KR20130129767A - 프로파일 기반 무선 센서 네트워크 시스템 및 통신 방법 - Google Patents

프로파일 기반 무선 센서 네트워크 시스템 및 통신 방법 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 센서 노드와 적어도 하나의 액추에이터 노드를 포함하는 센서네트워크 시스템에서 각 노드의 속성 정보를 토대로 그룹이 형성된다. 그룹내에 속하는 노드 사이에 센싱 데이터가 공유되며, 각 노드가 센싱 데이터와 미리 설정된 이벤트 임계값과의 비교를 통한 이벤트 처리를 수행하는 자율적인 처리를 수행한다.

Description

프로파일 기반 무선 센서 네트워크 시스템 및 통신 방법{wireless sensor network system and communication method based on a profile}
본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 프로파일 기반으로 형성되는 무선 센서 네트워크 시스템 및 통신 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크는 대부분 저전력 요구사항 등에 적합한 지그비(ZigBee) 기반으로 구성되고 있으며, 복수의 센서 노드와 액추에이터(actuator) 노드를 포함하는 형태로 이루어진다. 무선 센서 네트워크에서, 네트워크 사용자에게 의미 있는 정보를 제공하기 위해 센서 노드들은 수집 혹은 생성한 정보 (예를 들어, 온도, 습도, 조도, 전력 사용량 등)를 무선 통신을 통해 서버로 전송한다. 또한, 네트워크 사용자는 서버를 통하여 센서 노드들로부터 수집한 정보를 분석하여 제어가 필요한 액추에이터 노드들을 선정하여 제어 명령(예를 들어, 스위치 온/오프, 에어컨 온도 조절, 선풍기 온/오프 등)을 전달한다. 액추에이터 노드는 수신한 제어 명령을 수행함으로써 환경을 변경시킨다.
이러한 처리 과정을 진행하기 위해 가장 많이 사용되는 방법이 중앙 집중적인 데이터 수집 방법이다. 이 방법에서는 하나의 데이터 수집 서버가 있고, 모든 노드들은 자신이 생성한 데이터를 데이터 수집 서버로 전송한다. 이러한 센서 네트워크에서 가장 중요한 것은 센서 노드/액추에이터 노드의 라이프 타임(life time)을 증가시키는 것이다. 일반적으로 노드는 크기가 작고 배터리로 동작하므로 노드의 동작 시간은 매우 제한적이다. 그리고 배터리의 전원 공급이 중단되면 노드의 동작이 정지될 뿐만 아니라 센서 네트워크 전체의 동작에도 영향을 줄 수 있다. 그러나, 중앙 집중적인 데이터 수집 방법에서 데이터 수집 서버 근처의 노드는 다른 노드들에 비해 매우 많은 양의 전원을 소비하게 되므로 빨리 동작이 정지되는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 센서 네트워크를 형성하는 각 노드의 자율적 처리에 따라 전송되는 데이터의 양을 감소시키는 프로파일 기반의 무선 센서 네트워크 시스템 및 통신 방법을 제공하는 것이다.
위의 과제를 위한 본 발명의 특징에 따른 방법은, 적어도 하나의 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크에서의 통신 방법이며, 제1 노드가 자신의 정보를 포함하는 메시지를 이웃하는 제2 노드로 전송하는 단계; 상기 제1 노드가 상기 제2 노드로부터 상기 제2 노드의 속성 정보를 포함하는 프로파일 정보를 수신하는 단계; 상기 제1 노드의 속정 정보와 상기 제2 노드의 속성 정보가 일치하는 경우, 상기 제1 노드가 상기 제2 노드로 그룹 참여를 요청하는 메시지를 전송하는 단계: 및 상기 제1 노드가 상기 제2 노드로부터의 응답 메시지를 토대로 상기 제2 그룹이 속하는 그룹에 참여하는 단계를 포함한다.
여기서 상기 속성 정보는 각 노드가 수집하는 센싱 데이터의 종류에 해당할 수 있다. 이러한 방법에서 동일한 속성 정보를 가지는 노드들이 하나의 그룹을 형성하고, 그룹에 포함되는 노드들이 정보를 교환한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 방법은, 적어도 하나의 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크에서 통신하는 방법이며, 제1 노드가 센싱 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 노드가 센싱 데이터와 미리 설정된 이벤트 임계값을 비교하는 단계; 및 상기 제1 노드가 센싱 데이터의 값이 상기 임계값 보다 큰 경우에 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 제1 노드가 동일한 그룹에 속하는 제2 노드로 상기 이벤트 발생을 통보하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 그룹은 동일한 속성 정보를 가지는 노드들을 포함하고, 동일한 그룹에 속하는 노드 사이에 이벤트 발생이 통보된다.
상기 통보하는 단계는 상기 제1 노드가 이벤트가 발생하면 이벤트 발생을 통보할 목적지 노드인 제2 노드를 선택하는 단계; 및 상기 제1 노드가 이벤트 발생, 센싱 데이터 그리고 이벤트에 대응하는 제어 명령 중 적어도 하나를 포함하는 이벤트 통보 메시지를 상기 제2 노드로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 노드는 센싱 동작을 수행하여 센싱 데이터를 획득하는 센서 노드이고, 상기 제2 노드는 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행하는 액추에이터 노드일 수 있다.
이외에도, 상기 제2 노드가 상기 이벤트 발생 메시지에 포함된 제어 명령을 추출하고 제어 명령에 따른 액추에이션 기능을 수행하는 단계; 상기 제2 노드가 상기 이벤트 발생 메시지에 포함된 이벤트 발생 통보에 따라 해당 이벤트에 대하여 미리 설정된 액추에이션 기능을 수행하는 단계; 및 상기 제2 노드가 상기 이벤트 발생 메시지에 포함된 센싱 데이터를 미리 설정된 이벤트의 임계값과 비교하여 이벤트가 발생하였는지를 판단하고, 이벤트가 발생한 경우 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 방법은 상기 이벤트의 임계값 변경을 포함하는 노드의 프로파일 변경 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 변경 단계는 상기 제1 노드는 동일한 속성 정보를 가지는 동일 그룹에 속하는 다른 노드로부터 이벤트 임계값 변경을 포함하는 프로파일 변경 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 제1 노드가 상기 프로파일 변경 메시지에 포함된 상기 이벤트 임계값에 따라 자신의 이벤트 임계값을 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 한편 상기 프로파일 변경 메시지는 상기 제1 노드가 속하는 상기 그룹의 액추에이터 노드로부터 전송된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 무선 센서 네트워크 시스템은, 복수의 센서 노드; 및 복수의 액추에이터 노드를 포함하고, 서로 동일한 속성 정보를 가지는 적어도 하나의 센서 노드와 적어도 하나의 액추에이터 노드가 하나의 그룹을 형성하며, 상기 속성 정보는 각 노드가 수집하는 센싱 데이터의 종류에 해당한다.
여기서 상기 센서 노드 및 액추에이터 노드는 미리 설정된 이벤트 임계값과 획득되는 센싱 데이터를 토대로 이벤트 발생 여부를 판단하고 이벤트가 발생된 경우에 이벤트 발생을 동일한 그룹에 속하는 노드로 전달하고, 상기 액추에이터 노드는 상기 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 노드 장치는, 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치이며, 동적으로 동일한 속정 정보를 가지는 노드들과의 그룹을 생성하고, 상기 생성된 그룹을 삭제하거나 관리하는 동적 그룹 관리부; 이벤트의 입계값을 포함하는 프로파일 정보를 저장 및 관리하는 프로파일 관리부; 및 상기 프로파일 정보에 따라 이벤트의 임계값을 설정하고, 획득되는 센싱 데이터를 상기 임계값과 비교하여 이벤트가 발생하면 해당 노드가 속하는 상기 그룹의 노드로 이벤트 발생을 통보하거나 상기 이벤트에 해당하는 액추에이션 기능을 수행하는 데이터 및 이벤트 처리부를 포함한다.
여기서 상기 동적 그룹 관리부는 노드에 설정된 프로파일과 노드에 설치된 센서의 종류를 포함하는 속성 정보를 토대로 동적으로 그룹을 생성, 삭제 및 그룹을 제어하는 동적 그룹 생성 및 제어 모듈; 및 그룹과 그룹 사이의 정보 교환을 수행하는 동적 바인딩 모듈을 포함할 수 있다.
상기 프로파일 관리부는 해당 노드에 설정된 프로파일의 내용을 정의하고 해당 프로파일을 이웃 노드들에 전달하며, 변경된 프로파일 정보를 포함하는 프로파일 변경 메시지를 해당 그룹의 이웃하는 노드들로 전달하는 프로파일 정의 및 분배 모듈; 및 원격지로부터 수신되는 메시지에 포함된 업데이트 내용을 토대로 상기 프로파일 정의 및 분배 모듈이 관리하는 프로파일을 업데이트 하도록 하는 프로파일 업데이트 및 멀티 프로파일링 모듈을 포함할 수 있다.
상기 데이터 및 이벤트 처리부는 센싱 데이터를 획득하는 센싱 데이터 획득 모듈; 센싱 데이터를 토대로 수행할 이벤트를 설정하고 설정된 이벤트에 해당하는 임계값을 설정하는 임계값 설정 모듈; 및 상기 획득한 센싱 데이터와 이벤트에 따른 임계값을 비교하여 이벤트 발생 여부를 판단하고 이벤트 발생을 동일 그룹에 속하는 다른 노드로 통보하는 이벤트 처리 및 연동 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 각 노드의 프로파일을 기반으로 무선 센서 네트워크를 형성하고, 무선 센서 네트워크의 각 노드가 자율적 처리에 따라 수집한 데이터를 전송함으로써, 전송되는 데이터의 양을 감소시킬 수 있다.
특히 속성에 기반한 그룹을 생성하여 노드간의 질의 처리에 소비되는 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 센서 노드가 생성한 센싱 값을 중앙 집중적인 서버가 아닌 노드와 동질의 속성을 가지고 있는 근처의 액추에이터 노드에 전송함으로써, 센서 네트워크에서 생성되는 데이터 전송 트래픽을 대폭 감소시킬 수 있다. 그 결과 센서 노드 및 센서 네트워크의 동작 시간을 연장시킬 수 있다.
또한 무선 센서 네트워크를 형성하는 각 노드가 수행하는 다양한 응용에서 이벤트 기준을 용이하게 변경할 수 있다.
도 1은 무선 센서 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노드들을 그룹으로 분류한 것을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서 그룹을 형성하는 통신방법에 따른 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서 노드의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노드들의 프로파일 변경 과정을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 노드의 구조를 나타낸 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 프로파일 기반의 무선 센서 네트워크 시스템 및 통신 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 무선 센서 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 일반적으로 무선 센서 네트워크 시스템에서 모든 노드들(1)은 생성한 데이터를 네트워크 상에 존재하는 데이터 수집 서버(2)로 전송한다. 데이터 수집 서버(2)는 각 노드로부터 수집한 데이터를 분석하고 분석 결과를 토대로 이벤트를 생성한다. 그리고 이벤트를 처리할 노드들을 선택하고, 선택된 노드들에 제어 명령을 전달한다. 제어 명령을 받은 노드는 수신한 제어 명령에 대응하는 동작을 수행한다.
이러한 과정을 진행하기 위해서는 모든 노드(1)들이 자신이 수집한 정보를 데이터 수집 서버(2)로 전달함으로써, 데이터의 이동 경로가 많아지고 그 결과 노드의 배터리 소비량이 증가한다. 따라서 노드 및 센서 네트워크의 수명이 단축될 뿐만 아니라 데이터 트래픽의 증가로 데이터 손실도 증가한다.
본 발명의 실시 예에서는 무선 센서 네트워크를 형성하는 각 노드들이 자율적인 처리를 수행한다. 여기서 자율적인 처리는 노드가 데이터를 센싱하고 센싱된 데이터를 토대로 이벤트 수행 여부를 판단하고 판단 결과를 토대로 이벤트가 처리되도록 하는 것을 나타낸다. 이러한 자율적인 처리는 프로파일을 기반으로 그룹을 형성하는 것을 통하여 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 2에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서, 복수의 센서 노드(100)와, 복수의 액추에이터 노드(200)가 포함되며, 또한 서버(300)가 포함된다.
복수의 센서 노드(100)는 센싱 데이터를 생성하며, 센싱 데이터는 예를 들어, 주변 환경에 대한 온도, 습도, 조도 등을 포함할 수 있다. 각 센서 노드는 센서를 포함하며, 센서를 이용하여 환경을 모니터링하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
복수의 액추에이터 노드(200)는 제어 명령에 따라 소정 동작 즉, 액츄에이션 기능을 수행한다. 액츄에이션 기능은 예를 들어, 전원 온/오프. 창문 개폐 등의 환경을 제어하는 기능을 포함할 수 있다. 각 노드들은 무선 통신 기술 예를 들어, 지그비(ZigBee)를 토대로 정보를 교환하며, 게이트웨이(도시하지 않음)를 통하여 서버(300)와 연결될 수 있다. 여기서 서버(300)는 각 노드들로부터 정보를 제공받아서 처리하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 각 노드들은 프로파일을 기반으로 그룹을 형성한다. 여기서 프로파일은 각 노드의 속성 정보를 포함한다. 속성 정보는 센싱 데이터의 특성에 따라 분류될 수 있다. 예를 들어, 센싱 데이터가 "온도"인 경우, 온도 센싱 데이터에 관련된 센서 노드들과 온도에 관련된 액추에이터 기능(예를 들어, 히터 온/오프, 에어컨 온/오프 등 주변 환경의 온도를 조절하는 기능)을 수행하는 액추에이터 노드들이 하나의 그룹에 포함될 수 있다. 센서 노드에 대하여, 각 노드가 센싱 할 수 있는 센서의 종류(예를 들어, 온도, 습도, 조도, CO, CO2, PIR(Pyroelectric Infrared Ray) 등)가 속성 정보가 될 수 있다. 또한 액추에이터 노드들에 대하여, 액추에이터 노드가 제어할 수 있는 액추에이터(예를 들어, 전기 스위치 온/오프 액추에이터, 창문 개폐 액추에이터, 문 잠금/열림 액추에이터 등)의 종류가 속성 정보가 될 수 있다. 센싱 데이터와 액츄에이션 기능은 상호 밀접한 연관을 가지므로, 연관 관계를 토대로 이벤트가 수행된다. 예를 들어, 실내 온도가 일정 온도 이상 상승하거나 실내 CO2가 일정 기준 이상 상승하는 조건 등이 만족되는 경우에 창문을 여는 이벤트가 수행된다. 그러므로 센서 노드의 속성 정보와 액추에이터 노드의 속성 정보를 토대로 동일하거나 유사한 속성을 가지는 센서 노드와 액추에이터 노드를 하나의 그룹으로 형성할 수 있다.
각 노드의 속성 정보를 토대로 적어도 하나의 센서 노드와 적어도 하나의 액추에이터 노드를 포함하는 하나의 그룹이 형성될 수 있으며, 그룹에 속하는 각 노드간의 거리는 각 노드들의 통신 반경보다 길 수도 있다.
각 노드들은 자신의 통신 반경 내에 위치하는 이웃 노드들과 정보 교환을 통해 자신이 수집한 센싱 데이터를 소정 목적지로 전송한다. 이를 위하여, 각 노드에 이벤트를 생성하는 기준과 이벤트의 임계값이 미리 설정되어 있다. 따라서, 각 노드는 자신이 획득한 센싱 데이터와 설정된 임계값을 비교하여 이벤트가 발생된 것으로 판단되는 경우, 이벤트 발생 또는 센싱 데이터 또는 제어 명령을 목적지 노드로 전송한다. 여기서 목적지 노드는 액추에이터 노드일 수 있다. 액추에이터 노드는 자신이 수집한 정보나 주변 노드들로부터 수집한 정보를 토대로 자신에게 설정되어 있는 임계값들과 비교 분석하여 적절한 액추에이터 기능을 수행한다. 한편 각 노드에 설정된 임계값들은 프로파일을 변경함으로써 원격으로 수정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노드들을 그룹으로 분류한 것을 나타낸 예시도이다.
도 3에서와 같이 서로 다른 속성 정보를 가지는 복수의 노드들이 산재되어 있는 무선 센서 네트워크에서, 동일한 속성 정보를 가지는 노드들이 하나의 그룹을 형성한다. 도 3에서, 관리자는 각 노드에 대하여 속성 정보를 가지는 프로파일을 설정할 수 있다. 프로파일에는 이벤트 종류와 각 이벤트 관련된 정보가 포함될 수 있다. 노드 H, H1, H2, H3는 습도 센서와 관련된 속성 정보를 가지는 노드들로 제1 그룹을 형성하며, T, T1, T2, T3는 온도 센서와 관련된 속성 정보를 가지는 노드들로 제2 그룹을 형성한다.
속성 정보를 토대로 그룹을 형성함으로써, 동일한 그룹에 속하는 노드들 사이의 거리는 각 노드의 통신 반경에 영향을 받지 않는다. 예를 들어, 도 3에서와 같이, 액츄에이터 노드 H 보다 액츄에이터 노드 T에 더 가까이 위치한 센서 노드 H3 가 속성 정보에 따라 제1 그룹에 포함된다. 또한, 액츄에이터 노드 T 보다 액츄에이터 노드 H에 더 가까이 위치한 센서 노드 T2 가 속성 정보에 따라 제2 그룹에 포함된다.
일반적으로 노드의 위치와 노드의 전파 송신 거리를 토대로 그룹이나 클러스터(cluster)를 형성할 수 있는데, 이러한 경우 동일한 그룹이나 클러스터에 포함된 노드들은 각 그룹/클러스터의 통신 반경 내부에 포함된다. 또한, 그룹 혹은 클러스터에 포함된 노드들은 서로 다른 속성을 가지는 노드들이 포함되므로, 질의 처리시 질의와 관련이 없는 노드들에게도 질의가 전달됨으로써 많은 통신 트래픽이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 하나의 그룹에 포함되는 모든 노드들은 동일한 속성을 가짐으로, 질의 처리시 관련이 있는 노드에게만 해당 질의가 전송될 수 있으므로 질의 처리시 통신 트래픽을 줄일 수 있다. 또한, 새로운 노드가 센서 네트워크에 추가될 때는 이 노드는 이웃한 노드들에 자신의 정보를 전송한다. 이 정보를 수신한 액추에이터 노드는 자신의 프로파일을 새로 추가된 노드로 전송하고, 해당 노드는 수신된 프로파일과 자신의 프로파일을 비교하여 해당되는 그룹에 참여한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서 그룹을 형성하는 통신방법에 따른 흐름도이다.
첨부한 도 4에서와 같이, 하나의 제1 노드는 이웃하는 노드들에게 자신의 정보를 포함하는 메시지를 전송한다(S100). 제1 노드의 정보를 포함하는 메시지를 수신된 이웃 노드인 제2 노드는 자신의 프로파일 정보를 포함하는 메시지를 제1 노드로 전송한다(S110, S120).
제1 노드는 이웃하는 제2 노드로부터 프로파일을 포함하는 메시지를 수신하며, 수신된 메시지로부터 제2 노드의 프로파일을 추출하여 자신의 프로파일과 비교한다(S130~S150).
프로파일 비교 결과 속성 정보가 동일한 경우, 제1 노드는 제2 노드로 그룹 참여를 요청하는 메시지를 전송한다(S160). 여기서 그룹 참여를 요청하는 메시지에는 제1 노드의 속성 정보가 포함될 수 있다.
제2 노드는 제1 노드로부터 그룹 참여 요청 메시지가 전송되면(S170), 그룹 참여에 대한 응답 메시지를 제1 노드로 전송한다(S180). 여기서 그룹 참여 요청 메시지에 포함된 제1 노드의 속성 정보가 해당 그룹의 속성 정보와 일치하는 경우 제2 노드는 제1 노도로 그룹 참여를 허락하는 응답 메시지를 전송할 수 있다.
응답 메시지를 수신한 제1 노드는 제2 노드의 그룹에 참여하게 된다(S190).
이러한 과정을 통하여 동일한 속성 정보를 가지는 노드들이 하나의 그룹을 형성하게 된다. 하나의 그룹에 속하는 노드들은 해당 그룹에 속하는 노드들에 정보를 저장 및 관리할 수 있다.
위에 기술된 바와 같이 그룹을 형성한 노드들은 자율적 처리를 수행하여 이벤트 발생에 따른 정보를 동일 그룹에 포함되는 노드에게 전달한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 네트워크에서 노드의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
각 노드들은 자신의 프로파일을 저장 및 관리하며, 각 노드들이 수행할 이벤트와, 이벤트에 관련된 임계값 등의 정보는 미리 설정되어 노드에 저장 및 관리된다.
각 노드는 자신의 통신 반경 내에 위치하는 이웃한 노드들과의 정보 교환을 통해 자신이 수집한 데이터를 원하는 목적지로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로 도 5에서와 같이, 임의 노드 예를 들어 하나의 센서 노드는 센싱 동작을 수행하여 센싱 데이터를 획득하며(S300), 획득한 센싱 데이터와 미리 설정된 이벤트의 임계갓을 비교한다(S310).
센서 노드는 획득된 센싱 데이터에 해당하는 센싱값이 이벤트의 임계값 이상인 경우에는 해당 이벤트가 발생한 것으로 간주한다(S320). 예를 들어, 측정된 온도가 설정 온도보다 높은 경우에는 온도 조절 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이벤트가 발생하면, 센서 노드는 이벤트 발생에 따른 정보를 전달할 목적지노드(예를 들어, 온도 조절을 수행하는 액추에이터 노드)를 선택하고(S330), 선택한 목적지 노드로 이벤트 발생, 센싱 데이터 그리고 이벤트에 대응하는 제어 명령 중 적어도 하나를 포함하는 이벤트 통보 메시지를 전달한다(S340).
여기서 센서 노드는 자신이 속하는 그룹에 포함되는 액추에이터 노드를 선택하고, 그룹내의 노드들을 경유하여 이벤트 통보 메시지를 목적지인 액추에이터 노드로 전송할 수 있다. 예를 들어 도 3과 같이 그룹이 형성되어 있는 센서 네트워크에서, 습도를 측정하는 센서 노드(H3)가 센싱 동작에 따라 획득한 센싱 데이터인 습도가 미리 설정된 이벤트의 임계값을 초과하는 경우, 이벤트 발생 메시지를 생성하여 목적지 노드인 액추에이터 노드(H)로 전송한다. 이 때, 이벤트 발생 메시지는 제1 그룹에 포함되는 다른 노드들 H2, H1을 경유하여 목적지인 액추에이터 노드(H)로 전송될 수 있다.
한편 이벤트 발생 메시지를 수신한 액추에이터 노드는 도 5에서와 같이, 발생된 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능(예를 들어, 습도 조절을 위한 기능)을 수행한다(S350, S360). 예를 들어 액추에이터 노드는 이벤트 발생 메시지에 포함된 제어 명령을 추출하고 제어 명령에 따른 액추에이션 기능을 수행한다. 또는 이벤트 발생 메시지에 포함된 이벤트 발생 통보에 따라 해당 이벤트에 대하여 미리 설정된 액추에이션 기능을 수행한다. 또는 이벤트 발생 메시지에 포함된 센싱 데이터를 미리 설정된 이벤트의 임계값과 비교하여 어떠한 이벤트가 발생하였는지를 판단하고, 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행한다.
이러한 액추에이터 노드는 주변 노드들로부터 수집된 이벤트 발생 메시지에 포함되는 복수의 정보들을 분석하여 적절한 액추에이션 기능을 수행할 수 있다.
한편, 센서 노드 및 액추에이터 노드에 설정된 임계값들은 프로파일 변경 과정을 통하여 변경될 수 있다. 이러한 변경 과정은 원격으로 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 노드들의 프로파일 변경 과정을 나타낸 예시도이다.
도 6에 예시된 바와 같이, 센서 네트워크를 형성할 때 각 노드에 대하여 이벤트의 기준이 되는 임계값을 미리 설정한 후 각 노드들을 원하는 위치에 설치한다.
각 노드에 설정된 이벤트의 임계값을 포함하는 프로파일을 변경 즉, 업데이트하고자 하는 경우, 기존에는 변경된 임계값을 실제 노드에 반영하는 것이 어려웠다. 구체적으로 노드의 임계값을 변경하고자 할 경우에는 변경 대상이 되는 노드를 설치된 위치로부터 탈착 한 후에 노드의 임계값을 변경하고, 이후 노드를 다시 원래의 위치에 설치하는 등의 과정을 거쳐야 함으로 임계값 변경이 어렵고 불편하다. 또한 거리나 위치를 토대로 그룹이 형성되는 경우에도 관련 이벤트를 수행하는 노드들을 찾아야 함으로 임계값 변경을 위한 정보를 전달하는 과정에 따른 트래픽이 많이 발생하고 복잡하다.
그러나 본 발명의 실시 예에 따르면 동일 그룹에 속하는 노드들은 동일한 속성 정보를 가지므로, 동일한 그룹에 속하는 노드들이 서로 이벤트 업데이트를 위한 정보를 전달함으로써, 각 노드의 이벤트 임계값을 포함하는 프로파일 변경이 용이하게 이루어진다.
예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 소정 그룹의 이벤트 기준 즉, 임계값을 변경하고자 하는 경우, 제1 그룹에 포함되는 액추에이터 노드(H)의 이벤트 임계값을 포함하는 프로파일을 변경한다. 제1 그룹에 포함되는 액추에이터 노드(H)는 프로파일이 변경되면 자신의 그룹에 속하는 각 노드들에게 변경된 이벤트 임계값을 포함하는 프로파일 변경 메시지를 전송한다. 프로파일 변경 메시지는 제1 그룹의 노드 H1, H2, H3에 각각 전달된다. 한편 제2 그룹에 포함되는 액추에이터 노드(T)도 프로파일이 변경되면 자신의 그룹에 속하는 각 노드들에게 변경된 이벤트 임계값을 포함하는 프로파일 변경 메시지를 전송한다. 프로파일 변경 메시지는 제2 그룹의 노드 T1, T2, T3에 각각 전달된다. 이와 같이 각 그룹의 프로파일 변경 메시지를 수신한 노드는 메시지에 포함된 임계값을 토대로 저장된 이벤트의 입계값을 변경한다.
따라서 관리자는 각 그룹의 소정 노드 예를 들어, 액추에이터 노드만 프로파일을 변경하여도, 해당 액츄에이터 노드와 동일한 속성 정보를 가지는 다른 노드들의 프로파일이 용이하게 변경된다. 물론 위의 예에서, 액추에이터 노드 대신에 소정 그룹의 센서 노드의 프로파일을 변경하고, 해당 센서 노드가 해당 그룹의 액추에이터를 포함하는 다른 노드들로 프로파일 변경 메시지를 전달하여 각 노드가 프로파일을 변경하도록 하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 노드의 구조를 나타낸 도이며, 본 발명의실시 예에 따른 센서 노드 및 액추에이터 노드의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 7에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 노드(여기서는 설명의 편의상 도면 부호 "10"을 부여함) 동적 그룹 관리부(11), 프로파일 관리부(12), 데이터 및 이벤트 처리부(13)를 포함한다.
동적 그룹 관리부(11)는 동적으로 동일한 속정 정보를 가지는 노드들과의 그룹을 생성, 삭제, 또는 관리한다. 이를 위하여 동적 그룹 관리부(11)는 노드에 설정된 프로파일과 노드에 설치된 센서의 종류를 포함하는 속성 정보를 토대로 동적으로 그룹을 생성, 삭제 및 그룹을 제어하는 동적 그룹 생성 및 제어 모듈(111), 그룹과 그룹 사이의 정보 교환을 수행하는 동적 바인딩 모듈(112)를 포함한다.
프로파일 관리부(12)는 해당 노드에 대한 프로파일을 저장 및 관리한다. 이를 위하여, 프로파일 관리부(120)는 프로파일 정의 및 분배 모듈(121), 프로파일 기반 그룹핑 모듈(123)을 포함한다. 이외에도 액추에이터 연동 모듈(124), 프로파일 업데이트 및 멀티 프로파일링 모듈(125), 적응형 프로파일링 모듈(126)을 포함한다.
프로파일 정의 및 분배 모듈(121)은 해당 노드에 설정된 프로파일의 내용을 정의하고 해당 프로파일을 이웃 노드들에 전달한다. 특히 프로파일이 변경된 경우, 변경된 프로파일 정보(예를 들어, 이벤트 임계값 등)을 포함하는 프로파일 변경 메시지를 해당 그룹의 이웃하는 노드들로 전달한다.
프로파일 기반 그룹핑 모듈(123)은 프로파일에 정의된 내용에 따라 그룹을 생성하도록 동적 그룹 관리부(122)를 제어한다.
액추에이터 연동 모듈(124)은 적용되는 무선 통신 방식(예를 들어, 지그비)에 따른 제어 명령을 액추에이터 노드로 제공한다. 이러한 액추에이터 연동 모듈(124)은 지그비에서 스마트 에너지(Smart Energy) 사양에 맞도록 제어 명령을 전달하고 액추에이터가 제어 명령을 수행하도록 SE 기반으로 동작할 수 있다.
프로파일 업데이트 및 멀티 프로파일링 모듈(125)은 원격지에서 노드에 설치된 프로파일을 자동으로 변경할 수 있도록 한다. 즉, 프로파일 업데이트 및 멀티 프로파일링 모듈(125)은 원격지로부터 제공되는 메시지에 저장된 업데이트 내용을 토대로 프로파일 정의 및 분배 모듈(121)이 관리하는 프로파일을 업데이트 하도록 한다. 또한 복수의 프로파일을 처리하는 멀티 프로파일링 기능을 수행한다.
적응형 프로파일링 모듈(126)은 네트워크 사용자의 개입 없이 노드에서 생성한 센싱 데이터의 센싱 값 누적 분포를 토대로, 센서 노드의 프로파일의 내용을 적응적으로 변경한다.
한편, 데이터 및 이벤트 처리부(13)는 센싱 데이터를 획득하고 센싱 데이터를 이벤트를 처리한다. 이를 위하여, 데이터 및 이벤트 처리부(130)는 센싱 데이터 획득 모듈(131), 이벤트를 설정하고 이벤트에 해당하는 임계값을 설정하는 이벤트 설정 모듈(132), 이벤트 처리 및 연동 모듈(133)을 포함하며, 이외에도, 멀티프로파일링 지원 모듈(134), 적응형 프로파일링 지원 모듈(135)를 더 포함한다.
센싱 데이터 획득 모듈(131)은 해당 노드가 센서 노드인 경우에는 해당 센서 노드의 각 센서가 센싱하는 센싱값인 센싱 데이터를 획득하다. 또한 해당 노드가 액추에이터 노드인 경우에는 다른 노드로부터 전달되는 메시지로부터 센싱 데이터를 획득한다.
이벤트 설정 모듈(132)는 센싱 데이터를 토대로 수행할 이벤트를 설정하고 설정된 이벤트에 해당하는 임계값을 설정한다.
이벤트 처리 및 연동 모듈(133)은 센싱 데이터와 이벤트에 따른 임계값을 비교하여 이벤트 발생 여부를 판단하고 이벤트 발생을 동일 그룹의 다른 노드로 통보한다. 이벤트가 발생하는 경우, 센서 노드인 경우, 해당 이벤트에 따른 액츄에이션 기능을 수행할 목적지 노드 예를 들어, 임의 액추에이터 노드를 적어도 하나 선택하며, 선택된 액추에이터 노드로 해당하는 제어 명령을 전달한다. 여기서 이벤트 처리 및 연동 모듈(133)은 해당 노드가 액추에이터 노드인 경우, 액추에이터 연동 모듈(124)로 제어 명령을 전달하여 관련된 액추에이션 기능을 수행하도록 한다. 또한 이벤트 처리 및 연동 모듈(133)은 이벤트를 수행할 액추에이터 노드가 복수인 경우에도, 각 복수의 액추에이터 노드들로 제어 명령을 각각 전달한다.
한편 멀티프로파일링 지원 모듈(134)은 하나 이상의 프로파일에 의해 생성되는 이벤트 및 데이터 처리를 위한 통합(Aggregation) 기능을 제공한다.
적응형 프로파일링 지원 모듈(135)은 노드 스스로 자신의 누적된 데이터를 분석하여 생성한 적응형 프로파일링을 지원한다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크에서의 통신 방법에서,
    제1 노드가 자신의 정보를 포함하는 메시지를 이웃하는 제2 노드로 전송하는 단계;
    상기 제1 노드가 상기 제2 노드로부터 상기 제2 노드의 속성 정보를 포함하는 프로파일 정보를 수신하는 단계;
    상기 제1 노드의 속정 정보와 상기 제2 노드의 속성 정보가 일치하는 경우, 상기 제1 노드가 상기 제2 노드로 그룹 참여를 요청하는 메시지를 전송하는 단계: 및
    상기 제1 노드가 상기 제2 노드로부터의 응답 메시지를 토대로 상기 제2 그룹이 속하는 그룹에 참여하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서
    상기 속성 정보는 각 노드가 수집하는 센싱 데이터의 종류에 해당하는, 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서
    동일한 속성 정보를 가지는 노드들이 하나의 그룹을 형성하고, 그룹에 포함되는 노드들이 정보를 교환하는, 통신 방법
  4. 적어도 하나의 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크에서 통신하는 방법에서,
    제1 노드가 센싱 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제1 노드가 센싱 데이터와 미리 설정된 이벤트 임계값을 비교하는 단계; 및
    상기 제1 노드가 센싱 데이터의 값이 상기 임계값 보다 큰 경우에 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 제1 노드가 동일한 그룹에 속하는 제2 노드로 상기 이벤트 발생을 통보하는 단계
    를 포함하고,
    상기 그룹은 동일한 속성 정보를 가지는 노드들을 포함하고, 동일한 그룹에속하는 노드 사이에 이벤트 발생이 통보되는, 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서
    상기 통보하는 단계는
    상기 제1 노드가 이벤트가 발생하면 이벤트 발생을 통보할 목적지 노드인 제2 노드를 선택하는 단계; 및
    상기 제1 노드가 이벤트 발생, 센싱 데이터 그리고 이벤트에 대응하는 제어 명령 중 적어도 하나를 포함하는 이벤트 통보 메시지를 상기 제2 노드로 전달하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서
    상기 제1 노도는 센싱 동작을 수행하여 센싱 데이터를 획득하는 센서 노드이고, 상기 제2 노드는 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행하는 액추에이터 노드인, 통신 방법.
  7. 제5항에 있어서
    상기 제2 노드가 상기 이벤트 발생 메시지에 포함된 제어 명령을 추출하고 제어 명령에 따른 액추에이션 기능을 수행하는 단계;
    상기 제2 노드가 상기 이벤트 발생 메시지에 포함된 이벤트 발생 통보에 따라 해당 이벤트에 대하여 미리 설정된 액추에이션 기능을 수행하는 단계; 및
    상기 제2 노드가 상기 이벤트 발생 메시지에 포함된 센싱 데이터를 미리 설정된 이벤트의 임계값과 비교하여 이벤트가 발생하였는지를 판단하고, 이벤트가 발생한 경우 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행하는 단계
    중 적어도 하나를 더 포함하는, 통신 방법.
  8. 제4항에 있어서
    상기 이벤트의 임계값 변경을 포함하는 노드의 프로파일 변경 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  9. 제8항에 있어서
    상기 변경 단계는
    상기 제1 노드는 동일한 속성 정보를 가지는 동일 그룹에 속하는 다른 노드로부터 이벤트 임계값 변경을 포함하는 프로파일 변경 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 노드가 상기 프로파일 변경 메시지에 포함된 상기 이벤트 임계값에 따라 자신의 이벤트 임계값을 변경하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서
    상기 프로파일 변경 메시지는 상기 제1 노드가 속하는 상기 그룹의 액추에이터 노드로부터 전송된 것인, 통신 방법.
  11. 복수의 센서 노드; 및
    복수의 액추에이터 노드
    를 포함하고, 서로 동일한 속성 정보를 가지는 적어도 하나의 센서 노드와 적어도 하나의 액추에이터 노드가 하나의 그룹을 형성하며,
    상기 속성 정보는 각 노드가 수집하는 센싱 데이터의 종류에 해당하는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  12. 제11항에 있어서
    상기 센서 노드 및 액추에이터 노드는
    미리 설정된 이벤트 임계값과 획득되는 센싱 데이터를 토대로 이벤트 발생 여부를 판단하고 이벤트가 발생된 경우에 이벤트 발생을 동일한 그룹에 속하는 노드로 전달하고,
    상기 액추에이터 노드는 상기 이벤트에 대응하는 액추에이션 기능을 수행하는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  13. 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드 장치에서
    동적으로 동일한 속정 정보를 가지는 노드들과의 그룹을 생성하고, 상기 생성된 그룹을 삭제하거나 관리하는 동적 그룹 관리부;
    이벤트의 입계값을 포함하는 프로파일 정보를 저장 및 관리하는 프로파일 관리부; 및
    상기 프로파일 정보에 따라 이벤트의 임계값을 설정하고, 획득되는 센싱 데이터를 상기 임계값과 비교하여 이벤트가 발생하면 해당 노드가 속하는 상기 그룹의 노드로 이벤트 발생을 통보하거나 상기 이벤트에 해당하는 액추에이션 기능을 수행하는 데이터 및 이벤트 처리부
    를 포함하는, 노드 장치.
  14. 제13항에 있어서
    상기 동적 그룹 관리부는
    노드에 설정된 프로파일과 노드에 설치된 센서의 종류를 포함하는 속성 정보를 토대로 동적으로 그룹을 생성, 삭제 및 그룹을 제어하는 동적 그룹 생성 및 제어 모듈; 및
    그룹과 그룹 사이의 정보 교환을 수행하는 동적 바인딩 모듈
    을 포함하는, 노드 장치.
  15. 제13항에 있어서
    상기 프로파일 관리부는
    해당 노드에 설정된 프로파일의 내용을 정의하고 해당 프로파일을 이웃 노드들에 전달하며, 변경된 프로파일 정보를 포함하는 프로파일 변경 메시지를 해당 그룹의 이웃하는 노드들로 전달하는 프로파일 정의 및 분배 모듈; 및
    원격지로부터 수신되는 메시지에 포함된 업데이트 내용을 토대로 상기 프로파일 정의 및 분배 모듈이 관리하는 프로파일을 업데이트 하도록 하는 프로파일 업데이트 및 멀티 프로파일링 모듈
    을 포함하는 노드 장치.
  16. 제13항에 있어서
    상기 데이터 및 이벤트 처리부는
    센싱 데이터를 획득하는 센싱 데이터 획득 모듈;
    센싱 데이터를 토대로 수행할 이벤트를 설정하고 설정된 이벤트에 해당하는 임계값을 설정하는 임계값 설정 모듈; 및
    상기 획득한 센싱 데이터와 이벤트에 따른 임계값을 비교하여 이벤트 발생 여부를 판단하고 이벤트 발생을 동일 그룹에 속하는 다른 노드로 통보하는 이벤트 처리 및 연동 모듈
    을 포함하는, 노드 장치.












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