KR20110094544A - Wireless sensor and wireless ad-hoc network using ligr algorithm - Google Patents

Wireless sensor and wireless ad-hoc network using ligr algorithm Download PDF

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KR20110094544A KR1020100014005A KR20100014005A KR20110094544A KR 20110094544 A KR20110094544 A KR 20110094544A KR 1020100014005 A KR1020100014005 A KR 1020100014005A KR 20100014005 A KR20100014005 A KR 20100014005A KR 20110094544 A KR20110094544 A KR 20110094544A
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Abstract

PURPOSE: A wireless sensor and a wireless ad-hoc network using an LIGR(Location Information-based Gradient Routing) algorithm is provided to partly establish routing path by determining a transmitting direction and search range. CONSTITUTION: An RPM(Region Partitioning Module) determines a transmission direction and a search range. The RPM selects a forwarding node by performing search. The RPM transmits a data packet. An ELM(Energy Level Module) checks an energy level after completing the data packet transmission. The ELM broadcasts the determined result in order to correct the neighboring node table.

Description

엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크 {Wireless Sensor and Wireless Ad-hoc Network Using LIGR Algorithm}Wireless Sensor and Wireless Ad-hoc Network Using LIGR Algorithm}

본 발명은 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서 노드의 에너지 수준에 따라 포워딩 노드를 결정하고 전송 방향과 탐색 범위를 결정하여 부분적으로 라우팅 경로를 설정하므로 데이터 패킷의 수신율을 보장하고 경로 설정을 위한 불필요한 트래픽의 발생을 줄일 수 있는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless sensor and a wireless ad hoc network using the LAI algorithm, and more particularly, to determine a forwarding node according to the energy level of the sensor node, determine a transmission direction and a search range, and partially set a routing path. The present invention relates to a wireless sensor and a wireless ad hoc network using the LAI algorithm which can guarantee the packet reception rate and reduce the occurrence of unnecessary traffic for routing.

최근 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 언제 어디서나 시간과 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속하여 원하는 정보를 얻을 수 있는 정보통신 환경을 말하는 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경을 실현하기 위한 기술에 대한 관심이 매우 높다.Recently, there is a great interest in the technology for realizing the ubiquitous environment, which refers to an information and communication environment in which users can freely access the network anytime, anywhere, and anytime, anywhere, regardless of network or computer. .

유비쿼터스 환경을 구성하는 핵심기술에는 각각의 센서 노드(sensor node)들이 데이터 수집 노드로서의 기능을 수행함과 동시에 자율적으로 네트워크를 구성하여 수집한 데이터의 전송 및 전달을 위한 라우터로서의 기능을 수행하는 무선 애드혹 네트워크(Ad-hoc network) 기술이 포함된다.In the core technology of the ubiquitous environment, each sensor node functions as a data collection node, and at the same time, a wireless ad hoc network that functions as a router for autonomously configuring and transmitting and transmitting the collected data. Ad-hoc network technology is included.

무선 애드혹 네트워크에서의 데이터 송수신은 케이블, 라우터, 브리지 등과 같은 물리적 기반 시설이 존재하는 유선 네트워크 환경과는 달리 제한된 에너지와 제한된 전송 범위를 가지므로, 멀티 홉(multi-hop) 방식으로 통신이 이루어진다.Data transmission and reception in a wireless ad hoc network has a limited energy and limited transmission range, unlike a wired network environment in which physical infrastructure such as cables, routers, bridges, and the like exist, and thus communication is performed in a multi-hop manner.

따라서 무선 애드혹 네트워크에서는 각각의 센서 노드들이 가질 수 있는 정보 및 자원들을 최대한 활용하여 자율적으로 네트워크를 구축할 수 있어야 하며, 제한된 자원을 가지는 무선 애드혹 네트워크 특성상 이를 효과적으로 사용하여 네트워크 수명을 연장하고 환경을 유지할 수 있도록 구성하여야 한다.Therefore, the wireless ad hoc network should be able to construct the network autonomously by making the most of the information and resources that each sensor node can have, and the characteristics of the wireless ad hoc network with limited resources can be used effectively to extend network life and maintain the environment. It should be configured to allow.

이러한 무선 애드혹 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜은 경로 설정 방식이나 네트워크 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있으며, 이 중에서 Exscal(Extreme Scale) 프로젝트에서 감시 정찰을 위해 제안된 엘지알(LGR;Logical Grid Routing) 프로토콜이 센서 노드들이 고르게 분포된 상태의 센서 필드 상에서는 효과적으로 적용하는 것이 가능하다.Routing protocols for wireless ad hoc networks can be classified according to routing method or network structure. Among them, Logical Grid Routing (LGR) protocol proposed for surveillance reconnaissance in Exscal (Extreme Scale) project is used. It is possible to apply effectively on the sensor field with evenly distributed sensor nodes.

상기 엘지알(LGR) 프로토콜은 데이터 수집을 위한 센서 노드들과 기지국(base station) 사이의 라우팅 프로토콜로, 프로토콜의 크기가 작고 단순하며, 루트인 신장트리(spanning tree)를 구축하고 신장트리를 통해 수집한 데이터를 기지국으로 전달하도록 구성된다. 엘지알 프로토콜은 모든 센서 노드들이 2차원의 유일한 아이디(ID)를 가지고 있으며, 기지국을 제외한 센서 노드들은 자신의 아이디(ID)를 가지고 신장트리의 잠재부모(potential parent)를 계산한다.The LGR protocol is a routing protocol between sensor nodes and a base station for data collection. The protocol is small and simple, and builds a spanning tree that is the root and through the spanning tree. And transmit the collected data to the base station. In the LP protocol, every sensor node has a unique ID in two dimensions, and sensor nodes except the base station calculate their potential parent of the extension tree using their ID.

예를 들면, 엘지알 프로토콜은 센서 노드(i,j)가 센서 노드(x,y)를 부모(parent)로 설정하고 있을 때, 센서 노드(i,j)의 잠재부모(potential parent) 중의 하나인 센서 노드(x',y')로부터 연결 메시지(connected message)를 받았다면, 센서 노드(i,j)는 센서 노드(x',y')를 자신의 새로운 부모(parent)로 설정한다. 또한 각 센서 노드들은 잠재부모를 가지며, 기지국은 주기적으로 연결 메시지(connected message)를 전송하며, 데이터 전송방식으로는 연결 메시지(connected message)는 브로드캐스트(broadcast)를 사용하고 수집된 데이터는 유니캐스트(unicast)를 사용한다.For example, the LG protocol is one of the potential parents of the sensor node (i, j) when the sensor node (i, j) is setting the sensor node (x, y) as a parent (parent). If a connected message is received from an in-sensor node x ', y', the sensor node i, j sets the sensor node x ', y' as its new parent. In addition, each sensor node has a potential parent, and the base station periodically transmits a connected message, and as a data transmission method, a connected message uses broadcast and collected data is unicast. Use unicast.

그런데 엘지알(LGR) 프로토콜은 라우팅 프로토콜의 특성상 포워딩 노드(forwarding node)의 에너지 사용률이 증가하게 되며, 이에 대한 고려가 없어 이후에는 호스트로서의 기능을 충실히 수행할 수 없다는 문제가 있다.However, the LGR protocol increases the energy usage rate of the forwarding node due to the nature of the routing protocol, and there is no problem in that it cannot faithfully perform its function as a host thereafter.

그리고 센서 네트워크에서의 센서 노드는 사람의 접근이 어려운 지역이나 재난 구조 등과 같은 응용에 따라 경사면, 장애물 등과 같은 지리 또는 환경적 요인으로 인하여 일정한 간격과 일정한 위치에 배치되지 않을 수도 있다. 기존의 센서 노드의 논리적 위치정보를 이용한 엘지알(LGR) 프로토콜은 이러한 환경에서는 적용이 불가능하며, 이를 극복할 수 있는 메커니즘에 대한 필요성이 증대되고 있다.In addition, sensor nodes in a sensor network may not be arranged at regular intervals and at a certain location due to geographic or environmental factors such as slopes and obstacles, depending on applications such as areas where people are difficult to access or disaster relief. The LGR protocol using the logical location information of the existing sensor node is not applicable in such an environment, and there is an increasing need for a mechanism for overcoming this.

나아가 포워딩 노드의 에너지 사용률 증가에 따라 에너지 수준을 고려하여 다양한 라우팅 경로를 가질 수 있도록 하는 라우팅 경로 설정 메커니즘에 대한 필요성도 절실하게 요구된다.Furthermore, as the energy utilization rate of the forwarding node increases, there is an urgent need for a routing routing mechanism that allows various routing paths to take into account energy levels.

본 발명은 상기와 같은 점을 조감하여 이루어진 것으로서, 엘지알(LGR) 프로토콜을 물리적 위치정보를 사용하여 확장함으로써 지리적 특성으로 인해 센서 노드(sensor node)가 고르게 분포될 수 없는 상황에서도 적용이 가능한 라우팅 알고리즘인 엘아이지알(LIGR;Locaton Information-based Gradient Routing) 알고리즘을 새롭게 제안하고, 센서 노드의 에너지 수준에 따라 포워딩 노드(forwarding node)를 결정하고 전송 방향과 탐색 범위를 결정하여 부분적으로 라우팅 경로를 설정할 수 있는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above points, and the routing can be applied even in a situation where sensor nodes are not evenly distributed due to geographical characteristics by extending the LGR protocol using physical location information. We propose a new algorithm, LGI (Locaton Information-based Gradient Routing) algorithm, and determine the forwarding node according to the energy level of the sensor node, and determine the transmission direction and search range to partially set the routing path. It is to provide a wireless ad hoc network using the LG algorithm which can be, and its purpose.

또 본 발명의 다른 목적은 데이터를 수집한 센서 노드에서 목적지 노드로의 데이터 패킷 전송시 각각의 센서 노드의 에너지 레벨에 따른 포워딩 노드 선택 우선순위를 적용하여 애드혹(Ad-hoc)을 위해 선택한 포워딩 노드의 에너지 사용 집중에 대한 문제점을 해결한 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크를 제공하기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to apply the forwarding node selection priority according to the energy level of each sensor node when transmitting the data packet from the sensor node that collected the data to the destination node selected for the ad-hoc (Ad-hoc) It is to provide a wireless ad hoc network using the LAI algorithm which solves the problem of energy usage concentration.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은 위치정보 기반 기울기 라우팅 알고리즘인 엘아지알(LIGR) 알고리즘을 엘지알(LGR) 프로토콜에서 신장트리(spanning tree) 구축을 위한 논리적 위치정보를 교환하는 라우팅 메시지 전송방법을 이용하여 물리적 위치정보를 교환하고, 데이터 수집 노드와 목적지 노드의 경로에 인접한 노드를 포워딩 노드로 선택하여 공간 거리(spatial distance)를 최소화하는 DIR(compass routing) 방식을 확장하여 이루어지는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a routing message transmission method for exchanging logical location information for constructing a spanning tree in an LGR protocol using an LGR algorithm, which is a location-based gradient routing algorithm. Using the LG algorithm, which extends the DIR (compass routing) method to exchange physical location information and minimize the spatial distance by selecting nodes adjacent to the paths of the data collection node and the destination node as forwarding nodes. To provide a wireless ad hoc network.

나아가 본 발명의 또 다른 목적은 이웃 노드의 에너지 레벨을 입력한 이웃노드테이블과 엘아이지알(LIGR) 알고리즘을 이용하여 수신한 데이터 패킷을 전송할 경로를 효율적으로 선택하는 것이 가능한 엘아리지알 알고리즘을 이용한 무선 센서를 제공하기 위한 것이다.Furthermore, another object of the present invention is to use a neighbor node table that inputs an energy level of a neighbor node and a wireless algorithm using an EL algorithm that efficiently selects a path to transmit a received data packet using an LIGR algorithm. It is to provide a sensor.

본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 실시예는 각 소스 노드(source node)에서 데이터 패킷(data packet)을 수신하게 되면 재전송 요청(retransmitting request)된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고 재전송 요청 패킷인 경우에는 이웃노드테이블(neighbor node information table)에서 관련 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리하는 재전송요청모듈(RRM;Retransmitting Request Module)과, 전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드(forwarding node)를 선택하고 데이터 패킷을 전송하는 과정을 처리하는 지역분할모듈(RPM;Region Partitioning Module)과, 데이터 패킷의 전송을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨을 검사하고 판단한 다음 이를 이웃 노드로 브로드캐스트(broadcast)를 통해 전송하여 이웃 노드에서 이웃노드테이블을 수정하는 과정을 처리하는 에너지레벨모듈(ELM;Energy Level Module)을 포함하여 이루어진다.In an embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention, when a data packet is received at each source node, a check is performed on whether a packet is retransmitted request and retransmitted. In the case of a request packet, a Retransmitting Request Module (RRM) which processes a process of deleting an ID of a related node from a neighbor node information table, a transmission direction and a search range is determined and searched. Region Partitioning Module (RPM) that handles the process of selecting a forwarding node and transmitting data packets, and after completing the transmission of data packets, examines and determines its energy level. The process of modifying the neighbor node table in the neighbor node by transmitting it to the neighbor node through broadcast. Comprising one; (Energy Level Module ELM) energy level module for processing.

상기 재전송요청모듈(RRM)에서는 각 소스 노드(source node)에서 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고, 자신이 데이터 패킷을 생성한 노드인지를 검사하고, 재전송 패킷이 수신된 경우에는 이를 수신한 노드에서는 단순히 자신의 이웃노드테이블에서 재전송 요청 아이디가 존재할 경우 테이블에서 삭제하고, 자신이 수신한 데이터 패킷의 생성 노드가 자신인 경우에도 이웃노드테이블에서 이전 노드의 아이디를 삭제하는 과정을 수행한다.When receiving the data packet from each source node, the retransmission request module (RRM) checks whether the packet is a retransmission request, checks whether the node has generated the data packet, and then retransmits the packet. If it is received, the node that receives it simply deletes the retransmission request ID from its neighbor node table if it exists, and even if the originating node of the received data packet is itself, the ID of the previous node in the neighbor node table. Perform the process of deleting.

상기 지역분할모듈(RPM)에서는 자신의 이웃노드테이블에서 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사하고, 목적지 노드가 이웃노드테이블에 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉(hop)으로 설정하고, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정하고, 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못한 경우에는 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 데이터 패킷이 재전송 요청 패킷인 경우에는 2차 탐색 범위에서 이전 노드와 이루는 기울기를 통해 전송 방향을 결정한 다음 이전 노드와의 경로에 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 포워딩 노드가 선택되지 않은 경우에는 자신에게 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드를 포워딩 노드로 선택하고 자신의 아이디(재전송 아이디)를 패킷에 담아 재전송을 요청하고, 포워딩 노드가 선택된 경우에는 선택한 포워딩 노드로부터의 재전송 요청에 응답하기 위하여 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디(ID)를 자신의 이웃노드테이블에 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱 작업을 수행하고 선택한 포워딩 노드로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 수행한다.The regional partitioning module (RPM) checks whether a destination node exists in its neighbor node table, and if the destination node exists in the neighbor node table, sets the destination node as the next hop, and The first search range for finding and selecting the transmission direction and forwarding node having the shortest distance through the slope of the straight line connecting the two nodes using the location information and the location information of the destination node. And the second search range, the neighboring node located in the first search range is selected as the forwarding node that is the closest to the shortest path, and the second search range if the forwarding node is not selected in the first search range. Selects the neighboring node closest to the shortest path as the forwarding node, and the data packet is a retransmission request packet. Determines the transmission direction through the slope with the previous node in the secondary search range, selects the neighboring node farthest in the path with the previous node as the forwarding node, and sends the data packet to itself if the forwarding node is not selected. Select the previous node as a forwarding node, request retransmission by putting its ID (retransmission ID) in the packet, and if the forwarding node is selected, the ID of the previous node that has transmitted the data packet to respond to the retransmission request from the selected forwarding node. A routing caching operation for storing and managing the ID in its neighbor node table is performed and a data packet is transmitted to the selected forwarding node.

상기에서 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드(energy shortage node)인 경우에는 2순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않으며, 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 3순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고, 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못하였다면 앞에서 설정한 2순위 노드와 3순위 노드의 존재 여부에 따라 2순위 또는 3순위 노드를 포워딩 노드로 선택한다.In the above case, when the neighboring node that is the nearest to the shortest path among the neighboring nodes located in the primary search range is an energy shortage node, it is given a priority priority and is not selected as a forwarding node. If the neighboring node that is closest to the shortest path is the low energy node, it is given a priority priority and is not selected as a forwarding node, and if the forwarding node is not selected in the primary search range and the secondary search range, the previously set 2 The second or third node is selected as a forwarding node depending on whether the priority node and the third node exist.

그리고 상기에서 2순위 노드와 3순위 노드가 존재하지 않고 자신이 데이터를 수집한 노드인 경우에는 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 제외한 탐색 범위에서 최단거리 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택한다.If the second and third nodes do not exist and the node collects data, the neighboring node farthest from the shortest path in the search range except the first search range and the second search range is referred to as the forwarding node. Choose.

상기 에너지레벨모듈에서는 데이터 패킷의 전송 및 포워딩을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨 검사를 수행하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트(broadcast)를 통해 알리고 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨을 확인한 다음 수신한 이웃 노드의 아이디를 에너지 부족 노드(energy shortage node)로 등록하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨의 확인을 통해 에너지 소진 노드(energy exhaustion node)로 인식하고 수신한 이웃 노드의 아이디를 이웃노드테이블과 에너지 부족 노드 테이블에서 삭제하는 과정을 수행한다.The energy level module completes the transmission and forwarding of the data packet, and then performs its own energy level check. If the energy level check indicates that the energy level is 20% or less of the initial energy, the user's ID ( ID) and energy level are broadcasted to neighboring nodes through a broadcast, and the neighboring node that receives this checks the energy level, registers the ID of the received neighboring node as an energy shortage node, and checks the energy level. As a result, if his energy level is less than 5% of the initial energy, his ID and energy level are broadcasted to the neighbor node through broadcast, and the neighboring node receiving the energy level checks the energy level. energy exhaustion node) and receives the ID of the neighbor node. Deletes from the table and low energy node table.

또한 상기 에너지레벨모듈에서는 이웃 노드로부터 에너지 레벨 검사 결과에 대한 정보를 브로드캐스트를 통해 수신하면, 자신의 이웃노드테이블 및 에너지 부족 노드 테이블의 정보를 수정하는 과정도 마찬가지로 수행한다.In addition, when the energy level module receives the information on the energy level check result from the neighbor through a broadcast, the process of modifying the information of its neighbor node table and the energy depletion node table is similarly performed.

나아가 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서의 실시예는 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고 재전송 요청 패킷인 경우에는 자신의 이웃노드테이블에서 수신된 데이터 패킷을 전송한 관련 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리하는 재전송요청모듈(RRM)과, 전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드를 선택하고 데이터 패킷을 전송하는 과정을 처리하는 지역분할모듈(RPM)과, 데이터 패킷의 전송을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨을 검사하고 판단한 다음 이를 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 전송하여 이웃 노드에서 이웃노드테이블을 수정하도록 안내하는 과정을 처리하는 에너지레벨모듈(ELM)을 포함하여 이루어진다.Furthermore, in the embodiment of the wireless sensor using the LG algorithm according to the present invention, upon receiving the data packet, the wireless sensor performs a check on whether the packet is retransmitted and, in the case of the retransmission request packet, receives the data packet received from its neighbor node table. A retransmission request module (RRM) that processes the process of deleting the ID of the related node that has been transmitted, and an area that processes the process of selecting the forwarding node and transmitting the data packet by determining the transmission direction and the search range and performing the search. After completing the transmission of the splitting module (RPM) and the data packet, the energy that checks and determines its energy level and transmits it to the neighbor node through broadcast to guide the neighbor node to modify the neighbor node table. It comprises a level module (ELM).

상기 재전송요청모듈(RRM)에서는 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고, 자신이 데이터 패킷을 생성한 노드인지를 검사하고, 재전송 패킷이 수신된 경우에는 자신의 이웃노드테이블에서 수신된 데이터 패킷을 전송한 이전 노드의 아이디를 삭제하고, 자신이 수신한 데이터 패킷이 자신이 생성한 데이터 패킷인 경우에도 자신의 이웃노드테이블에서 수신된 데이터 패킷을 전송한 이전 노드의 아이디를 삭제하는 과정을 수행한다.When the data packet is received, the retransmission request module (RRM) checks whether the packet is a retransmission request, checks whether the node has generated the data packet, and if the retransmission packet is received, its neighbor node. Deletes the ID of the previous node that sent the received data packet from the table, and the ID of the previous node that sent the received data packet in its neighbor node table even if the received data packet is the data packet that it created. Perform the process of deleting it.

상기 지역분할모듈(RPM)에서는 자신의 이웃노드테이블에서 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사하고, 목적지 노드가 이웃노드테이블에 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉(hop)으로 설정하고, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정하고, 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못한 경우에는 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 데이터 패킷이 재전송 요청 패킷인 경우에는 2차 탐색 범위에서 이전 노드와 이루는 기울기를 통해 전송 방향을 결정한 다음 이전 노드와의 경로에 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 포워딩 노드가 선택되지 않은 경우에는 자신에게 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드를 포워딩 노드로 선택하고 자신의 아이디(재전송 아이디)를 패킷에 담아 재전송을 요청하고, 포워딩 노드가 선택된 경우에는 선택한 포워딩 노드로부터의 재전송 요청에 응답하기 위하여 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디(ID)를 이웃노드테이블에 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱 작업을 수행하고 선택한 포워딩 노드로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 수행한다.The regional partitioning module (RPM) checks whether a destination node exists in its neighbor node table, and if the destination node exists in the neighbor node table, sets the destination node as the next hop, and The first search range for finding and selecting the transmission direction and forwarding node having the shortest distance through the slope of the straight line connecting the two nodes using the location information and the location information of the destination node. And the second search range, the neighboring node located in the first search range is selected as the forwarding node that is the closest to the shortest path, and the second search range if the forwarding node is not selected in the first search range. Selects the neighboring node closest to the shortest path as the forwarding node, and the data packet is a retransmission request packet. Determines the transmission direction through the slope with the previous node in the secondary search range, selects the neighboring node farthest in the path with the previous node as the forwarding node, and sends the data packet to itself if the forwarding node is not selected. Select the previous node as a forwarding node, request retransmission by putting its ID (retransmission ID) in the packet, and if the forwarding node is selected, the ID of the previous node that has transmitted the data packet to respond to the retransmission request from the selected forwarding node. A routing caching operation for storing and managing the ID in the neighbor node table is performed and a data packet is transmitted to the selected forwarding node.

상기 에너지레벨모듈에서는 데이터 패킷의 전송 및 포워딩을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨 검사를 수행하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알려 에너지 부족 노드로 등록하도록 안내하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알려 에너지 소진 노드로 취급하도록 안내하고, 이웃 노드로부터 에너지 레벨에 대한 정보가 브로드캐스트를 통해 수신되면 자신의 이웃노드테이블과 에너지 부족 노드 테이블의 정보를 수정는 과정을 수행한다.The energy level module completes the transmission and forwarding of the data packet, and then performs its own energy level check. If the energy level check indicates that the energy level is 20% or less of the initial energy, the user's ID ( ID) and energy level is broadcasted to neighboring nodes to guide them to register as energy deficient nodes.If the energy level check shows that the energy level is less than 5% of the initial energy, the ID and energy Broadcasts the level to the neighbor node by broadcasting it to treat it as an energy exhaustion node, and when the information on the energy level is received through the broadcast from the neighbor node, it modifies the information in its neighbor node table and the low energy node table. To perform.

본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크의 실시예에 의하면, 정적인 환경에서의 데이터 수집을 대상으로 하며, 노드의 아이디(ID), 위치 정보, 에너지 정보, 속도 정보, 시간 등의 정보를 담고 있는 주기적인 비콘(beacon) 메시지를 통한 이웃 노드의 식별보다는 정적인 환경에 더욱 적합한 엘지알(LGR) 프로토콜에서의 라우팅 메시지 전송 방법을 물리적인 위치 정보 및 에너지 수준 확인이 가능한 형태로 확장하여 이웃 노드를 식별할 수 있도록 구성하므로, 각각의 센서 노드가 가지는 물리적 위치 정보를 사용하여 센서 노드가 고르게 분포된 환경 뿐아니라 불규칙적으로 분포된 상태에서도 적용이 가능하다.According to an embodiment of the wireless sensor and the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention, the data is collected in a static environment, and the node ID (ID), location information, energy information, speed information, time, etc. It is possible to check the physical location information and energy level of the routing message transmission method in the LGR protocol that is more suitable for the static environment than the identification of the neighbor node through the periodic beacon message containing the information. Since it is configured to identify neighboring nodes by extending to, it is possible to apply not only the environment where sensor nodes are evenly distributed but also irregularly distributed using the physical location information of each sensor node.

또 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 실시예에 의하면, 위치 정보만을 사용한 부분적 라우팅 경로 설정으로 경로 설정을 위한 별도의 트래픽이 발생하지 않으며, 제한된 에너지를 가지로 네트워크를 유지해야 하는 센서 네트워크에서 이웃 노드의 에너지 수준을 파악하여 에너지 사용을 분산시키므로, 에너지 효율성과 호스트로서의 기능 수행을 높이는 것이 가능하다.In addition, according to the embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention, the partial routing path setting using only the location information does not generate a separate traffic for the path setting, it is necessary to maintain the network with limited energy By distributing energy usage by knowing the energy levels of neighboring nodes in the sensor network, it is possible to increase energy efficiency and performance as a host.

그리고 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 실시예에 의하면, 각 수집 노드의 위치 좌표와 목적지 노드의 위치 좌표를 이용하여 포워딩 노드의 선택을 위한 전송 방향과 탐색 범위를 결정하고, 최단거리 경로에 위치한 센서 노드를 포워딩 노드로 선택하도록 하므로, 경로 탐색 시간과 패킷의 전달 지연시간을 감소시킬 수 있는 메커니즘을 제공하는 것이 가능하다.According to an embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention, the transmission direction and the search range for the selection of the forwarding node are determined by using the location coordinates of each collection node and the location coordinates of the destination node, Since the sensor node located in the distance path is selected as the forwarding node, it is possible to provide a mechanism for reducing the path search time and the packet propagation delay time.

나아가 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크의 실시예에 의하면, 에너지 수준의 인식에 의한 에너지 레벨 브로드캐스트 및 라우팅 캐싱(caching) 작업을 통하여 이웃 노드를 관리하고 경로를 설정할 수 있도록 하므로, 전송 경로에 에너지 소진 노드가 존재하거나 이웃 노드가 존재하지 않을 경우에도 이를 부분적으로 우회할 수 있는 메커니즘을 제공하여 데이터 패킷의 수신율을 보장하는 것이 가능하다.Furthermore, according to an embodiment of the wireless sensor and the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention, it is possible to manage and route neighbor nodes through energy level broadcast and routing caching by energy level recognition. Therefore, it is possible to guarantee the reception rate of the data packet by providing a mechanism to partially bypass the energy exhaustion node or even the neighbor node in the transmission path.

도 1은 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예의 작동 과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크의 일실시예를 작동 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예에 있어서, 지역분할모듈에서 포워딩 노드를 선택하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 내지 도 29는 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예 및 종래 엘지알 프로토콜에 대하여 네트워크 시뮬레이션을 행하고, 성능 평가를 행한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 초기 에너지가 1Joule인 경우에 종래 엘지알 프로토콜에 대비하여 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예의 성능이 향상된 정도(향상율)를 나타내는 그래프이다.
도 10은 초기 에너지가 1Joule인 경우에 종래 엘지알 프로토콜의 노드별 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 초기 에너지가 1Joule인 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예의 노드별 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 12는 초기 에너지가 5Joule인 경우에 종래 엘지알 프로토콜에 대비하여 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예의 성능이 향상된 정도(향상율)을 나타내는 그래프이다.
도 13은 초기 에너지가 5Joule인 경우에 종래 엘지알 프로토콜의 노드별 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 14는 초기 에너지가 5Joule인 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예의 노드별 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 15는 0.3초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 16은 0.5초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 17은 1.0초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 수신율을 나타내는 그래프이다.
도 18은 0.3초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 지연시간을 나타내는 그래프이다.
도 19는 0.5초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 지연시간을 나타내는 그래프이다.
도 20은 1.0초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 지연시간을 나타내는 그래프이다.
도 21은 0.3초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 네트워크 처리율을 나타내는 그래프이다.
도 22는 0.5초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 네트워크 처리율을 나타내는 그래프이다.
도 23은 1.0초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 네트워크 처리율을 나타내는 그래프이다.
도 24는 0.3초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 네트워크 참여율을 나타내는 그래프이다.
도 25는 0.5초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 네트워크 참여율을 나타내는 그래프이다.
도 26은 1.0초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 네트워크 참여율을 나타내는 그래프이다.
도 27은 0.3초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 잔여 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 28은 0.5초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 잔여 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 29는 1.0초(sec) 간격으로 데이터 패킷을 생성하여 실험한 경우에 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예와 종래 DSDC 프로토콜 및 AODV 프로토콜의 평균 잔여 에너지를 나타내는 그래프이다.
1 is a block diagram illustrating an operation process of an embodiment of a wireless ad hoc network using the LIG algorithm according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation process of an embodiment of a wireless sensor and a wireless ad hoc network using the LIG algorithm according to the present invention.
3 to 8 are conceptual diagrams for explaining a process of selecting a forwarding node in a regional segmentation module in an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention.
9 to 29 are graphs showing the results of performing network simulation and performance evaluation for one embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention and the conventional LG protocol.
9 is a graph showing the degree of improvement (performance) of the performance of one embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention in comparison with the conventional LG protocol when the initial energy is 1 Joule.
10 is a graph showing the reception rate of each node of the conventional LG protocol when the initial energy is 1 Joule.
FIG. 11 is a graph illustrating a reception rate for each node of an embodiment of the wireless ad hoc network using the LIG algorithm according to the present invention when the initial energy is 1 Joule.
12 is a graph showing the degree of improvement (performance) of the performance of one embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention compared to the conventional LG protocol when the initial energy is 5 Joule.
13 is a graph showing the reception rate of each node of the conventional LG protocol when the initial energy is 5 Joule.
14 is a graph showing the reception rate for each node of an embodiment of the wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention when the initial energy is 5 Joule.
FIG. 15 is a graph showing an embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and an average reception rate of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 0.3 seconds (sec).
FIG. 16 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and an average reception rate of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated at 0.5 second intervals.
FIG. 17 is a graph showing an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and average reception rates of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 1.0 second (sec).
18 is a graph illustrating an exemplary embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and average delay times of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 0.3 seconds (sec). .
19 is a graph illustrating an exemplary embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and an average delay time of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when a data packet is generated and tested at an interval of 0.5 seconds (sec). .
20 is a graph showing an embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and average delay times of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 1.0 second (sec). .
FIG. 21 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using an LG algorithm according to the present invention and a network throughput of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when a data packet is generated at 0.3 second intervals.
FIG. 22 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and a network throughput of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at an interval of 0.5 seconds (sec).
FIG. 23 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and a network throughput of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 1.0 second (sec).
FIG. 24 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and a network participation rate of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when a data packet is generated at 0.3 second intervals.
FIG. 25 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and a network participation rate of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when a data packet is generated at 0.5 second intervals.
FIG. 26 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and a network participation rate of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 1.0 second (sec).
FIG. 27 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and average residual energy of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 0.3 seconds (sec). .
FIG. 28 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention and average residual energy of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when a data packet is generated at 0.5 second intervals and tested. .
FIG. 29 is a graph illustrating an embodiment of a wireless ad hoc network using an LAI algorithm according to the present invention and average residual energy of a conventional DSDC protocol and an AODV protocol when data packets are generated and tested at intervals of 1.0 second (sec). .

다음으로 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서 및 무선 애드혹 네트워크의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of a wireless sensor and a wireless ad hoc network using the LIG algorithm according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 재전송요청모듈(RRM)과, 지역분할모듈(RPM)과, 에너지레벨모듈(ELM)을 포함하여 이루어진다.First, an embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention includes a retransmission request module (RRM), a regional partition module (RPM), and an energy level module (ELM), as shown in FIG. Is done.

상기 재전송요청모듈(RRM), 지역분할모듈(RPM), 에너지레벨모듈(ELM)이 도 2에 나타낸 바와 같은 엘아이지알(LIGR;Locaton Information-based Gradient Routing) 알고리즘을 구성하게 된다.The retransmission request module (RRM), the regional division module (RPM), and the energy level module (ELM) constitute a LAG (Locaton Information-based Gradient Routing) algorithm as shown in FIG.

이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 재전송요청모듈(RRM), 지역분할모듈(RPM), 에너지레벨모듈(ELM)의 처리 과정을 설명한다.Hereinafter, the processing of the retransmission request module RRM, the region splitting module RPM, and the energy level module ELM will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 재전송요청모듈(RRM)은 각 소스 노드(source node)에서 데이터 패킷(data packet)을 수신하게 되면 재전송 요청(retransmitting request)된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고 재전송 요청 패킷인 경우에는 이웃노드테이블(neighbor node information table)에서 관련 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리한다.When the RRM receives a data packet at each source node, the RRM checks whether the packet is a retransmitted request, and if it is a retransmission request packet, the neighbor node table. Process to delete the ID of the relevant node from the (neighbor node information table).

먼저 상기 재전송요청모듈(RRM)에서는 각 소스 노드(source node)에서 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행한다.First, when the data transmission packet is received at each source node, the retransmission request module RRM checks whether the packet is retransmission request.

상기에서 소스 노드는 센서 노드(sensor node) 중의 하나로서, 데이터 패킷을 수신할 때에는 소스 노드로 정의되고, 데이터 패킷을 수신하지 않을 때에는 이웃 노드(neighbor node)로 정의된다.In the above, the source node is one of the sensor nodes, and is defined as a source node when receiving a data packet and as a neighbor node when not receiving a data packet.

상기 각 소스 노드로 기능하게 되는 센서 노드들은 지피에스(GPS)장치 등을 통하여 자신의 물리적 위치(각 센서 노드의 아이디로 설정 또는 정의된 위치)를 알고 있으며, 고정된 형태의 센서 노드를 사용하여 데이터를 수집한다.The sensor nodes functioning as each source node know their physical location (the location set or defined by the ID of each sensor node) through the GPS device, and the data using a fixed type of sensor node. Collect it.

상기 각 소스 노드에서는 수신된 데이터 패킷에 재전송 요청 아이디(request ID)가 포함되어 있는지를 검사하여 수신된 데이터 패킷이 재전송 요청된 패킷인지 아닌지를 판단한다.Each source node determines whether the received data packet is a retransmission request packet by checking whether the received data packet includes a retransmission request ID.

상기와 같이 검사한 결과, 재전송 패킷(재전송 요청 패킷)이 수신된 경우에는 이를 수신한 노드(소스 노드)에서는 단순히 자신의 이웃노드테이블(neighbor node information table)에 재전송 요청 아이디가 존재할 경우 해당 테이블에서 해당 노드(자신에게 데이터 패킷을 보낸 센서 노드)의 아이디를 삭제한다.As a result of the above checking, if a retransmission packet (retransmission request packet) is received, the node (source node) receiving the retransmission packet is simply selected from the corresponding table when a retransmission request ID exists in its neighbor node information table. Delete the ID of the node (sensor node that sent the data packet to itself).

그리고 상기 재전송요청모듈(RRM)에서는 상기 데이터 패킷을 수신한 소스 노드 자신이 데이터 패킷을 생성한 노드인지를 검사한다.The retransmission request module (RRM) checks whether the source node that received the data packet is the node that generated the data packet.

상기에서 자신이 수신한 데이터 패킷의 생성 노드가 자신인 경우에도 자신의 이웃노드테이블에서 이전 노드(자신에게 데이터 패킷을 보낸 센서 노드)의 아이디를 삭제하는 과정을 수행한다. Even if the generation node of the data packet received by the self is itself, the process of deleting the ID of the previous node (the sensor node that sent the data packet to itself) from its neighbor node table.

상기 지역분할모듈(RPM)은 전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드(forwarding node)를 선택하고 데이터 패킷을 전송하는 과정을 처리한다.The regional partitioning module (RPM) processes a process of determining a forwarding direction and a search range, performing a search to select a forwarding node, and transmitting a data packet.

먼저 상기 지역분할모듈(RPM)에서는 자신의 이웃노드테이블에서 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사한다.First, the regional partitioning module (RPM) checks whether a destination node exists in its neighbor node table.

그리고, 목적지 노드가 이웃노드테이블에 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉(hop)으로 설정한다.If the destination node exists in the neighbor node table, the destination node is set as the next hop.

다음으로, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드(forwarding node)를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정한다.Next, the slope of the straight line connecting the two nodes is obtained by using the location information of the node and the location information of the destination node, and the transmission direction and the forwarding node having the shortest distance are determined by the slope of the straight line (shortest distance). Determine the primary and secondary search ranges for searching and selecting.

예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 자신인 소스 노드(S)의 위치 정보와 목적지 노드(D)의 위치 정보를 이용하여 두 노드 사이에 최단거리를 갖는 전송방향을 결정하고, 포워딩 노드를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위(1개의 적색 삼각형)와 2차 탐색 범위(2개의 청색 삼각형)을 결정한다.For example, as shown in Figure 3, using the location information of the source node (S) that is its own and the location information of the destination node (D) to determine the transmission direction having the shortest distance between the two nodes, and the forwarding node Determine the primary search range (one red triangle) and the secondary search range (two blue triangles) for searching and selecting.

도 3 내지 도 8에 있어서, 작은 청색 원은 각각의 센서 노드를 나타내며, 내부에 "S"가 표시된 작은 원은 소스 노드(source node)를 나타내고, 내부에 "D"가 표시된 작은 원은 목적지 노드(sink node)를 나타내며, 내부에 복수의 가로줄이 표시된 작은 원은 에너지 부족 노드(energy shortage node)를 나타내며, 내부가 흰색 또는 회색인 작은 원은 에너지 소진 노드(energy exhaustion node)를 나타내며, 화살표는 데이터 패킷이 전달되는 경로를 나타내며, 각 센서 노드를 나타내는 작은 원 주위에 표시된 "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G" 등의 문자는 각 센서 노드를 식별하기 위하여 임의로 부여한 것이다.In Figures 3 to 8, small blue circles represent each sensor node, small circles with "S" inside represent source nodes, and small circles with "D" inside represent destination nodes. (sink node), a small circle with a plurality of horizontal lines inside represents an energy shortage node, a small circle with a white or gray interior represents an energy exhaustion node, and an arrow Characters such as "A", "B", "C", "D", "E", "F", and "G" indicated around the small circle representing each sensor node, indicate the path through which data packets are carried. It is randomly assigned to identify each sensor node.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 1차 탐색 범위는 최단거리를 갖는 전송방향을 중심으로 양쪽으로 설정된 방사각도(예를 들면 30~90°)를 가지면서 소스 노드(S)의 전파반경(r)에 대응하는 원에 접하는 삼각형의 형태로 결정하며, 2차 탐색 범위는 1차 탐색 범위와 같은 크기로 1차 탐색 범위의 양쪽에 방사형을 이루며 배치되도록 결정한다.As shown in FIG. 3, the first search range has a radiation angle (for example, 30 to 90 °) set at both sides with respect to a transmission direction having the shortest distance, and a radio wave radius r of the source node S. The secondary search range is determined to be radially disposed on both sides of the primary search range in the same size as the primary search range.

상기와 같이 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정한 다음, 도 4에 나타낸 바와 같이, 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드(B 및 C)를 포워딩 노드로 선택한다. 즉 A-B-C-D의 순서로 소스 노드(S)로부터 목적지 노드(D)까지 데이터 패킷의 전송이 이루어진다.After determining the primary search range and the secondary search range as described above, as shown in FIG. 4, neighboring nodes B and C closest to the shortest path among the neighboring nodes located in the primary search range are selected as the forwarding nodes. do. That is, data packets are transmitted from the source node S to the destination node D in the order of A-B-C-D.

그런데, 도 5에 나타낸 바와 같이, 1차 탐색 범위에 위치한 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드(B)가 에너지 부족 노드(energy shortage node)인 경우에는 2순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않는다.However, as shown in FIG. 5, when the neighboring node B closest to the shortest path located in the primary search range is an energy shortage node, a priority is given to the second priority and is not selected as a forwarding node. Do not.

도 5의 경우에 있어서, B 노드 다음으로 인접한 이웃 노드인 E 노드가 에너지 부족 노드가 아닌 경우에는 E 노드를 포워딩 노드로 선택하여 A-E-F-G-D의 순서로 소스 노드(S)로부터 목적지 노드(D)까지 데이터 패킷의 전송이 이루어질 수도 있다.In the case of Fig. 5, when the E node, which is the neighboring node next to the B node, is not an energy depleted node, the E node is selected as a forwarding node, and the data from the source node S to the destination node D in the order of AEFGD. The transmission of the packet may be made.

그리고, 상기 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못한 경우에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드(E)를 포워딩 노드로 선택한다.When the forwarding node is not selected in the primary search range, as shown in FIG. 6, the neighboring node E closest to the shortest path in the secondary search range is selected as the forwarding node.

그런데, 상기 2차 탐색 범위에서 탐색한 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 3순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않는다.However, when the neighboring node that is closest to the shortest path searched in the secondary search range is an energy depleted node, it is given a priority priority and is not selected as a forwarding node.

그리고, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 수신된 데이터 패킷이 재전송 요청 패킷인 경우에는 2차 탐색 범위에서 이전 노드(도 7 및 도 8에서 B 노드)와 이루는 기울기를 통해 전송 방향을 결정한 다음 이전 노드와의 경로에 가장 먼 이웃 노드(도 7에서 C 노드 및 도 8에서 D 노드)를 포워딩 노드로 선택한다.As shown in FIGS. 7 and 8, when the received data packet is a retransmission request packet, the transmission direction is determined through the inclination with the previous node (node B in FIGS. 7 and 8) in the secondary search range. The neighboring node that is furthest from the path with the previous node (node C in FIG. 7 and node D in FIG. 8) is selected as a forwarding node.

도 7의 경우에는 소스 노드(S)에서 수신된 데이터 패킷이 B 노드에서 이웃 노드들이 모두 에너지 소진 노드(energy exhaustion node)이어서 다시 소스 노드(S)인 A 노드로 재전송 요청한 예로서, B 노드를 제외하고 2차 탐색 범위의 C 노드(이전 노드인 B 노드와 A 노드 사이의 경로에서 가장 먼 이웃 노드)를 포워딩 노드로 선택한다. 이때 A 노드와 B 노드 사이의 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하지 않게 되면, B 노드의 이웃 노드인 에너지 소진 노드쪽으로 경로가 다시 설정되어 원활하게 목적지 노드(D)로 데이터 패킷이 전송되지 않을 가능성(재전송 요청 패킷이 제자리에서 반복 순환될 가능성)이 있다.In the case of FIG. 7, the data packet received from the source node S is an example in which neighboring nodes are all energy exhaustion nodes in node B and then retransmits to node A, which is the source node S. Except for the C node of the secondary search range (the neighbor node farthest in the path between the previous node B and A node) is selected as the forwarding node. At this time, if the neighboring node farthest from the path between node A and node B is not selected as a forwarding node, the path is re-established toward the energy exhaustion node, which is the neighboring node of node B, and data packets are transmitted to the destination node D smoothly. There is a possibility that the retransmission request packet will be repeatedly repeated in place.

도 8의 경우에는 소스 노드(S)에서 수신된 데이터 패킷이 B 노드에서 C 노드로 포워딩(foewarding)된 다음, C 노드에서 이웃 노드들이 모두 에너지 소진 노드(energy exhaustion node)이어서 다시 B 노드를 거쳐 소스 노드(S)인 A 노드로 재전송 요청한 예로서, B 노드를 통하여 C 노드를 제외하고 2차 탐색 범위의 D 노드(이전 노드인 B 노드와 C 노드 사이의 경로에서 가장 먼 이웃 노드)를 포워딩 노드로 선택한다. 이때 B 노드와 C 노드 사이의 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하지 않게 되면, C 노드의 이웃 노드인 에너지 소진 노드쪽으로 경로가 다시 설정되어 원활하게 목적지 노드(D)로 데이터 패킷이 전송되지 않을 가능성(재전송 요청 패킷이 제자리에서 반복 순환될 가능성)이 있다.In the case of FIG. 8, the data packet received at the source node S is forwarded from node B to node C, and then neighbor nodes at node C are all energy exhaustion nodes, and then pass through node B again. As an example of requesting retransmission to node A, which is the source node S, forwarding node D of the secondary search range (the farthest neighbor in the path between node B and node C) except node C through node B. Select by node. At this time, if the neighboring node farthest from the path between node B and node C is not selected as a forwarding node, the path is re-established toward the energy exhaustion node, which is the neighboring node of node C, and data packets are transmitted to the destination node D smoothly. There is a possibility that the retransmission request packet will be repeatedly repeated in place.

상기와 같이 이루어지는 과정을 통하여, 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못하였다면, 앞에서 설정한 2순위 노드와 3순위 노드의 존재 여부에 따라 2순위 또는 3순위 노드를 포워딩 노드로 선택한다.If the forwarding node is not selected in the primary search range and the secondary search range through the above-described process, the second or third priority node is forwarded according to the existence of the second and third priority nodes configured above. To select.

예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이, 1차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드(B)가 에너지 부족 노드여서 2순위 우선순위를 부여한 경우에는 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 정상적인 포워딩 노드를 선택하지 못하게 되면, 2순위 노드인 이웃 노드(B)를 포워딩 노드로 선택한다.For example, as shown in FIG. 5, when the neighboring node B closest to the shortest path in the primary search range is a low energy node and is given a second priority, it is normal in the primary search range and the secondary search range. If the forwarding node cannot be selected, the neighboring node B, which is the second-order node, is selected as the forwarding node.

또한 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못하여 2차 탐색 범위를 탐색하여 얻어진 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드여서 3순위 우선순위를 부여하였으면, 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 정상적인 포워딩 노드를 선택하지 못하는 경우 상기 3순위 노드를 포워딩 노드로 선택한다.In addition, if the neighboring node closest to the shortest path obtained by searching the secondary search range because the forwarding node is not selected in the primary search range is given the low priority node and is given the third priority, the first search range and the second search range If it fails to select a normal forwarding node, the third priority node is selected as the forwarding node.

그리고 상기와 같은 2순위 노드와 3순위 노드가 존재하지 않고 자신이 데이터를 수집한 노드인 경우에는 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 제외한 탐색 범위에서 최단거리 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택한다.If the second and third nodes do not exist and the node collects data, the neighboring node farthest from the shortest path in the search range except the first search range and the second search range is forwarded. To select.

상기에서 최단거리 경로에서 가까운 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하게 되면, 2순위 노드 또는 3순위 노드도 선택되지 못한 에너지 소진 노드가 존재하는 1차 탐색 범위 또는 2차 탐색 범위쪽으로 경로가 설정되어 원활하게 목적지 노드로 데이터 패킷이 전송되지 못할 가능성(재전송 요청 패킷이 제자리에서 반복 순환될 가능성)이 있다.If the neighboring node is selected as the forwarding node in the shortest path, the path is smoothly set up toward the first search range or the second search range in which the energy exhaustion node in which the second or third node is not selected also exists. There is a possibility that the data packet cannot be sent to the destination node (the possibility that the retransmission request packet is repeated in place).

만약 상기와 같은 과정을 통하여 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 포워딩 노드가 선택되지 않은 경우에는 자신에게 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드를 포워딩 노드로 선택하고 자신의 아이디(재전송 아이디)를 패킷에 담아 재전송을 요청한다.If the forwarding node is not selected in the primary search range and the secondary search range through the above process, the previous node that has sent the data packet to itself is selected as the forwarding node and its ID (retransmission ID) is added to the packet. Request retransmission.

그리고 상기 지역분할모듈(RPM)에서는 상기와 같은 과정을 통하여 포워딩 노드가 선택된 경우에는 선택한 포워딩 노드로부터의 재전송 요청에 응답하기 위하여 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디(ID)를 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱(routing caching) 작업을 수행하고, 선택한 포워딩 노드로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 수행한다. 즉 상기 지역분할모듈(RPM)에서는 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디를 자신의 이웃노드테이블에 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱 작업을 수행한다.If the forwarding node is selected through the above process, the local partitioning module (RPM) stores and manages the ID of the previous node that has transmitted the data packet in response to the retransmission request from the selected forwarding node. Routing caching is performed and data packets are sent to the selected forwarding node. That is, the regional partitioning module (RPM) performs routing caching to store and manage the ID of the previous node that has transmitted the data packet in its neighbor node table.

상기 에너지레벨모듈(ELM)은 데이터 패킷의 전송을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨을 검사하고 판단한 다음 이를 이웃 노드로 브로드캐스트(broadcast)를 통해 전송하여 이웃 노드에서 이웃노드테이블을 수정하는 과정을 처리한다.The energy level module (ELM) completes the transmission of the data packet, then checks and determines its energy level and transmits it to the neighbor node through broadcast to process the process of modifying the neighbor node table in the neighbor node. do.

먼저 상기 에너지레벨모듈(ELM)에서는 상기 지역분할모듈(RPM)에서 데이터 패킷의 전송 및 포워딩을 완료한 다음 자신(소스 노드(S))의 에너지 레벨 검사를 수행한다.First, the energy level module ELM completes the transmission and forwarding of the data packet in the regional partitioning module RPM and then performs energy level check of itself (source node S).

상기 에너지 레벨 검사 결과, 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트(broadcast)를 통해 알리고, 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨을 확인한 다음 수신한 이웃 노드(소스 노드(S))의 아이디를 에너지 부족 노드(energy shortage node)로 자신의 이웃노드테이블에 등록한다.As a result of the energy level test, if its energy level has a level corresponding to 20% or less of the initial energy, it informs its ID and energy level to the neighbor node through broadcast, and receives the neighbor. The node checks the energy level and then registers the ID of the received neighbor node (source node S) in its neighbor node table as an energy shortage node.

반대로 각 소스 노드(S)에서는 이웃 노드로부터 에너지 레벨(에너지 부족 레벨)에 대한 정보를 브로드캐스트를 통해 수신하면, 자신의 이웃노드테이블에 이웃 노드의 아이디(ID)를 에너지 부족 노드로 등록한다.On the contrary, when each source node S receives information on an energy level (energy shortage level) from a neighbor through a broadcast, it registers an ID (ID) of the neighboring node as its energy shortage node in its neighbor node table.

그리고 상기 에너지 레벨 검사 결과, 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고, 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨의 확인을 통해 에너지 소진 노드(energy exhaustion node)로 인식하고 수신한 이웃 노드(소스 노드(S))의 아이디를 이웃노드테이블과 에너지 부족 노드 테이블에서 삭제한다.If the energy level check indicates that the energy level has a level corresponding to 5% or less of the initial energy, the ID and energy level are notified to the neighbor node through broadcast. The identification is recognized as an energy exhaustion node and the received ID of the neighbor node (source node S) is deleted from the neighbor node table and the energy depletion node table.

반대로 각 소스 노드(S)에서는 이웃 노드로부터 에너지 레벨(에너지 소진 레벨)에 대한 정보를 브로드캐스트를 통해 수신하면, 자신의 이웃노드테이블과 에너지 부족 노드 테이블에서 이웃 노드의 아이디(ID)를 삭제한다.On the contrary, when each source node S receives information on an energy level (energy exhaustion level) through a broadcast from a neighbor node, the neighbor node ID and ID of the neighbor node are deleted from its neighbor node table and the energy depletion node table. .

상기에서 에너지 부족 노드에 대한 관리는 에너지 부족 노드 테이블은 별도로 생성하여 행하는 것도 가능하고, 이웃노드테이블에 통합하여 행하는 것도 가능하다. 즉 에너지 부족 노드 테이블은 필요에 따라 사용하지 않는 것도 가능하다.The energy depletion node management can be performed separately by creating the energy depletion node table, or can be integrated into the neighbor node table. In other words, the energy depleted node table may not be used if necessary.

상기 이웃노드테이블(neighbor node infomation table) 및 에너지 부족 노드 테이블은 임의의 센서 노드에서 이웃 노드를 관리하기 위한 테이블로, 이웃 노드의 아이디(ID)와 물리적 위치 정보, 이웃 노드의 에너지 부족 여부 등을 관리한다. 예를 들면 이웃노드테이블은 다음의 표 1과 같이 구성하는 것이 가능하다.The neighbor node infomation table and the energy depletion node table are tables for managing a neighbor node in any sensor node. Manage. For example, the neighbor node table can be configured as shown in Table 1 below.

노드 아이디Node id 위치 정보 (x, y)Location information (x, y) 에너지 부족 여부Energy shortage 88 (10.87, 35.24)(10.87, 35.24) falsefalse 22 (13.39, 25.19)(13.39, 25.19) truetrue .
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nn (1.61, 38.07)(1.61, 38.07) truetrue

상기 표 1에서는 각 센서 노드의 아이디(ID)를 자연수를 이용하여 차례로 순번을 매기고, 위치 정보는 x y 좌표를 이용하여 나타내고, 에너지 부족 여부는 에너지 부족 노드가 아닌 정상 상태의 노드일 경우에는 "true"로 표시하고 에너지 부족 노드일 경우에는 "false"로 표시한다.In Table 1, the ID of each sensor node is sequentially numbered using natural numbers, the location information is indicated using xy coordinates, and the energy shortage is "true" when the node is in a normal state, not an energy shortage node. "" Or "false" if the energy is low.

상기 표 1에 있어서, 이웃 노드가 에너지 소진 노드일 경우에는 이웃노드테이블에서 삭제하므로, 에너지 부족 여부에 대한 별도의 표시(에너지 소진 노드에 대한 표시)를 필요를 하지 않는다.In Table 1, when the neighboring node is an energy exhausting node, the neighboring node is deleted from the neighboring node table, so that a separate indication of energy shortage (indication of energy exhaustion node) is not required.

상기 재전송요청모듈(RRM)은 데이터 패킷의 재전송 요청에 대하여 통신이 불가능한 위치에 존재하는 이웃 노드를 관리함으로써, 패킷의 전달 지연 시간 및 전송률을 보장하고, 불필요한 에너지의 소모를 줄일 수 있도록 한다.The retransmission request module (RRM) manages neighboring nodes that are in a position where communication is impossible for a retransmission request of a data packet, thereby ensuring a packet transmission delay time and a transmission rate and reducing unnecessary energy consumption.

상기 지역분할모듈(RPM)은 전송 방향에 따른 포워딩 노드의 탐색 범위를 분할하여 포워딩 노드 선택의 탐색 시간을 줄일 수 있다.The regional partitioning module (RPM) may reduce the search time of the forwarding node selection by dividing the search range of the forwarding node according to the transmission direction.

또 상기 지역분할모듈(RPM)은 재전송 요청과 이웃 노드가 존재하지 않는 경우에 이를 우회하여 전송할 수 있도록 함으로써, 전송률을 보장할 수 있다.In addition, the region splitting module (RPM) can ensure the transmission rate by allowing the retransmission request and the neighbor node to be transmitted by bypassing it when there is no neighbor node.

상기 에너지레벨모듈(ELM)은 각각의 센서 노드가 가지는 에너지 레벨에 대한 검사를 수행하여 이웃 노드로 에너지 레벨 상태를 알림으로써, 센서 네트워크에서의 홀(hole) 발생을 미연에 방지한다.The energy level module ELM checks the energy level of each sensor node and notifies the neighboring node of the energy level, thereby preventing the occurrence of holes in the sensor network.

또 상기 에너지레벨모듈(ELM)은 에너지를 분산시킴으로써, 에너지가 집중되는 현상을 최소화하는 것이 가능하다.In addition, the energy level module ELM is capable of minimizing the concentration of energy by dispersing energy.

그리고 상기 에너지레벨모듈(ELM)은 에너지가 부족한 경우에 2순위와 3순위의 우선순위를 적용하여 데이터 수집을 위한 호스트로서의 기능 수행에 비중을 높일 수 있게 한다.In addition, the energy level module ELM may increase the weight of performing a function as a host for data collection by applying a priority of second and third ranks when energy is insufficient.

종래 엘지알(LGR) 프로토콜에서는 각각의 센서 노드가 일정한 간격으로 고르게 분포된 상태에서 초기 네트워크 구축시, 자신의 논리적 위치 정보를 브로드캐스트를 통해 알리고, 신장 트리를 구축하여 이를 라우팅 경로로 사용하므로, 초기 네트워크 구축시에 설정된 라우팅 경로를 통해 데이터 패킷을 쉽게 전송할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 엘지알 프로토콜에서는 제한된 라우팅 경로를 사용함으로써, 특정 노드에 에너지 사용률이 집중될 수 있으며, 이는 특정 노드가 데이터 수집을 위한 호스트로서의 기능 수행에 충실할 수 없음을 의미한다.In the conventional LGR protocol, since each sensor node is evenly distributed at regular intervals, when the initial network is constructed, its logical location information is notified through broadcast, and the decompression tree is constructed and used as a routing path. There is an advantage in that data packets can be easily transmitted through a routing path established at initial network construction. However, in the LP protocol, by using a limited routing path, energy utilization can be concentrated on a specific node, which means that a specific node cannot be faithful to functioning as a host for data collection.

본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘의 라우팅 경로 설정방법에 의하면, 자신의 물리적 위치 정보를 브로드캐스트를 통해 이웃 노드를 인식하고 관리하여 센서 노드가 고르게 분포된 상태에서뿐만 아니라 불규칙적으로 분포된 상태에서도 부분적으로 라우팅 경로를 설정할 수 있다.According to the routing path setting method of the LIGR algorithm according to the present invention, the neighbor node is recognized and managed by broadcasting its physical location information so that not only the sensor nodes are evenly distributed but also irregularly distributed. You can partially set up the routing path.

따라서 본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘에 의하면, 상대적으로 많은 라우팅 경로를 가지는 것이 가능하며, 에너지 레벨 상태에 따른 포워딩 노드의 선택으로 에너지 사용을 분산시키는 것이 가능하다.Therefore, according to the LIGR algorithm according to the present invention, it is possible to have a relatively large number of routing paths, and it is possible to distribute energy use by selecting a forwarding node according to the energy level state.

나아가 본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘에 의하면, 이전 노드 및 목적지 노드와 이루는 기울기를 통해 포워딩 노드의 탐색 범위와 전송 방향을 결정함으로써, 데이터 패킷의 전달 지연 시간과 전송률을 보장하고, 라우팅 캐싱(routing caching) 작업을 수행하여 이전 노드로 재전송을 요청하게 될 경우에 두 노드 사이의 루프(반복 순환)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Furthermore, according to the LIG algorithm according to the present invention, by determining the search range and the transmission direction of the forwarding node through the slope between the previous node and the destination node, to guarantee the transmission delay time and the transmission rate of the data packet, routing caching If a routing caching operation is requested to retransmit to the previous node, a loop (repetitive cycle) between the two nodes can be prevented.

그리고 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서의 일실시예의 경우에도 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기한 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예에서 상세하게 설명한 재전송요청모듈(RPM), 지역분할모듈(RPM), 에너지레벨모듈(ELM)를 포함하여 이루어지므로, 상세한 설명은 생략한다.And even in the case of an embodiment of the wireless sensor using the LG algorithm according to the present invention, as shown in Figure 1, the retransmission request module described in detail in an embodiment of the wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention described above (RPM), regional division module (RPM), and energy level module (ELM), so detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서의 일실시예는 상기한 본 발명에 따른 엘아이지알 알고지즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예에 있어서, 센서 노드로 사용되며 각 소스 노드 및 이웃 노드, 목적지 노드 등을 구성하게 된다.One embodiment of the wireless sensor using the LG algorithm according to the present invention is a wireless ad hoc network using the LG algorithm according to the present invention described above, used as a sensor node, each source node and neighbor node, The destination node and so on.

즉 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서의 일실시예는 재전송요청모듈(RRM)에서 데이터 패킷을 수신하면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고 재전송 요청 패킷인 경우에는 자신의 이웃노드테이블에서 데이터 패킷을 자신에게 전송해준 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리한다.That is, in one embodiment of the wireless sensor using the LIG algorithm according to the present invention, upon receiving a data packet from the RRM, a check is performed to determine whether the packet is a retransmission request, and if it is a retransmission request packet, its neighbor node. Process of deleting the ID of the node that sent the data packet to itself from the table.

본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서의 일실시예는 도면에 나타내지 않았지만, 지피에스(GPS) 수신장치가 설치되어, 자신의 물리적 위치(자신의 아이디로 설정 또는 정의된 위치)를 알고 있다.Although one embodiment of the wireless sensor using the LG algorithm according to the present invention is not shown in the drawings, a GPS receiver is installed to know its physical location (a location set or defined by its ID).

그리고 상기 재전송요청모듈(RRM)에서는 수신한 데이터 패킷이 자신이 생성한 것인지를 검사하고, 자신이 생성한 데이터 패킷인 경우에도 자신의 이웃노드테이블에서 이전 노드(자신에게 데이터 패킷을 보낸 센서 노드)의 아이디를 삭제하는 과정을 수행한다.In addition, the retransmission request module (RRM) checks whether the received data packet is generated by itself, and even if it is the generated data packet, the previous node (sensor node that sent the data packet to itself) in its neighbor node table. The process of deleting the ID is performed.

상기 지역분할모듈(RPM)은 전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드를 선택하고 데이터 패킷을 전송하는 과정을 처리한다.The regional partitioning module (RPM) processes a process of determining a forwarding direction and a search range and performing a search to select a forwarding node and transmit a data packet.

즉 상기 지역분할모듈(RPM)에서는 자신의 이웃노드테이블에서 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사하고, 목적지 노드가 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉(hop)으로 설정하고, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드(forwarding node)를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정한 다음, 포워딩 노드를 선택하고 데이터 패킷을 포워딩 노드로 전송한다.In other words, the regional partitioning module (RPM) checks whether a destination node exists in its neighbor node table, and if the destination node exists, sets the destination node as the next hop, and its location information and Find the slope of a straight line connecting two nodes by using the location information of the destination node, and the first search to search and select the forwarding node and forwarding node having the shortest distance through the slope of the straight line (shortest distance). After determining the range and the secondary search range, select the forwarding node and send the data packet to the forwarding node.

상기 지역분할모듈(RPM)에서 포워딩 노드를 선택하는 과정은 상기한 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 일실시예에서 설명한 지역분할모듈(RPM)의 포워딩 노드를 선택하는 과정과 마찬가지로 이루어지는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.The process of selecting a forwarding node in the region splitting module (RPM) is similar to the process of selecting a forwarding node of the region splitting module (RPM) described in the embodiment of the wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention. Since it can be made, detailed description is abbreviate | omitted.

상기 에너지레벨모듈(ELM)에서는 포워딩 노드로의 데이터 패킷의 전송이 완료되면, 자신의 에너지 레벨을 검사하고 판단한 다음, 이를 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 전송하여 이웃 노드에서 이웃노드테이블을 수정하도록 안내하는 과정을 처리한다.When the energy level module (ELM) completes the transmission of the data packet to the forwarding node, the energy level module (ELM) checks and determines its energy level and transmits it to the neighbor node through broadcast to guide the neighbor node to modify the neighbor node table. Process the process.

상기 에너지 레벨 검사 결과, 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알려 이를 수신한 이웃 노드에 저장된 이웃노드테이블에 자신의 아이디를 에너지 부족 노드로 등록할 수 있도록 안내한다.As a result of the energy level check, if its energy level has a level corresponding to 20% or less of the initial energy, it informs its ID and energy level to the neighbor node through broadcast to neighbors stored in the neighbor node that receives it. Instructs the node table to register their ID as a low energy node.

반대로 상기 에너지레벨모듈(ELM)에서는 이웃 노드로부터 에너지 레벨(에너지 부족 레벨)에 대한 정보를 브로드캐스트를 통해 수신하면, 자신의 이웃노드테이블에 이웃 노드의 아이디(ID)를 에너지 부족 노드로 등록하는 과정을 처리한다.On the contrary, when the energy level module ELM receives the information on the energy level (energy shortage level) from the neighbor through a broadcast, the energy level module (ELM) registers the ID (ID) of the neighboring node in its neighbor node table as the energy shortage node. Take care of the process.

그리고 상기 에너지 레벨 검사 결과, 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알려 이를 수신한 이웃 노드에 저장된 이웃노드테이블에 자신의 아이디를 이웃노드테이블과 에너지 부족 노드 테이블에서 삭제할 수 있도록 안내한다.If the energy level check indicates that the energy level has a level corresponding to 5% or less of the initial energy, the neighbor node table stored in the neighboring node receiving the ID and energy level by broadcasting to the neighboring node is notified. Instruct the user to remove his or her ID from the neighbor node table and the low energy node table.

반대로 상기 에너지레벨모듈(ELM)에서는 이웃 노드로부터 에너지 레벨(에너지 소진 레벨)에 대한 정보를 브로드캐스트를 통해 수신하면, 자신의 이웃노드테이블과 에너지 부족 노드 테이블에서 이웃 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리한다.On the contrary, when the energy level module ELM receives the information on the energy level (energy exhaustion level) through the broadcast from the neighbor node, the neighbor node ID and ID of the neighbor node are deleted from the neighbor node table and the energy depletion node table. Process the process.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서의 실시예 및 이를 각 센서 노드(소스 노드 및 이웃 노드, 목적지 노드로 기능함)로 사용하여 이루어지는 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 실시예에 대하여 네트워크 시뮬레이터인 ns-2를 이용해 성능을 평가하고 분석하였다. 여기에서 성능을 평가하기 위한 시뮬레이션 환경 및 파라미터는 다음의 표 2와 같이 설정하였다.Next, an embodiment of the wireless sensor using the LG algorithm according to the present invention configured as described above and the L algorithm according to the present invention using each sensor node (functioning as a source node, a neighbor node, and a destination node) The performance of the wireless ad hoc network using the network simulator ns-2 was evaluated and analyzed. Here, the simulation environment and parameters for evaluating the performance were set as shown in Table 2 below.

분류Classification 내용Contents 시뮬레이터(simulator)Simulator ns-2ns-2 버전(version)Version 2.292.29 맥 프로토콜(MAC protocol)MAC protocol IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4 채널 타입(channel type)Channel type Wireless ChannelWireless channel 무선전파모델(radio propagation model)Radio propagation model Propagation/Two Ray GroundPropagation / Two Ray Ground 네트워크 인터페이스(network interface)Network interface Phy/Drop Tail/Pri QueuePhy / Drop Tail / Pri Queue 안테나 모델(antenna model)Antenna model Antenna/Omni AntennaAntenna / Omni Antenna 네트워크 대역폭(networks bandwidth)Networks bandwidth 250Kbps250 kbps 라우팅 프로토콜(routiong protocol)Routing protocol LGR(또는 AODV, DSDV), LIGRLGR (or AODV, DSDV), LIGR 시뮬레이션 영역(simulation area)Simulation area 50m×50m50m × 50m 그리드 크기(grid size)Grid size 7×7(또는 사용안함)7 × 7 (or not used) 노드의 수(number of node)Number of nodes 49(또는 10, 20, 30, 40, 49)49 (or 10, 20, 30, 40, 49) 트래픽(traffic)Traffic Constant Bit RateConstant Bit Rate 패킷 사이즈(packet size)Packet size 20 bytes20 bytes 노드 사이의 거리(distance between nodes)Distance between nodes 5m5 m 전송거리(transmission range)Transmission range 15m15 m 홉 사이즈(hop size)Hop size 3m3m 초기 에너지(initial energy)Initial energy 1 Joule 또는 5 Joule1 Joule or 5 Joule

성능 인덱스(performance index)


Performance index
평균 수신율(receiving rate) (%)Average Receiving Rate (%)
평균 지연시간(delay time) (sec)Average delay time (sec) 네트워크 처리율(network processing ratio) (bytes/sec)Network processing ratio (bytes / sec) 평균 잔여 에너지(residual energy) (%)Average residual energy (%) 네트워크 참여율(participating rate) (%)Network Participation Rate (%)

예를 들면, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 엘지알(LGR) 프로토콜과 마찬가지로 50m×50m 지역에 49개의 센서 노드를 5m의 간격으로 분포하도록 배치하고, 최대 15m의 전송거리를 갖도록 설정하였다.For example, as shown in Table 2 above, as in the conventional LGR protocol, 49 sensor nodes are arranged in a 50m × 50m area at 5m intervals, and set to have a transmission distance of up to 15m. .

그리고 시뮬레이션 시간은 30초로 설정하고, 시뮬레이션 시간 중에 각 노드는 15초 동안 0.3초 간격으로 20bytes의 크기를 갖는 패킷을 목적지 노드로 전송하도록 설정한다. 이때 트래픽은 CBR(Constant Bit Rate) 트래픽으로 가정하고, 에너지 효율성에 대한 평가를 위해 에너지 부족상태의 경우 초기 에너지를 1Joule, 일반적인 상태의 경우로는 초기 에너지를 5Joule로 가정하여 실험을 행하였다.The simulation time is set to 30 seconds, and during the simulation time, each node is set to transmit a packet having a size of 20 bytes to the destination node at intervals of 0.3 seconds for 15 seconds. At this time, the traffic was assumed to be CBR (Constant Bit Rate) traffic, and the experiment was performed assuming the initial energy of 1 Joule in the case of energy shortage and the initial energy of 5 Joule in the general state to evaluate energy efficiency.

또한 센서 노드들이 고르게 분포된 상태의 센서 필드가 아닌 불규칙적으로 분포된 환경에서의 성능 평가를 위해 하나의 목적지에 10, 20, 30, 40, 49개의 센서 노드를 불규칙적으로 분포시킨 뒤, 각각에 대하여 0.3초, 0.5초, 1.0초 간격으로 패킷을 생성하여 테이블-드리븐(Table-Driven) 방식의 라우팅 프로토콜인 DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector) 프로토콜과 온-디맨트(On-Demand) 방식의 라우팅 프로토콜인 AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector) 프로토콜과 비교 분석하였다. 이때의 초기 에너지는 일반적인 상태인 5Joule로 가정하였다.In addition, 10, 20, 30, 40, and 49 sensor nodes are randomly distributed to one destination for the performance evaluation in an irregularly distributed environment instead of the sensor field with evenly distributed sensor fields. By generating packets at intervals of 0.3, 0.5, and 1.0 seconds, DSDV (Destination-Sequenced Distance Vector) protocol and Table-Driven routing protocol are on-demand routing protocols. The analysis was compared with the AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector) protocol. Initial energy at this time is assumed to be 5Joule which is a general state.

그리고 상기 표 2에 있어서, 평균 수신율(Receiving rate), 평균 지연시간(Delay time), 네트워크 처리율(Network processing ratio), 평균 잔여 에너지(Residual energy), 네트워크 참여율(Participating rate) 등의 성능 평가를 위하여 사용한 지표는 각각 다음의 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3, 수학식 4, 수학식 5와 같다.And in Table 2, to evaluate the performance of the average receiving rate (Receiving rate), the average delay time (Delay time), network processing ratio (Network processing ratio), average residual energy (Residual energy), network participation rate (Participating rate) The indicators used are the following Equations 1, 2, 3, 4, and 5, respectively.

Figure pat00001
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Figure pat00002
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Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
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Figure pat00005
Figure pat00005

상기 수학식 1 내지 수학식 5에 있어서, sendBytes는 노드별 전송 바이트를 나타내고, recvBytes는 노드별 수신 바이트를 나타내고, pktSize는 패킷 사이즈를 나타내고, pktDelay는 노드별 패킷 지연시간을 나타내고, partiResEnergy는 네트워크에 참여한 노드의 잔여 에너지를 나타내고, partiNodes는 네트워크에 참여한 노드의 수를 나타낸다. 그리고 totalSendBytes는 총 전송 바이트를 나타내고, totalRecvBytes는 총 수신 바이트를 나타내고, totalDelay는 총 패킷 지연시간을 나타내고, totalSec는 총 소요시간을 나타내고, totalPartiResEnergy는 네트워크의 총 잔여 에너지를 나타내고, initEnergy는 노드별 초기 에너지를 나타내고, totalNodes는 네트워크의 총 노드 수를 나타낸다.In Equation 1 to Equation 5, sendBytes represents a transmission byte per node, recvBytes represents a reception byte per node, pktSize represents a packet size, pktDelay represents a packet delay time per node, and partiResEnergy represents a network Remaining energy of participating nodes is shown, and partiNodes represents the number of nodes participating in the network. TotalSendBytes represents total transmitted bytes, totalRecvBytes represents total received bytes, totalDelay represents total packet latency, totalSec represents total time spent, totalPartiResEnergy represents the total remaining energy of the network, and initEnergy represents the initial energy per node. TotalNodes represents the total number of nodes in the network.

상기와 같은 시뮬레이션 환경 및 파라미터에서 성능을 평가한 결과, 그리드 사이즈가 7×7 분포 환경에서 초기 에너지가 1Joule인 경우 성능은 다음의 표 3 및 도 9와 같은 값이 얻어졌다. 그리고 초기 에너지가 1Joule인 경우 엘지알(LGR) 프로토콜에서의 각 노드별 수신율을 도 10에 나타내고, 본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘에서의 각 노드별 수신율을 도 11에 나타낸다.As a result of evaluating the performance in the simulation environment and parameters as described above, when the initial energy is 1 Joule in the grid size of 7 × 7 distribution environment, the performance was obtained as shown in Table 3 and FIG. In the case where the initial energy is 1 Joule, the reception rate for each node in the LGR protocol is shown in FIG. 10, and the reception rate for each node in the LGR algorithm according to the present invention is shown in FIG. 11.

구분division 라우팅 프로토콜Routing protocol LGRLGR LIGR 알고리즘LIGR algorithm 평균 수신율(Receiving rate) (%)Average Receiving Rate (%) 30.9130.91 57.5357.53 평균 지연시간(Delay time) (sec)Average delay time (sec) 0.050.05 0.020.02 네트워크 처리율(Network processing ratio) (bytes/sec)Network processing ratio (bytes / sec) 490.66490.66 913.33913.33 평균 잔여 에너지(Residual energy) (%)Average residual energy (%) 7.517.51 5.65.6 네트워크 참여율(Participating rate) (%)Network Participating Rate (%) 93.7593.75 100100

상기 표 3으로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 실시예의 경우에 종래 엘지알(LGR) 프로토콜에 비하여 성능평가 5개 항목 모두에서 훨씬 우수한 성능을 나타낸다.As can be seen from Table 3, the embodiment of the wireless ad hoc network using the LIGR algorithm according to the present invention shows much better performance in all five items than the conventional LGR protocol. .

그리고 도 9에는 본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘을 이용한 경우가 종래 엘지알(LGR) 프로토콜을 기준으로 향상된 정도(향상율)를 나타낸다. 도 9로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 네트워크 처리율은 86.14% 향상되고, 평균 지연시간은 60% 감소하였고, 평균 수신율은 86.12% 향상되었다.9 shows the degree of improvement (rate of improvement) based on the conventional LGR protocol when the LIG algorithm according to the present invention is used. As can be seen from FIG. 9, in the embodiment of the present invention, the network throughput is improved by 86.14%, the average delay time is reduced by 60%, and the average reception rate is improved by 86.12%.

또한 도 10에 나타낸 엘지알(LGR) 프로토콜의 경우와 도 11에 나타낸 본 발명에 따른 실시예의 경우를 대비하여 보면, 각 노드별 수신율도 모든 영역에 걸쳐서 크게 향상되었음을 확인할 수 있다.In addition, in contrast to the case of the LG (LGR) protocol shown in Figure 10 and the embodiment according to the present invention shown in Figure 11, it can be seen that the reception rate of each node also significantly improved over all areas.

다음의 표 4에는 초기 에너지가 5Joule인 경우의 성능 평가 결과를나타내고, 도 12에는 엘지알 프로토콜을 기준으로 본 발명에 따른 실시예의 경우가 각 성능 평가 항목에서 향상된 정도(향상율)를 나타낸다. 그리고 초기 에너지가 5Joule인 경우 엘지알(LGR) 프로토콜에서의 각 노드별 수신율을 도 13에 나타내고, 본 발명에 따른 엘아이지알(LIGR) 알고리즘에서의 각 노드별 수신율을 도 14에 나타낸다.Table 4 shows the results of the performance evaluation when the initial energy is 5 Joule, Figure 12 shows the degree of improvement (improved rate) in the case of the embodiment according to the present invention based on the LG protocol in each performance evaluation item. In the case where the initial energy is 5 Joule, the reception rate for each node in the LGR protocol is shown in FIG. 13, and the reception rate for each node in the LGR algorithm according to the present invention is shown in FIG. 14.

구분division 라우팅 프로토콜Routing protocol LGRLGR LIGR 알고리즘LIGR algorithm 평균 수신율(Receiving rate) (%)Average Receiving Rate (%) 75.8175.81 93.4393.43 평균 지연시간(Delay time) (sec)Average delay time (sec) 0.070.07 0.030.03 네트워크 처리율(Network processing ratio) (bytes/sec)Network processing ratio (bytes / sec) 1203.31203.3 1483.31483.3 평균 잔여 에너지(Residual energy) (%)Average residual energy (%) 54.6654.66 60.1560.15 네트워크 참여율(Participating rate) (%)Network Participating Rate (%) 100100 100100

상기 표 4 및 도 12 내지 도 14로부터 확인되는 바와 같이, 초기 에너지가 1Joule일 경우에 비하여 향상율은 적지만, 초기 에너지가 5Joule인 경우에도 본 발명에 따른 실시예가 종래 엘지알(LGR) 프로토콜에 비하여 모든 부문에서 성능이 크게 향상된다.As can be seen from Table 4 and FIGS. 12 to 14, although the improvement rate is small compared to the case where the initial energy is 1 Joule, even when the initial energy is 5 Joule, the embodiment according to the present invention is applied to the conventional LGR protocol. In comparison, performance is greatly improved in all sectors.

그리고 센서 노드가 불규칙적으로 분포되어 있을 경우에 대한 성능 평가 결과는 도 15 내지 도 29에 나타낸다.And the results of the performance evaluation for the case where the sensor nodes are irregularly distributed are shown in Figs. 15 to 29.

도 15 내지 도 29를 참조하면, 센서 노드가 불규칙적으로 분포되어 있는 환경에서의 평균 수신율과 네트워크 처리율은 노드 수의 증가와 트래픽 간격의 변화에 대응하여 증가하는 경향을 나타내고, 30개 이상의 센서 노드가 분포되어 있을 때 일정한 수준의 성능을 나타내는 것으로 확인되었다.15 to 29, the average reception rate and network throughput in an environment where sensor nodes are irregularly distributed tend to increase in response to an increase in the number of nodes and a change in traffic intervals. It was found to exhibit a certain level of performance when distributed.

또한 평균 지연시간의 경우에는 트래픽 간격의 변화에 일정한 수준을 나타내고, 노드 수의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타낸다.In addition, the average delay time shows a constant level of change in traffic interval and decreases as the number of nodes increases.

그리고 네트워크 참여율은 호스트 및 라우터로서 네트워크 상에 참여한 노드를 나타내는 수치로, 30개 이상의 센서 노드가 분포될 경우에 거의 모든 센서 노드가 바르게 동작하는 것을 확인할 수 있었다.In addition, the network participation rate indicates a node participating in the network as a host and a router. When 30 or more sensor nodes are distributed, almost all sensor nodes operate correctly.

또 평균 잔여 에너지는 테이블-드리븐 방식의 DSDV 라우팅 프로토콜과 같이 완만한 형태의 에너지 사용율을 보이고 있으며, 이것은 경로 설정을 위한 트래픽의 발생이 없음에 기인하는 것으로 해석된다. 하지만, DSDV 프로토콜의 평균 잔여 에너지가 본 발명에 따른 실시예의 평균 잔여 에너지에 비해 높은 수치를 나타냄을 확인할 수 있다.In addition, the average residual energy shows a gentle form of energy use, such as the table-driven DSDV routing protocol, which is interpreted as being caused by no generation of traffic for routing. However, it can be seen that the average residual energy of the DSDV protocol is higher than the average residual energy of the embodiment according to the present invention.

상기와 같은 결과는 네트워크 참여율을 나타내는 도 24 내지 도 26에 있어서, 호스트 및 라우터로서 네트워크에 참여하지 않는 센서 노드가 본 발명에 따른 실시예에 비하여 DSDV 프로토콜의 경우에 상대적으로 많은 것이 원인으로 분석되고, 이러한 노드들에 대한 에너지 사용은 상기 수학식 4에 포함되지 않는다는 점을 유의해볼 필요가 있다.The above results are analyzed in FIG. 24 to FIG. 26 showing the network participation rate, which are caused by the fact that the sensor nodes that do not participate in the network as hosts and routers are relatively large in the case of the DSDV protocol compared to the embodiment according to the present invention. It should be noted that the energy usage for these nodes is not included in Equation 4 above.

나아가 평균 수신율과 네트워크 처리율을 나타내는 도 15 내지 도 17 및 도 21 내지 도 23을 보면, DSDV 프로토콜의 경우에 본 발명에 따른 실시예의 절반에 해당하는 성능을 보였음을 볼 때, 실제로는 DSDV 프로토콜의 경우에 도 27 내지 도 29와 같은 에너지 소비 효율을 보인다고 말할 수 없다.15 to 17 and 21 to 23, which show average reception and network throughput, in the case of the DSDV protocol, in the case of the DSDV protocol, the performance is equivalent to half of the embodiment of the present invention. It cannot be said that the energy consumption efficiency as shown in Figs.

본 발명에 따른 실시예의 경우에는 센서 노드가 고르게 분포된 상태 및 불규칙적으로 분포된 상태 모두에서 유사한 성능을 보임을 확인할 수 있다.In the case of the embodiment according to the present invention, it can be seen that the sensor nodes show similar performance in both the evenly distributed state and the irregularly distributed state.

즉 본 발명에 따른 실시예의 경우에는 센서 노드가 고정된 전파반경을 가지며, 센서 노드 수가 증가됨에 따라 각각의 센서 노드를 기준으로 데이터 패킷의 전송을 위한 이웃 노드를 가질 확률이 높아지게 되므로, 수신율 및 지연시간, 네트워크 처리율 및 참여율 등에서 충분한 성능이 보장될 수 있음을 확인할 수 있다.That is, in the embodiment according to the present invention, since the sensor nodes have a fixed radio wave radius and as the number of sensor nodes increases, the probability of having neighboring nodes for data packet transmission increases with respect to each sensor node, thus receiving and delaying. It can be seen that sufficient performance can be guaranteed in terms of time, network throughput and participation rate.

그리고 본 발명에 따른 실시예의 경우에는 각 센서 노드가 이웃 노드의 위치 정보만을 사용하여 부분적 라우팅 경로 설정을 행하므로, 경로 설정을 위한 별도의 트래픽이 발생하지 않아 노드 수의 증가에 대한 에너지 사용 수준에 큰 차이가 없고, 에너지 부족 노드에 대한 고려로 동일 에너지를 사용하여 보다 많은 양의 패킷을 처리할 수 있으며, 트래픽 간격의 변화에 따라 발생되는 트래픽 양의 차이에서도 큰 차이를 보이지 않는다.In the case of the embodiment according to the present invention, since each sensor node establishes a partial routing path using only the location information of the neighboring nodes, no traffic for setting the path is generated and thus the energy usage level for the increase in the number of nodes is increased. There is no big difference, and considering the low energy node, the same energy can be used to process a larger amount of packets, and there is no big difference in the amount of traffic generated by the change of traffic interval.

상기에서는 본 발명에 따른 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of a wireless ad hoc network using the LAI algorithm according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims, the specification, and the accompanying drawings. This also belongs to the scope of the present invention.

RRM - 재전송요청모듈, RPM - 지역분할모듈, ELM - 에너지레벨모듈
S - 소스 노드, D - 목적지 노드, r - 전파 반경
RRM-Retransmission Request Module, RPM-Regional Partition Module, ELM-Energy Level Module
S-source node, D-destination node, r-propagation radius

Claims (19)

각 소스 노드에서 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고 재전송 요청 패킷인 경우에는 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 관련 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리하는 재전송요청모듈과,
전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드를 선택하고 데이터 패킷을 전송하는 과정을 처리하는 지역분할모듈과,
데이터 패킷의 전송을 완료한 다음 자신(소스 노드)의 에너지 레벨을 검사하고 판단한 다음 이를 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 전송하여 이웃 노드에서 자신(이웃 노드)의 이웃노드테이블을 수정하는 과정을 처리하는 에너지레벨모듈을 포함하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크.
When receiving a data packet from each source node, it checks whether it is a retransmission request packet, and if it is a retransmission request packet, deletes the ID of the related node from its neighbor node table. A retransmission request module,
A regional segmentation module for determining a transmission direction and a search range, performing a search to select a forwarding node, and transmitting a data packet;
After completing the transmission of the data packet, it checks the energy level of its own (source node), and then transmits it to the neighbor node through broadcast to modify the neighbor node table of the neighbor node. Wireless ad-hoc network using LIG algorithm including energy level module.
청구항 1에 있어서,
상기 재전송요청모듈에서는 각 소스 노드에서 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고, 자신이 데이터 패킷을 생성한 노드인지를 검사하고, 재전송 패킷이 수신된 경우에는 이를 수신한 노드에서는 단순히 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 재전송 요청 아이디가 존재할 경우 삭제하고, 자신이 수신한 데이터 패킷의 생성 노드가 자신인 경우에도 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 이전 노드의 아이디를 삭제하는 과정을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크.
The method according to claim 1,
When the retransmission request module receives the data packet at each source node, the retransmission request module checks whether it is a retransmission request packet, checks whether the node has generated the data packet, and if the retransmission packet is received, receives the retransmission packet. The node simply deletes the retransmission request ID if it exists in its (source node) neighbor node table, and the ID of the previous node in its (node node's) neighbor table even if the originating node of the received data packet is itself. Wireless ad hoc network using the LG algorithm to perform the process of deleting the.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 지역분할모듈에서는 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사하고, 목적지 노드가 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉으로 설정하고, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정하고, 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못한 경우에는 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 데이터 패킷이 재전송 요청 패킷인 경우에는 2차 탐색 범위에서 이전 노드와 이루는 기울기를 통해 전송 방향을 결정한 다음 이전 노드와의 경로에 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 포워딩 노드가 선택되지 않은 경우에는 자신에게 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드를 포워딩 노드로 선택하고 자신의 아이디(재전송 아이디)를 패킷에 담아 재전송을 요청하고, 포워딩 노드가 선택된 경우에는 선택한 포워딩 노드로부터의 재전송 요청에 응답하기 위하여 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디(ID)를 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱 작업을 수행하고 선택한 포워딩 노드로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크.
The method according to claim 1 or 2,
The regional partitioning module checks whether a destination node exists in its neighbor node table, and sets the destination node as the next hop if the destination node exists in its neighbor node table. To find the slope of a straight line connecting the two nodes using its own location information and the location information of the destination node, and to search and select the transmission direction and forwarding node having the shortest distance through the slope of the straight line (shortest distance). If the primary search range and the secondary search range are determined, and the neighboring node located in the primary search range that is the nearest to the shortest path is selected as the forwarding node, and the forwarding node is not selected in the primary search range, In the secondary search range, the neighboring node nearest the shortest path is selected as the forwarding node, and the data packet In the case of the transmission request packet, the transmission direction is determined by the slope of the previous node in the secondary search range, and then the neighboring node that is farthest in the path with the previous node is selected as the forwarding node. Select the previous node that sent the data packet as the forwarding node, request retransmission by putting its ID (retransmission ID) in the packet, and if the forwarding node is selected, transmit the data packet to respond to the retransmission request from the selected forwarding node. Wireless ad-hoc network using LGI algorithm which performs routing caching operation to store and manage ID of previous node and transmits data packet to selected forwarding node.
청구항 3에 있어서,
상기 지역분할모듈에서는 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 2순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고, 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 3순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고, 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못하였다면 앞에서 설정한 2순위 노드와 3순위 노드의 존재 여부에 따라 2순위 또는 3순위 노드를 포워딩 노드로 선택하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크.
The method according to claim 3,
In the regional partitioning module, if the neighboring node that is the nearest to the shortest path among the neighboring nodes located in the primary search range is an insufficient energy node, the second priority is given a priority and is not selected as a forwarding node. If the neighboring node closest to the path is a low energy node, give priority to the third node and do not select it as a forwarding node, and if the forwarding node is not selected in the primary and secondary search ranges, Wireless ad hoc network using the LG algorithm which selects the second or third node as a forwarding node according to the existence of the second and third nodes.
청구항 4에 있어서,
상기 지역분할모듈에서는 2순위 노드와 3순위 노드가 존재하지 않고 자신이 데이터를 수집한 노드인 경우에는 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 제외한 탐색 범위에서 최단거리 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크.
The method according to claim 4,
In the regional segmentation module, if the second and third nodes do not exist and the node collects data, the neighboring node farthest from the shortest path in the search range except the first search range and the second search range is forwarded. Wireless ad-hoc network using LG algorithm selected by node.
청구항 1에 있어서,
상기 에너지레벨모듈에서는 데이터 패킷의 전송 및 포워딩을 완료한 다음 자신(소스 노드)의 에너지 레벨 검사를 수행하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신(소스 노드)의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨을 확인한 다음 수신한 이웃 노드(소스 노드)의 아이디를 에너지 부족 노드로 등록하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신(소스 노드)의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨의 확인을 통해 에너지 소진 노드로 인식하고 수신한 이웃 노드(소스 노드)의 아이디를 자신(이웃 노드)의 이웃노드테이블에서 삭제하는 과정을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워크.
The method according to claim 1,
The energy level module completes the transmission and forwarding of the data packet, and then performs an energy level check of itself (source node). As a result of the energy level test, the energy level of the own (source node) corresponds to 20% or less of the initial energy. If it has a level, it broadcasts its ID and energy level to the neighbor node through broadcast, and the neighbor node that receives it checks the energy level, and then registers the ID of the received neighbor node (source node) as a low energy node. If the energy level check indicates that the energy level of the self (source node) is less than 5% of the initial energy, it broadcasts its ID and energy level to the neighbor node through the broadcast, and the neighbor node receiving the energy level receives the energy level. ID of neighboring node (source node) recognized and received as energy exhaustion node Wireless ad hoc network using LIG Al algorithm that performs the process of deleting from the neighboring node table of their own (neighboring nodes).
데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고 재전송 요청 패킷인 경우에는 자신의 이웃노드테이블에서 수신된 데이터 패킷을 전송한 관련 노드의 아이디(ID)를 삭제하는 과정을 처리하는 재전송요청모듈과,
전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드를 선택하고 데이터 패킷을 전송하는 과정을 처리하는 지역분할모듈과,
데이터 패킷의 전송을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨을 검사하고 판단한 다음 이를 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 전송하고 이웃 노드로부터 브로드캐스트를 통해 에너지 레벨에 대한 정보가 전송되어 오면 자신의 이웃노드테이블의 정보를 수정하는 과정을 처리하는 에너지레벨모듈을 포함하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서.
When the data packet is received, a process for checking whether the packet is retransmitted is requested, and in the case of the retransmission request packet, a process of deleting an ID of an associated node that has transmitted the received data packet in its neighbor node table. Retransmission request module,
A regional segmentation module for determining a transmission direction and a search range, performing a search to select a forwarding node, and transmitting a data packet;
After completing the transmission of the data packet, it checks and judges its energy level, and then transmits it to the neighbor node through broadcast, and when the information about the energy level is transmitted through the broadcast from the neighbor node, the information of its neighbor node table is received. Wireless sensor using an LG algorithm including an energy level module to process the process of correcting.
청구항 7에 있어서,
상기 재전송요청모듈에서는 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고, 자신이 데이터 패킷을 생성한 노드인지를 검사하고, 재전송 패킷이 수신된 경우에는 자신의 이웃노드테이블에 자신에게 데이터 패킷을 전송한 아이디가 존재할 경우 이를 삭제하고, 자신이 수신한 데이터 패킷이 자신이 생성한 데이터 패킷인 경우에도 자신의 이웃노드테이블에서 자신에게 데이터 패킷을 전송한 노드의 아이디를 삭제하는 과정을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서.
The method according to claim 7,
When the retransmission request module receives the data packet, the retransmission request module checks whether it is a retransmission request packet, checks whether the node has generated the data packet, and if the retransmission packet is received, it transmits itself to its neighbor node table. The process of deleting the ID of the node that sent the data packet to its neighbor node table even if the received data packet is the data packet generated by itself. Wireless sensor using the LG algorithm to perform the.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 지역분할모듈에서는 자신의 이웃노드테이블에 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사하고, 목적지 노드가 이웃노드테이블에 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉으로 설정하고, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정하고, 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못한 경우에는 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 데이터 패킷이 재전송 요청 패킷인 경우에는 2차 탐색 범위에서 이전 노드와 이루는 기울기를 통해 전송 방향을 결정한 다음 이전 노드와의 경로에 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 포워딩 노드가 선택되지 않은 경우에는 자신에게 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드를 포워딩 노드로 선택하고 자신의 아이디(재전송 아이디)를 패킷에 담아 재전송을 요청하고, 포워딩 노드가 선택된 경우에는 선택한 포워딩 노드로부터의 재전송 요청에 응답하기 위하여 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디(ID)를 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱 작업을 수행하고 선택한 포워딩 노드로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서.
The method according to claim 7 or 8,
The regional partitioning module checks whether a destination node exists in its neighbor node table. If the destination node exists in the neighbor node table, the destination node is set as the next hop, and its location information and Using the location information, the slope of the straight line connecting two nodes is obtained. The slope of the straight line (shortest distance) is used to determine the first and second search ranges for searching and selecting the transmission direction having the shortest distance and the forwarding node. The neighboring node located in the primary search range is selected as the forwarding node that is the closest to the shortest path, and if the forwarding node is not selected in the primary search range, the nearest to the shortest path in the secondary search range. Select the neighbor neighbor node as the forwarding node, and if the data packet is a retransmission request packet, the secondary probe Determines the direction of transmission based on the slope with the previous node in the range, and then selects the neighboring node furthest in the path to the previous node as the forwarding node, or forwarding the previous node that has sent data packets to itself if no forwarding node is selected. It selects a node and requests retransmission by putting its own ID (retransmission ID) in the packet.If the forwarding node is selected, the ID of the previous node that has transmitted the data packet to respond to the retransmission request from the selected forwarding node is selected. A wireless sensor using an LG algorithm which performs routing caching for storing and managing and transmitting a data packet to a selected forwarding node.
청구항 9에 있어서,
상기 지역분할모듈에서는 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 2순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고, 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 3순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고, 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못하였다면 앞에서 설정한 2순위 노드와 3순위 노드의 존재 여부에 따라 2순위 또는 3순위 노드를 포워딩 노드로 선택하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서.
The method according to claim 9,
In the regional partitioning module, if the neighboring node that is the nearest to the shortest path among the neighboring nodes located in the primary search range is an insufficient energy node, the second priority is given a priority and is not selected as a forwarding node. If the neighboring node closest to the path is a low energy node, give priority to the third node and do not select it as a forwarding node, and if the forwarding node is not selected in the primary and secondary search ranges, And a wireless sensor using an LG algorithm which selects a second or third node as a forwarding node depending on whether a third and third node exist.
청구항 10에 있어서,
상기 지역분할모듈에서는 2순위 노드와 3순위 노드가 존재하지 않고 자신이 데이터를 수집한 노드인 경우에는 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 제외한 탐색 범위에서 최단거리 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서.
The method according to claim 10,
In the regional segmentation module, if the second and third nodes do not exist and the node collects data, the neighboring node farthest from the shortest path in the search range except the first search range and the second search range is forwarded. Wireless sensor using LG algorithm selected by node.
청구항 7에 있어서,
상기 에너지레벨모듈에서는 데이터 패킷의 전송 및 포워딩을 완료한 다음 자신의 에너지 레벨 검사를 수행하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고, 에너지 레벨 검사 결과 자신의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고, 이웃 노드로부터 에너지 레벨에 대한 정보를 수신한 경우에는 이웃 노드의 에너지 레벨을 확인하고 자신의 이웃노드테이블에서 이웃 노드에 대한 정보를 수정하는 과정을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 센서.
The method according to claim 7,
The energy level module completes the transmission and forwarding of the data packet, and then performs its own energy level check. If the energy level check indicates that the energy level is 20% or less of the initial energy, the user's ID ( Broadcasts its ID and energy level to neighbor nodes, and if its energy level is less than 5% of its initial energy, it broadcasts its ID and energy level to neighbor nodes. And informs the user of the energy level when receiving the energy level information from the neighbor node. The wireless sensor using the LG algorithm which performs the process of checking the energy level of the neighbor node and modifying the information on the neighbor node in its neighbor node table.
각 소스 노드에서 데이터 패킷을 수신하게 되면 재전송 요청된 패킷인지에 대한 검사를 수행하고,
수신한 데이터 패킷에 대한 검사에서 재전송 요청 패킷으로 확인되면 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 관련 노드의 아이디(ID)를 삭제하고,
수신된 데이터 패킷을 전송하기 위한 전송 방향 및 탐색 범위를 결정하고 탐색을 행하여 포워딩 노드를 선택하고,
선택된 포워딩 노드로 데이터 패킷을 전송하고,
데이터 패킷의 전송을 완료한 다음 자신(소스 노드)의 에너지 레벨을 검사하고 판단하여 이를 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 전송하고 브로드캐스트를 통해 에너지 레벨을 수신한 이웃 노드에서는 자신(이웃 노드)의 이웃노드테이블을 수정하는 과정을 포함하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
When each source node receives a data packet, it checks whether the packet is retransmitted.
If the check of the received data packet is confirmed as the retransmission request packet, the ID of the related node is deleted from the neighbor node table of the own (source node),
Determine a transmission direction and a search range for transmitting the received data packet, perform a search to select a forwarding node,
Send a data packet to the selected forwarding node,
After completing the transmission of the data packet, it checks and judges the energy level of itself (source node), transmits it to the neighbor node through broadcast and receives the energy level through broadcast, and the neighbor node receives its energy level Wireless ad-hoc networking method using LGI algorithm including modifying node table.
청구항 13에 있어서,
데이터 패킷을 수신하면 자신이 데이터 패킷을 생성한 노드인지를 검사하고,
자신이 수신한 데이터 패킷의 생성 노드가 자신인 경우에는 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 데이터 패킷을 자신에게 전송한 이전 노드의 아이디를 삭제하는 과정을 더 포함하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
The method according to claim 13,
When a data packet is received, it checks to see if it is the node that generated the data packet.
If the generating node of the received data packet is itself, the wireless ad hoc using the LAI algorithm further comprises the step of deleting the ID of the previous node that transmitted the data packet to the neighbor node table of the source node. Networking method.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 포워딩 노드를 선택하는 단계에서는 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에서 목적지 노드가 존재하는지에 대한 여부를 검사하고, 목적지 노드가 이웃노드테이블에 존재할 경우에는 목적지 노드를 다음 홉으로 설정하고, 자신의 위치 정보와 목적지 노드의 위치 정보를 이용하여 두 노드를 연결하는 직선의 기울기를 구하고, 직선(최단거리)의 기울기를 통해 최단거리를 갖는 전송 방향과 포워딩 노드를 탐색 및 선택하기 위한 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 결정하고, 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 1차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못한 경우에는 2차 탐색 범위에서 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 데이터 패킷이 재전송 요청 패킷인 경우에는 2차 탐색 범위에서 이전 노드와 이루는 기울기를 통해 전송 방향을 결정한 다음 이전 노드와의 경로에 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하고, 포워딩 노드가 선택되지 않은 경우에는 자신에게 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드를 포워딩 노드로 선택하는 과정으로 이루어지는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
The method according to claim 13 or 14,
In the step of selecting the forwarding node, it is determined whether a destination node exists in a neighbor node table of its own (source node). If the destination node exists in a neighbor node table, the destination node is set to the next hop, and Find the slope of a straight line connecting two nodes by using the location information of the node and the location information of the destination node, and find the transmission direction and forwarding node having the shortest distance through the slope of the straight line (shortest distance). Determines the range and the secondary search range, selects the neighboring node nearest the shortest path among the neighboring nodes located in the primary search range as the forwarding node, and if the forwarding node is not selected in the primary search range, the secondary search Selects the neighboring node nearest the shortest path in the range as the forwarding node, and retransmits the data packet In the case of a request packet, the transmission direction is determined by the slope with the previous node in the secondary search range, and then the neighboring node that is furthest in the path with the previous node is selected as the forwarding node. A wireless ad-hoc networking method using an LG algorithm which consists of selecting a forwarding node as a forwarding node.
청구항 15에 있어서,
포워딩 노드를 선택한 다음 선택한 포워딩 노드로부터의 재전송 요청에 응답하기 위하여 데이터 패킷을 전송해온 이전 노드의 아이디(ID)를 자신(소스 노드)의 이웃노드테이블에 저장 및 관리하는 라우팅 캐싱 작업을 수행하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
The method according to claim 15,
LGE performs routing caching that selects a forwarding node and then stores and manages the ID of the previous node that sent the data packet in its own neighbor node table to respond to retransmission requests from the selected forwarding node. Wireless ad hoc networking method using AL algorithm.
청구항 15에 있어서,
상기 1차 탐색 범위에 위치한 이웃 노드 가운데 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 2순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고,
상기 2차 탐색 범위에 최단거리 경로에 가장 인접한 이웃 노드가 에너지 부족 노드인 경우에는 3순위 우선순위를 부여하고 포워딩 노드로 선택하지 않고,
상기 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위에서 포워딩 노드를 선택하지 못하였다면 앞에서 설정한 2순위 노드와 3순위 노드의 존재 여부에 따라 2순위 또는 3순위 노드를 포워딩 노드로 선택하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
The method according to claim 15,
If the neighboring node that is closest to the shortest path among the neighboring nodes located in the first search range is an insufficient energy node, a priority is given to the second priority and is not selected as a forwarding node.
If the neighboring node that is closest to the shortest path to the secondary search range is the depleted node, it is given a third priority and is not selected as a forwarding node.
If the forwarding node is not selected in the first search range and the second search range, an LG algorithm which selects a second or third rank node as a forwarding node according to the existence of the second and third rank nodes configured above is used. Wireless ad hoc networking method.
청구항 17에 있어서,
상기 2순위 노드와 3순위 노드가 존재하지 않고 자신이 데이터를 수집한 노드인 경우에는 1차 탐색 범위와 2차 탐색 범위를 제외한 탐색 범위에서 최단거리 경로에서 가장 먼 이웃 노드를 포워딩 노드로 선택하는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
18. The method of claim 17,
When the second and third nodes do not exist and the node collects data, the neighboring node farthest from the shortest path in the search range except the first search range and the second search range is selected as a forwarding node. Wireless ad hoc networking method using LIG algorithm.
청구항 13에 있어서,
상기 자신의 에너지 레벨 검사를 수행하여 브로드캐스트를 통해 알리고 이웃노드테이블을 수정하는 단계는 에너지 레벨 검사 결과 자신(소스 노드)의 에너지 레벨이 초기 에너지의 20% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디(ID)와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨을 확인한 다음 수신한 이웃 노드의 아이디를 자신(이웃 노드)의 이웃노드테이블에 에너지 부족 노드로 등록하고, 에너지 레벨 검사 결과 자신(소스 노드)의 에너지 레벨이 초기 에너지의 5% 이하에 해당하는 레벨을 갖는다면 자신의 아이디와 에너지 레벨을 이웃 노드로 브로드캐스트를 통해 알리고 이를 수신한 이웃 노드에서는 에너지 레벨의 확인을 통해 에너지 소진 노드로 인식하고 수신한 이웃 노드의 아이디를 자신(이웃 노드)의 이웃노드테이블에서 삭제하는 과정으로 이루어지는 엘아이지알 알고리즘을 이용한 무선 애드혹 네트워킹방법.
The method according to claim 13,
The step of performing the own energy level check to inform the broadcast and modifying the neighbor node table may be performed if the energy level of the self (source node) has a level corresponding to 20% or less of the initial energy. The ID and energy level are broadcasted to the neighbor node through broadcast, and the neighbor node that receives it checks the energy level, and registers the received neighbor node's ID as a low energy node in its neighbor node table. If the energy level check indicates that the energy level of the self (source node) is less than 5% of the initial energy, it broadcasts its ID and energy level to the neighbor node through the broadcast. ID of neighboring node recognized and received as energy exhaustion node Wireless ad hoc networking methods using LIG al algorithm comprising a step of deleting from the table of the neighboring node itself (neighboring nodes).
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KR100912820B1 (en) * 2007-11-01 2009-08-18 한국전자통신연구원 Multi-path Routing method in Wireless Sensor Networks

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