KR20100083622A - Method and device for deploying relay node, computer recordable medium - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서 네트워크에서 센서 네트워크들을 상호 연결하는 릴레이노드 배치방법 및 릴레이노드 배치장치와 관련된 것이다.The present invention relates to a relay node arrangement method and relay node arrangement apparatus for interconnecting sensor networks in a sensor network.
무선 센서 네트워크(wireless sensor network)를 운용함에 있어서, 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)의 수명을 연장하는 것은 중요한 과제 중 하나이다. 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)의 수명을 연장하기 위한 방법 중 하나는, 다양한 제약(예를 들어, 전원, 처리, 네트워크 처리량)을 가지는 센서 노드(SN, Sensor Node)의 역할을 환경 변수를 감지하고 감지한 데이터를 전송하는 기본적인 기능들로 한정하는 것이다. In operating a wireless sensor network, extending the life of a wireless sensor network is one of the important challenges. One method for extending the life of a wireless sensor network is to detect environmental variables that serve as sensor nodes (SNs) with various constraints (eg, power, processing, network throughput). It is limited to the basic functions of transmitting the detected data.
따라서 무선 센서 네트워크는 기지국(라우터를 포함한다)에 전송된 센싱 데이터를 전달할수 있는 릴레이노드(RN, Relay Node)의 집합이 필요하다.Therefore, the wireless sensor network needs a set of relay nodes (RNs) capable of delivering sensing data transmitted to a base station (including a router).
이중 층 구조(DTA, Double-tier Architecture)는, 하위 층은 각 센서 노드와 모든 이벤트를 검출하는 데에 책임이있고 상위 노드는 기지국(BS, Base Station)에 데이터를 전송하는 데에 책임이있는 네트워크 구조를 의미한다. 이중 층 구조에서는 각 센서 노드가 하나의 홉 거리 내에 적어도 하나의릴레이 노드를 발견할 수 있도록 릴레이 노드들을 배치하여야한다. Double-tier architecture (DTA), where the lower layer is responsible for detecting each sensor node and all events, and the upper node is responsible for transmitting data to the base station (BS). It means network structure. In a double-layer structure, relay nodes should be placed so that each sensor node can find at least one relay node within one hop distance.
상기 이중 층 구조에서는 릴레이 노드들의 수를 최소로 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 효율적인 이중 층 구조에서의 릴레이 노드 배치(RNPDTA, Relay Node Placement in DTA)에 대한 고려가 요구된다.In the double layer structure, it is desirable to minimize the number of relay nodes. In other words, consideration should be given to relay node placement (RNPDTA) in an efficient dual layer structure.
본 발명은 센서 네트워크를 설치함에 있어서, 릴레이 노드가 효율적으로 기능하기 위한 릴레이 노드의 배치위치를 신속하고 효율적으로 계산하기 위한 것이다.The present invention is to quickly and efficiently calculate the arrangement position of the relay node for the relay node to function effectively in installing the sensor network.
또한, 본 발명은 연산능력이 작은 장치로도 신속하게 릴레이 노드의 배치위치를 계산할 수 있도록 하는 것이다.In addition, the present invention is to be able to quickly calculate the arrangement position of the relay node even with a device having a small computing power.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발며의 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치방법은, (a) 연결할 센서 노드의 리스트에 포함된 센서 노드 중 임의의 센서 노드와 상기 임의의 센서 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는 다른 센서 노드를 선택하는 단계와, (b) 상기 임의의 센서노드와 상기 다른 센서 노드의 위치 정보를 이용하여 임의의 릴레이 노드의 위치를 계산하는 단계 및 (c) 상기 임의의 센서 노드와 다른 센서 노드를 연결할 센서 노드들의 리스트로부터 삭제하고, 상기 임의의 릴레이 노드를 배치된 릴레이 노드들의 리스트에 추가하는 단계를 포함한다.The relay node arrangement method according to the embodiment of the present invention for realizing the above object is (a) at the closest distance from any sensor node and any sensor node included in the list of sensor nodes to be connected. Selecting another sensor node that is located, (b) calculating the position of any relay node using location information of the arbitrary sensor node and the other sensor node, and (c) the arbitrary sensor node; Deleting another sensor node from the list of sensor nodes to be connected, and adding the any relay node to the list of deployed relay nodes.
본 발명의 일 측면에서 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an aspect of the present disclosure, the method may further include receiving information related to sensor nodes included in the list of sensor nodes to be connected.
본 발명의 다른 일 측면에서, (d) 상기 상기 배치한 릴레이 노드들의 리스트에 포함된 릴레이 노드와 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드의 위치정보를 이용하여, 상기 (a) 내지 (c) 단계들을 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another aspect of the invention, (d) by using the position information of the relay node included in the list of the relay node arranged and the sensor node included in the list of sensor nodes to be connected, the (a) to (c And repeating the steps).
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 연결할 센서 노드들의 리스트로부터 임의로 선택한 센서 노드와, 상기 배치된 릴레이 노드들의 리스트로부터 임의로 선택한 릴레이 노드로 구성된 센서-릴레이 노드 쌍 중 가장 거리가 가까운 센서-릴레이 노드 쌍을 검색하는 단계와, (d2) 상기 검색된 센서-릴레이 노드 쌍을 구성하는 센서 노드와 릴레이 노드간의 거리를 이용하여 새로운 릴레이 노드의 위치를 계산하는 단계 및 (d3) 상기 새로운 릴레이 노드를 배치된 릴레이 노드들의 리스트에 추가하는 단계를 포함할 수 있다.In yet another aspect of the present invention, the step (d) comprises: (d1) a sensor-relay node composed of a sensor node arbitrarily selected from the list of sensor nodes to be connected and a relay node arbitrarily selected from the list of arranged relay nodes. Searching for a sensor-relay node pair closest to each other among the pairs; (d2) calculating a position of a new relay node using a distance between a sensor node and a relay node constituting the found sensor-relay node pair; (d3) adding the new relay node to the list of deployed relay nodes.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 임의의 센서 노드와 다른 센서 노드간의 거리와 2r(r은 센서 노드의 최대 전송가능 거리를 의미한다)을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.In another aspect of the invention, the step (b), (b1) comparing the distance between the arbitrary sensor node and another sensor node and 2r (r means the maximum transmittable distance of the sensor node) It may include.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 상기 (b) 단계는, (b21) 상기 임의의 센서 노드와 다른 센서 노드간의 길이가 2r보다 큰 경우에는 상기 임의의 센서 노드와 상기 다른 센서 노드를 연결하는 선분위에 존재하는 임의의 지점 중, 기 임의의 센서 노드로부터 r만큼 떨어진 지점을 임의의 릴레이 노드의 위치로 계산하는 단계를 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the step (b), (b21) a line segment connecting the arbitrary sensor node and the other sensor node when the length between the arbitrary sensor node and another sensor node is greater than 2r. Comprising any of the points present above, a point r apart from any sensor node as the position of any relay node.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 상기 (b) 단계는, (b31) 상기 임의의 센서 노드와 상기 다른 센서 노드간의 길이가 2r 보다 적거나 같고, r보다 큰 경우, 상기 임의의 센서 노드 및 다른 센서 노드 모두로부터 r만큼 떨어진 지점을 임의의 릴레이 노드의 위치로 계산하는 단계를 포함할 수 있다.In another aspect of the invention, the step (b), (b31) if the length between the arbitrary sensor node and the other sensor node is less than or equal to 2r, and greater than r, the arbitrary sensor node and other Computing the point r apart from all the sensor nodes to the location of any relay node.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 상기 릴레이 노드 배치 방법은 이중 층 구조의 센서 네트워크에서 사용될 수 있다.In another aspect of the present invention, the relay node arrangement method may be used in a dual-layer sensor network.
연결할 센서 노드의 리스트에 포함된 센서 노드 또는 배치된 릴레이 노드들의 리스트에 포함된 릴레이 노드의 위치정보를 저장하는 메모리;A memory for storing location information of a sensor node included in a list of sensor nodes to be connected or a relay node included in a list of arranged relay nodes;
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치장치는, 상기 메모리에 저장된 정보를 이용하여 릴레이 노드 배치방법을 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 릴레이 노드 배치 방법은, (a) 연결할 센서 노드의 리스트에 포함된 센서 노드 중 임의의 센서 노드와 상기 임의의 센서 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는 다른 센서 노드를 선택하는 단계와, (b) 상기 임의의 센서노드와 상기 다른 센서 노드의 위치 정보를 이용하여 임의의 릴레이 노드의 위치를 계산하는 단계 및 (c) 상기 임의의 센서 노드와 다른 센서 노드를 연결할 센서 노드들의 리스트로부터 삭제하고, 상기 임의의 릴레이 노드를 배치된 릴레이 노드들의 리스트에 추가하는 단계를 포함한다.Relay node arrangement apparatus according to another embodiment of the present invention for realizing the above object comprises a control unit for performing a relay node arrangement method using the information stored in the memory, the relay node arrangement method, ( a) selecting any sensor node included in the list of sensor nodes to be connected and another sensor node located at a closest distance from the any sensor node, and (b) the other sensor node and the other Calculating a position of an arbitrary relay node using the position information of the sensor node; and (c) deleting the arbitrary relay node from the list of sensor nodes to which the arbitrary sensor node is connected to another sensor node, and removing the arbitrary relay node from the deployed relay. Adding to the list of nodes.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 수신하는 데이터 수신부를 더 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the method may further include a data receiver configured to receive information related to sensor nodes included in the list of sensor nodes to be connected.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 연결할 센서 노드의 리스트에 포함된 센서 노드 또는 배치된 릴레이 노드들의 리스트에 포함된 릴레이 노드의 위치정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the sensor node included in the list of sensor nodes to be connected may further include a display unit for displaying the position information of the relay node included in the list of relay nodes arranged.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 상기 릴레이 노드 배치방법을 수행하는 릴레이 노드 배치 프로그림이 기록되어 있을 수 있다.In a computer-readable recording medium related to another embodiment of the present invention for realizing the above object, a relay node arrangement program for performing the relay node arrangement method may be recorded.
상기한 과제와 관련된 본 발명의 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치방법, 배치장치 및 기록매체는, 상대적으로 적은 숫자의 릴레이 노드를 배치하여 센서 노드를 연결할 수 있는 릴레이 노드의 배치 위치를 계산함으로서, 릴레이 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크를 효율적으로 구현할 수 있다.Relay node arrangement method, arrangement and recording medium according to an embodiment of the present invention associated with the above problem, by arranging a relatively small number of relay nodes to calculate the placement position of the relay node that can connect the sensor node, A wireless sensor network including a relay node can be efficiently implemented.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치방법, 배치장치 및 기록매체는, 상대적으로 복잡도가 낮은 연산을 이용하여 릴레이 노드의 배치위치를 계산함으로써, 계산능력이 상대적으로 낮은 장치로도 릴레이노드의 배치위치를 계산할수 있다.In addition, the relay node arrangement method, the arrangement device and the recording medium according to an embodiment of the present invention, by calculating the placement position of the relay node using a relatively low complexity operation, even relay devices having a relatively low calculation capability The placement of nodes can be calculated.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치방법, 배치장치 및 기록매체는, 상대적으로 복잡도가 낮은 연산을 이용하여 릴레이 노드의 배치위치를 계산함으로써, 릴레이 노드의 배치위치를 신속하게 계산할 수 있다.In addition, the relay node arrangement method, the arrangement apparatus and the recording medium according to an embodiment of the present invention, it is possible to quickly calculate the arrangement position of the relay node by calculating the arrangement position of the relay node using a relatively low complexity operation. have.
이하, 본 발명과 관련된 릴레이 노드 배치방법, 릴레이 노드 배치장치 및 릴레이 노드 배치방법을 수행하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, a relay node arrangement method, a relay node arrangement device and a computer-readable recording medium for performing the relay node placement method according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.
이하 개시된 기술에 관한 설명은구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the description of the disclosed technology is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the disclosed technology should not be construed as limited by the embodiments described herein. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
““제1””, ““제2”” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms “first”, “second”, etc. are intended to distinguish one component from another, and the scope of rights shall not be limited by these terms. For example, the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
““및/또는””의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, ““제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목””의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term “and / or” should be understood to include all combinations that can be suggested from one or more related items. For example, the meaning of “first item, second item and / or third item” means from two or more of the first, second or third items as well as the first, second or third items. It means any combination of items that can be presented.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마 찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that there may be other components in between, although it may be directly connected to the other component. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring", should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "include" or "have" refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or parts thereof described. It is to be understood that the combination is intended to be present and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
BS, SN 및 RN은 각각 기지국(Base Station), 센서 노드(Sensor Node) 및 릴레이노드(Relay Node)를 나타낼 수 있다. 만일 t가 포인트라면 그 위치는 카테시안(Cartesian) 좌표 (xt, yt)를 가지는 pt로 가정될 수 있다. t1과 t2가 2차원 평면 상의 두 점들이라면 t1과 t2를 연결하는 선분은 [t1, t2]로 표시되고, 유클리디언 거리(Euclidean Distance)는||t1, t2||, ||pt1, pt2|| 또는 ||(xt1, yt1), (xt2, yt2)||로 표시될 수 있다.BS, SN, and RN may represent a base station, a sensor node, and a relay node, respectively. If t is a point, the position can be assumed to be pt with Cartesian coordinates (xt, yt). If t1 and t2 are two points on a two-dimensional plane, the line connecting t1 and t2 is represented by [t1, t2], and the Euclidean distance is || t1, t2 ||, || pt1, pt2 || Or || (xt1, yt1), (xt2, yt2) ||.
RNPDTA(Relay Node Placement in double-tier Architecture)는 다음과 같이 설명될수 있다. 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서노드들의 집합 S={s1, s2, ..., sn}에 대하여 상응하는 위치들이 {ps1, ps2, ..., psn}이고 SN과 RN의 각 전송 범위가 r과 R (R >= r)이라 가정한다. 이 문제의 목표는 RN-RN 경로를 통하여 모든 센서 노드들 사이에 연결성(단, 소스와 목적지 센서 노드들은 제외)을 보장하도록 릴레이노드의 집합 R={r1, r2, ..., rn}을 배치하는 것이다.Relay Node Placement in double-tier architecture (RNPDTA) can be described as follows. For the set of sensor nodes S = {s1, s2, ..., sn} included in the list of sensor nodes to be connected, the corresponding positions are {ps1, ps2, ..., psn} and each transmission range of SN and RN Suppose r and R (R> = r). The goal of this problem is to provide a set of relay nodes R = {r1, r2, ..., rn} to ensure connectivity between all sensor nodes (except source and destination sensor nodes) via the RN-RN path. To deploy.
통신 범위와 연결성(Communication Range and Connectivity)은 다음과 같이 정의될 수 있다. 만일 ||psi, prj||<=r이라면, 센서 노드 si는 릴레이 노드 rj와 통신할 수 있다. 유사하게, 만일 ||pri, prj||<=R이라면, 두 개의 릴레이 노드들 ri와 rj는 통신할 수 있다.Communication range and connectivity may be defined as follows. If psi, prj || <= r, sensor node si may communicate with relay node rj. Similarly, if || pri, prj || <= R, two relay nodes ri and rj can communicate.
커버와 언커버 센서 노드(Covered and Uncovered Sensor Node)는 다음과 같이 설명될수 있다. si를 위치 psi를 가지는 센서 노드라 하고 R={r1, r2, ..., rm}은 위치 {pr1, pr2, ..., prm}을 가지는 릴레이노드들의 집합이라 가정한다. 만일||psi, prj|| <= r을 만족하는 rj가 R에 존재한다면, si는 커버 또는 연결된다고 할 수 있다. 즉, 임의의 si가 다음의 수학식 1을 만족시키면 si는 커버 또는 연결된다고 할 수 있다.Covered and Uncovered Sensor Nodes can be described as follows. It is assumed that si is a sensor node having a position psi, and R = {r1, r2, ..., rm} is a set of relay nodes having positions {pr1, pr2, ..., prm}. Ps i , pr j || If rj satisfying <= r is present in R, si may be said to be covered or connected. That is, if any s i satisfies
만약 임의의 si가 다음의 수학식 1을 만족시키지 않으면, si는 언커버 또는 끊어진다라고 한다. 즉, 임의의 si가 다음의 수학식 2를 만족시키면 si는 언커버 또는 끊어진다라고 한다.If any si does not satisfy the following equation, si is said to be uncovered or broken. That is, if any s i satisfies
SN을 연결하기 위하여 필요한 RN의 수(number of RN required to connect a SN)은 다음과 같이 정의될 수 있다. SNi는 전송 범위 r을 가지는 센서 노드라 하고, RNj는 전송 범위 R(R>=r)을 가지는 릴레이 노드라 가정한다. SNi을 SNi 와 RNi 를 연결하는 선분상에 존재하는 적어도 하나의 RN들을 통하여 RNi와 연결하고자 하는 경우(다시 말하여, SNi, RNi 및 SNi와 RNi를 연결하는 RN들이 일직선상에 위치하도록 RN들을 배치하고자 하는 경우) 최소로 필요한 RN의 개수는 다음의 수학식 3과 같다.The number of RN required to connect a SN may be defined as follows. It is assumed that SNi is a sensor node having a transmission range r, and RNj is a relay node having a transmission range R (R> = r). When SNi is to be connected to RNi through at least one RN present on the line connecting SNi and RNi (in other words, the RNs are arranged such that SNi, RNi, and RNs connecting SNi and RNi are located in a straight line). The minimum number of required RNs is shown in
커버 인자(Cover Factor)는 다음과 같이 정의될 수 있다. 커버 인자 αα는 PGA(Polynomial-time Greedy Approximation) 알고리즘의 특정 단계에서, 그 위치에서 RN에 의하여 커버되어야 하는 끊어진 SN의 수를 나타내는 위치 속성(property of a location)중 하나이다. 커버 인자 αα에 의하여 계산된 값은 정수값을 가진다.Cover factor may be defined as follows. The cover factor αα is one of the properties of a location that indicates the number of broken SNs that should be covered by the RN at that location in a particular step of the PGA (Polynomial-time Greedy Approximation) algorithm. The value calculated by the cover factor αα has an integer value.
예를 들어, q를 n개의 센서 노드들이 배치되는 배치 영역(deployment region)에서의 위치라고 하자. q의 커버 인자 ααq는 다음의 수학식 4에 의하여 계산될 수 있다.For example, let q be the position in the deployment region where n sensor nodes are deployed. The cover factor ααq of q can be calculated by the following equation (4).
누적 거리(Cumulative Distance)는 다음과 같이 정의될 수 있다. 누적 거리는 릴레이 노드로부터 모든 끊어진 센스 노드들 까지의 거리들에 대한 합으로 정의된다. 만일 ψj가 릴레이 노드 rj의 누적 거리라 한다면,누적 거리 ψj는 다음의 수학식 5에 의하여 계산될 수 있다.Cumulative distance may be defined as follows. The cumulative distance is defined as the sum of the distances from the relay node to all broken sense nodes. If? J is the cumulative distance of the relay node rj, the cumulative distance? J can be calculated by the following equation (5).
볼록 및 비볼록 배치 영역(Convex and Non-convex Deployment Region)은 다음과 같이 정의될 수 있다. "임의의 두 점이 영역내에서 선택된 점이라면, 상기 임의의 두 점을 연결하는 선분상에 존재하는 모든 점들은 영역내에 존재한다"는 명제가 상기 영역내에 존재하는 모든 점에 대하여 참인 경우, 상기 영역은 볼록영역이다. 볼록 형태의 영역을 가정하는 이유는 비볼록 형태의 배치 영역에 대하여 PGA 알고리즘에 의하여 계산되는 임의의 점이 경계 밖에 존재할 수 있기 때문이다. 그러나 현실적인 배치 영역은 비볼록 형태일 수 있다.Convex and Non-convex Deployment Regions may be defined as follows. If the proposition "if any two points are selected points in the area, all points present on the line connecting said two points are in area" is true for all points present in said area, said area Is the convex area. The reason for the assumption of the convex region is that any point calculated by the PGA algorithm may exist outside the boundary for the non-convex configuration region. However, the realistic placement area may be non-convex.
이중 층 구조(DTA)에서 기지국 존재의 효과(effect of the existence of base-stations in DTA)는 다음과 같이 설명된다. 기지국의 기능은 자연적으로 릴레이 노드의 기능에 대한 수퍼셋(superset)이다. 따라서 기지국의 전송 범위는 릴레이 노드의 전송 범위 R과 같다.The effect of the existence of base-stations in DTA in a double layer structure (DTA) is described as follows. The function of the base station is naturally a superset of the function of the relay node. Therefore, the transmission range of the base station is equal to the transmission range R of the relay node.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may occur differently from the stated order unless the context clearly dictates the specific order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다. All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with meaning in the context of the relevant art and can not be construed as having ideal or overly formal meaning unless expressly defined in the present application.
문제점 정의를 단순하게 만들기 위해서 배치 영역은 볼록 형태라고 가정하고, 문제점은 다음과 같이 정의될 수 있다.To simplify the problem definition, it is assumed that the layout area is convex, and the problem can be defined as follows.
S={s1, s2, ..., sn}은 센서 노드들의 집합이라고 하면, 센서 노드의 위치는 {ps1, ps2, ..., psn}과 같이 정의된다. 상기 센서 노드의 위치{ps1, ps2, ..., psn}는 모두 유한한 볼록영역내에 위치하며, r(r>0)은 각 센서 노드의 전송 범위(transmission range)라 가정한다. 또한, R(R>=r)은 릴레이 노드의 전송 범위라 가정한다. 만일 다음 두 개의 조건들이 만족된다면, 이중 층 구조에서 릴레이 노드 배치는 해결 가능할 것이다. S = {s1, s2, ..., sn} is a set of sensor nodes, the position of the sensor node is defined as {ps1, ps2, ..., psn}. The positions {ps1, ps2, ..., psn} of the sensor nodes are all located within a finite convex region, and r (r> 0) is assumed to be a transmission range of each sensor node. In addition, it is assumed that R (R> = r) is a transmission range of the relay node. If the following two conditions are met, relay node placement in a double layer structure may be solved.
도 1a 내지 도 1e는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a 내지 도 1e는 도 6에서 설명된 알고리즘을 실행하는 동안에 발생할 수 있는 시나리오와 관련된다.1A to 1E are diagrams for describing a relay node arrangement method according to an embodiment of the disclosed technology. 1A-1E relate to scenarios that may occur while executing the algorithm described in FIG. 6.
<시나리오 1>: ||RN, SN|| <= r 인 경우.<
시나리오 1은 끊어진 센서 노드(disconnected SN)가 임의의 릴레이 노드(RN)으로부터 거리 r 내에 있는 상황을 설명한다. 시나리오 1에서는, 알고리즘에 따를 경우, 더 이상의 릴레이 노드(RN)는 배치되지 않는다. 또한, 상기 센서 노드(SN)는 연결된 것으로 간주되어 연결할 센서노드의 리스트에서 제외된다.
<시나리도 2>: r < ||RN, SN|| <= r+R 인 경우.<
릴레이 노드(RN)과 센서 노드(SN)은 상호 간에 r+δδ (0<δδ<R) 만큼 떨어져 있다고 하자. 센서 노드(SN)을 커버하기 위한 1 개의 릴레이 노드가 필요하다. 왜냐하면 이기 때문이다.It is assumed that the relay node RN and the sensor node SN are separated from each other by r + δδ (0 <δδ <R). One relay node is needed to cover the sensor node SN. because Because it is.
도 1a에 도시된 바와 같이, 음영 영역(a) 내의 임의의 위치에 있는 릴레이 노드(RN)는 이전에 배치된 릴레이 노드(RN)과 통신 관계를 유지하고 있는 센서 노드(SN)를 커버할 수 있다.As shown in FIG. 1A, a relay node RN at any position within the shaded area a may cover a sensor node SN that is in communication with a previously deployed relay node RN. have.
만일 도 1a에 표시된 센서 노드(SN)이외에 커버되어야 할 다른 센서 노드들이 존재한다고 가정한다. 릴레이 노드(RN)의 전송 경계(릴레이 노드의 전송거리내에 위치하는 영역 중 최외곽에 해당하는 지점들을 포함한다)상에 릴레이 노드(RN)을 배치하는 경우, 다른 센서 노드들을 커버하는 확률을 증가시킬 수 있다.It is assumed that there are other sensor nodes to be covered other than the sensor node SN shown in FIG. 1A. When the relay node RN is disposed on the transmission boundary of the relay node RN (including the points corresponding to the outermost areas of the relay nodes within the transmission distance), the probability of covering the other sensor nodes is increased. You can.
임의의 릴레이 노드(RN)를 배치하는 경우, 다른 센서 노드들이 커버될 가능성을 체크하기 위하여, 상기 음영지역(a)내에 위치하는 모든 지점에 대하여 상기 다른 센서 노드들이 커버될 가능성을 계산하는 경우, 많은 시간이 소요된다. When arranging any relay node RN, in order to check the possibility that other sensor nodes are covered, when calculating the likelihood that the other sensor nodes are covered for every point located in the shaded area a, It takes a lot of time.
따라서 본 알고리즘에서는, 시간 복잡도를 낮게 유지하기 위해서, 단지 세 개의 위치들에 대하여 릴레이 노드(RN)의 다른 센서 노드 커버 가능성을 계산한다.Thus, in this algorithm, in order to keep the time complexity low, the other sensor node coverage probability of the relay node RN is calculated for only three positions.
상기 세개의 위치 중 두 지점(b,c)은 릴레이 노드(RN)과 센서 노드(SN)으로부터 각각 R과 r 만큼 떨어져 있는 지점을 의미하고, 나머지 지점(d)은 [RN, SN] 라인 상에서 릴레이 노드(RN)로부터 R 만큼 떨어져 있는 지점을 의미할 수 있다.Two points (b, c) of the three positions are points separated from the relay node (RN) and the sensor node (SN) by R and r, respectively, and the remaining points (d) on the [RN, SN] line It may mean a point separated by R from the relay node RN.
상기 세 개의 지점(b,c,d)들 가운데, 다른 끊어진 센서 노드(SN)를 위한 가장 혜택(benefit)이 되는 지점 하나가 선택될 수 있다. 혜택의 정도를 측정하기 위한 두 개의 파라미터가 고려된다. 제1 기준(criterion)은 커버 팩터(즉, 그 위치에 있는 릴레이 노드(RN)에 의하여 커버되는 센서 노드(SN)의 최대 수)이고, 제2 기준은 그 위치에 있는 릴레이 노드(RN)의 누적 거리(cumulative distance)이다. 제1 기준을 적용한 결과, 복수의 릴레이 노드(RN)가 선택되는 경우, 제2 기준이 적용된 다. 이러한 배치는 지능 배치(intelligent deployment)라 한다.Among the three points b, c, and d, one point that is most advantageous for the other disconnected sensor node SN may be selected. Two parameters are considered to measure the degree of benefit. The first criterion is the cover factor (ie the maximum number of sensor nodes SN covered by the relay node RN at that location), and the second criterion is that of the relay node RN at that location. Cumulative distance. As a result of applying the first criterion, when the plurality of relay nodes RN are selected, the second criterion is applied. This deployment is called intelligent deployment.
<시나리오 3>: r < ||RN, SN|| < r+R 및 R > 2r<
도 1b에 도시된 바와 같이, 만일 ||pRN, pSN|| < R-2r 이라면, 두 개의 원들은 상호 간에 교차하지 않을 수 있다. 교차 점들을 얻기 위해서는, 릴레이 노드(RN)의 전송가능 길이인 R 대신에 릴레이 노드(RN)의 위치를 중심점으로 하고, ||pRN, pSN||을 반지름으로 가지는 원을 사용하여 지능 배치를 적용할 수 있다.As shown in FIG. 1B, if || pRN, pSN || If <R-2r, the two circles may not intersect each other. In order to obtain the intersection points, instead of R, the transmittable length of the relay node RN, the center of the relay node RN is used as the center point, and intelligent placement is applied by using a circle having a radius of || pRN and pSN ||. can do.
즉 릴레이 노드(RN)의 위치를 중심점으로 하고, ||pRN, pSN||을 반지름으로 가지는 원과, 센서 노드(SN)의 위치를 중심점으로 하고, r을 반지름으로 하는 원을 이용하여 시나리오 1과 같이 지능배치를 적용할 수 있다.That is,
릴레이 노드(RN) 및 센서 노드(SN) 각각으로부터 반지름 ||pRN, pSN|| 및 r을 사용하는 지능 배치를 적용한다. Radius || pRN, pSN || from relay node RN and sensor node SN respectively. Apply intelligent placement using and r.
<시나리오 4>: ||RN, SN|| > r+R<
도 1c에 도시된 바와 같이, 현존하는 릴레이 노드(RN)과 목표 센서 노드(SN) 간의 거리는 R + r 보다 클 수 있다. 이 경우, 목표 센서 노드(SN)를 연결하기 위해서 복수의 릴레이 노드(RN1, RN2)를 배치할 필요가 있다. 마지막 릴레이 노드(RN3)를 제외한 모두는 현존하는 지능 배치를 사용하여 릴레이 노드(RN)와 마지막 릴레이 노드(RN)로부터 직선 [RN, SN] 상에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 1C, the distance between the existing relay node RN and the target sensor node SN may be greater than R + r. In this case, in order to connect the target sensor node SN, it is necessary to arrange a plurality of relay nodes RN1 and RN2. All but the last relay node RN3 may be placed on a straight line [RN, SN] from the relay node RN and the last relay node RN using existing intelligent arrangements.
<시나리오 5>: 릴레이 노드들의 너무 가까운 배치를 피하는 것.Scenario 5: Avoiding too close deployment of relay nodes.
불필요한 릴레이 노드(RN)를 배치하는 것을 제한하기 위한 일반적인 전략은 릴레이 노드의 임의의 쌍 간에 최소 거리를 유지하는 것이다. 어떤 경우에, 이러한 전략은 지능 배치에 의하여 위배될 수 있다. 예를 들어, 도 1d에 나타난 바와 같이, 임의의 센서 노드(SNi)가 두 개의 현존하는 릴레이 노드(RN)(즉, RNi와 RNk)로부터 1 홉 떨어져 있을 수 있다.A general strategy for limiting the placement of unnecessary relay nodes RN is to maintain a minimum distance between any pair of relay nodes. In some cases, this strategy may be violated by intelligent deployment. For example, as shown in FIG. 1D, any sensor node SNi may be one hop away from two existing relay nodes RN (ie, RNi and RNk).
상기 임의의 센서 노드(SNi)와 임의의 릴레이 노드(RNi)를 이용한 지능 배치를 이용하여 새로운 릴레이 노드(RN)를 배치할 위치를 계산하는 경우, 다른 릴레이 노드(RNk)에 너무 가까운 위치를 선택하는 것이 가능하다.When calculating a position to place a new relay node RN using the intelligent arrangement using the arbitrary sensor node SNi and any relay node RNi, select a position that is too close to another relay node RNk. It is possible to.
이러한 경우에, 임의의 다른 릴레이 노드(RN)로부터 r 보다 작은 거리를 가지는 임의의 가능한 위치(RNa)는 지능 배치 계산에서 자격이 상실(disqualified)될 수 있다. 즉 상기 자격이 상실(disqualified)된 지점은 새로운 릴레이 노드(RN)를 배치할 위치를 계산하는데 있어서 배제될 수 있다. In such a case, any possible location RNa with a distance less than r from any other relay node RN may be disqualified in the intelligent placement calculation. That is, the point where the disqualified is eliminated may be excluded in calculating a position to place a new relay node (RN).
다른 위치들 중 나머지 위치(RNb,RNc)는 지능 배치에 의하여 새로운 릴레이 노드가 배치될 위치로 선택될 수 있다.The remaining positions RNb and RNc among the other positions may be selected as positions where new relay nodes are to be placed by intelligent placement.
||RN, SN|| < r 인 경우에 이러한 세 가지 위치들 모두가 어떤 다른 릴레이 노드로부터 거리 r 이내에 있는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 새로운 릴레이 노드(RN)는 센서 노드(SNi)와 동일한 위치에 배치될 수 있다. 동일한 위치에 있는 복수의 노드들을 배치하는 것이 불가능한 경우, 라인[RNi, RNk] 상에 존재하는 지점들 중 SNj에 가장 가까운 지점이 선택될 수 있다. 따라서 지능 배치는 항상 릴레이 노드들의 임의의 쌍 간의 최소 거리 r을 유지하는 전략을 지지한다.|| RN, SN || If <r it is possible that all three of these positions are within a distance r from any other relay node. In this case, the new relay node RN may be located at the same position as the sensor node SNi. If it is impossible to arrange a plurality of nodes at the same position, the point closest to SNj among the points existing on the line [RNi, RNk] may be selected. Thus intelligent placement always supports a strategy of maintaining the minimum distance r between any pair of relay nodes.
<시나리오 6>: 수축 전략(shrink strategy).<
도 1e에 도시된 바와 같이, 임의의 릴레이 노드(RN)를 배치하는 중에, 개산 된 위치가 배치 영역의 경계 바깥에 위치할 수 있다. 이러한 경우, 계산된 위치 RNi(xi, yi)를 RNi에 가장 가까운 배치 영역 경계 상의 위치 RNj(xj, yj)로 대체하는 수축 연산(shrinking operation)이 사용된다. 배치 영역이 사각 형태라 하고, 영역의 좌측 하위 코너 좌표가 (Xmin, Ymin)이며 영역의 우측 상위 코너 좌표가 (Xmax, Ymax)이라 하면, 축소 연산은 RNj(xj, yj)를 다음과 같이 계산할 수 있다.As shown in FIG. 1E, during placement of any relay node RN, the estimated position may be located outside the boundary of the placement area. In this case, a shrinking operation is used to replace the calculated position RNi (xi, yi) with the position RNj (xj, yj) on the placement region boundary closest to RNi. If the layout area is called a rectangle, the lower left corner coordinate of the area is (Xmin, Ymin) and the upper right corner coordinate of the area is (Xmax, Ymax), then the reduction operation calculates RNj (xj, yj) as Can be.
배치 영역의 바깥에 있는 각 릴레이 노드(RN)는 음영 영역 내의 임의의 센서 노드(SN)를 커버하도록 배치된다. 축소 후에도 알고리즘은 음영 영역을 커버하므로, 일반성을 잃지 않는다.Each relay node RN outside of the placement area is arranged to cover any sensor node SN in the shaded area. Even after shrinking, the algorithm covers the shadowed area, so it does not lose its generality.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치장치를 나타낸 블록도(block diagram)이다.2 is a block diagram showing a relay node arrangement according to an embodiment of the present invention.
상기 릴레이 노드 배치장치(200)는, 디스플레이부(210), 제어부(220), 메모리(230), 데이터 수신부(240)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 이동 단말기가 구현될 수도 있다.The relay
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the components will be described in order.
디스플레이부(210)는 릴레이 노드 배치장치(200)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 연결할 센서 노드의 리스트에 포함된 센서 노드 또는 배치 된 릴레이 노드들의 리스트에 포함된 릴레이 노드의 위치정보를 표시할 수 있다. The
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The display unit 151 includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display (flexible). and at least one of a 3D display.
이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다.Some of these displays can be configured to be transparent or light transmissive so that they can be seen from the outside. This may be referred to as a transparent display. A representative example of the transparent display is TOLED (Transparant OLED).
제어부(220)는 릴레이 노드 배치장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(220)는 도3 내지 도 6에서 설명될 PGA(Polynomail-time Greedy Approximation) 알고리즘을 수행할 수 있다.The
메모리(230)는 제어부(220)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들을 임시 저장할 수 있다.The
메모리(230)는 연결할 센서 노드의 리스트에 포함된 센서 노드 또는 배치된 릴레이 노드들의 리스트에 포함된 릴레이 노드의 위치정보를 저장할 수 있다.The
메모리(230)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.The
데이터 수신부(240)는 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 수신할 수 있다.The
상기 데이터 수신부(240)는 외부 장치 또는 네트워크로부터 유/무선 통신을 이용하여 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 수신하거나, 릴레이 노드 배치장치(200)의 사용자로부터 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 입력받을 수 있다.The
상기 데이터 수신부(240)가 릴레이 노드 배치장치(200)의 사용자로부터 상기 연결할 센서 노드들의 리스트에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 입력받는 경우, 상기 데이터 수신부(240)는 사용자 입력부(240)로서 기능할 수 있다. 상기 사용자 입력부(240)는 키패드, 키보드, 마우스, 조이스틱 등을 포함할 수 있다. 또는 상기 사용자 입력부(240)는 상기 디스플레이부(210)에 터치패드가 결합된 터치스크린의 형태로 구현될 수 있다.When the
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(220) 자체로 구현될 수 있다.According to a hardware implementation, the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and the like. It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions. The described embodiments may be implemented by the
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(230)에 저장되고, 제어부(220)에 의해 실행될 수 있다.According to the software implementation, embodiments such as the procedures and functions described herein may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. Software code may be implemented in software applications written in a suitable programming language. The software code may be stored in the
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 릴레이 노드 배치 방법을 나타낸 흐름도(flow chart)이다.4 is a flowchart illustrating a relay node arrangement method according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 연결할 센서 노드들의 리스트(S={S1, S2, S3, ..., Sn})에 포함된 센서 노드들과 관련된 정보를 수신할 수 있다(S10). 상기 정보는 상기 센서노드들의 위치정보를 포함할 수 있다(S10). 상기 센서 노드들은 유클리디안 평면에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 4, the relay
상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 상기 센서 노드들의 리스트(S) 중 임의의 센서 노드(St)를 선택하고, 상기 선택된 임의의 센서노드(St)와 가장 가까운 거리에 위치하는 다른 센서 노드를 선택(Su)할 수 있다(S20).The relay
상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 임의의 센서노드(St)와 다른 센서 노드(Su)의 위치를 기초로 임의의 릴레이 노드(r1)의 위치(Pr1)계산할 수 있다(S30). 상기 계산과정에서 지능배치 알고리즘이 사용될 수 있다.The relay
상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 연결이 완료된 상기 임의의 센서 노드(St) 및 다른 센서 노드(Su)를 연결할 센서 노드들의 리스트(S)로부터 삭제할 수 있다(S40).The relay
상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 임의의 릴레이 노드(r1)를 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE)에 추가할 수 있다(S50). 상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 임의의 릴레이 노드(r1)와 연결할 센서 노드들의 리스트(S)에 포함된 다른 센서노드들 간의 거리를 계산할 수 있다.The relay
상기 릴레이 노드 배치장치(200)는 상기 센서 노드들의 집합(S)과 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE)을 기초로 상기 단계(S10~S50)을 반복할 수 있다(S60).The relay
도 5a 및 도 5b는 릴레이 노드 배치 시스템에 의한 릴레이 노드 배치 과정을 설명하기 위한 도면이다.5A and 5B are diagrams for describing a relay node arrangement process by the relay node arrangement system.
도 5a의 경우, 릴레이 노드 배치 시스템(200)은 사용자로부터 입력받은 센서 노드들의 집합(S)을 디스플레이하고, 도 5b의 경우, 릴레이 노드 배치 시스템(200)은 센서 노드들의 집합(S)을 기초로 배치되는 릴레이 노드들을 디스플레이한다. In the case of FIG. 5A, the relay
도 6a 및 도 6b는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6A and 6B are flowcharts illustrating a relay node placement method according to an embodiment of the disclosed technology.
도 6a 및 도 6b에서 설명된 PGA 알고리즘은 2 개의 파트로 설명될 수 있다. 첫 번째 파트는 제1 릴레이 노드(RN)를 찾는 과정을 설명하고, 다음 파트는 모든 센서 노드들(SNs)을 커버하기 위하여 필요한 순차적인 릴레이 노드들(subsequent RNs)을 검색하는 과정을 설명한다. The PGA algorithm described in FIGS. 6A and 6B may be described in two parts. The first part describes the process of finding the first relay node (RN), and the next part describes the process of searching the sequential relay nodes (subsequent RNs) necessary to cover all the sensor nodes (SNs).
PGA 알고리즘의 입력은 (1) 유클리디언 평면(Euclidean Plane) 내에 N 개의 센서 노드들(SNs)의 집합 S=s1, s2, ..., sn으로, 센서 노드들(SNs)의 상응하는 위치는 볼록 영역(Convex Region) 내의 ps1, ps2, ..., psn이고 (2) 센서 노드(SN)과 릴레이 노드(RN)의 전송 범위들을 각각 나타내는 두 개의 정수 r 및 R (R >= r)를 포함한다. The input of the PGA algorithm is (1) the set of N sensor nodes SNs in the Euclidean plane S = s1, s2, ..., sn, the corresponding positions of the sensor nodes SNs. Are two integers r and R (R> = r), which are ps1, ps2, ..., psn in the convex region and (2) indicate the transmission ranges of the sensor node SN and the relay node RN, respectively. It includes.
PGA 알고리즘의 출력은 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE, Collection of deployed RNs)이고, 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE) 또한 볼록 영역 내에 존재한다.The output of the PGA algorithm is a collection of deployed relay nodes (TREE), and the collection of deployed relay nodes (TREE) is also present in the convex region.
첫 번째 단계에서, 릴레이 노드 배치 시스템(200)은 주어진 센서 노드들(SNs)의 집합 S=s1, s2, ..., sn 중 오른쪽 하위 센서 노드(bottom-right SN) st(xt, yt)와 제1 센서 노드(st)로부터 가장 가까운 센서 노드(su(xu, yu))를 찾는다. In the first stage, the relay
이러한 두 개의 센서 노드들(st, su)의 위치를 이용하여 릴레이 노드 배치 시스템은 제1 릴레이 노드(RN)(pr1(x,y))의 위치를 계산한다. 이 단계에서 두 가지의 가능성이 존재할 수 있다. 첫 번째는 두 개의 센서 노드들(st, su) 간의 거리가 2r 보다 큰 경우(즉, ||pst, psu|| > 2r)이고, 두 번째는 두 개의 센서 노드들(st, su) 간의 거리가 2r 보다 작거나 같은 경우(즉, ||pst, psu|| <= 2r)이다. Using the positions of these two sensor nodes st and su, the relay node placement system calculates the position of the first relay node RN pr1 (x, y). There are two possibilities at this stage. The first is when the distance between two sensor nodes (st, su) is greater than 2r (ie || pst, psu ||> 2r), and the second is the distance between two sensor nodes (st, su) Is less than or equal to 2r (ie || pst, psu || <= 2r).
첫 번째 경우에는, 릴레이 노드 배치 시스템(200)은 라인 [st, su] 상의 st로부터 r 만큼 떨어진 위치 (x, y)를 찾는다. 직선을 위한 방정식(즉, y = mx + c, m은 기울기, c는 상수)이 위치를 찾기 위하여 사용된다. In the first case, the relay
두 번째 경우에는, 확률이 있는 세 개의 위치들이 계산되고, 그 중 두 개는 두 개의 센서 노드(st, su) 모두로부터 r 만큼 떨어져있다. 이러한 두 개 점들의 위치는 다음 두 방정식들을 이용하여 계산된다. In the second case, three probable positions are calculated, two of which are r apart from both sensor nodes (st, su). The position of these two points is calculated using the following two equations.
(1) r2 = (x-xt)2 + (y-yt)2 (1) r2 = (x-xt) 2 + (y-yt) 2
(2) r2 = (x-xu)2 + (y-yu)2 (2) r2 = (x-xu) 2 + (y-yu) 2
세 번째 점의 위치는 직선[st, su] 상의 st로부터 r 만큼 떨어져 있다. 지능 배치 전략(Intelligent Deployment Strategy)에서 설명된 기준을 기초로 이러한 세 개의 점들 중 하나가 제1 릴레이 노드(r1)으로 선택된다. 제1 릴레이 노드(r1)의 위치를 결정한 후에, 릴레이 노드 배치 시스템(200)은 st와 su를 연결된 것으로 마크하고 센서 노드들(SNs)의 리스트로부터 st와 su를 삭제한다. 다음으로, 릴레이 노드 배치 시스템(200)은 제1 릴레이 노드(r1)를 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE)에 추가하고 제1 릴레이 노드(r1)로부터 모든 끊어진 센서 노드들(disconnected SNs)의 거리를 계산한다. The position of the third point is r apart from st on the straight line [st, su]. One of these three points is selected as the first relay node r1 based on the criteria described in Intelligent Deployment Strategy. After determining the location of the first relay node r1, the relay
PGA 알고리즘의 두 번째 파트는 주어진 센서 노드들의 집합(S)과 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE)로부터 가장 가까운 센서 노드와 릴레이 노드 쌍(SN-RN pair)을 찾고, 타깃 센서 노드(target SN)를 연결하기 위하여 위에서 설명한 시나리오에 따라 센서 노드와 릴레이 노드 간의 거리를 기초로 새로운 릴레이 노드를 배치하며, 배치된 릴레이 노드들의 모음(TREE) 내에 새롭게 배치되는 릴레이 노드들을 포함시키는 것을 반복하는 것이다. The second part of the PGA algorithm finds the closest sensor node and relay node pair (SN-RN pair) from a given set of sensor nodes (S) and a set of relay nodes arranged (TREE), and the target sensor node (target SN). According to the scenario described above, a new relay node is arranged based on the distance between the sensor node and the relay node, and the newly repeated relay nodes are included in the set of arranged relay nodes (TREE).
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다. The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.
일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 시스템은 입력받은 센서 노드들에 관한 정보를 기초로 릴레이 노드를 효율적으로 배치할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 노드 배치 시스템은 가능한 적은 수의 릴레이 노드들을 이용하여 센서 노드를 모두 연결할 수 있다. The relay node arrangement system according to an embodiment may efficiently arrange a relay node based on the received information about the sensor nodes. For example, a relay node placement system can connect all of the sensor nodes using as few relay nodes as possible.
일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 시스템은 이중 층 구조의 센서 네트워크에서 효율적으로 이용될 수 있다. Relay node arrangement system according to an embodiment can be efficiently used in a dual-layer sensor network.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the above-described method may be implemented as code that can be read by a processor in a medium in which a program is recorded. Examples of processor-readable media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include.
상기와 같이 설명된 릴레이 노드 배치방법, 릴레이 노드 배치장치 및 컴퓨터 로 읽을 수 있는 기록매체는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The relay node arrangement method, the relay node arrangement device, and the computer-readable recording medium described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be modified in various ways. All or part of each of the embodiments may be configured to be selectively combined so that.
도 1a 내지 도 1e는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 방법을 설명하기 위한 도면이다.1A to 1E are diagrams for describing a relay node arrangement method according to an embodiment of the disclosed technology.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 장치를 나타낸 블록도(block diagram)이다.2 is a block diagram illustrating a relay node arrangement apparatus according to an embodiment of the disclosed technology.
도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 방법을 설명하기 위한 테이블이다.3 is a table for explaining a relay node arrangement method according to an embodiment of the disclosed technology.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이노드 배치 방법을 설명하기 위한 흐름도(flow chart)이다.4 is a flowchart illustrating a relay node arrangement method according to an embodiment of the disclosed technology.
도 5a 및 도 5b는 릴레이노드 배치 시스템에 의한 릴레이노드 배치 과정을 설명하기 위한 도면이다.5A and 5B are diagrams for explaining a relay node arrangement process by the relay node arrangement system.
도 6a 및 도 6b는 개시된기술의 일 실시예에 따른 릴레이 노드 배치 방법을 설명하기 위한 흐름도(flow chart)이다.6A and 6B are flowcharts illustrating a relay node arrangement method according to an embodiment of the disclosed technology.
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