KR20110060667A - 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 클러스터의 가장자리에 위치하여 다른 클러스터와 경계를 이루고 있는 센서 노드인 보더 노드, 및 복수의 보더 노드 중 클러스터 헤드로 임시로 선정된 임시 클러스터 헤드를 포함하며, 임시 클러스터 헤드는 보더 노드들과 임시 클러스터 헤드를 포함하여 형성된 임시 클러스터 내에서 각 보더 노드들 중 적어도 하나에 의해 표적이 감지되면, 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 자신의 클러스터 헤드로 데이터를 전달하도록 구성되는 것입니다. 본 발명에 따르면, 데이터 전송을 특정 클러스터 헤드에게로 집중하여 데이터 통합의 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있으며, 추가적인 컨트롤 패킷의 전송 없이 데이터를 도청하는 것으로 임시 클러스터를 재구성할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 데이터 전송을 특정 클러스터 헤드에게로 집중하여 데이터 통합함으로써 데이터의 전송 효율이 향상되도록 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법 및 그 장치에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크는 특정 지역에 배치된 센서들을 활용하여 표적의 행동 및 현상을 감지하고, 감지한 정보를 데이터화하여 데이터를 수집하는 싱크 노드에게 무선으로 전송하는 기술이다. 무선 센서 네트워크에서는 특히 효율적인 표적 추적 감시 정찰 응용 분야에서의 데이터의 정확도를 높이기 위하여 다량의 센서 노드를 밀집된 지역에 배치하게 된다.
그 결과 단일 표적을 감지할 경우에도 많은 수의 센서 노드가 표적 감지 및 데이터 전송에 참여하게 되며, 이는 많은 중복된 데이터를 발생시킨다. 이러한 데이터를 특별한 처리 없이 데이터를 수집하는 싱크 노드에게 전부 전송하게 되면 데 이터 충돌 및 과다 전송이 네트워크에서 발생하게 된다.
이것은 센서 네트워크에 불필요한 에너지 소모를 야기시키고 데이터의 정확도 및 신뢰성을 감소시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 효율적인 표적 추적을 위한 네트워크 구조 및 데이터 통합 기술의 연구가 이루어지고 있다.
특히, 데이터 통합 기술은 여러 개의 중복되는 데이터를 네트워크 중간에 있는 데이터 통합 노드에게 전송하여 불필요한 전송을 줄이고, 통합된 데이터만을 싱크 노드에게 전송하므로 에너지 소모 및 데이터 전송 지연을 줄이고 데이터의 정확성을 높일 수 있다.
계층적인 네트워크 구조에서의 데이터 통합 기술 중 대표적으로 정적 클러스터링 기반 데이터 통합 기술을 예로 들 수 있다.
정적 클러스터링 기반 데이터 통합 기술은 네트워크 초기에 생성된 정적 클러스터를 기반으로 하여 클러스터 헤드에게로 데이터를 전송하게 된다. 표적을 감지한 노드들은 감지한 데이터를 모두 자신의 클러스터 헤드에게로 전송하고, 데이터를 받은 클러스터 헤드는 데이터를 통합하여 통합된 데이터만을 데이터 수집 노드에게 전송하게 된다.
정적 클러스터링 기반 데이터 통합 기술은 표적을 감지하기 전에 구축한 클러스터를 사용하여 데이터 통합이 이루어지기 때문에 추가로 클러스터를 구축하는 지연 시간이 존재하지 않아 비교적 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 또한 클러스터의 급격한 변화가 자주 일어나지 않으므로 안정적으로 네트워크를 유지할 수 있다.
반면, 여러 클러스터가 하나의 표적을 감지하게 되면 각 노드가 각각 클러스터 헤드에게 데이터를 전송하게 되어 데이터 통합이 완벽하게 이루어지지 않는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 클러스터로 구성되어 있는 무선 센서 네트워크에서 기존 기법들의 문제점을 분석하고, 데이터 전송 및 통합 효율을 높이기 위하여 기존 연구 및 발명에 용이하게 적용할 수 있는 노드 협업 기법을 개발하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 클러스터로 구성되어 있는 무선 센서 네트워크에서 기존 데이터 통합 문제를 분석하고, 이를 해결하는 노드 협업 기술을 제시한다. 이는 센서 네트워크에서 가장 큰 이슈로 대두되고 있는 에너지 소모 문제를 완화할 수 있으며, 네트워크 데이터 통합 효율을 높이고, 데이터의 전송 속도와 신뢰성을 향상시키는 방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치는, 클러스터의 가장자리에 위치하여 다른 클러스터와 경계를 이루고 있는 센서 노드인 보더 노드, 및 복수의 상기 보더 노드 중 클러스터 헤드로 임시로 선정된 임시 클러스터 헤드를 포함하며, 상기 임시 클러스터 헤드는 상기 보더 노드들과 상기 임시 클러스터 헤드를 포함하여 형성된 임시 클러스터 내에서 상기 각 보더 노드들 중 적어도 하나에 의해 표적이 감지되면, 상기 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 자신의 클러스터 헤드로 데이터를 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 보더 노드들은, 상기 임시 클러스터 헤드로 데이터 전송 시, 해당 보더 노드의 노드ID 및 클러스터 헤드 정보 중 적어도 하나를 데이터 패킷 헤더에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 보더 노드들은, 상기 임시 클러스터 내에서 소정 시간 이상동안 표적을 감지하지 못하면, 임시 클러스터 헤드를 해제하고, 해당 보더 노드의 실제 클러스터 헤드로 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 임시 클러스터 헤드의 클러스터 헤드는, 동일 표적에 대하여 상기 임시 클러스터 헤드로부터 수집된 데이터를 통합하는 것을 특징으로 한다.
상기 임시 클러스터 헤드는, 상기 임시 클러스터내의 각 보더 노드들 중, 상기 각 보더 노드들이 속한 클러스터 내의 클러스터 헤드에 부여된 우선순위가 가장 높은 우선순위를 갖는 보더 노드인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법은, 클러스터 내에서 표적이 감지되면, 클러스터 가장자리에 위치한 보더 노드들 중 어느 하나를 임시 클러스터 헤드로 선정하는 단계, 상기 표적을 감지하지 못한 주변의 다른 클러스터 내 보더 노드들이 임시 클러스터 헤드의 데이터를 도청하고, 상기 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드를 각 보더 노드의 클러스터 헤드로 임시 변경하는 단계, 상기 각 보더 노드들 중 적어도 하나에 의해 표적이 감지되면, 임시 클러스터 헤드가 각 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 상기 임시 클러스터 헤드의 실제 클러스터 헤드로 데이터를 전달하는 단계, 및 상기 클러스터 헤드가 상기 임시 클러스터 헤드에 의해 수집된 데 이터를 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보더 노드들과 상기 임시 클러스터 헤드를 포함하는 임시 클러스터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선정하는 단계 이후에, 상기 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드가 자신의 클러스터 헤드로 데이터를 방송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주변의 다른 클러스터 내 보더 노드들은, 상기 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드의 데이터 전송범위 내에 위치한 것을 특징으로 한다.
상기 각 보더 노드들 중 소정 시간 이상동안 표적을 감지하지 못한 보더 노드에 대하여 임시 클러스터 헤드를 해제하고, 해당 보더 노드의 실제 클러스터 헤드로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 보더 노드들은, 상기 임시 클러스터 헤드로 데이터 전송 시, 해당 보더 노드의 노드ID 및 클러스터 헤드 정보 중 적어도 하나를 데이터 패킷 헤더에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터를 통합하는 단계는, 동일 표적에 대하여 다른 클러스터 내 보더 노드들에 의해 감지된 데이터를 통합하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법은, 해당 클러스터 내에서 표적이 감지되면, 클러스터 가장자리에 위치한 보더 노드들 중 어느 하나를 임시 클러스터 헤드로 선정하는 단계, 주변의 다른 클러스터 내 보더 노드들이 임시 클러스터 헤드의 데이터를 도청하고, 각 보더 노드와 임시 클러스터 헤드를 포함하는 임시 클러스터를 형성하는 단계, 상기 임시 클러스터 내에서 각 보더 노드들의 우선순위를 비교하여, 각 보더 노드들 중 최상위 우선순위를 갖는 보더 노드를 임시 클러스터 헤드로 재선정하는 단계, 상기 임시 클러스터 헤드가 각 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 임시 클러스터 헤더 자신의 클러스터 헤더로 데이터를 전달하는 단계, 및 상기 임시 클러스터 헤더의 클러스터 헤더가 수집된 데이터를 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선정하는 단계 이전에, 각 클러스터 내의 클러스터 헤드에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
각 클러스터 내의 클러스터 헤드에 우선순위 부여 시, 클러스터 헤드와 데이터를 수집하는 노드들과의 거리, 클러스터 헤드의 잔여 에너지, 클러스터 헤드의 전송 능력 중 적어도 하나에 근거하여 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 데이터 전송을 특정 클러스터 헤드에게로 집중하여 데이터 통합의 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있으며, 추가적인 컨트롤 패킷의 전송 없이 데이터를 도청하는 것으로 임시 클러스터를 재구성할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 데이터 통합 효율이 높아짐으로써 데이터 간 충돌 가능성이 낮아지며, 데이터 충돌 및 지연 시간의 감소로 인하여 데이터의 신뢰성 및 정확도가 높아지는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법 및 그 장치는 노드 협업 기법을 통한 데이터 통합 기술을 제시한다. 먼저 본 발명이 효율적으로 작동하기 위한 무선 센서 네트워크 구조를 명시한다.
무선 센서 네트워크에서 정적 클러스터를 생성하기 위하여 에너지 효율적으로 클러스터 헤드를 선출하는 알고리즘이 필요하다. 기존 연구 및 발명에서는 네트워크에서 클러스터 헤드를 선출하기 위하여 두 가지 방식을 제안한다. 본 발명에서 제시하는 알고리즘은 적용될 어플리케이션이나 상황에 따라서 두 가지의 방식을 모두 사용할 수 있다.
첫번째 클러스터 헤드 선출 방식은 단일적 센서 네트워크에서 주기적으로 클러스터 헤드를 변환하는 기법이다. 단일적 센서 네트워크는 동일한 종류의 센서가 네트워크에 배치되어 있는 형태를 의미한다.
두번째 클러스터 헤드 선출 방식은 복합적 센서 네트워크에서 일반 센서 보다 성능이 좋은 노드를 위주로 클러스터 헤드를 선출하게 된다. 복합적 센서 네트워크에서 센서 노드들은 무작위하게 배치되지만, 클러스터 헤드로 선출될 벡본망 노드들은 전체 네트워크를 포함할 수 있도록 균등하게 배치된다.
일반적으로 센서 노드들은 IEEE 802.15.4나 S-MAC과 같은 저효율 프로토콜을 사용하고, 벡본망 노드는 벡본망과 싱크 노드와 사용하는 고효율, 고속의 802.11 과 같은 프로토콜을 가짐과 동시에 일반 센서 노드의 데이터를 받을 수 있는 저효율 프로토콜을 가지게 된다.
클러스터 헤드 선출 기법을 사용하여 정적 클러스터가 네트워크에 생성이 되면 클러스터를 이용하여 데이터 통합이 가능해진다.
이때, 데이터 통합 효율을 높임과 동시에 네트워크의 성능을 높이기 위하여 노드 협업 기법을 이용한다.
본 발명이 효율적으로 작동하기 위해서는 하기의 사항들을 가정한다.
먼저, 클러스터의 가장자리에 위치하고, 다른 클러스터와 경계를 이루고 있는 센서 노드들은 보더 노드(Border Node: BN)라 한다.
또한, 센서 노드가 데이터를 전송할 수 있는 거리(Transmission Range: TR)가 표적(target)을 감지할 수 있는 거리(Sensing Range: SR)보다 2배 이상이 된다. 이 경우, 표적을 감지하는 센서 노드들은 서로의 통신 거리 안에 있게 된다.
또한, 각 센서는 표적을 감지하여 데이터를 전송할 때, 데이터 패킷 헤더에 자신의 노드 ID 와 클러스터 헤드의 정보를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 클러스터의 가장자리에 존재하는 센서 노드가 표적을 감지하여 데이터를 전송할 때, 주변에 위치한 다른 클러스터 내의 보더 노드들은 데이터 전송을 도청한다.
이때, 복수의 보더 노드 중 어느 하나가 임시 클러스터 헤드로 선정된다.
임시 클러스터 헤드는 임시 클러스터 내의 각 보더 노드들 중, 각 보더 노드들이 속한 클러스터 내의 클러스터 헤드에 부여된 우선순위가 가장 높은 우선순위를 갖는 보더 노드로 선정될 수 있다.
만일, 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드보다 더 높은 우선순위를 갖는 보더 노드가 존재하는 경우에는, 데이터 도청하는 동안 더 높은 우선순위를 갖는 클러스터 헤드를 갖는 보더 노드가 임시 클러스터 헤드로 재선정될 수 있다.
임시 클러스터 헤드는 다른 보더 노드들에게 자신이 임시 클러스터로 선정되었음을 선언하고, 다른 보더 노드들은 임시 클러스터 헤드를 자신의 클러스터 헤드로 임시로 설정한다.
각 보더 노드들은 임시 클러스터 헤드의 데이터 전송범위 내에 위치한다.
임시 클러스터 헤드는 보더 노드들과 자신을 포함하여 임시 클러스터를 형성하고, 임시 클러스터 내에서 각 보더 노드들 중 적어도 하나에 의해 표적이 감지되면, 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 임시 클러스터 헤드 자신의 클러스터 헤드로 데이터를 전달한다.
각 보더 노드들은 임시 클러스터 헤드로 데이터 전송 시, 해당 보더 노드의 노드ID 및 클러스터 헤드 정보 중 적어도 하나를 데이터 패킷 헤더에 포함하여 전송한다.
이때, 클러스터 헤드는 임시 클러스터 헤드로부터 수집된 데이터를 통합한다. 물론, 임시 클러스터 헤드의 클러스터 헤드는 동일 표적에 대하여 임시 클러스터 헤드로부터 수집된 데이터를 통합한다.
한편, 각 보더 노드들은 임시 클러스터 내에서 소정 시간 이상동안 표적을 감지하지 못하면, 임시 클러스터 헤드를 해제하고, 해당 보더 노드의 실제 클러스터 헤드로 변경한다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 보더 노드들의 데이터 전송 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 2에서와 같이, 표적을 처음 감지하고 클러스터의 가장자리에 위치한 보더 노드(BN1)는 자신을 임시 클러스터 헤드로 선언하고, 자신의 클러스터 헤드(CH1)에게 데이터를 유니캐스팅 방식으로 방송한다.
표적을 아직 감지하지 못하고 다른 클러스터의 가장 자리에 위치한 보더 노드들(BN2, BN3)은 도 3에 도시된 바와 같이, 임시 클러스터 헤드로 선언된 보더 노드(BN1)의 전송거리 안에 위치하고 있다.
따라서, 보더 노드들(BN2, BN3)은 보더 노드(BN1)가 클러스터 헤드(CH1)로 데이터를 방송하는 동안, 보더 노드(BN1)에 의해 방송되는 데이터를 도청한다.
데이터를 도청한 보더 노드들(BN2, BN3)은 임시적으로 자신의 클러스터 헤드를 임시 클러스터 헤드인 보더 노드(BN1)로 변경한다.
도 4에서와 같이, 보더 노드들(BN2, BN3)은 표적을 감지하게 되면, 자신의 실제 클러스터 헤드가 아닌, 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드(BN1)에게로 데이터를 전송하게 된다.
따라서, 데이터를 받게 된 보더 노드(BN1)는 스스로 수집한 데이터와, 보더 노드들(BN2, BN3)로부터 수집된 데이터를 자신의 클러스터 헤드에게로 포워딩하여 데이터의 통합이 오직 하나의 클러스터 헤드에서 실행될 수 있도록 한다.
여기서, 보더 노드들(BN2, BN3)은 표적이 더 이상 감지되지 않으면 자신의 클러스터 헤드를 기본 클러스터 헤드로 수정한다.
한편, 도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 센서 네트워크에서 높은 우선순위를 갖는 보더 노드를 이용한 데이터 전송 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
본 발명에서는 데이터의 전송을 효율적으로 하기 위하여 각 클러스터의 클러스터 헤드에 우선순위를 부여한다.
먼저, 네트워크 초기에 클러스터 헤드를 선출할 경우, 각 보더 노드(BN1, BN2, BN3)는 다른 보더 노드의 클러스터 헤드에 부여된 우선 순위를 인지할 수 있다고 가정한다.
데이터 수집 노드와 먼 거리에 있는 클러스터 헤드가 데이터 통합을 하게 되 면, 통합된 데이터가 수집 노드에게 도달하기 위하여 먼 거리를 이동해야 한다는 문제가 발생하므로, 각 클러스터 헤드는 데이터 수집 노드와의 거리, 클러스터 헤드의 잔여 에너지, 클러스터 헤드의 전송 능력 등과 같은 여러 파라메터(parameter) 값에 따라서 우선 순위를 부여받는다.
각 클러스터의 클러스터 헤드에 우선 순위가 부여된 이후, 초기에는 도 5와 같이, 보더 노드(BN3)이 가장 먼저 표적을 감지하면 보더 노드(BN3)은 임시 클러스터 헤드로 선언된다. 또한, 보더 노드(BN3)는 다른 보더 노드들(BN1, BN2)을 자신의 임시 클러스터로 설정하게 된다.
이후, 다른 보더 노드들(BN1, BN2)이 보더 노드(BN3)로 데이터를 전송하게 되면, 보더 노드(BN2, BN3)은 다른 보더 노드(BN1)의 클러스터 헤드가 더 높은 우선순위를 갖는 것을 인지하고, 보더 노드(BN1)을 임시 클러스터 헤드로 재선정하게 된다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 보더 노드들(BN2, BN3)은 초기 임시 클러스터 헤드로 선언된 보더 노드(BN3)가 아니라, 새로운 임시 클러스터 헤드로 선언된 보더 노드(BN1)로 데이터를 전송하게 된다.
데이터를 받게 된 보더 노드(BN1)는 스스로 수집한 데이터와, 보더 노드들(BN2, BN3)로부터 수집된 데이터를 자신의 클러스터 헤드에게로 포워딩하여 데이터의 통합이 오직 하나의 클러스터 헤드에서 실행될 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 클러스터의 가장자리에 위치한 보더 노드에 의해 표적이 감지되면(S100), 주변의 보더 노드 중 하나를 임시 클러스터 헤드로 선언한다(S110). 바람직하게는, 가장 먼저 표적을 감지한 보더 노드를 임시 클러스터 헤드로 선언한다.
임시 클러스터 헤드는 자신의 클러스터 데이터를 방송하고(S120), 이때 다른 클러스터 내 보더 노드들은 임시 클러스터 헤드가 자신의 클러스터 헤드로 방송하는 데이터를 도청한다(S130).
다른 클러스터 내 보더 노드들은 자신의 클러스터 헤드를 임시 클러스터 헤드로 변경한다(S140).
만일, 다른 클러스터 내 보더 노드들에 의해 표적이 감지되면(S150), 각 보더 노드들은 표적으로부터 감지된 데이터를 수집하여 임시 클러스터 헤드로 전송한다(S160).
임시 클러스터 헤드는 각 보더 노드들로부터 전송된 데이터를 수집하고(S170), 수집된 데이터를 자신의 클러스터 헤드로 전달한다(S180).
임시 클러스터 헤드의 클러스터 헤드는 수집된 데이터를 통합한다(S190).
한편, 다른 클러스터 내 보더 노드들 중 표적을 감지하지 못한 보더 노드가 존재하는 경우(S150), 해당 보더 노드는 임시 클러스터 헤드를 해제하고(S200), 기본 클러스터 헤드, 즉, 자신의 클러스터 헤드로 변경하도록 한다(S210).
도 8은 도 7의 'S140' 과정을 세분화한 동작 흐름을 나타낸 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 'S140' 과정에서 다른 클러스터 내 보더 노드들은 자신의 클러스터 헤드를 임시 클러스터 헤드로 변경한 상태에서 각 보더 노드들은 데이터를 도청하며 각 보더 노드들 자신의 클러스터 헤드에 부여된 우선순위를 비교한다(S141).
만일, 임시 클러스터 헤드로 선언된 보더 노드의 클러스터 헤드가 최우선순위인 경우(S143), 임시 클러스터 헤드를 유시한 채 도 7의 'S150' 과정을 수행한다.
반면, 임시 클러스터 헤드로 선언된 보더 노드 이외의 다른 보더 노드의 클러스터 헤드가 더 높은 우선순위를 갖는 경우(S143), 최우선순위의 클러스터 헤드를 갖는 보더 노드를 탐색하여(S145), 해당 보더 노드를 각 보더 노드들의 임시 클러스터 헤드로 재선언한다(S147). 이후, 도 7의 'S150' 과정을 수행하도록 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법 및 그 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 센서 네트워크의 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2 내지 도 4 는 본 발명에 따른 보더 노드들의 데이터 전송 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 5 및 도 6 은 본 발명에 따른 보더 노드들의 클러스터 헤드에 부여된 우선순위에 따라 임시 클러스터 헤드를 선언하는 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 7 및 도 8 은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
Claims (16)
- 클러스터의 가장자리에 위치하여 다른 클러스터와 경계를 이루고 있는 센서 노드인 보더 노드; 및복수의 상기 보더 노드 중 클러스터 헤드로 임시로 선정된 임시 클러스터 헤드;를 포함하며,상기 임시 클러스터 헤드는,상기 보더 노드들과 상기 임시 클러스터 헤드를 포함하여 형성된 임시 클러스터 내에서 상기 각 보더 노드들 중 적어도 하나에 의해 표적이 감지되면, 상기 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 자신의 클러스터 헤드로 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 각 보더 노드들은,상기 임시 클러스터 헤드로 데이터 전송 시, 해당 보더 노드의 노드ID 및 클러스터 헤드 정보 중 적어도 하나를 데이터 패킷 헤더에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 각 보더 노드들은,상기 임시 클러스터 헤드의 데이터 전송범위 내에 위치한 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 각 보더 노드들은,상기 임시 클러스터 내에서 소정 시간 이상동안 표적을 감지하지 못하면, 임시 클러스터 헤드를 해제하고, 해당 보더 노드의 실제 클러스터 헤드로 변경하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 임시 클러스터 헤드의 클러스터 헤드는,동일 표적에 대하여 상기 임시 클러스터 헤드로부터 수집된 데이터를 통합하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 임시 클러스터 헤드는,상기 임시 클러스터내의 각 보더 노드들 중, 상기 각 보더 노드들이 속한 클러스터 내의 클러스터 헤드에 부여된 우선순위가 가장 높은 우선순위를 갖는 보더 노드인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송장치.
- 클러스터 내에서 표적이 감지되면, 클러스터 가장자리에 위치한 보더 노드들 중 어느 하나를 임시 클러스터 헤드로 선정하는 단계;상기 표적을 감지하지 못한 주변의 다른 클러스터 내 보더 노드들이 임시 클러스터 헤드의 데이터를 도청하고, 상기 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드를 각 보더 노드의 클러스터 헤드로 임시 변경하는 단계;상기 각 보더 노드들 중 적어도 하나에 의해 표적이 감지되면, 임시 클러스터 헤드가 각 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 상기 임시 클러스터 헤드의 실제 클러스터 헤드로 데이터를 전달하는 단계; 및상기 클러스터 헤드가 상기 임시 클러스터 헤드에 의해 수집된 데이터를 통합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 보더 노드들과 상기 임시 클러스터 헤드를 포함하는 임시 클러스터를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 선정하는 단계 이후에,상기 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드가 자신의 클러스터 헤드로 데이터를 방송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 주변의 다른 클러스터 내 보더 노드들은,상기 임시 클러스터 헤드로 선정된 보더 노드의 데이터 전송범위 내에 위치한 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 각 보더 노드들 중 소정 시간 이상동안 표적을 감지하지 못한 보더 노드에 대하여 임시 클러스터 헤드를 해제하고, 해당 보더 노드의 실제 클러스터 헤드로 변경하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 각 보더 노드들은,상기 임시 클러스터 헤드로 데이터 전송 시, 해당 보더 노드의 노드ID 및 클러스터 헤드 정보 중 적어도 하나를 데이터 패킷 헤더에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 데이터를 통합하는 단계는,동일 표적에 대하여 다른 클러스터 내 보더 노드들에 의해 감지된 데이터를 통합하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 해당 클러스터 내에서 표적이 감지되면, 클러스터 가장자리에 위치한 보더 노드들 중 어느 하나를 임시 클러스터 헤드로 선정하는 단계;주변의 다른 클러스터 내 보더 노드들이 임시 클러스터 헤드의 데이터를 도청하고, 각 보더 노드와 임시 클러스터 헤드를 포함하는 임시 클러스터를 형성하는 단계;상기 임시 클러스터 내에서 각 보더 노드들의 우선순위를 비교하여, 각 보더 노드들 중 최상위 우선순위를 갖는 보더 노드를 임시 클러스터 헤드로 재선정하는 단계;상기 임시 클러스터 헤드가 각 보더 노드들로부터 데이터를 수집하여, 임시 클러스터 헤더 자신의 클러스터 헤더로 데이터를 전달하는 단계; 및상기 임시 클러스터 헤더의 클러스터 헤더가 수집된 데이터를 통합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 14에 있어서,상기 선정하는 단계 이전에, 각 클러스터 내의 클러스터 헤드에 우선순위를 부여하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송방법.
- 청구항 15에 있어서,각 클러스터 내의 클러스터 헤드에 우선순위 부여 시, 클러스터 헤드와 데이터를 수집하는 노드들과의 거리, 클러스터 헤드의 잔여 에너지, 클러스터 헤드의 전송 능력 중 적어도 하나에 근거하여 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반 데이터 전송 방법.
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