KR20140012854A - 센서네트워크의 센서노드 배치방법 - Google Patents

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KR20140012854A
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국방과학연구소
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Abstract

센서네트워크의 센서노드 배치방법이 개시된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 센서노드 배치에 영향을 미치는 환경적요소 및 인적요소와 시스템 특징요소를 자동 분석하여 최적의 센서노드의 위치를 결정해줌으로써, 사용도 편의 및 센서네트워크 시스템 활용도를 증가시키고, 셀(cell)내에서 커버리지가 최대가 되는 위치에 센서노드를 배치하여 무선 센서네워크의 기술 신뢰도를 향상시킴으로써, 사람이 접근하기 어려운 감시 취약 지역이나 주요 시설에 대한 무인 감시 경계 분야에 적극 활용할 수 있다.

Description

센서네트워크의 센서노드 배치방법{SENSOR NODE DEPLOYMENT METHOD OF SENSOR NETWORK}
본 발명은 센서네트워크의 센서노드 배치방법에 관한 것으로, 특히 센서네트워크의 셀내에서 한정된 개수의 센서노드를 커버리지가 최대인 지점에 배치하기 위한 센서네트워크의 센서노드 배치방법에 관한 것이다.
무선통신기술의 발전, 저전력 회로설계, 연산장치의 소형화 등으로 인해 무선센서 네트워크(WSN; Wireless Sensor Network)가 새로운 연구분야로 떠오르고 있다. 특히, 사용자가 컴퓨터와 같은 단말기를 의식하지 않고 언제 어디서나 용이하게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 제공하는 유비쿼터스 시대가 도래하면서, 이러한 무선센서 네트워크는 기존의 컴퓨팅 환경과 물리적인 실제 환경을 접목시켜주는 역할을 수행할 것으로 보여 더욱 각광을 받고 있다.
일반적으로 무선센서 네트워크는 컴퓨팅 능력과 무선통신 능력이 부여된 센서노드가 자연환경이나 전장(戰場) 등에 임의로 배치되어 형성되는 자율적인 네트워크를 말한다. 이러한 무선센서 네트워크는 군사, 소방, 교통, 의료, 환경감시, 빌딩제어, 홈네트워크 등 산업전반에서 일상생활에 이르기까지 다양한 분야에 걸쳐 응용될 수 있다.
이러한 무선센서 네트워크 중 특히 감시정찰 센서네트워크 시스템은 사물이나 환경을 감지하고 제어할 수 있는 센서들간의 자율적인 네트워크 구성을 통해 자동으로 원격 환경정보의 수집이 가능하며 위치에 기반하여 적이나 차량의 침입을 탐지하며 추적할 수 있는 시스템이다.
감시정찰 센서네트워크 시스템을 구성하는 센서노드와 중계노드는 제한된 탐지거리와 통신거리뿐만 아니라 제한된 배터리 용량을 가지고 있다. 이러한 제한조건으로 인하여 커버리지, 네트워크 연결성, 네트워크 지속시간, 스케줄링, 데이터 수집 등과 관련된 기술적인 문제가 발생한다. 이 중 특히, 커버리지 문제는 노드의 제한된 탐지거리로 인해 발생하는데, 이를 해결하기 위한 방법 중 하나는 제한된 개수의 센서노드를 어떻게 효율적으로 배치시키느냐에 달려있다.
즉, 배치될 수 있는 센서노드들의 개수가 한정되어 있고 외부의 침입으로부터 적절한 보호가 수행될 수 있어야하므로 센서노드들에 대한 최적의 위치를 결정하는 문제는 매우 중요하다.
이에, 본 발명의 실시예들은, 감시정찰 센서네트워크 시스템의 센서노드 배치에 영향을 주는 환경적요소와 인적요소를 분석하고, 분석 결과를 센서노드의 노드 수량과 비교하여 셀 크기를 조절하고, 셀 내에서 커버리지가 최대인 지점에 센서노드를 배치하기 위한 센서네트워크의 센서노드 배치방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크의 센서노드 배치방법은, 센서네트워크내에서 주변 상황을 센싱하는 센서노드의 수량과 상기 센서노드가 배치될 영역에 대한 정보를 수집하는 단계와; 상기 센서노드의 수량과 상기 정보에 대한 각각의 가중치를 적용하여 상기 센서노드의 탐지거리를 산출하는 단계와; 산출된 탐지거리를 이용하여 센서노드가 배치될 영역에 포함되는 기본 셀(cell)의 수를 산출하는 단계와; 산출된 기본 셀의 수와 상기 센서노드의 수량을 비교하여 셀 크기의 조정 여부를 결정하고, 결정된 셀 크기에 따라 상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계와; 각 셀(cell)내에 배치되는 센서노드의 위치조정영역을 설정하는 단계와; 상기 위치조정영역내에서 센서노드를 등간격으로 이동시키면서 센서 커버리지를 계산하고 최대 커버리지 값을 산출하는 단계와; 산출된 최대 커버리지 값과 미리정해진 임계 커버리지 값을 비교하여, 센서노드의 최종 위치 및 센서노드의 추가 배치여부를 결정하는 단계;를 포함한다.
실시예에서, 상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계는, 산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량 이하이면 셀 크기를 고정하고, 산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량을 초과하면 셀 크기를 조정하는 것으로 결정하며, 상기 결정된 셀 크기에 따라 상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계인 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량 이하이면 셀 크기의 조정없이 기본 셀로 구성된 사각 격자 그리드 형태로 센서노드를 배치하고, 산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량을 초과하면 특정 셀을 선택하거나 일부 셀을 병합하여 센서노드를 배치하는 단계인 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 상기 일부 셀을 병합하여 센서노드를 배치하는 단계에서, 병합될 셀의 수는 이하의 식(1)에 의하여 산출되며 병합될 셀의 크기는 이하의 식(2)에 의하여 산출되고,
(1) Ncm = Nc / N2
(2) 2 * Wcm < Rc
여기서, Ncm는 병합될 셀의 수, Nc는 기본 셀의 수, N은 병합하고자 하는 셀의 가로나 세로방향의 셀의 수이고, Wcm는 병합된 셀의 가로 길이, Rc는 센서노드의 RF 통신거리인 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 상기 정보는, 상기 영역의 지형, 식생, 및 기상의 환경적 요소와 커버리지에 영향을 미치는 인적 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계는, 외부 침입확률에 따라 셀 크기의 조정 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 센서노드의 최종 위치 및 센서노드의 추가 배치여부를 결정하는 단계는, 산출된 최대 커버리지 값이 임계 커버리지 값보다 크면 최대 커버리지 값의 위치를 센서노드의 최종 위치로 결정하고, 산출된 최대 커버리지 값이 임계 커버리지 값보다 작거나 같으면 센서노드를 추가로 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 센서노드를 추가로 배치하는 단계는, 센서노드가 추가 배치될 셀을 4개로 분할하여 각 서브셀에 센서노드를 배치하거나, 4개의 셀에 대한 커버리지 평균값을 산출하여 커버리지 값이 가장 작은 셀을 중심으로 센서노드를 배치하는 것을 특징으로 한다.
실시예에서, 상기 최대 커버리지 값을 산출하는 단계는, 센서노드의 위치조정영역을 세분화하여 세분화된 각 영역에 대한 가중치를 서로 다르게 적용하고, 센서 커버리지의 계산시 위치별로 상기 가중치를 곱하여 최대 커버리지 값을 산출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 센서네크워크의 센서노드 배치방법에 의하면, 센서노드 배치에 영향을 미치는 환경적요소 및 인적요소와 시스템 특징요소를 자동 분석하여 최적의 센서노드의 위치를 결정해줌으로써, 사용도 편의 및 센서네트워크 시스템 활용도를 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크의 센서노드 배치방법에 의하면, 셀(cell)내에서 커버리지가 최대가 되는 위치에 센서노드를 배치하여 무선 센서네워크의 기술 신뢰도를 향상시킴으로써, 사람이 접근하기 어려운 감시 취약 지역이나 주요 시설에 대한 무인 감시 경계 분야에 적극 활용할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크의 센서노드 배치방법에 의하면, 셀(cell)내에서 커버리지가 최대가 되는 위치에 센서노드를 배치하기 위한 배치시간이 단축되며, 센서노드 설치자의 위험 노출이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크의 센서노드 배치방법의 예시 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 센서 탐지거리와 기본 셀 수량에 근거한 센서노드의 그리드 배치도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 일부 셀을 병합하여 셀 크기를 조정하는 방법을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 센서노드의 통신거리에 따라 셀 크기의 확장이 제한되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 외부의 침입 확률에 따른 센서노드의 배치방법을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서노드의 위치조정영역을 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 셀내에 센서노드를 추가 배치하는 모습을 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 센서노드위치 변경에 따른 커버리지간의 중복문제를 해결하기 위한 예시방안을 보인 도면이다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크내의 센서노드 배치방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명을 설명하는데 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크의 센서노드 배치방법을 기술하기로 한다.
본 발명에 따른 실시예에서 센서노드는 컴퓨팅 파워가 부여된 센싱 디바이스로서, 무선센서 네트워크를 구성하는 지능형 통신 디바이스를 의미한다. 이러한 센서노드는 내부에 센서, 로컬저장모듈, 통신모듈, 프로세서 및 배터리 등을 구비한다. 센서노드의 예로는, 로스보우의 Mica 시리즈, 인텔의 iMote, 모테이브의 Telos, 옥타컴의 Nano-24, 맥폴의 TIP 시리즈, 한백전자의 ZigbeX Mote, 휴인스의 UStar-2000 등이 포함될 수 있다.
먼저, 센서네트워크내의 주변 상황을 센싱하는 센서노드의 수량(Ns)과 센서노드가 배치될 영역에 대한 정보를 수집한다(S10). 여기서, 센서노드가 배치될 영역에 대한 정보는, 영역의 지형, 식생, 및 기상과 같은 환경적 요소와 그밖에 커버리지에 영향을 미치는 인적 요소를 모두 포함한다.
그런 다음, 상기 센서노드의 수량과 상기 정보에 대한 각각의 가중치를 적용하여 센서노드의 탐지거리를 산출한다(S20).
예를 들어, 임무지역인 센서네트워크내에 배치될 센서노드의 수량, 임무지역의 지형, 식생, 기상, 임무종류 등을 센서노드로부터 입력받고, 센서노드 배치에 영향을 주는 요소별로 각각 가중치를 산출한다. 예를 들어, 지형, 기상, 식생차폐율, 노드배치 형태 등의 가중치를 반영하여 센서노드의 탐지거리는 산출하기 위한 식은 이하의 [수학식 1]과 같다.
Figure pat00001
여기서
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
는 각각 지형, 식생, 기상, 노드 배치형태가 탐지거리에 미치는 가중치를 나타낸다. 또한,
Figure pat00006
은 센서노드의 최대 탐지거리를 나타낸다.
센서노드의 탐지거리
Figure pat00007
의 최대값은
Figure pat00008
이며, 센서노드 배치에 영향을 주는 요소 각각의 가중치의 범위는 예를 들어, 0.0∼1.0일 수 있다. 센서노드 배치형태는 작전 타입에 따라 달라질 수 있으며, 그에 따라 센서노드의 배치 간격이 결정된다.
또한, 센서노드간의 간격이 짧을 경우에는 탐지거리의 중복을 없애기 위하여 탐지거리의 조정이 필요하다. 여기서, 탐지거리의 조정값은 센서노드 배치에 의한 가중치이며 그 범위는 예를 들어 0.0∼1.0일 수 있다.
그런 다음, 산출된 탐지거리를 이용하여 센서노드가 배치될 영역에 포함될 기본 셀(cell)의 수(Nc)를 산출한다(S30).
구체적으로, 센서노드가 배치될 영역에 대한 기본 셀(cell)의 개수(Nc)는 이하의 [수학식2]를 통해 구할 수 있다.
Figure pat00009
여기서
Figure pat00010
는 임무영역의 가로 길이이며,
Figure pat00011
는 임무영역의 세로 길이를 나타낸다.
이와 관련하여, 도 2를 참조하면, 센서노드의 탐지거리(rs)와 기본 셀의 개수(Nc)에 근거한 센서노드의 그리드 배치도를 보여준다. 도시된 바와 같이, 임무영역의 가로길이(Aw)에는 10개의 셀내에 각각 센서노드가 그리드 배치되고 임무영역의 세로길이(Ah)에는 8개의 셀내에 각각 센서노드가 그리드 배치되었다. 도시된 예에서, 기본 셀의 개수(Nc)는 80이다.
그런 다음, 산출된 기본 셀의 수(Nc)와 상기 센서노드의 수량(Ns)을 비교하고(S40), 비교 결과에 딸 셀 크기의 조정 여부를 결정하고(S50), 결정된 셀 크기, 즉 기본 셀의 간격 또는 크기 조정된 셀의 간격에 따라 센서노드를 그리드 배치한다(S60, S70).
구체적으로, 단계(S40)에서의 비교 결과, 산출된 기본 셀(cell)의 개수(Nc)가 센서노드의 수량(Ns) 이하이면 셀 크기를 고정하고(S50), 산출된 기본 셀(cell)의 개수(Nc)가 센서노드의 수량(Ns)을 초과하면 셀 크기를 조정하는 것으로 결정한 다음, 결정된 셀 크기에 따라 상기 센서노드를 그리드 배치한다.
좀 더 구체적으로, 산출된 기본 셀(cell)의 개수(Nc)가 센서노드의 수량(Ns) 이하이면 셀 크기를 고정한 다음, 사각 격자 그리드 형태로 센서노드를 배치한다. 또한, 산출된 기본 셀(cell)의 개수(Nc)가 센서노드의 수량(Ns)을 초과하면 셀 크기를 조정한 다음, 특정 셀을 선택하거나 일부 셀을 병합한 다음에 센서노드를 배치한다.
즉, 단계(S30)에서 산출된 셀의 개수(Nc)와 센서노드 수량(Ns)을 비교하여 센서노드의 최초 배치방법을 결정한다. 만약 셀의 개수(Nc)가 센서노드 수량(Ns) 이하이면 센서노드 수량에 여유가 있으므로 기본 셀로 구성된 사각형 격자 그리드 형태로 센서노드를 배치할 수 있다. 반면, 셀의 개수(Nc)가 센서노드 수량(Ns)보다 많을 경우에는 센서노드를 설치할 셀들을 선택하거나 일부 셀을 병합하여 센서노드를 설치한다.
한편, 제한된 센서노드 수량으로 보다 넓은 감시영역을 그리드 형태로 설치하여 운용해야하는 경우에는 셀의 크기를 고정한 상태에서 센서노드를 지그재그 형태로 배치하는 삼각형 격자 그리드가 바람직할 것이다.
<셀 크기 조정의 제1실시예>
셀의 개수(Nc)가 센서노드 수량(Ns)보다 많아서 셀 크기를 조정해야하는 경우, 셀 크기 조정을 위한 제1실시예는 셀을 일정크기로 동일하게 병합하는 것이다.
이와 관련하여 도 3을 참조하면, 도 3은 일부 셀을 병합하여 셀(20) 크기를 조정하는 방법을 보여준다. 도시된 바와 같이, 도 3에서는 기본 셀의 일정영역을 병합하여 셀 크기를 조정한다.
구체적으로, 병합될 셀 개수 NCM은 이하의 [수학식 3]과 같이 기본 셀의 개수 (Nc)를 병합하고자 하는 가로나 세로방향의 셀 수인 N을 제곱한 것으로 나누어서 얻어질 수 있다.
Figure pat00012
도 3에서 A는 하나의 셀로 구성되며, B는 셀 A가 4개 병합된 것이고, C는 셀 A가 9개 병합된 것이며, D는 셀 A가 16개로 병합된 것이다. 이와 같이, 센서노드의 수량에 맞춰서 셀의 크기를 조정할 수 있다.
한편, 셀의 크기를 조정할 때에는 센서노드의 RF 통신범위가 함께 고려되어야한다. 즉, 셀의 개수가 많다고 하여 셀의 크기를 무조건 크게 할 수는 없다. 구체적으로, 병합된 셀의 가로 길이가 WCM이고 센서노드의 RF 통신거리를 Rc라고 할 때, 병합된 셀의 크기는 다음과 같은 [수학식 4]의 조건을 만족해야 한다.
Figure pat00013
도 4는 이와 같이 센서노드의 통신거리에 따라 셀 크기의 확장이 제한되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 센서노드(30)는 각각 일정한 탐지거리(Rs)와 통신거리(Rc)를 갖으므로 이 한도에서 셀 크기의 확장이 제한된다.
<셀 크기 조정의 제2실시예>
셀의 개수(Nc)가 센서노드 수량(Ns)보다 많아서 셀 크기를 조정해야하는 경우, 셀 크기 조정을 위한 제2실시예는 외부 침입확률에 따라 셀 크기를 조정하는 것이다.
이와 관련하여 도 5를 참조하면, 셀 크기를 조정하기 위한 다른 방법으로 침입자의 침입확률에 의하는 예시가 도시된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 센서네트워트내에서 상대적으로 침입확률이 높은 곳, 예를 들어 침입 확률이 1인 경우에는 셀을 작게 하여 센서노드를 촘촘하게 배치한다. 한편, 센서네트워크내에서 상대적으로 침입확률이 낮은 곳, 예를 들어 침입 확률이 0.5인 경우에는 셀을 크게 하여 센서노드를 드물게 배치한다.
이를 식으로 표현하면 침입확률을 고려한 셀 면적 ACM은 이하의 [수학식 5]를 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00014
여기서
Figure pat00015
는 기본 셀 면적의 크기이며,
Figure pat00016
는 i번째 셀에서 침입자의 침입확률이다. 또한, n은 병합할 셀의 가로나 세로방향의 셀 수이며,
Figure pat00017
는 셀크기 조정 여부를 판단하는 임계값이다.
구체적으로, 침입확률
Figure pat00018
가
Figure pat00019
이상이면 기본 셀의 크기로 설정하고,
Figure pat00020
가 0보다 크고
Figure pat00021
보다 작은 경우는 이웃한 셀들을 병합한다. 한편,
Figure pat00022
가 0이면 해당 셀에는 노드를 설치하지 않는다.
이와 같이 병합 또는 선택에 따른 셀 크기 조정은 셀 개수(
Figure pat00023
)가 설치될 센서노드의 수량(Ns)에 근접할 때까지 반복적으로 수행된다.
그런 다음, 각 셀(cell)내에 배치되는 센서노드의 위치조정영역을 설정한다(S80). 위치조정 영역은 계산의 편의를 위해 한 변의 길이가 약
Figure pat00024
인 정사각형으로 설정한다. 이와 관련하여 도 6은 센서노드의 위치조정영역을 보여준다. 즉, 도 6은 해당 셀내에서 최초 센서노드가 설치된 지점을 중심으로 위치조정영역을 설정한 것이다. 각 셀(20)내에는 센서노드(30)가 배치되고 각 센서노드(30)는 각각의 센서 탐지범위와 위치조정영역을 포함한다.
그런 다음, 설정된 위치조정영역내에서 센서노드를 등간격으로 이동시키면서 센서 커버리지를 계산하고(S90), 계산된 센서 커버리지 값들로부터 최대 커버리지 값(CMAX)을 산출한다(S100).
산출된 최대 커버리지 값(CMAX)과 미리정해진 임계 커버리지 값(Tc)을 비교하고(S110), 센서노드의 최종 위치 및 센서노드의 추가 배치여부를 결정한다(S120, S140).
구체적으로, 최대 커버리지 값(CMAX)이 임계 커버리지 값(Tc)보다 크면 최대 커버리지 값(CMAX)의 위치에 센서노드를 최종 배치한다(S120). 한편, 최대 커버리지 값(CMAX)이 임계 커버리지 값(Tc)보다 작거나 같으면 전체 위치조정영역내에서 위치를 조정해보고(S130), 그래도 최대 커버리지 값(CMAX)이 임계 커버리지 값(Tc)보다 작거나 같으면 센서 노드를 추가로 배치한다(S140).
도 7은 최대 커버리지 값(CMAX)이 임계 커버리지 값(Tc)보다 작거나 같아서, 셀내에 센서노드를 추가 배치하는 모습을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 하나의 셀(20)을 4개의 서브셀로 나누어 각 서브셀에 센서노드(30B)를 하나씩 배치한다. 또한, 이보다 정교한 배치방법으로, 4개의 셀에 대한 커버리지 평균을 구하고, 가장 열악한 셀을 중심으로 추가 센서노드를 배치하는 방식이 있다.
한편, 최대 커버리지 지점을 찾는 알고리즘에서 한가지 주의할 점은, 센서노드의 위치를 변경하는 경우 커버리지간의 중복문제가 발생한다는 것이다. 따라서, 이러한 커버리지 중복문제를 최소화할 수 있도록 알고리즘이 수정될 필요가 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 센서노드위치 변경에 따른 커버리지간의 중복문제를 해결하기 위한 예시방안을 보여준다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 센서노드의 위치조정 영역을 세분화하여 각각의 영역에 가중치(W1>W2>W3>W4>W5)를 달리하고, 위치별 커버리지를 계산할 때에 이 가중치를 곱하여 계산하면 커버리지간의 중복문제를 해소할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되고 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 범위에 의해 정해져야 한다.
이상에서와 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 센서네트워크의 센서노드 배치방법에 의하면, 센서노드 배치에 영향을 미치는 환경적요소 및 인적요소와 시스템 특징요소를 자동 분석하여 최적의 센서노드의 위치를 결정해줌으로써, 사용도 편의 및 센서네트워크 시스템 활용도를 증가시키고, 셀(cell)내에서 커버리지가 최대가 되는 위치에 센서노드를 배치하여 무선 센서네워크의 기술 신뢰도를 향상시킴으로써, 사람이 접근하기 어려운 감시 취약 지역이나 주요 시설에 대한 무인 감시 경계 분야에 적극 활용할 수 있다.
10 - 센서노드들이 배치될 임무영역
20 - 셀(cell) 또는 센서노드의 위치조정 영역
30 - 센서노드

Claims (9)

  1. 센서네트워크내에서 주변 상황을 센싱하는 센서노드의 수량과 상기 센서노드가 배치될 영역에 대한 정보를 수집하는 단계;
    상기 센서노드의 수량과 상기 정보에 대한 각각의 가중치를 적용하여 상기 센서노드의 탐지거리를 산출하는 단계;
    산출된 탐지거리를 이용하여 센서노드가 배치될 영역에 포함되는 기본 셀(cell)의 수를 산출하는 단계;
    산출된 기본 셀의 수와 상기 센서노드의 수량을 비교하여 셀 크기의 조정 여부를 결정하고, 결정된 셀 크기에 따라 상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계;
    각 셀(cell)내에 배치되는 센서노드의 위치조정영역을 설정하는 단계;
    상기 위치조정영역내에서 센서노드를 등간격으로 이동시키면서 센서 커버리지를 계산하고 최대 커버리지 값을 산출하는 단계; 및
    산출된 최대 커버리지 값과 미리정해진 임계 커버리지 값을 비교하여, 센서노드의 최종 위치 및 센서노드의 추가 배치여부를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계는,
    산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량 이하이면 셀 크기를 고정하고, 산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량을 초과하면 셀 크기를 조정하는 것으로 결정하며, 상기 결정된 셀 크기에 따라 상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량 이하이면 셀 크기를 고정한 다음, 사각 격자 그리드 형태로 센서노드를 배치하고,
    산출된 기본 셀(cell)의 개수가 센서노드의 수량을 초과하면 특정 셀을 선택하거나 일부 셀을 병합하여 센서노드를 배치하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 일부 셀을 병합하여 센서노드를 배치하는 단계에서,
    병합될 셀의 수는 이하의 식(1)에 의하여 산출되며 병합될 셀의 크기는 이하의 식(2)에 의하여 산출되고,
    (1) Ncm = Nc / N2
    (2) 2 * Wcm < Rc
    여기서, Ncm는 병합될 셀의 수, Nc는 기본 셀의 수, N은 병합하고자 하는 셀의 가로나 세로방향의 셀의 수이고, Wcm는 병합된 셀의 가로 길이, Rc는 센서노드의 RF 통신거리인 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보는, 상기 영역의 지형, 식생, 및 기상과 같은 환경적 요소와 커버리지에 영향을 미치는 인적 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서노드를 그리드 배치하는 단계는,
    외부 침입확률에 따라 셀 크기의 조정 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    센서노드의 최종 위치 및 센서노드의 추가 배치여부를 결정하는 단계는,
    산출된 최대 커버리지 값이 임계 커버리지 값보다 크면 최대 커버리지 값의 위치를 센서노드의 최종 위치로 결정하고,
    산출된 최대 커버리지 값이 임계 커버리지 값보다 작거나 같으면 센서노드를 추가로 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    센서노드를 추가로 배치하는 단계는,
    센서노드가 추가 배치될 셀을 4개로 분할하여 각 서브셀에 센서노드를 배치하거나, 4개의 셀에 대한 커버리지 평균값을 산출하여 커버리지 값이 가장 작은 셀을 중심으로 센서노드를 배치하는 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 커버리지 값을 산출하는 단계는,
    센서노드의 위치조정영역을 세분화하여 세분화된 각 영역에 대한 가중치를 서로 다르게 적용하고, 센서 커버리지의 계산시 위치별로 상기 가중치를 곱하여 최대 커버리지 값을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    센서네트워크의 센서노드 배치방법.
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