 적어도 하나를 포함하여 구성된다.
목표 노드 필드(310)에는 질의 메시지(300)의 수신 대상인 노드의 식별자가 명시된다. 즉, 사용자(110) 및 제어 서버(120)는 특정 센서 노드로 질의 메시지(300)를 송신하기 위하여 해당 센서 노드의 식별자를 목표 노드 필드(310)에 명시할 수 있는 것이다.
또한, 목표 노드 필드(310)에는 질의 메시지(300)의 수신 대상인 센서 노드로서 무선 센서 네트워크상에 포함된 모든 센서 노드를 나타내는 예약어(이하, 전체 노드 예약어라 한다)가 명시될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따라 목표 노드 필드(310)에 전체 노드 예약어가 명시되는 경우, 이는 해당 무선 센서 네트워크상의 모든 센서 노드가 질의 메시지(300)의 수신 대상임을 나타낸다. 즉, 특정 센서 노드를 수신 대상으로 하는 질의 메시지(300)에는 특정 노드의 식별자가 포함되어 있으며, 무선 센서 네트워크상의 모든 센서 노드를 수신 대상으로 하는 질의 메시지(300)에는 전체 노드 예약어가 포함되어 있는 것이다.
질의 종류 필드(320)에는 질의 대상이 명시된다. 즉, 센서 노드(200)는 적어도 하나 이상의 센서를 구비할 수 있는데, 구비된 센서 중 적어도 하나 이상의 센서에 의한 응답 여부가 사용자(110) 또는 제어 서버(120)에 의하여 설정될 수 있는 것이다. 또한, 질의 종류 필드(320)에는 해당 센서 노드(200)의 식별자가 명시될 수도 있다. 즉, 사용자(110) 또는 제어 서버(120)는 센서에 의한 센싱 결과를 요청하면서 해당 센서 노드의 식별자도 동시에 요청할 수 있는 것이다.
센싱 조건 필드(330)에는 센싱 주기의 적용 여부에 대한 기준이 명시된다. 도 4는 도 3의 질의 메시지(300)를 구성하는 필드에 특정 값이 대입된 경우를 나타낸 도면으로서, 질의 종류가 온도(410)이고, 센싱 조건이 "20도 초과"(420)이고, 센싱 주기가 2초(430)이며, 전송 주기가 4초(440)인 것이 명시된 질의 메시지(300)를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 센싱 조건 필드(330)에 명시된 센싱 조건이 "20도 초과"인 경우, 센서는 질의 대상으로 명시된 온도를 감시하고 있다가 온도가 20도를 초과하게 되면 질의 메시지(300)에 명시된 센싱 주기에 따라 2초 간격으로 센싱 동작을 수행하는 것이다. 한편, 온도가 20도 이하인 경우 즉 센싱 조건을 만족하지 못하는 경우 센서는 지속적인 온도 감지를 수행할 수 있다.
한편, 전송 주기는 센싱 조건에 따라 설정될 수 있으며, 센싱 조건과 무관하게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 온도가 20도를 초과한 경우에만 전송 주기가 4초로 설정될 수 있으며, 온도와는 무관하게 전송 주기는 무조건 4초로 설정될 수도 있는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 질의 메시지는 SQL(Structured Query Language) 구문으로 작성될 수 있는데, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주기 설정 질의 메시지를 표현하기 위한 SQL 구문(500)을 나타내고 있다.
주기 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(500)은 SELECT-FROM-WHERE 절로 구성될 수 있는데, SELECT문에는 질의 종류가 포함될 수 있고, FROM문에는 목표 노드가 포함될 수 있으며, WHERE문에는 센싱 조건이 포함될 수 있다.
여기서, SELECT문에 명시될 수 있는 질의 종류로는 NODEID, TEMP, OXY 및 BAT 중 적어도 하나가 포함될 수 있는데, NODEID는 목표 노드의 식별자를 나타내고, TEMP는 온도를 나타내고, OXY는 산소량을 나타내며, BAT는 잔여 배터리량을 나타낸다. 예를 들어, 사용자(110) 또는 제어 서버(120)는 SELECT문에 NODEID 및 TEMP를 명시함으로써 목표 노드의 식별자와 함께 온도의 응답을 요청할 수 있는 것이다.
FROM문에 명시될 수 있는 목표 노드로는 node address 또는 NETWORK가 포함될 수 있는데, node address는 목표 노드의 식별자를 나타내고 NETWORK는 무선 센서 네트워크상의 모든 센서 노드를 나타내는 예약어인 전체 노드 예약어를 나타낸다. 예를 들어, 사용자(110) 또는 제어 서버(120)는 FROM문에 node address를 명시함으로써 특정 센서 노드로만 질의 메시지가 송신되도록 할 수 있으며, NETWORK를 명시함으로써 해당 무선 센서 네트워크상의 모든 센서 노드로 질의 메시지가 송신되도록 할 수 있는 것이다.
주기 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(500)에는 SENSINGTIME문 및 SENDTIME문이 포함될 수 있는데 이는 각각 센싱 주기 및 전송 주기를 의미한다. 센싱 주기 및 전송 주기는 초 단위로 설정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
사용자(110)는 무선 센서 네트워크상의 센서 노드 중 특정 영역에 위치한 센서 노드에게만 질의 메시지(300)를 송신할 수도 있는데, 이를 위하여 질의 메시지(300)에 무선 센서 네트워크에 의하여 형성되는 영역 중 특정 영역의 범위를 명시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지역 설정 질의 메시지를 나타낸 도면으로서, 지역 설정 질의 메시지(600)는 목표 노드 필드(610), 질의 종류 필드(620), 센싱 조건 필드(630) 및 센싱 지역 필드(640) 중 적어도 하나를 포함하여 구성된다.
여기서, 목표 노드 필드(610), 질의 종류 필드(620) 및 센싱 조건 필드(630)는 주기 설정 질의 메시지(300)의 그것과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
센싱 지역 필드(640)에는 센싱 정보의 응답이 요청되는 지역이 명시된다. 즉, 사용자(110)는 센싱 지역이 명시된 지역 설정 질의 메시지(600)를 송신함으로써 해당 지역에 존재하는 센서 노드로부터 센싱 정보를 수신할 수 있는 것이다. 여기서, 지역 설정 질의 메시지(600)에 센싱 지역이 명시되는 경우 지역 설정 질의 메시지(600)는 명시된 센싱 지역에 포함된 센서 노드에게만 송신될 수 있다.
한편, 지역 설정 질의 메시지(600)의 목표 노드 필드(610)에는 어떠한 것도 명시되지 않을 수 있는데, 만일 목표 노드 필드(610)에 특정 노드의 식별자가 명시된 경우 센싱 지역에 존재하는 센서 노드 중 명시된 식별자에 대응하는 센서 노드 에게만 지역 설정 질의 메시지(600)가 송신될 수 있다.
그리고, 지역 설정 질의 메시지(600)의 목표 노드 필드(610)에 전체 노드 예약어가 명시된 경우에는 해당 센싱 지역에 존재하는 모든 센서 노드에게 지역 설정 질의 메시지(600)가 송신될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지역 설정 질의 메시지를 표현하기 위한 SQL 구문(700)을 나타낸다.
지역 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(700)도 주기 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(500)과 마찬가지로 SELECT-FROM-WHERE 절로 구성될 수 있는데, SELECT문에는 질의 종류가 포함될 수 있고, FROM문에는 목표 노드가 포함될 수 있으며, WHERE문에는 센싱 조건이 포함될 수 있다.
지역 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(700)에서의 SELECT-FROM-WHERE절은 주기 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(500)에서의 그것과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
지역 설정 질의 메시지를 위한 SQL 구문(700)에는 센싱 주기 및 전송 주기 중 적어도 하나가 포함되거나 모두 생략될 수 있으며, 센싱 정보의 응답이 요청되는 지역의 좌표는 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
한편, 도 7은 센싱 지역의 좌표가 2차원인 것으로 도시되어 있으나 3차원으로 명시될 수도 있음은 물론이다.
또한, 사용자(110)는 센서 노드(200)의 동작을 갱신하기 위한 갱신 질의 메시지(800)를 송신할 수 있는데, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 갱신 질의 메시 지(800)를 나타낸 도면으로서, 갱신 질의 메시지(800)는 목표 노드 필드(810), 갱신 조건 필드(820) 및 갱신 동작 필드(830) 중 적어도 하나를 포함하여 구성된다.
여기서, 목표 노드 필드(810)는 주기 설정 질의 메시지(300)의 그것과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 갱신 조건 필드(820)에는 갱신 동작의 수행 여부에 대한 기준이 명시되는데, 이는 주기 설정 질의 메시지(300)의 센싱 조건과 유사한 것으로 이해될 수 있다.
갱신 동작 필드(830)에는 센서 노드(200)에게 요청되는 동작이 명시되는데, 갱신 동작 필드(830)에는 센싱 정보의 송신 중단, 센싱 정보의 재송신, 센싱 주기, 전송 주기, 특정 센서의 동작 여부, 잔여 배터리 사용 여부 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
즉, 사용자(110)는 갱신 질의 메시지(800)를 송신함으로써 센싱 정보가 응답되지 않도록 하거나 다시 응답되도록 설정할 수 있으며, 센싱 주기 및 전송 주기 등을 설정할 수도 있는 것이다. 또한, 갱신 질의 메시지(800)를 이용하여 사용자(110)는 센서 노드(200)에 구비된 복수 개의 센서 중 특정 센서의 동작 여부를 결정할 수 있으며 잔여 배터리의 사용 여부도 결정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 갱신 질의 메시지를 표현하기 위한 SQL 구문(900)을 나타낸다.
갱신 질의 메시지(900)는 UPDATE문, SET문 및 WHERE문을 포함하여 구성된다.
UPDATE문에는 목표 노드가 포함될 수 있고, SET문에는 갱신 동작이 포함될 수 있으며, WHERE문에는 갱신 조건이 포함될 수 있다.
UPDATE문에 명시될 수 있는 목표 노드로는 node address 또는 NETWORK가 포함될 수 있는데, node address는 목표 노드의 식별자를 나타내고 NETWORK는 전체 노드 예약어를 나타낸다.
SET문에 명시될 수 있는 갱신 동작으로는 stop, restart, SENSINGTIME, SENDTIME, TempActCon, OxyActCon 및 BatActCon 중 적어도 하나가 포함될 수 있는데, stop은 센싱 정보의 송신 중단을 나타내고, restart는 센싱 정보의 재송신을 나타내고, SENSINGTIME은 센싱 주기를 나타내고, SENDTIME은 전송 주기를 나타내고, TempActCon는 온도 센서의 동작 여부를 나타내고, OxyActCon는 산소량 센서의 동작 여부를 나타내며, BatActCon는 잔여 배터리 사용 여부를 나타낸다.
다시 도 2를 설명하면, 제어부(230)는 갱신 동작에 따른 동작이 수행되도록 통신부(210) 및 센서부(250)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 센싱 정보의 송신 여부에 대한 사항이 갱신 동작에 포함되어 있는 경우 제어부(230)는 센서부(250) 및 통신부(210)에게 제어 명령을 전달하여 그 동작 여부를 제어할 수 있는 것이다.
한편, 갱신 동작에 명시된 특정 센서의 동작 여부가 해당 센서로의 전력 공급 여부인 경우, 제어부(230)는 해당 센서의 전력 공급 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서의 전력 차단 명령이 갱신 동작에 포함되어 있는 경우 제어부(230)는 온도 센서로의 전력을 차단하는 것이다.
또한, 제어부(230)는 갱신 동작에 포함된 센싱 주기 및 전송 주기에 따라 센서부(250) 및 통신부(210)를 제어할 수 있다.
통신부(210)는 제어부(230)의 제어 결과에 따라 질의 메시지(300, 800)에 명시된 센싱 주기로 감지된 센싱 정보를 질의 메시지에 명시된 전송 주기로 송신하는 역할을 수행한다. 또한, 후술하는 바와 같이 통신부(210)는 하위 센서 노드로부터 하위 센서 노드의 위치 정보를 수신하고, 상위 센서 노드로 자신의 위치 정보를 송신하는 역할도 수행한다.
전술한 바와 같이, 사용자(110)는 무선 센서 네트워크상에 존재하는 센서 노드 중 특정 센서 노드에게 질의 메시지(300, 600, 800)를 송신할 수 있다. 이를 위하여, 제어 서버(120)에는 각 센서 노드의 위치 정보를 확보하고 있는 것이 바람직한데, 이를 위하여 무선 센서 네트워크상의 모든 센서 노드는 자신의 위치 정보를 제어 서버(120)로 송신할 수 있다.
본 발명에서 센서 노드(200)는 자신의 위치 정보를 송신함에 있어서 하위 센서 노드의 위치 정보도 함께 송신할 수 있다. 즉, 센서 노드(200)는 상위 센서 노드로 위치 정보를 송신하는데, 이 때 하위 센서 노드로부터 수신된 위치 정보도 함께 송신할 수 있는 것이다.
이에 따라, 센서 노드(200)가 송신하는 위치 정보는 복수 개의 센서 노드의 위치 정보일 수 있는데, 이하 특정 센서 노드의 위치 정보가 포함된 데이터를 메타데이터라 하고, 복수 개의 메타데이터가 축적된 것을 메타데이터 테이블이라 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 메타데이터 테이블을 나타낸 도면으로서, 메타데이터 테이블(1000)은 노드 식별자(1010), 센서 정보(1020) 및 노드 위치(1030)를 포함하여 구성된다.
노드 식별자(1010)는 자신의 위치 정보를 송신하고자 하는 센서 노드(200)의 식별자를 나타내고, 센서 정보(1020)는 해당 센서 노드(200)가 구비하고 있는 적어도 하나 이상의 센서의 종류를 나타낸다.
노드 위치(1030)는 해당 센서 노드(200)가 배치되어 있는 무선 센서 네트워크상의 공간 정보로서 특정 지점을 의미할 수 있고, 특정 영역 범위를 의미할 수 있다.
또한, 도 10에는 노드 위치(1030)가 X축 및 Y축으로 구성된 것을 나타내고 있으나, 3차원상의 공간에 배치되어 있는 센서 노드(200)는 자신의 위치를 통지하기 위하여 X축, Y축 및 Z축으로 구성된 센서 위치를 메타데이터 테이블(1000)에 포함시킬 수 있다.
하위 센서 노드로부터 메타 데이터 테이블을 수신한 센서 노드(200)는 자신의 위치 정보가 포함된 메타데이터 테이블에 수신된 메타데이터 테이블을 통합할 수 있는데, 이 때 센서 노드의 계층 순위에 따라 메타데이터의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 최상위 계층의 제 1 센서 노드, 중간 계층의 제 2 센서 노드 및 최하위 계층의 제 3 센서 노드가 존재하고 있는 무선 센서 네트워크상에서, 제 3 센서 노드가 메타데이터 테이블을 제 2 센서 노드로 송신하면, 제 2 센서 노드는 자신의 위치 정보가 포함된 메타데이터를 메타데이터 테이블의 상부에 위치시키고, 제 3 센서 노드의 위치 정보가 포함된 메타데이터를 메타데이터 테이블의 하부에 위치시키는 것이다.
또한, 제 2 센서 노드는 자신의 위치 정보 및 제 3 센서 노드의 위치 정보가 포함된 메타데이터 테이블을 제 1 센서 노드로 송신하게 되는데, 제 1 센서 노드는 자신의 위치 정보가 포함된 메타데이터를 메타데이터 테이블의 상부에 위치시키고, 제 2 센서 노드로부터 수신한 메타데이터 테이블의 메타데이터를 하부에 위치시킨다.
이와 같이 센서 노드의 계층 순위에 따라 메타데이터 테이블이 구성됨에 따라 특정 센서 노드를 추적할 수 있는 경로가 결정되는데, 이를 참조하여 사용자(110)는 특정 센서 노드에게 질의 메시지(300, 600, 800)를 송신할 수 있게 된다.
다시 도 2를 설명하면, 메시지 생성부(240)는 메타데이터를 생성하는 역할을 수행한다. 여기서, 메타데이터에는 센서 노드(200)에 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 종류 및 위치가 포함될 수 있음은 전술한 바와 같다.
메타데이터를 생성함에 있어서, 메시지 생성부(240)는 하위 센서 노드로부터 수신된 메타데이터에 포함된 정보를 자신이 생성한 메타데이터에 포함시킬 수 있다.
즉, 메시지 생성부(240)는 자신이 생성한 메타데이터 테이블에 수신한 메타데이터 테이블을 통합할 수 있는 것으로서, 메타데이터 테이블을 통합함에 있어서, 각각의 메타데이터를 센서 노드의 계층 순위에 따라 배치할 수 있음은 전술한 바와 같다.
또한, 메시지 생성부(240)는 센서부(250)에 의하여 감지된 센싱 정보가 포함 된 메시지를 생성할 수도 있다.
저장부(220)는 수신된 메타데이터 테이블 및 생성된 메타데이터 테이블을 임시로 저장하는 역할을 수행한다. 저장부(220)는 하드 디스크, 플래시 메모리, CF 카드(Compact Flash Card), SD 카드(Secure Digital Card), SM 카드(Smart Media Card), MMC(Multimedia Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 센서 노드(200)의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
센서 노드(200)의 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 사용자(110)가 질의 메시지(300)를 송신하면, 센서 노드(200)는 이를 수신하게 된다(S1110). 이 때, 사용자(110)는 특정 센서 노드로 질의 메시지(300)를 송신할 수 있으며 무선 센서 네트워크상의 모든 센서 노드로 질의 메시지(300)를 송신할 수 있다.
질의 메시지(300)를 수신함에 따라, 센서 노드(200)는 질의 메시지(300)를 참조하여 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 센싱 주기 및 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어한다(S1120, S1140).
즉, 센서에 의한 센싱 동작이 완료된 이후에 다시 센싱 동작의 수행 시점이 되었는지를 감시하거나(S1120), 센싱 정보의 송신 이후에 다시 전송 동작의 수행 시점이 되었는지를 감시하는 것이다(S1140).
그리하여, 새로운 센싱 동작의 수행 시점에 도달하게 되면 센서 노드(200)는 센서에 의한 주변 환경을 감지하여(S1130) 센싱 정보를 생성하게 되고, 새로운 전송 동작의 수행 시점에 도달하게 되면 센서 노드(200)는 생성된 센싱 정보를 송신하게 된다(S1150).
여기서, 주변 환경을 감지하는 센서의 종류는 질의 메시지(300)에 명시될 수 있는데, 센서 노드(200)는 질의 메시지(300)에 명시된 센서에 대해서만 센싱 주기 및 전송 주기를 제어할 수 있다.
한편, 도 11은 센싱 주기 감시(S1120) 및 센서에 의한 주변 환경 감지(S1130) 이후에 전송 주기 감시(S1140) 및 센싱 정보 송신(S1150)이 수행되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예를 나타낸 것으로서 그 순서가 바뀔 수도 있음은 물론이다.
또한, 센싱 주기 감시 단계(S1120) 및 센서에 의한 주변 환경 감지 단계(S1130)가 서로 연결된 일련의 단계(이하, 센싱 단계라 한다)이고, 전송 주기 감시 단계(S1140) 및 센싱 정보 송신 단계(S1150)도 서로 연결된 일련의 단계(이하, 전송 단계라 한다)인데, 센싱 단계와 전송 단계는 병렬적으로 수행될 수 있다.
즉, 센싱 단계와 전송 단계는 별개로 수행될 수 있는 것으로서, 센싱 단계와 전송 단계간의 순서의 우열 없이 센싱 단계의 동작과 무관하게 전송 단계가 수행되고, 전송 단계의 동작과 무관하게 센싱 단계가 수행될 수 있는 것이다.
이상과 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 이 해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질의 메시지를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 질의 메시지를 구성하는 필드에 특정 값이 대입된 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 질의 메시지를 표현하기 위한 SQL 구문을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질의 메시지를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 질의 메시지를 표현하기 위한 SQL 구문을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질의 메시지를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 질의 메시지를 표현하기 위한 SQL 구문을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 메타데이터 테이블을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210 : 통신부 220 : 저장부
230 : 제어부 240 : 메시지 생성부
250 : 센서부

Claims (20)

  1. 수신된 질의 메시지를 참조하여 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 센싱 주기 및 상기 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어 결과에 따라 상기 센싱 주기로 감지된 상기 센싱 정보를 상기 전송 주기로 송신하는 통신부를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 질의 메시지는 상기 질의 메시지의 수신 대상인 노드의 식별자가 명시된 목표 노드 필드;
    상기 질의 메시지에 대한 질의 대상이 명시된 질의 종류 필드;
    상기 센싱 주기의 적용 여부에 대한 기준이 명시된 센싱 조건 필드;
    상기 센싱 주기가 명시된 센싱 주기 필드;
    상기 전송 주기가 명시된 전송 주기 필드; 및
    상기 센싱 정보의 응답이 요청되는 지역이 명시된 센싱 지역 필드 중 적어도 하나를 포함하는데,
    상기 질의 대상은 상기 노드의 식별자 및 센서의 종류 중 적어도 하나를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 목표 노드 필드에 상기 무선 센서 네트워크상에 포함된 모든 노드를 나타내는 예약어가 명시되는 경우, 상기 질의 메시지는 상기 무선 센서 네트워크상의 모든 노드로 송신되는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 센싱 지역이 명시되는 경우, 상기 질의 메시지는 상기 명시된 센싱 지역에 포함된 노드에게만 송신되는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 질의 메시지는 상기 질의 메시지의 수신 대상인 노드의 식별자가 명시된 목표 노드 필드;
    상기 노드에게 요청되는 동작이 명시된 갱신 동작 필드; 및
    상기 갱신 동작의 수행 여부에 대한 기준이 명시된 갱신 조건 필드 중 적어도 하나를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 노드에게 요청되는 동작은 상기 센싱 정보의 송신 중단, 상기 센싱 정보의 재송신, 상기 센싱 주기, 상기 전송 주기, 특정 센서의 동작 여부 및 잔여 배 터리 사용 여부 중 적어도 하나를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 특정 센서의 동작 여부가 상기 특정 센서로의 전력 공급 여부인 경우, 상기 제어부는 상기 동작 여부를 참조하여 상기 특정 센서의 전력 공급 여부를 결정하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 종류 및 위치가 포함된 제 1 메타데이터를 생성하는 메시지 생성부를 더 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 제 1 메타데이터를 무선 센서 네트워크상의 상위 노드로 송신하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 메시지 생성부는 무선 센서 네트워크상의 하위 노드로부터 수신된 제 2 메타데이터에 포함된 정보를 상기 제 1 메타데이터에 포함시키는 무선 센서 네트워 크상에서 에너지를 관리하는 장치.
  11. 수신된 질의 메시지를 참조하여 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 센싱 주기 및 상기 센서에 의하여 감지된 센싱 정보의 전송 주기를 제어하는 단계; 및
    상기 제어 결과에 따라 상기 센싱 주기로 감지된 상기 센싱 정보를 상기 전송 주기로 송신하는 단계를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 질의 메시지는 상기 질의 메시지의 수신 대상인 노드의 식별자가 명시된 목표 노드 필드;
    상기 질의 메시지에 대한 질의 대상이 명시된 질의 종류 필드;
    상기 센싱 주기의 적용 여부에 대한 기준이 명시된 센싱 조건 필드;
    상기 센싱 주기가 명시된 센싱 주기 필드;
    상기 전송 주기가 명시된 전송 주기 필드; 및
    상기 센싱 정보의 응답이 요청되는 지역이 명시된 센싱 지역 필드 중 적어도 하나를 포함하는데,
    상기 질의 대상은 상기 노드의 식별자 및 센서의 종류 중 적어도 하나를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 목표 노드 필드에 상기 무선 센서 네트워크상에 포함된 모든 노드를 나타내는 예약어가 명시되는 경우, 상기 질의 메시지는 상기 무선 센서 네트워크상의 모든 노드로 송신되는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 센싱 지역이 명시되는 경우, 상기 질의 메시지는 상기 명시된 센싱 지역에 포함된 노드에게만 송신되는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 질의 메시지는 상기 질의 메시지의 수신 대상인 노드의 식별자가 명시된 목표 노드 필드;
    상기 노드에게 요청되는 동작이 명시된 갱신 동작 필드; 및
    상기 갱신 동작의 수행 여부에 대한 기준이 명시된 갱신 조건 필드 중 적어도 하나를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 노드에게 요청되는 동작은 상기 센싱 정보의 송신 중단, 상기 센싱 정보의 재송신, 상기 센싱 주기, 상기 전송 주기, 특정 센서의 동작 여부 및 잔여 배 터리 사용 여부 중 적어도 하나를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 특정 센서의 동작 여부가 상기 특정 센서로의 전력 공급 여부인 경우, 상기 동작 여부를 참조하여 상기 특정 센서의 전력 공급 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 구비된 적어도 하나 이상의 센서의 종류 및 위치가 포함된 제 1 메타데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 메타데이터를 무선 센서 네트워크상의 상위 노드로 송신하는 단계를 더 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 메타데이터를 생성하는 단계는 무선 센서 네트워크상의 하위 노드로부터 수신된 제 2 메타데이터에 포함된 정보를 상기 제 1 메타데이터에 포함시키 는 단계를 포함하는 무선 센서 네트워크상에서 에너지를 관리하는 방법.
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