KR20100075287A - 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법에 관한 것으로, 특히 이동 중에도 끊김 없이(seamless) 통신이 이루어지도록 한 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 이동성 처리 방법은 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드에 의해 수행되며, 라우터 노드로부터 비컨 신호를 수신하는 (a) 단계; 상기 비컨 신호의 수신신호강도를 확인하는 (b) 단계; 자신의 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도를 비교하여 상기 모바일 노드의 이동 여부를 판단하는 (c) 단계; 상기 이동 여부를 판단한 결과, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단되는 경우에는 상기 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인지를 판단하는 (d) 단계; 및 상기 임계치 이상인지를 판단한 결과, 상기 임계치 이상인 경우에는 상기 부모 라우터 노드와의 연결을 종료하고 상기 다른 라우터 노드와의 연결을 시도하도록 하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진다.
센서 네트워크, 이동성, 라우터 노드, 모바일 노드, 비컨, RSSI

Description

무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법{sensor node of wireless sensor network and method for processing mobility thereof}
본 발명은 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법에 관한 것으로, 특히 이동 중에도 끊김 없이(seamless) 통신이 이루어지도록 한 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법에 관한 것이다.
대규모 센서 네트워크 기반으로 한 미래 유비쿼터스(u-city) 환경은 초소형 저전력 센서 노드들에 의한 유비쿼터스 서비스의 대중화로 인해, 지극히 개인화된 서비스가 제공 가능한 스마트 스페이스(smart space) 개념이 현실화된 공간이 될 것이다. 따라서, 향후 전개될 smart space 상에서 개인화 서비스를 위한 기본 인프라 기술인 이동성을 지원하는 센서 네트워크 개발이 필요하다.
센서 네트워크 프로토콜은 플랫폼 특성상 이동하기가 용이함에도 불구하고 일반적으로 이동성을 크게 고려하지 않았고, 단지 센서 네트워크의 수명(lifetime)을 오래 지속하기 위한 목적과 효율적인 데이터 수집을 위한 목적의 이동성이 연구되어 오고 있다.
하지만, 센서 네트워크의 모습이 기존의 저속, 소규모 네트워크에서 대규모 네트워크로 네트워크 규모가 확장되고 센서 노드 플랫폼의 변화에 따라 센서 네트워크는 서비스 측면의 이동성이 고려되고 있는 실정이다. 즉, 에너지 소모 최대화, 효율적인 데이터 수집과 함께 노드의 이동성 지원 또한 큰 이슈가 되고 있다. 하지만, 센서 네트워크에서 서비스 측면의 이동성은 위에서 언급한 것처럼 크게 연구되지 않았고, 센서 네트워크 표준인 지그비(ZigBee) 또한, 이동성은 지원되지 않으며, MIPv6(Mobile_IPv6)의 유선 네트워크에서의 이동성 지원 표준이 연구되고 있다.
종래, 무선 센서 네트워크에서의 이동성(mobility)은 단지 데이터를 효율적으로 수집하면서 네트워크의 수명(lifetime)을 최대로 하기 위한 목적으로 연구되어 왔다. 따라서, 센서 네트워크에서의 이동성은 노드의 에너지 소모를 줄이고 라우팅 경로를 최단으로 하여 데이터를 수집하는 방법에 국한되어 있다.
구체적으로, 종래 기술로는 싱크 노드의 이동, 수집(collect)노드의 이동 및 MIPv6를 고려한 방법이 제안되어 있다.
싱크 노드의 이동은, 센서 네트워크의 lifetime을 최대로 하면서 센서 데이터를 수집하는 방법에 관한 연구이다. 즉, 센서 노드들은 고정되어 있고 싱크 노드들이 이동하면서 데이터를 수집하고, 센서 노드들의 전송 에너지 소모를 줄이는 방법이다. 데이터 전송은 싱크 노드가 센서 노드의 1 홉(hop) 거리로 근접했을 경우 센서 노드가 직접 데이터를 전송하면서 이루어지고, 1 홉 이상인 경우의 센서 노드는 싱크 노드가 근접할 때까지 데이터를 버퍼링하여 둔다. 이런 방법으로 센서 노드의 전송 경로를 1-hop으로 줄이고, 전송 에너지 소모를 줄이면서 싱크 노드가 데 이터를 수집하는 방법이 제안되었다.
수집 노드의 이동은, 싱크 노드와는 별도로 수집 노드를 두어 이 노드가 싱크 노드 역할을 하며 이동하는 방법에 관한 연구이다. 전술한 '싱크노드의 이동'의 전송 지연(delay)과 데이터 수집 이동 경로의 최적화 문제를, 여러 개의 수집 노드가 이동하면서 해결해 주고 있다.
MIPv6는 무선 센서 네트워크 분야가 아닌, 전통적인 네트워크 분야에서 IP 재설정 없이 통신(on going communication)을 지원하기 위한 프로토콜이다. 다시 말해, MIPv6는 노트북 등의 장치가 새로운 곳으로 이동했을 시 연결 재설정 없이 IP를 그대로 사용하고, 사용자가 인식 못하게 하는 이동성 지원 네트워크 프로토콜이다.
결국, 종래의 센서 네트워크에서의 이동성은 노드의 에너지 소모를 줄이고 라우팅 경로를 최단으로 하여 데이터를 수집하는 방법에만 국한되어 있고, 센서 노드의 이동성을 지원하는 프토토콜에 대해서는 전혀 제안된 바가 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 라우팅 경로 설정 즉, 기존 노드에서 새로운 노드로의 연결을 위한 설정을 센서 노드의 판단에 의해 이루어지도록 한 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드는 라우터 노드와의 무선통신을 위한 무선통신부; 상기 무선통신부가 라우터 노드로부터 비컨 신호를 수신한 경우, 상기 수신신호의 강도를 확인하기 위한 수신신호강도 확인부; 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 비교를 토대로, 상기 모바일 노드의 이동 여부를 판단하는 이동성 판단부; 및 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단되면, 상기 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인 경우에는 상기 부모 라우터 노드와의 연결을 종료하고 상기 다른 라우터 노드와의 연결을 시도하도록 하는 라우팅 경로 설정부를 포함하여 이루어진다.
상기 이동성 판단부는 상기 부모 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도에 대한 공분산(covariance) 값이 음수인 경우에, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우터 노드는 모바일 노드와의 무선통신을 위한 무선통신부; 및 상기 무선통신부가 모바일 노드로부터 연결 요청 신호를 수신한 경우에는 상기 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이블을 업데이트하고, 부모 싱크 노드에 상기 업데이트를 통보하는 라우팅 경로 설정부를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동성 처리 방법은 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드에 의해 수행되며, 라우터 노드로부터 비컨 신호를 수신하는 (a) 단계; 상기 비컨 신호의 수신신호강도를 확인하는 (b) 단계; 자신의 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도를 비교하여 상기 모바일 노드의 이동 여부를 판단하는 (c) 단계; 상기 이동 여부를 판단한 결과, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단되는 경우에는 상기 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인지를 판단하는 (d) 단계; 및 상기 임계치 이상인지를 판단한 결과, 상기 임계치 이상인 경우에는 상기 부모 라우터 노드와의 연결을 종료하고 상기 다른 라우터 노드와의 연결을 시도하도록 하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동성 처리 방법은 상기 (b) 단계 전에, 상기 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 네트워크 아이디를 확인하는 단계; 상기 확인한 네트워크 아이디가 미리 저장되어 있는 자신의 네트워크 아이디에 일치하는 지를 판단하는 단계; 및 상기 네트워크 아이디의 일치 여부를 판단한 결과, 네트워크 아이디가 일치하는 경우에는 상기 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 주소가 미리 저장되어 있는 자신의 부모 라우터 노드의 주소에 일치하는지를 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 그렇다고 했을 때, 상기 (b) 단계 내지 상기 (e) 단계는 상기 네트워크 아이디의 일치 여부를 판단한 결과 네트워크 아이디가 불일치하거나, 상기 라우터 노드의 주소 일치 여부를 판단한 결과 두 라우터 노드의 주소가 불일치하는 경우에 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계는 상기 부모 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도에 대한 공분산(covariance) 값이 음수인 경우에, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동성 처리 방법은 무선 센서 네트워크에서의 라우터 노드에 의해 수행되며, 모바일 노드로부터 연결 요청 신호를 수신하는 (a) 단계; 상기 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이블을 업데이트하는 (b) 단계; 및 자신의 부모 싱크 노드에 상기 업데이트를 통보하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동성 처리 방법은 상기 (b) 단계 전에, 상기 연결 요청 신호를 전송한 모바일 노드의 네트워크 아이디를 확인하는 단계; 상기 확인한 네트워크 아이디가 미리 저장되어 있는 자신의 네트워크 아이디에 일치하는지를 판단하는 단계; 및 상기 네트워크 아이디의 일치 여부를 판단한 결과 네트워크 아이디가 불일치한 경우에는, 상기 모바일 노드가 다른 네트워크에서 상기 라우터 노드가 속한 네트워크로 이동하는 인터 네트워크(inter network) 이동임을 상기 부모 싱크 노드에게 통보하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법에 따르면, 센서 노드 스스로가 이동성을 판단하여 라우팅 경로를 재설정할 수 있도록 함으로써, 센서 노드가 이동 시에도 끊김 없이(seamless) 통신을 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명은 무선 센서 네트워크에서 노드의 이동성을 지원하고 끊김없는(seamless) 통신을 위한 네트워크 프로토콜에 관한 것이다. 본 네트워크 프로토콜은 센서 네트워크 특성에 맞게 이동성 지원 절차를 단순화하고, soft-handover를 지원하도록 설계된다. 그리고, 노드의 이동성은 크게 인트라 네트워크(intra-network) 이동성과 인터 네트워크(inter-network) 이동성으로 구분되며, 노드 스스로가 이동성 판단 알고리즘에 따라 이동성을 판단하는 MCM(Mobile Controlled Mobility) 방법이 사용된다. 노드의 이동성 판단 알고리즘은 이동성 추세와 수신신 호강도(received signal strength indication; RSSI)에 따라 이동성을 결정한다. 따라서, 이동성을 지원하는 센서 네트워크 프로토콜은 대규모 센서 네트워크에서의 노드 이동성을 지원할 수 있으며, 네트워크는 메쉬(mesh) 구조를 따른다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 센서 네트워크의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법은 대규모 네트워크를 지원하는 무선 센서 네트워크를 기반으로 하는 인프라를 구축할 수 있는 계층적 구조를 갖는다. 여기서, 계층적 구조는 싱크노드들로 이루어진 싱크 계층과, 싱크 계층 아래에 라우터 노드와 모바일 노드로 구성된 노드 계층으로 이루어진 것을 의미한다. 기본적으로, 본 발명이 적용될 수 있는 무선 센서 네트워크는 기본적으로, 그물형 토폴로지(mesh topology)를 제공하고, 다양하게 토폴로지를 변경할 수 있는 구조를 가진다. 따라서, 노드는 싱크노드, 라우터 노드, 모바일 노드의 3가지 타입으로 이루어져 있다. 싱크 노드는 센서 노드 즉, 라우터 노드와 모바일 노드의 최종 목적지 노드로서, 라우터 노드와 모바일 노드가 취득한 센싱 정보들을 받게 된다. 센서 노드에서 라우터 노드는 이동성이 없는 노드로서 라우터 역할을 하는 노드이고, 모바일 노드는 이동성을 갖는 노드로서 라우터 기능이 없는 노드이다.
일반적으로, 무선 센서 네트워크에서의 이동성(Mobility)은 노드가 이동하는 것을 의미한다. 이동성의 종류로는 사용자 이동성(user mobility)과 디바이스 이동성(device portability)가 있다. 사용자 이동성(user mobility)은 사용자가 다른 지역에서 같은 통신을 할 수 있도록 하고 사용자 이동하면서 통신을 계속 유지할 수 있도록 하는 것이다. 디바이스 이동성(device portability)는 노드가 스스로 이동하고 노드 스스로 연결을 애드 훅(ad-hoc)으로 유지하는 것을 의미한다. 본 발명에서의 이동성은 사용자 이동성(user mobility)과 디바이스 이동성(device portability)을 만족하는 것으로 노드가 이동하면서 on going communication과 self-organization을 지원한다.
한편, 본 발명이 적용될 수 있는 무선 센서 네트워크는 다음 3가지의 전제 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1. 각 네트워크 내에서 센서 노드의 주소는 유일해야 한다.
2. 네트워크의 구분은 네트워크 아이디(network identification; NWK_ID)로 하며, 중복되지 않는다.
3. 노드의 이동 시 연결 재설정이 없는 소프트 핸드오버(soft handover)를 지원한다.
단, 라우터 노드는 고정 노드이므로, 서로 다른 네트워크에서 같은 어드레스(address)가 할당될 수 있다. 모바일 노드에 우선적으로, 유일한 어드레스(address unique)가 할당되어야 할 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 센서 네트워크는 도 1에 도시한 바와 같이, 계층적인 구조로 되어 있기 때문에, 본 발명에 따른 노드의 이동성은 같은 네트워크에서의 이동을 위한 인트라 네트워크(intra network) 이동성과 다른 네트워크 아이디(NWK_ID)를 가지는 네트워크로의 이동을 위한 인터 네트워크(inter network) 이동성으로 구분된다. 전통적인 무선 네트워크와 다르게 무선 센서 네트워크는 주소와 NWK_ID가 분리되어 NWK_ID로 네트워크를 구분할 수 있고, 주소 변경 없이 NWK_ID만 변경이 가능하기 때문에 단지 라우팅 경로를 업데이트만 해도 이동성 지원이 가능하다. 따라서, 기존 모바일 방법에서의 복잡한 바인딩(binding) 과정을 거치지 않아 고속으로 이동성을 지원할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 인트라 네트워크(intra network) 이동성은 모바일 노드가 NWK_ID가 같은 네트워크에서 이동할 경우, 새로운 부모 라우터 노드로의 연결을 의미하고, 같은 네트워크 상에서 단지 부모 노드의 변경이므로 네트워크 내에서의 라우팅 업데이트로써 이동성을 보장 받을 수 있다. 따라서, Intra-Network 이동성은 새로운 부모 노드로의 연결(join) 과정이라고 말할 수 있다. 여기서, 새로운 부모 노드로의 연결(join)은 순수하게 모바일 노드의 판단으로 이루어지는 MCM 방법이 적용된다.
다음으로, 본 발명에 따른 인터 네트워크(inter network) 이동성은 모바일 노드가 자신에게 설정되어 있는 NWK_ID와 다른 네트워크로 이동하였을 때, 모바일 노드의 이동성 지원하는 것으로서 Intra-Network 이동성와 마찬가지로 모바일 노드가 이동성 여부를 판단하고 선택한 부모 노드에게 연결(join)을 요청한다. 이 때는, Intra-Network와 다르게 단순히 네트워크 내의 라우팅 패스를 업데이트뿐만 아니라 다른 네트워크에서 이동되어 온 모바일 노드이므로 이전에 연결되어 있던 네트워크의 라우터에게 이동사실 통보하고 라우팅 패스 업데이트를 요청한다. 업데이트 완료가 되면, 라우팅 노드는 이동된 모바일 노드에게 연결(join) 완료를 응답한 다.
한편, 모바일 노드의 네트워크 연결(Join) 절차는 이동에 의한 네트워크의 연결(join)인지 처음 네트워크로의 연결(Join)인지는 모바일 노드가 자신이 Address를 할당을 받았는지 여부에 따라 판단하고, 이 정보를 연결(Join) 요청 시 라우터 노드에게 알려주어 라우터 노드가 이동에 의한 연결(Join)인지 판단할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드의 구성은 라우터 노드와의 무선통신을 위한 무선통신부; 상기 무선통신부가 라우터 노드로부터 비컨(beacon) 신호를 수신한 경우, 상기 수신신호의 강도를 확인하기 위한 수신신호강도 확인부; 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 비교를 토대로, 상기 모바일 노드의 이동 여부를 판단하는 이동성 판단부; 및 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단되면, 상기 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치(threshold) 이상인 경우에는 상기 부모 라우터 노드와의 연결을 종료하고 상기 다른 라우터 노드와의 연결을 시도하도록 하는 라우팅 경로 설정부를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 이동성 판단부는 부모 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도와 다른 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도에 대한 공분산(covariance) 값이 음수인 경우에, 이동성 추세가 존재하고 있는 것으로(즉, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로) 판단한다.
여기서, 이동성 추세는 다음 수학식 1을 통해 알 수 있다.
Figure 112008089026210-PAT00001
Figure 112008089026210-PAT00002
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드는 cov(RSSI)가 음수인 경우, 이동성 추세가 존재하고 있다고 판단한다.
또한, 라우팅 경로 재설정 여부는 다음 수학식 2를 통해 알 수 있다.
Figure 112008089026210-PAT00003
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드는 기존 부모 노드의 RSSI와 새로운 부모 노드의 RSSI의 차가 미리 정한 Threshold(δ)값을 넘을 때, 라우팅 경로를 새로운 부모 노드로 재설정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동성 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동성 처리 방법은 전술한 구성을 갖는 모바일 노드에 의해 수행된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 먼저, 단계 S11에서는 라우터 노드로부터 비컨 신 호를 수신한다.
다음으로, 단계 S12에서는 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 네트워크 아이디를 확인한다.
다음으로, 단계 S13에서는 확인한 네트워크 아이디(NWK_ID)가 미리 저장되어 있는 자신의 네트워크 아이디(recv_NWK_ID)에 일치하는지를 판단한다.
단계 S13에서의 판단 결과, 네트워크 아이디가 일치하는 경우에는 단계 S14로 진행하여 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 주소를 확인한다. 그 다음으로, 단계 S15로 진행하여 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 주소(PARENT_ADDR)가 미리 저장되어 있는 자신의 부모 라우터 노드의 주소(recv_PARENT_ADDR)에 일치하는지를 판단한다.
단계 S15에서의 판단 결과, 두 라우터 노드의 주소가 일치하는 경우에는 즉, 비컨 신호를 송신한 라우터 노드가 자신의 부모 노드인 경우에는 단계 S16으로 진행하여 비컨 신호의 수신신호강도의 평균(RSSI_average)을 구하고 종료한다.
반면, 단계 S15에서의 판단 결과, 두 라우터 주소가 불일치하는 경우에는 즉, 수신한 비컨 신호의 주인이 자신의 부모 노드가 아닌 다른 라우터 노드인 경우에는 단계 S17로 진행하여 다른 라우터 노드의 주소(new_PARENT_ADDR)를 확인한 다음, 단계 S18로 진행하여 비컨 신호의 수신신호강도의 평균(new_RSSI_average)을 계산한다. 그 다음, 단계 S19로 진행하여서는 이동성 추세가 존재하는지 여부와 라우팅 경로 재설정 여부를 판단한다.
단계 S19에서의 판단 결과, 이동성 추세가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 단계 S20으로 진행하여 비컨 신호의 수신신호강도의 평균(RSSI_average)을 구하고 종료한다.
반면, 단계 S19에서의 판단 결과, 이동성 추세가 존재하고 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인 경우에는 단계 S21로 진행하여 다른 라우터 노드(new_PARENT_ADDR)로의 연결을 해당 라우터 노드에게 요청한다. 그리고, 단계 S22에서는 기존 부모 노드(PARENT_ADDR)와의 연결 종료(leave)를 기존 부모 노드에게 요청한 다음 종료한다.
한편, 단계 S13에서의 판단 결과, 네트워크 아이디가 일치하지 않는 경우에는 즉, 수신한 비컨신호의 주인이 새로운 네트워크의 새로운 라우터 노드인 경우에는 단계 S23으로 진행하여 새로운 네트워크 아이디(new_NWK_ID)와 새로운 라우터 노드 주소(new_PARENT_ADDR)를 확인한다. 그런 다음, 단계 S24로 진행하여 비컨 신호의 수신신호강도의 평균(new_RSSI_average)을 계산한다. 그 다음에는 단계 S25로 진행하여 이동성 추세가 존재하는지 여부와 라우팅 경로 재설정 여부를 판단한다.
단계 S25에서의 판단 결과, 이동성 추세가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 단계 S26으로 진행하여 비컨 신호의 수신신호강도의 평균(RSSI_average)을 구하고 종료한다.
반면, 단계 S25에서의 판단 결과, 이동성 추세가 존재하고 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인 경우에는 단계 S27로 진행하여 다른 라우터 노 드(new_NWK_ID/new_PARENT_ADDR)로의 연결을 해당 라우터 노드에게 요청한다. 그리고, 단계 S28에서는 기존 부모 노드(NWK_ID/PARENT_ADDR)와의 연결 종료(leave)를 기존 부모 노드에게 요청한 다음 종료한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우터 노드의 구성은 모바일 노드와의 무선통신을 위한 무선통신부; 및 상기 무선통신부가 모바일 노드로부터 연결 요청 신호를 수신한 경우에는 상기 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이블을 업데이트하고, 부모 싱크 노드에 상기 업데이트를 통보하는 라우팅 경로 설정부를 포함하여 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우터 노드의 이동성 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라우터 노드의 이동성 처리 방법은 전술한 구성을 갖는 라우터 노드에 의해 수행된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 먼저, 단계 S31에서는 모바일 노드로부터 연결 요청 (Join 요청) 신호를 수신한다.
다음으로, 단계 S32에서는 연결 요청 신호를 전송한 모바일 노드의 네트워크 아이디를 확인한다.
다음으로, 단계 S33에서는 확인한 네트워크 아이디(NWK_ID)가 미리 저장되어 있는 자신의 네트워크 아이디(recv_NWK_ID)에 일치하는지를 판단한다.
단계 S33에서의 판단 결과, 네트워크 아이디가 일치하는 경우에는 단계 S34로 진행하여 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이 블(routing table)을 업데이트한다. 그 다음, 단계 S35에서는 자신의 부모 싱크 노드에게 업데이트 내용을 통보한다. 그러면, 해당 부모 싱크 노드는 자신이 관리하는 네트워크 전체의 라우팅 경로를 업데이트하게 된다(단계 S36).
반면, 단계 S33에서의 판단 결과, 네트워크 아이디가 불일치한 경우에는 단계 S37로 진행하여 모바일 노드의 기존 네트워크 아이디(prev_NWK_ID)를 확인한다. 그런 다음, 단계 S38로 진행하여서는 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이블(routing table)을 업데이트한다. 그 다음, 단계 S39에서는 자신의 부모 싱크 노드에게 업데이트 내용을 통보한다. 그리고, 단계 S40에서는 모바일 노드가 인터 네트워크 이동임을 자신의 부모 싱크 노드에게 통보한다. 그러면, 기존의 부모 싱크 노드는 해당 모바일 노드의 라우팅 경로를 제거한다(단계 S41). 그리고, 새로운 부모 싱크 노드는 자신이 관리하는 네트워크 전체의 라우팅 경로를 업데이트하게 된다(단계 S42).
도 4 및 도 5는 각각, 본 발명에 따른 인트라 네트워크 이동성을 설명하기 위한 개념도와 흐름도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 먼저, 모바일 노드(300)는 기존 라우터 노드(200)의 라우팅 경로를 벗어나 새로운 라우터 노드(400)의 라우팅 경로 내로 이동한다(단계 S100).
그러면, 모바일 노드(300)는 새로운 라우터 노드(500)로부터 비컨을 수신한 뒤 자신의 이동성 여부를 스스로 판단하고, 인트라 네트워크 이동성이 결정이 되면(단계 S110), 새로운 라우터 노드(400)에게 연결(join)을 요청한다.
이에 따라, 새로운 라우터 노드(400)는 모바일 노드(300)의 연결 요청에 따라, 인트라 네트워크 이동성인 것으로 결정(decision)하고(단계 S120), 그 다음으로 라우팅 테이블을 업데이트한 다음 싱크 노드(100)에 모바일 노드(300)의 이동 사실을 알린다(단계 S130).
그러면, 싱크 노드(100)는 라우터 노드(400)의 이동 사실 통보에 따라 인트라 네트워크 이동성인 것으로 결정(decision)하고(단계 S140), 그 다음으로 자신이 관리하는 네트워크의 전체에 이 사실을 통보하고, 라우팅 경로를 업데이트하는 작업을 수행한다(단계 S150). 라우팅 경로 업데이트 작업이 완료된 후, 싱크 노드(100)는 모바일 노드(300)의 이동 완료를 새롭게 부모 노드가 된 라우터 노드(400)에게 통보한다. 그러면, 라우터 노드(400)는 모바일 노드(300)에게 이동 완료를 통보한다.
다음으로, 모바일 노드(300)는 라우터 노드(400)로부터 이동 완료를 통보받게 되면, 기존의 부모 노드인 라우터 노드(200)에게 연결 종료를 요청하게 된다. 그러면, 기존 라우터 노드(200)는 모바일 노드(300)의 라우팅 경로를 제거하고, 그 사실을 싱크 노드(100)에게 통보한다(단계 S160). 이에 따라, 싱크 노드(100)는 제거 사실을 네트워크의 전체에 통보하고, 라우팅 경로를 업데이트하는 작업을 수행한다(단계 S170).
도 6 및 도 7은 각각, 본 발명에 따른 인터 네트워크 이동성을 설명하기 위한 개념도와 흐름도이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 먼저, 모바일 노드(300)는 기존 라우터 노드(200)의 라우팅 경로를 벗어나 새로운 라우터 노드(500)의 라우팅 경로 내로 이동한다(단계 S200).
그러면, 모바일 노드(300)는 새로운 라우터 노드(500)로부터 비컨을 수신한 뒤 네트워크 아이디가 다른 네트워크의 존재가 확인이 되면, 자신의 이동성 여부를 스스로 판단하고, 인터 네트워크 이동성이 결정이 되면(단계 S210), 새로운 라우터 노드(500)에게 연결(join)을 요청한다.
이에 따라, 새로운 라우터 노드(500)는 모바일 노드(300)의 연결 요청에 따라, 인터 네트워크 이동성인 것으로 결정(decision)하고(단계 S220), 그 다음으로 라우팅 테이블을 업데이트한 다음 자신의 부모 싱크 노드(600)에게 모바일 노드(300)의 이동 사실을 알린다(단계 S130).
그러면, 싱크 노드(600)는 라우터 노드(400)의 이동 사실 통보에 따라 인터 네트워크 이동성인 것으로 결정(decision)한다(단계 S240). 또한, 싱크 노드(600)는 모바일 노드(300)의 기존 싱크 노드(100)에게 모바일 노드의 이동 사실을 알린다. 이에 따라, 기존 싱크 노드(100)는 해당 모바일 노드(300)의 라우팅 경로를 제거하고(단계 S260), 새로운 라우팅 경로를 자신의 라우터 노드에게 알려주는 작업을 수행한다(단계 S270).
한편, 싱크 노드(600)는 자신의 라우팅 경로 업데이트 작업을 수행하고(단계 S250), 그 후 모바일 노드(300)의 이동 완료를 새롭게 부모 노드가 된 라우터 노드(500)에게 통보한다. 그러면, 라우터 노드(500)는 모바일 노드(300)에게 이동 완료를 통보한다.
이동 완료를 통보받은 모바일 노드(300)는 기존 라우터 노드(200)에게 연결 종료를 요청한다. 이에 따라, 기존 라우터 노드(200)는 해당 모바일 노드(300)의 라우팅 경로를 제거하는, 라우팅 업데이트 작업을 수행한다.
본 발명의 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드 및 이의 이동성 처리 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시 예에 구한되어서는 아니되며, 이하의 특허 청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 센서 네트워크의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드의 이동성 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우터 노드의 이동성 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 각각, 본 발명에 따른 인트라 네트워크 이동성을 설명하기 위한 개념도와 흐름도이다.
도 6 및 도 7은 각각, 본 발명에 따른 인터 네트워크 이동성을 설명하기 위한 개념도와 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드에 의해 수행되며,
    라우터 노드로부터 비컨 신호를 수신하는 (a) 단계;
    상기 비컨 신호의 수신신호강도를 확인하는 (b) 단계;
    자신의 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도를 비교하여 상기 모바일 노드의 이동 여부를 판단하는 (c) 단계;
    상기 이동 여부를 판단한 결과, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단되는 경우에는 상기 부모 라우터 노드측 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인지를 판단하는 (d) 단계; 및
    상기 임계치 이상인지를 판단한 결과, 상기 임계치 이상인 경우에는 상기 부모 라우터 노드와의 연결을 종료하고 상기 다른 라우터 노드와의 연결을 시도하도록 하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 이동성 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계 전에, 상기 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 네트워크 아이디를 확인하는 단계;
    상기 확인한 네트워크 아이디가 미리 저장되어 있는 자신의 네트워크 아이디에 일치하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 네트워크 아이디의 일치 여부를 판단한 결과, 네트워크 아이디가 일치 하는 경우에는 상기 비컨 신호를 송신한 라우터 노드의 주소가 미리 저장되어 있는 자신의 부모 라우터 노드의 주소에 일치하는지를 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 (b) 단계 내지 상기 (e) 단계는 상기 네트워크 아이디의 일치 여부를 판단한 결과 네트워크 아이디가 불일치하거나, 상기 라우터 노드의 주소 일치 여부를 판단한 결과 두 라우터 노드의 주소가 불일치하는 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 이동성 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 부모 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도에 대한 공분산(covariance) 값이 음수인 경우에, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 이동성 처리 방법.
  4. 무선 센서 네트워크에서의 라우터 노드에 의해 수행되며,
    모바일 노드로부터 연결 요청 신호를 수신하는 (a) 단계;
    상기 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이블을 업데이트하는 (b) 단계; 및
    자신의 부모 싱크 노드에 상기 업데이트를 통보하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진 이동성 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (b) 단계 전에, 상기 연결 요청 신호를 전송한 모바일 노드의 네트워크 아이디를 확인하는 단계;
    상기 확인한 네트워크 아이디가 미리 저장되어 있는 자신의 네트워크 아이디에 일치하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 네트워크 아이디의 일치 여부를 판단한 결과 네트워크 아이디가 불일치한 경우에는, 상기 모바일 노드가 다른 네트워크에서 상기 라우터 노드가 속한 네트워크로 이동하는 인터 네트워크(inter network) 이동임을 상기 부모 싱크 노드에게 통보하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동성 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 데이터 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  7. 라우터 노드와의 무선통신을 위한 무선통신부;
    상기 무선통신부가 라우터 노드로부터 비컨 신호를 수신한 경우, 상기 수신신호의 강도를 확인하기 위한 수신신호강도 확인부;
    부모 라우터 노드측 수신신호강도와 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 비교를 토대로, 상기 모바일 노드의 이동 여부를 판단하는 이동성 판단부; 및
    상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단되면, 상기 부모 라우터 노드측 수 신신호강도와 상기 다른 라우터 노드측 수신신호강도의 차이가 미리 정해 놓은 임계치 이상인 경우에는 상기 부모 라우터 노드와의 연결을 종료하고 상기 다른 라우터 노드와의 연결을 시도하도록 하는 라우팅 경로 설정부를 포함하여 이루어진 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동성 판단부는 상기 부모 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도와 상기 다른 라우터 노드로부터 얻은 수신신호강도에 대한 공분산(covariance) 값이 음수인 경우에, 상기 모바일 노드가 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서의 모바일 노드.
  9. 모바일 노드와의 무선통신을 위한 무선통신부; 및
    상기 무선통신부가 모바일 노드로부터 연결 요청 신호를 수신한 경우에는 상기 연결 요청 신호를 송신한 모바일 노드와 연결이 되도록 라우팅 테이블을 업데이트하고, 부모 싱크 노드에 상기 업데이트를 통보하는 라우팅 경로 설정부를 포함하여 이루어진 무선 센서 네트워크에서의 라우터 노드.
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