KR20140031999A - 센서 네트워크 시스템, 센서 네트워크 제어 방법, 센서 노드, 센서 노드 제어 방법, 및 센서 노드 제어 프로그램 - Google Patents

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Abstract

복수의 센서 노드(1100, ...)가 제공되어 있고, 상기 복수의 센서 노드 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서 상기 복수의 센서 노드 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성되어 있는 센서 네트워크 시스템(1000)이 개시된다. 센서 네트워크 시스템은, 복수의 센서 노드 각각에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷에 수용될 수 있는 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하도록 네트워크 토폴로지를 형성한다(1200).

Description

센서 네트워크 시스템, 센서 네트워크 제어 방법, 센서 노드, 센서 노드 제어 방법, 및 센서 노드 제어 프로그램{SENSOR NETWORK SYSTEM, SENSOR NETWORK CONTROL METHOD, SENSOR NODE, SENSOR NODE CONTROL METHOD, AND SENSOR NODE CONTROL PROGRAM}
본 발명은, 복수의 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크 시스템에 관한 것이다.
복수의 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크 시스템이 알려져 있다. 각각의 센서 노드는, 물리량(예를 들면, 온도, 습도 또는 전기 소비량 등)을 검출한다. 각각의 센서 노드는, 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷을 다른 센서 노드를 통해서, 특정한 노드(싱크 노드(sink node))에 송신한다. 즉, 센서 노드는 무선 멀티 홉 네트워크(wireless multihop network)를 구성한다.
이러한 유형의 센서 네트워크 시스템은 보통, 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성(구축)한다. 트리 구조에 있어서의 루트(root) 노드는, 상기 싱크 노드이다.
이러한 네트워크 토폴로지는 보통, 무선 멀티 홉 네트워크에 알맞은 라우팅 프로토콜(routing protocol)을 이용함으로써 구축된다. 무선 멀티 홉 네트워크에 알맞은 라우팅 프로토콜로서는, 프로액티브(proactive) 라우팅 프로토콜과 리액티브(reactive) 라우팅 프로토콜이 알려져 있다.
프로액티브 라우팅 프로토콜의 대표 예는, OLSR(Optimized Link State Routing: 최적화된 링크 상태 라우팅) 프로토콜이다. OLSR 프로토콜은, IETF(Internet Engineering Task Force: 인터넷 엔지니어링 태스크 포스)에 의해 규정된 프로토콜이다(비특허 문헌 1을 참조).
리액티브 라우팅 프로토콜의 대표 예는, AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector: 애드혹 주문형 거리 벡터) 프로토콜, 또는 DSR(Dynamic Source Routing: 동적 소스 라우팅) 프로토콜이다. AODV 프로토콜 및 DSR 프로토콜은, IETF에 의해 규정된 프로토콜이다(비특허 문헌 2 및 비특허 문헌 3을 참조).
라우팅 프로토콜은, 다른 센서 노드로부터 수신된 무선 신호의 강도, 및/또는 센서 노드로부터 싱크 노드까지의 홉 수에 기초하여, 싱크 노드까지의 통신에 필요한 비용(경로 비용(path cost))을 나타내는 메트릭 값을 산출한다. 또한, 라우팅 프로토콜은, 산출된 메트릭 값에 기초하여 각각의 센서 노드에 대하여 부모 노드를 결정하는 것에 의해, 네트워크 토폴로지를 구축한다.
또한, 이러한 유형의 센서 네트워크 시스템의 하나로서, 특허 문헌 1에 기재된 센서 네트워크 시스템은, 각각의 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 평균값에 근접하게 하도록 구성되어 있다.
[특허 문헌 1] : 일본 특허 공개 2010-166150호
[비특허 문헌 1] : IETF MANET RFC3626: 최적화된 링크 상태 라우팅 프로토콜(OLSR)
[비특허 문헌 2] : IETF MANET RFC3561: 애드혹 주문형 거리 벡터(AODV) 라우팅
[비특허 문헌 3] : IETF MANET RFC4728: 동적 소스 라우팅 프로토콜(DSR)
센서 노드는, 각각의 자식 노드로부터, 센서 데이터를 수용하는 패킷(집성전 패킷: pre-aggregation packet)을 수신했을 경우, 수신한 패킷의 각각에 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷(집성후 패킷: post-aggregation packet)을 생성하고, 생성한 패킷을 부모 노드에 송신하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 센서 노드로부터 부모 노드에 송신되는 패킷의 수를 감소시킬 수 있다.
한편, 1개의 패킷이 수용가능한 데이터의 사이즈는, 미리 정해진다. 따라서, 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수와 동일할 경우, 센서 노드는, 1개의 집성후 패킷을 부모 노드에 송신한다. 또한, 예를 들면, 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 최대 수용 수보다도 1이 클 경우, 센서 노드는, 2개의 집성후 패킷을 부모 노드에 송신한다.
상기 센서 네트워크 시스템은, 최대 수용 수와 관계없이, 네트워크 토폴로지를 구축하고 있다. 따라서, 센서 노드가 부모 노드에 송신하는 패킷의 수가 필요한 것보다 커진다는 우려가 있다. 즉, 상기 센서 네트워크 시스템에서는, 통신 부하가 과대해질 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 과제인 "통신 부하가 과대하게 될 경우가 생기는 것"을 해결하는 것이 가능한 센서 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템은, 복수의 센서 노드가 제공되며, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서 상기 복수의 센서 노드의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성된 시스템이다.
또한, 상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드는,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성 수단;
상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 상기 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성 수단; 및
상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송 수단을 포함한다.
이 외에, 상기 센서 네트워크 시스템은, 상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 네트워크 토폴로지 형성 수단을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 자연수는, 1 이상의 정수이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 센서 네트워크 제어 방법은, 복수의 센서 노드가 제공되며, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서, 상기 복수의 센서 노드의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성된 센서 네트워크 시스템에 적용되는 방법이다.
또한, 센서 네트워크 제어 방법은,
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계;
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계;
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계; 및
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 단계를 포함하는 방법이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 센서 노드는, 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드이다.
또한, 센서 노드는,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성 수단;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성 수단;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송 수단; 및
상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 부모 노드 결정 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 센서 노드 제어 방법은, 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드에 적용되는 방법이다.
또한, 이 센서 노드 제어 방법은,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계; 및
상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 단계를 포함하는 방법이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 센서 노드 제어 프로그램은,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계; 및
상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 단계를 포함하는 동작을, 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드에 실행시키게 하기 위한 명령을 포함하는 프로그램이다.
이상과 같은 구성으로 인해, 본 발명은 통신 부하를 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서 형성되는 네트워크 토폴로지의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 노드의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 잠정적인 자식 노드 수에 대한 제2 부분 메트릭 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 싱크 노드의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템의 작동 중에서, 센서 노드가 부모 노드를 결정할 때의 작동을 나타낸 시퀀스 도면이다.
도 7은 시뮬레이션에 있어서 센서 네트워크 시스템에 배치된 노드의 위치를 나타낸 도면이다.
도 8은 제2 센서 네트워크 시스템을 시뮬레이션한 계산에 기초하여 형성된 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 센서 네트워크 시스템을 시뮬레이션한 계산에 기초하여 형성된 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 잠정적인 자식 노드 수에 대한 제2 부분 메트릭 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 따른 잠정적인 자식 노드 수에 대한 제2 부분 메트릭 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 따른 잠정적인 자식 노드 수에 대한 제2 부분 메트릭 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 도 1 내지 도 13을 참조하여, 본 발명에 따른, 센서 네트워크 시스템, 센서 네트워크 제어 방법, 센서 노드, 센서 노드 제어 방법 및 센서 노드 제어 프로그램의 실시 형태에 대해서 각각 설명한다.
<제1 실시 형태>
(구성)
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 1개의 싱크 노드(101)와 복수의 센서 노드(201, 202, …)를 포함한다.
센서 노드(201, 202, …)는, 서로 다른 위치에 배치된다. 센서 노드들(201, 202, …)의 각각은, 다른 센서 노드(201, 202, …)와의 무선 통신을 하도록 구성되어 있다.
센서 노드(201, 202, …)의 각각은, 물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 취득한다. 센서 노드(201, 202, …)의 각각은, 취득된 센서 데이터를 수용하는 패킷을, 다른 센서 노드(201, 202, …)를 통해서 싱크 노드(101)에 송신한다.
싱크 노드(101)는, 센서 노드(201, 202, …)의 각각에 의해 송신된 패킷을 수신하는 것에 의해, 센서 데이터를 수집한다.
또한, 센서 네트워크 시스템(1)은, 싱크 노드(101) 및 센서 노드(201, 202, …)를 각각 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서, 센서 노드(201, 202, …)의 각각에 대하여 부모 노드를 결정한다. 싱크 노드(101)는, 루트 노드를 구성한다.
그 외에, 센서 노드(201, 202, …)는 각각, 노드 자체에 대한 부모 노드로서 결정된 센서 노드(201, 202, …)에, 센서 데이터를 수용하는 패킷을 송신한다.
도 2는, 센서 네트워크 시스템(1)에 의해 형성되는 네트워크 토폴로지의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 2에 있어서, 2개의 노드를 연결하는 직선은, 상기 2개의 노드가 친자 관계인 것을 나타낸다. 즉, 직선에 의해 연결된 2개의 노드 중에서, 루트 노드측에 위치하는 노드는, 다른 쪽의 노드를 자식 노드로서 갖고 있다. 즉, 직선에 의해 연결된 2개의 노드 중에서, 루트 노드측에 위치하는 노드는, 다른 노드의 부모 노드이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 센서 노드(201)는, 무선 통신부(310), 라우팅 기능부(320), 센서부(330) 및 어플리케이션 기능부(340)를 포함한다.
무선 통신부(310)는, 무선 신호를 송수신하기 위한 안테나(311)를 포함한다.
무선 통신부(310)는, 다른 노드(싱크 노드(101) 및 센서 노드(202, …))와의 무선 통신을 안테나(311)를 통해서 행한다.
본 실시 형태에서, 무선 통신부(310)는, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers: 국제 전기 전자 기술자 협회) 802.11에 의해 정해진 표준을 따라서 무선 통신을 행한다. 무선 통신부(310)는, 다른 표준(예를 들면, IEEE 802.15.1에 의해 정해진 표준, IEEE 802.15.4에 의해 정해진 표준, 블루투스(Bluetooth(등록상표)) 또는 지그비(ZigBee(등록상표)) 등)을 따라서 무선 통신을 하도록 구성될 수 있다.
라우팅 기능부(320)는, 주변 노드 정보 취득부(321), 메트릭 값 산출부(322), 라우팅 테이블 기억부(323), 부모 노드 결정부(324) 및 자신의 노드 정보 송신부(325)를 포함한다.
주변 노드 정보 취득부(321)는, 주변 노드의 각각에 대하여 주변 노드 정보를 취득한다. 주변 노드는, 다른 노드(싱크 노드(101) 및 센서 노드(202, …)) 중에서, 자신의 노드(센서 노드(201))와의 무선 통신이 가능한 노드인 부모 노드 후보이다.
주변 노드 정보는, 제1 부분 정보와 제2 부분 정보를 포함한다. 제1 부분 정보는, 주변 노드에 의해 송신된 정보이다. 제1 부분 정보는, 주변 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보, 상기 주변 노드로부터 싱크 노드(101)까지의 홉 수를 나타내는 홉 수 정보, 및 상기 주변 노드가 소유한 자식 노드의 수인, 자식 노드 수를 나타내는 자식 노드 수 정보를 포함한다.
제2 부분 정보는, 주변 노드로부터 수신한 무선 신호의 강도인, 수신 강도를 나타내는 정보이다. 주변 노드 정보 취득부(321)는, 제1 부분 정보를 수신할 때에 수신한 무선 신호의 강도를 취득하고, 취득된 강도를 나타내는 정보를 제2 부분 정보로서 취득한다.
주변 노드 정보 취득부(321)가 주변 노드 정보를 취득하는 것은, 자신의 노드(센서 노드(201))를 처리 대상 노드로서 특정하고, 상기 특정된 처리 대상 노드와 통신가능한 센서 노드인 부모 노드 후보(주변 노드)를 추출(특정)하는 것에 대응하고 있다.
주변 노드 정보 취득부(321)에 의해 취득된 주변 노드 정보의 각각에 대하여, 메트릭 값 산출부(322)는, 상기 주변 노드 정보에 기초하여 메트릭 값을 산출한다. 메트릭 값은, 싱크 노드(101)까지의 통신에 필요한 비용인, 경로 비용을 나타내는 값이다. 본 실시 형태에서는, 메트릭 값은, 경로 비용이 적을수록 작아진다.
본 실시 형태에서는, 메트릭 값 M을 산출하는 대상으로 되는 주변 노드 정보에 포함되는 수신 강도 e(즉, 부모 노드 후보로부터 수신된 무선 신호의 강도), 및 홉 수 h(즉, 부모 노드 후보로부터 루트 노드까지의 홉 수)에 기초하고, 상기 주변 노드 정보에 포함되는 자식 노드 수에 1을 가산하여 얻은 잠정적인 자식 노드 수 n에 기초하여, 메트릭 값 산출부(322)는, 수학식 1에 의해 메트릭 값 M을 산출한다.
Figure pct00001
상기 수학식에서, 제1 부분 메트릭 값 Meh(e, h)은, 수신 강도 e와, 홉 수 h에 따라 변화하는 값을 갖는 함수이다. 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n에 따라 변화하는 값을 갖는 함수이다. 심볼 α는, 미리 설정된 계수이다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 메트릭 값 M은, 부모 노드 후보로부터 수신된 무선 신호의 강도 e와, 상기 부모 노드 후보로부터, 트리 구조에 있어서의 루트 노드까지의 홉 수 h의 둘 다와, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 따라 변화하는 값이라고 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 메트릭 값 산출부(322)는, 주변 노드 정보에 포함되는 수신 강도와 홉 수에 기초하는 제1 부분 메트릭 값과, 주변 노드 정보에 포함되는 자식 노드 수에 기초하는 제2 부분 메트릭 값의 선형 합을 메트릭 값으로서 산출하고 있다고 할 수 있다.
메트릭 값 산출부(322)는, 제2 부분 메트릭 값을 메트릭 값으로서 산출하도록 구성될 수 있다. 또한, 메트릭 값 산출부(322)는, 제1 부분 메트릭 값을, 수신 강도 e 또는 홉 수 h 중 어느 한쪽에 기초해서 산출하도록 구성될 수 있다. 또한, 메트릭 값 산출부(322)는, 제1 부분 메트릭 값을, 수신 강도 e와 홉 수 h 이외의, 지연시간 및 패킷 에러율 등의 파라미터에도 기초해서 산출하도록 구성될 수 있다.
제1 부분 메트릭 값 Meh(e, h)은, 공지의 라우팅 프로토콜에 있어서 이용되는 함수와 동일한 함수이다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
또한, 수학식 1에 따르면, 계수α의 크기를 변경하는 것에 의해, 자식 노드 수의 크기가 메트릭 값 M에 반영되는 정도를 조정할 수 있다. 계수α를 0에 근접하게 할수록, 자식 노드 수의 크기가 메트릭 값 M에 반영되는 정도는 작아진다.
본 실시 형태에서는, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 수학식 2에 의해 나타낸다.
Figure pct00002
상기 수학식에서, N은, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수이고, MOD(X, Y)는, 정수 X를 정수 Y에 의해 나누는 제산의 나머지를 값으로서 갖는 함수이다. 수학식 2에 따르면, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 0부터 1까지의 값을 갖는 것을 알았다.
또한, 최대 수용 수 N은, 수학식 3에 의해 산출된다.
Figure pct00003
상기 수학식에서, Pmax는, 1개의 패킷의 최대 사이즈(데이터량)인 최대 패킷 길이이고, Pheader는, 1개의 패킷에 포함되는 헤더의 사이즈인 헤더 길이이고, Pdata는, 1개의 센서 데이터의 사이즈(센서 데이터 사이즈)이다.
본 실시 형태에서는, 메트릭 값 산출부(322)는, 최대 패킷 길이 Pmax, 헤더 길이 Pheader 및 센서 데이터 사이즈 Pdata를 미리 기억하고 있다. 메트릭 값 산출부(322)는, 취득된 센서 데이터에 기초하여 센서 데이터 사이즈 Pdata를 취득하도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 복수의 서로 다른 센서 데이터 사이즈를 취득하였을 때, 메트릭 값 산출부(322)는, 취득된 센서 데이터 사이즈의 최대값을, 센서 데이터 사이즈 Pdata로서 취득하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, QUOTIENT(X, Y)는, 정수 X를 정수 Y에 의해 나누는 제산의 몫을 값으로서 갖는 함수이다. 최대 패킷 길이는, 무선 통신의 표준을 따라서 미리 정해진다. 또한, 헤더 길이는, 무선 통신의 표준, 및 센서 네트워크 시스템(1)이 이용하는 패킷의 포맷을 따라서 미리 정해진다.
예를 들면, 최대 패킷 길이가 127 바이트이고, 헤더 길이는 20 바이트이며, 센서 데이터의 사이즈는 10 바이트일 경우, 최대 수용 수 N은, 10이다.
도 4는, 잠정적인 자식 노드 수 n에 대한 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)의 변화를 나타낸 그래프이다. 최대 수용 수 N이 10인 경우가 상정된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 자연수로부터 1을 감한 값에 최대 수용 수 N을 곱한 값에 1을 가한 값으로부터, 상기 자연수에 상기 최대 수용 수 N을 곱한 결과로서의 값까지의 범위에 있어서 증가함에 따라서 감소한다. 본 명세서에 있어서, 자연수는 1 이상의 정수이다.
예를 들면, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 1부터 10까지의 범위에 있어서 증가함에 따라서 감소한다. 마찬가지로, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 11부터 20까지의 범위에 있어서 증가함에 따라서 감소한다.
따라서, 최대 수용 수 N이 10일 경우를 상정하기 때문에, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 최대 수용 수 N에 자연수를 곱한 값인, 10, 20 또는 30일 경우에, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은 최소가 된다.
즉, 본 실시 형태에서는, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 자연수로부터 1을 감한 값에 최대 수용 수 N을 곱한 값에 1을 가한 값으로부터, 상기 자연수에 상기 최대 수용 수 N을 곱한 값까지의 범위에 있어서 증가함에 따라서 메트릭 값 M이 감소하도록, 센서 네트워크 시스템(1)이 구성되어 있다.
따라서, 메트릭 값 M은, 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 값이라고 할 수 있다.
라우팅 테이블 기억부(323)는, 기억 장치에 의해 구성된다. 라우팅 테이블 기억부(323)는, 주변 노드 정보 취득부(321)에 의해 취득된 주변 노드 정보, 상기 주변 노드 정보에 기초하여 메트릭 값 산출부(322)에 의해 산출된 메트릭 값, 및 친자 관계 정보가 연관되어 있는 라우팅 테이블을 기억한다.
친자 관계 정보는, 상기 친자 관계 정보와 연관되어 기억되어 있는 노드 식별 정보(주변 노드 정보에 포함됨)에 의해 식별되는 노드가, 자신의 노드의 부모 노드 인지의 여부를 나타내는 정보, 및 상기 노드가 자신의 노드에 대한 자식 노드 인지를 나타내는 정보를 포함한다.
부모 노드 결정부(324)는, 라우팅 테이블 기억부(323)에 의해 기억되어 있는 노드 식별 정보 중에서, 메트릭 값이 최소인 노드 식별 정보에 의해 식별되는 노드를, 자신의 노드의 부모 노드로서 결정한다. 따라서, 주변 노드 정보 취득부(321), 메트릭 값 산출부(322), 라우팅 테이블 기억부(323) 및 부모 노드 결정부(324)는, 부모 노드 결정 수단을 구성한다.
부모 노드 결정부(324)에 의해 부모 노드가 결정되었을 경우, 라우팅 테이블 기억부(323)는, 상기 부모 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보와 연관하여 기억되어 있는 친자 관계 정보를, 노드가 부모 노드인 것을 나타내는 정보로 갱신한다.
부모 노드 결정부(324)에 의해 부모 노드가 결정되었을 경우, 자신의 노드 정보 송신부(325)는, 상기 부모 노드에, 자신의 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보를 포함하는 부모 노드 결정 통지를 송신한다.
자신의 노드 정보 송신부(325)는, 다른 노드로부터 부모 노드 결정 통지를 수신한다. 자신의 노드 정보 송신부(325)는, 부모 노드 결정 통지를 수신했을 경우, 상기 부모 노드 결정 통지에 포함되는 노드 식별 정보와 연관하여 라우팅 테이블 기억부(323)에 기억되어 있는 친자 관계 정보를, 노드가 자식 노드인 것을 나타내는 정보로 갱신한다.
자신의 노드 정보 송신부(325)는, 주변 노드의 각각에 대하여 자신의 노드 정보(제1 부분 정보)를 송신한다. 자신의 노드 정보는, 자신의 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보, 자신의 노드로부터 싱크 노드(101)까지의 홉 수, 및 자신의 노드가 소유한 자식 노드의 수인 자식 노드 수를 포함한다.
자신의 노드 정보 송신부(325)는, 부모 노드 결정부(324)에 의해 결정된 부모 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보를 포함하는 주변 노드 정보에 포함되는 홉 수에 1을 가한 값을, 자신의 노드(여기서는, 센서 노드(201))로부터 싱크 노드(101)까지의 (자신의 노드에 대한) 홉 수로서 취득한다.
자신의 노드 정보 송신부(325)는, 라우팅 테이블 기억부(323)에 의해 기억되어 있는 노드 식별 정보 중에서, 노드가 자식 노드인 것을 나타내는 친자 관계 정보와 연관하여 기억되어 있는 노드 식별 정보의 수를, 자신의 노드가 소유한 자식 노드의 수로서 취득한다. 자신의 노드 정보 송신부(325)가 자식 노드와의 세션을 확립하는 경우에, 자신의 노드 정보 송신부(325)는, 확립되어 있는 세션의 수에 기초하여 자식 노드 수를 취득하도록 구성될 수 있다.
센서부(330)는, 물리량(본 실시 형태에서는, 온도)을 검출한다. 센서부(330)는, 물리량으로서, 습도, 전기 소비량(단위 시간당 소비된 전력량), 가스의 사용량, 물의 사용량, 음성 등을 검출하도록 구성될 수 있다.
어플리케이션 기능부(340)는, 센서 데이터 취득부(341) 및 패킷 송신부(342)를 포함한다.
센서 데이터 취득부(341)는, 미리 설정된 취득 주기가 경과할 때마다, 센서부(330)에 의해 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 취득한다. 본 실시 형태에서는, 센서 데이터는, 검출된 물리량 자체를 나타내는 데이터이다. 센서 데이터 취득부(341)는, 미리 설정된 주기 동안에 센서부(330)에 의해 검출된 물리량에 기초하는 값(예를 들면, 평균값, 분산 등)을 나타내는 센서 데이터를 취득하도록 구성될 수 있다.
센서 데이터 취득부(341)에 의해 센서 데이터가 취득되었을 경우, 패킷 송신부(342)는, 상기 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성한다. 패킷 송신부(342)는, 생성된 집성전 패킷을 자신의 노드의 부모 노드에 송신한다. 따라서, 센서부(330) 및 패킷 송신부(342)는, 집성전 패킷 생성 수단을 구성한다.
패킷 송신부(342)는, 자신의 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신한다. 패킷 송신부(342)는, 집성전 패킷을 수신했을 경우, 수신된 집성전 패킷의 각각에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성한다. 패킷 송신부(342)는, 생성된 집성후 패킷을 자신의 노드의 부모 노드에 송신한다. 따라서, 패킷 송신부(342)는, 집성후 패킷 생성 수단을 구성한다.
패킷 송신부(342)는, 자신의 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신한다. 패킷 송신부(342)는, 집성후 패킷을 수신했을 경우, 수신된 집성후 패킷을 자신의 노드의 부모 노드에 송신한다. 따라서, 패킷 송신부(342)는, 집성후 패킷 전송 수단을 구성한다.
다른 센서 노드들(202, 203, …) 각각도, 센서 노드(201)와 동일한 구성을 갖는다.
이러한 구성에 의해, 센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 노드(201, 202, …) 및 싱크 노드(101)를 포함하는 복수의 노드의 각각에 대하여, 상기 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 네트워크 토폴로지를 형성하는 네트워크 토폴로지 형성 수단을 포함하고 있다고 할 수 있다.
센서 노드들(201, 202, …) 각각이 부모 노드 결정 수단을 포함하는 것은, 센서 네트워크 시스템(1)이 네트워크 토폴로지 형성 수단을 포함하는 것에 대응한다. 또한, 센서 노드들(201, 202, …) 각각이 라우팅 테이블 기억부(323)를 포함하는 것은, 센서 네트워크 시스템(1)이, 네트워크 토폴로지를 나타내는 토폴로지 정보를 기억하는 토폴로지 정보 기억 수단을 포함하는 것에 대응한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 싱크 노드(101)는, 무선 통신부(410), 라우팅 기능부(420), 데이터베이스부(430) 및 어플리케이션 기능부(440)를 포함한다.
무선 통신부(410)는, 무선 통신부(310)와 동일한 구성을 갖는다.
라우팅 기능부(420)는, 라우팅 기능부(320)와 동일한 구성을 갖는다.
데이터베이스부(430)는, 기억 장치에 의해 구성된다. 데이터베이스부(430)는, 센서 데이터와 노드 식별 정보를 서로 연관지어서 기억(즉, 축적)한다.
어플리케이션 기능부(440)는, 패킷 수신부(441)와 데이터베이스 관리부(442)를 포함한다.
패킷 수신부(441)는, 각각의 자식 노드에 의해 송신된 패킷(집성전 패킷 및 집성후 패킷)을 수신한다. 패킷 수신부(441)는, 수신된 패킷에 포함되는 센서 데이터, 및 상기 패킷을 송신한 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보를 취득한다.
데이터베이스 관리부(442)는, 패킷 수신부(441)에 의해 취득된 센서 데이터 및 노드 식별 정보를 데이터베이스부(430) 내에 기억(기입)시킨다.
싱크 노드(101)는, 취득된 센서 데이터를 노드 자체의 기억 장치 내에 기억시키도록 구성되어 있지만, 상기 센서 데이터를 다른 장치(예를 들면, 서버 등)에 송신하도록 구성될 수 있다.
또한, 싱크 노드(101)는, 센서부(330)와 동일한 기능과, 어플리케이션 기능부(340)와 동일한 기능을 갖고, 노드 자체에서 센서 데이터를 취득하도록 구성될 수 있다.
(작동)
다음에, 도 6을 참조하면서, 상술한 센서 네트워크 시스템(1)의 작동 중에, 센서 노드(201)가 부모 노드를 결정할 때의 작동에 대해서 설명한다.
센서 노드(201)는, 미리 설정된 갱신 주기가 경과할 때마다, 주변 탐색 메시지를, 브로드캐스팅 방식(broadcasting scheme)에 의해 송신한다(단계 S101). 브로드캐스팅 방식은, 메시지에 포함되는 수신처 어드레스로서, 브로드캐스트 어드레스(broadcast address)를 설정함으로써, 모든 노드를 수신처로서 설정하는 방식이다.
따라서, 주변 탐색 메시지는, 센서 노드(201)와 통신가능한 노드들(본 실시 형태에서는, 싱크 노드(101), 센서 노드(202) 등) 각각에 송신된다. 여기에서, 주변 탐색 메시지는, 센서 노드(201)의 자신의 노드 정보를 포함한다. 자식 노드 정보는, 노드 자체를 식별하기 위한 노드 식별 정보, 노드 자체로부터 싱크 노드(101)까지의 홉 수, 및 노드 자체가 소유한 자식 노드의 수(자식 노드 수)를 포함한다.
한편, 싱크 노드(101)는, 센서 노드(201)에 의해 송신된 주변 탐색 메시지를 수신하면, 상기 주변 탐색 메시지에 응답하기 위한 주변 탐색 응답 메시지를, 유니캐스트 방식(unicast scheme)에 의해, 상기 주변 탐색 메시지를 송신한 노드(센서 노드(201))에 송신한다(단계 S102).
유니캐스트 방식은, 메시지에 포함되는 수신처 어드레스로서, 특정한 노드의 어드레스를 설정함으로써, 상기 노드를 수신처로서 설정하는 방식이다. 주변 탐색 응답 메시지는, 싱크 노드(101)의 자신의 노드 정보를 포함한다.
마찬가지로, 센서 노드(202)는, 센서 노드(201)에 의해 송신된 주변 탐색 메시지를 수신하면, 상기 주변 탐색 메시지에 응답하기 위한 주변 탐색 응답 메시지를, 유니캐스트 방식에 의해, 상기 주변 탐색 메시지를 송신한 노드(센서 노드(201))에 송신한다(단계 S103). 주변 탐색 응답 메시지는, 센서 노드(202)의 자신의 노드 정보를 포함한다.
따라서, 센서 노드(201)는, 주변 노드(부모 노드 후보)인, 싱크 노드(101) 및 센서 노드(202) 등으로부터 주변 탐색 응답 메시지를 수신한다. 또한, 센서 노드(201)는, 주변 노드(싱크 노드(101) 및 센서 노드(202) 등)의 각각에 대하여, 주변 노드 정보를 취득한다.
따라서, 센서 노드(201)는, 주변 탐색 메시지를 송신하고 주변 탐색 응답 메시지를 수신하는 것에 의해, 노드 자체와 통신가능한 주변 노드의 각각에 대하여 주변 노드 정보를 취득할 수 있다.
다음으로, 센서 노드(201)는, 주변 노드의 각각에 대하여, 취득된 주변 노드 정보에 기초하여 메트릭 값을 산출한다(단계 S104). 센서 노드(201)는, 주변 노드 정보 및 메트릭 값을 기억 장치에 기억시킨다. 그 다음, 센서 노드(201)는, 산출된 메트릭 값이 최소인 주변 노드(여기서는, 싱크 노드(101))를 부모 노드로서 결정한다(단계 S105).
그 다음, 센서 노드(201)는, 결정된 부모 노드(싱크 노드(101))에, 노드 자체를 식별하기 위한 노드 식별 정보를 포함하는 부모 노드 결정 통지를 송신한다(단계 S106).
한편, 싱크 노드(101)는, 센서 노드(201)에 의해 송신된 부모 노드 결정 통지를 수신하면, 부모 노드 결정 통지에 포함되는 노드 식별 정보(여기서는, 센서 노드(201)을 식별하기 위한 노드 식별 정보)와 연관하여 기억되어 있는 친자 관계 정보를, 노드가 자식 노드인 것을 나타내는 정보로 갱신한다(단계 S107).
또한, 센서 노드(201)는, 부모 노드(싱크 노드(101))를 식별하기 위한 노드 식별 정보와 연관하여 기억되어 있는 친자 관계 정보를, 노드가 부모 노드인 것을 나타내는 정보로 갱신한다(단계 S108).
센서 네트워크 시스템(1)은, 이러한 처리를, 센서 노드(201, 202, …)의 각각에 대하여, 반복 실행한다. 따라서, 센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 노드(201, 202, …) 및 싱크 노드(101)를 포함하는 복수의 노드의 각각에 대하여, 상기 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 네트워크 토폴로지를 형성한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 네트워크 토폴로지가 형성되었을 경우를 상정하면, 센서 노드(201, 202, …)의 각각은, 상기 취득 주기가 경과할 때마다, 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 취득한다. 그 다음, 센서 노드(201, 202, …)의 각각은, 취득된 센서 데이터를 수용하는 집성전 패킷을 생성한다. 다음으로, 센서 노드(201, 202, …)는 각각, 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신한다.
더 구체적으로 설명하면, 센서 노드(201) 및 센서 노드(203)는 각각, 싱크 노드(101)에 집성전 패킷을 송신한다.
센서 노드(202) 및 센서 노드(204)는 각각, 센서 노드(201)에 집성전 패킷을 송신한다. 센서 노드(201)는, 각각의 센서 노드(202 및 204)로부터 집성전 패킷을 수신한다. 그 다음, 센서 노드(201)는, 각각의 수신된 집성전 패킷에 수용된 센서 데이터를 수용하는 집성후 패킷을 생성한다. 다음으로, 센서 노드(201)는, 생성된 집성후 패킷을 싱크 노드(101)에 송신한다.
또한, 센서 노드(210) 및 센서 노드(211)는 각각, 센서 노드(202)에 집성전 패킷을 송신한다. 센서 노드(202)는, 각각의 센서 노드(210 및 211)로부터 집성전 패킷을 수신한다. 그 다음, 센서 노드(202)는, 각각의 수신된 집성전 패킷에 수용된 센서 데이터를 수용하는 집성후 패킷을 생성한다. 다음으로, 센서 노드(202)는, 생성된 집성후 패킷을 센서 노드(201)에 송신한다. 그 다음, 센서 노드(201)는, 센서 노드(202)에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 수신된 집성후 패킷을 싱크 노드(101)에 전송(송신)한다.
마찬가지로, 센서 노드(207) 및 센서 노드(212)는 각각, 센서 노드(204)에 집성전 패킷을 송신한다. 센서 노드(204)는, 각각의 센서 노드(207 및 212)로부터 집성전 패킷을 수신한다. 그 다음, 센서 노드(204)는, 각각의 수신된 집성전 패킷에 수용된 센서 데이터를 수용하는 집성후 패킷을 생성한다. 다음으로, 센서 노드(204)는, 생성된 집성후 패킷을 센서 노드(201)에 송신한다. 그 다음, 센서 노드(201)는, 센서 노드(204)에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 수신된 집성후 패킷을 싱크 노드(101)에 전송(송신)한다.
또한, 각각의 센서 노드(205, 206, 208, 209, 213 및 214)에 의해 송신된 집성전 패킷도 상기 방식으로 처리된다.
예를 들면, 센서 노드(201)가 10개의 자식 노드를 갖고, 최대 수용 수가 10일 경우를 상정하면, 센서 노드(201)는, 10개의 집성전 패킷을 수신한다. 그 다음, 센서 노드(201)는, 수신된 10개의 집성전 패킷에 수용된 10개의 센서 데이터를 수용하는 집성후 패킷을 생성한다.
또한, 센서 노드(201)가 19개의 자식 노드를 갖고, 최대 수용 수가 10일 경우를 상정하면, 센서 노드(201)는, 19개의 집성전 패킷을 수신한다. 그 다음, 센서 노드(201)는, 수신된 19개의 집성전 패킷 중에서 10개의 집성전 패킷에 수용된 10개의 센서 데이터를 수용하는 제1 집성후 패킷과, 나머지(9개의) 집성전 패킷에 수용된 9개의 센서 데이터를 수용하는 제2 집성후 패킷을 생성한다.
제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)(제1 센서 네트워크 시스템)을 시뮬레이션한 계산에 기초하여 형성된 네트워크 토폴로지와, 자식 노드 수에 기초하지 않고 메트릭 값을 산출하는 센서 네트워크 시스템(제2 센서 네트워크 시스템)을 시뮬레이션한 계산에 기초하여 형성된 네트워크 토폴로지를 비교해서 설명한다.
우선, 시뮬레이션에 있어서 상정하고 있는 센서 네트워크 시스템에 대해서 설명한다. 이 센서 네트워크 시스템에 있어서는, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 노드가 배치되어 있다. 중앙에 배치된 사각형의 마크는, 싱크 노드를 나타낸다. 원형의 마크는, 센서 노드를 나타낸다. 노드가 배치되어 있는 영역은, 400m x 400m의 정방형의 영역이고, 100개의 센서 노드가 배치되어 있다. 2개의 노드의 사이의 거리가 80m 이하일 경우에는, 상기 2개의 노드가 서로 통신가능한 것으로 상정된다.
도 8은, 제2 센서 네트워크 시스템을 시뮬레이션한 계산에 기초하여 형성된 네트워크 토폴로지를 나타내고 있다. 이 예에서는, 제2 센서 네트워크 시스템은, 수학식 1에 있어서의 계수α을 0으로 설정하고 있다. 도 8에 있어서, 2개의 노드를 연결하는 직선은, 상기 2개의 노드 중에서 싱크 노드에 가까운 노드가, 상기 2개의 노드 중에서 다른 노드의 부모 노드인 것을 나타낸다.
이 예에서는, 1개의 자식 노드만을 갖는 노드의 수가 비교적 많다. 따라서, 센서 노드가 부모 노드에 송신한 패킷의 수가 불필요하게 많아질 가능성이 비교적 높다.
도 9는, 제1 센서 네트워크 시스템을 시뮬레이션한 계산에 기초하여 형성된 네트워크 토폴로지를 나타내고 있다. 이 예에서는, 제1 센서 네트워크 시스템은, 수학식 1에 있어서의 계수α을 0보다도 큰 값으로 설정하고 있다. 도 9에 있어서도, 2개의 노드를 연결하는 직선은, 상기 2개의 노드 중에서 싱크 노드에 가까운 노드가, 상기 2개의 노드 중에서 다른 노드의 부모 노드인 것을 나타낸다.
이 예에서는, 1개의 자식 노드만을 갖는 노드의 수는, 비교적 적다. 즉, 각노드가 소유한 자식 노드의 수가, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 되어 있다. 따라서, 집성후 패킷에 수용된 센서 데이터의 수를, 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 결과적으로, 통신 부하를 저감할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 노드(201, 202, …)의 각각에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 네트워크 토폴로지를 형성한다.
이것에 따르면, 집성후 패킷에 수용된 센서 데이터의 수를 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 결과적으로, 센서 네트워크 시스템(1)에 있어서, 센서 노드(201, 202, …)가 부모 노드에 송신한 집성후 패킷의 수를 저감할 수 있다. 따라서, 통신 부하를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 부모 노드 후보의 각각에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 기초하여 메트릭 값을 산출하고, 산출된 메트릭 값에 기초하여 처리 대상 노드의 부모 노드를 결정한다.
이것에 따르면, 부모 노드 후보인 각각의 센서 노드(201, 202, …)가 소유한 자식 노드의 수를 메트릭 값에 반영할 수 있다. 따라서, 처리 대상 노드의 부모 노드를, 상기 부모 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 결정할 수 있다. 그 결과, 통신 부하를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)에 있어서, 센서 노드(201, 202, …)의 각각이, 메트릭 값을 산출하고, 노드 자체의 부모 노드를 결정한다.
이것에 따르면, 센서 노드(201, 202, …)가 각각, 노드 자체에 대한 부모 노드를 결정하는 것에 의해, 네트워크 토폴로지가 형성된다. 즉, 센서 노드(201, 202, …)가 자율적으로 네트워크 토폴로지를 형성한다. 즉, 센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 노드(201, 202, …) 이외의 장치 없이, 네트워크 토폴로지를 형성할 수 있다.
제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 수학식 2 대신에, 수학식 4를 이용하도록 구성된다.
Figure pct00004
도 10은, 잠정적인 자식 노드 수 n에 대한, 수학식 4에 나타낸 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기에서는, 최대 수용 수 N이 10인 경우를 상정하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 자연수로부터 1을 감한 값에 최대 수용 수 N을 곱한 값에 1을 가한 값으로부터, 상기 자연수에 상기 최대 수용 수 N을 곱한 값까지의 범위에 있어서 증가함에 따라서 감소한다.
또한, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 상기 최대 수용 수에 1을 가한 값으로부터 상기 최대 수용 수에 2를 곱한 값까지의 제2 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 20인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)이, 1부터 최대 수용 수까지의 제1 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 10인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)보다도, 큰 값이다.
그 외에, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 상기 최대 수용 수에 2를 곱한 값에 1을 가한 값으로부터 상기 최대 수용 수에 3을 곱한 값까지의 제3 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 30인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)이, 상기 제2 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 20인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)보다도, 큰 값이다.
따라서, 메트릭 값은, 자연수로부터 1을 감한 값을 최대 수용 수에 곱한 값에 1을 가한 값으로부터 상기 자연수를 상기 최대 수용 수에 곱한 값까지의 범위에 있어서의 최소값이 상기 자연수가 커질수록 커지는, 값이다.
따라서, 각각의 센서 노드(201, 202, …)가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 즉, 각각의 센서 노드(201, 202, …)가 소유한 자식 노드의 수가 과대하게 많아지는 것을 회피할 수 있다.
결과적으로, 각각의 자식 노드로부터 집성전 패킷을 수신했을 경우에, 1개의 집성후 패킷만을 부모 노드에 송신하는 센서 노드의 수를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 통신 부하를 더한층 저감할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제2 변형예에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 수학식 2 대신에, 수학식 5를 이용하도록 구성된다.
Figure pct00005
도 11은, 잠정적인 자식 노드 수 n에 대한, 수학식 5에 나타낸 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기에서는, 최대 수용 수 N이 10인 경우를 상정하고 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 자연수로부터 1을 감한 값에 최대 수용 수 N을 곱한 값에 1을 가한 값인 하한값으로부터 상기 자연수에 상기 최대 수용 수 N을 곱한 값인 상한값까지의 범위에 있어서, 상기 하한값보다도 상기 상한값에 근접한 값일 때에 최소값을 갖는다.
예를 들면, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 하한값 1부터 상한값 10까지의 범위에 있어서, 상기 하한값보다도 상기 상한값에 근접한 값인 8일 때에 최소값을 갖는다. 마찬가지로, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 하한값 11부터 상한값 20까지의 범위에 있어서, 상기 하한값보다도 상기 상한값에 근접한 값인 18일 때에 최소값을 갖는다.
이러한 구성에 의해서도, 각 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제3 변형예에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 수학식 2 대신에, 수학식 6을 이용하도록 구성된다.
Figure pct00006
도 12에 도시한 바와 같이, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 잠정적인 자식 노드 수 n이, 자연수로부터 1을 감한 값에 최대 수용 수 N을 곱한 값에 1을 가한 값인 하한값으로부터 상기 자연수에 상기 최대 수용 수 N을 곱한 값인 상한값까지의 범위에 있어서, 상기 하한값보다도 상기 상한값에 근접한 값일 때에 최소값을 갖는다.
또한, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 상기 최대 수용 수에 1을 가한 값으로부터 상기 최대 수용 수에 2를 곱한 값까지의 제2 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 18인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)이, 1부터 최대 수용 수까지의 제1 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 8인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn(n))보다도, 큰 값이다.
그 외에, 제2 부분 메트릭 값 Mn(n)은, 상기 최대 수용 수에 2를 곱한 값에 1을 가한 값으로부터 상기 최대 수용 수에 3을 곱한 값까지의 제3 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 28인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)이, 상기 제2 범위에 있어서의 최소값(즉, 잠정적인 자식 노드 수 n이 18인 경우에서의 제2 부분 메트릭 값 Mn)보다도, 큰 값이다.
따라서, 메트릭 값은, 자연수로부터 1을 감한 값을, 최대 수용 수에 곱한 값에 1을 가한 값으로부터, 상기 자연수를 상기 최대 수용 수에 곱한 값까지의 범위에 있어서의 최소값이, 상기 자연수가 커질수록 커지는 값이다.
이것에 따르면, 각각의 센서 노드(201, 202, …)가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 즉, 각각의 센서 노드(201, 202, …)가 소유한 자식 노드의 수가 과대하게 커지는 것을 회피할 수 있다.
결과적으로, 각각의 자식 노드로부터 집성전 패킷을 수신했을 경우에, 1개의 집성후 패킷만을 부모 노드에 송신하는 센서 노드의 수를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 통신 비용을 더한층 저감할 수 있다.
제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 노드(201, 202, …)의 각각이 노드 자체의 부모 노드를 결정하도록 구성되어 있다. 그러나, 제1 실시 형태의 다른 변형예에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 노드(201, 202, …) 이외의 관리 장치(예를 들면, 싱크 노드(101) 또는 다른 장치)가, 센서 노드(201, 202, …)의 각각에 대한 부모 노드를 결정하도록 구성될 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템은, 메트릭 값을 헤드 노드 밀도(head node density)에도 기초해서 산출한다는 점에 있어서, 상기 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템과는 상이하다. 헤드 노드 밀도는, 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드의 수에 대한, 상기 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드 중에서 자식 노드를 갖는 센서 노드의 수의 비율이다. 이하, 이러한 상이점을 중심으로 해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 자신의 노드 정보는 주변 노드 수와 주변 헤드 노드 수를 더 포함한다. 주변 노드 수는 자신의 노드와 통신가능한 노드의 수이다. 주변 헤드 노드 수는, 자신의 노드와 통신가능한 노드 중에서 자식 노드를 적어도 1개 갖는 노드의 수이다.
따라서, 센서 노드(201, 202, …)의 각각은, 노드 자체와 통신가능한 주변 노드(부모 노드 후보)의 각각에 대하여, 주변 노드 수와 주변 헤드 노드 수를 포함하는 주변 노드 정보를 취득한다.
또한, 메트릭 값 산출부(322)는, 수학식 1 대신에, 수학식 7을 이용함으로써 메트릭 값 M을 산출한다.
Figure pct00007
상기 수학식에서, β은, 미리 설정된 계수를 나타낸다. 제3 부분 메트릭 값 Mc(m, c)은, 주변 노드 수 m과 주변 헤드 노드 수 c에 따라 변화하는 값을 갖는 함수이다.
본 실시 형태에서는, 제3 부분 메트릭 값 Mc(m, c)은, 수학식 8에 의해 나타낸다.
Figure pct00008
제3 부분 메트릭 값 Mc(m, c)은, 메트릭 값 M의 산출이 실행되는 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드 중에서 자식 노드를 갖는 센서 노드의 수인 주변 헤드 노드 수 c의, 상기 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드의 수인 주변 노드 수 m에 대한 비율을 나타내는 헤드 노드 밀도라고 할 수 있다.
수학식 7에 따르면, 계수 β의 크기를 변경하는 것에 의해, 헤드 노드 밀도의 크기가 메트릭 값 M에 반영되는 정도를 조정할 수 있다. 계수 β을 0에 근접하게 할수록, 헤드 노드 밀도의 크기가 메트릭 값 M에 반영되는 정도는 작아진다.
자식 노드를 갖는 센서 노드인 헤드 노드의 통신량은, 자식 노드를 갖지 않는 센서 노드인 비헤드 노드의 통신량보다 많다. 따라서, 자식 노드를 갖는 센서 노드가, 과도하게 집중된 상태로 분포되는 경우에, 무선 신호의 간섭으로 인해, 통신 품질이 열화될 우려가 있다.
반면에, 제2 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 자식 노드를 갖는 센서 노드(201, 202, …)가, 과도하게 집중된 상태로 분포되는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 통신 품질의 열화를 회피할 수 있다.
<제3 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템에 대해서 설명한다. 제3 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템은, 복수의 서로 다른 센서 데이터의 각각의 사이즈마다, 복수의 서로 다른 네트워크 토폴로지를 사용한다는 점에 있어서, 상기 제1 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템과는 상이하다. 이하, 이러한 상이점을 중심으로 해서 설명한다.
센서 데이터 취득부(341)는, 사이즈가 상이한 복수의 센서 데이터를 취득한다. 본 실시 형태에서는, 상기 복수의 센서 데이터는, 각각, 복수의 서로 다른 주기 동안에 검출된 물리량(예를 들면, 30분 동안에 검출된 온도, 10일 동안에 검출된 온도, 및 30일 동안에 검출된 온도 등)을 나타낸다. 센서부(330)가 복수의 서로 다른 물리량(예를 들면, 온도, 습도, 및 전기 소비량 등)을 검출하도록 구성되는 경우에, 상기 복수의 센서 데이터는 각각, 복수의 서로 다른 물리량을 나타낼 수 있다.
패킷 송신부(342)는, 사이즈가 상이한 복수의 센서 데이터의 각각에 대하여, 상기 센서 데이터를 수용하는 집성전 패킷을 생성한다.
센서 네트워크 시스템(1)은, 상기 복수의 센서 데이터의 각각의 사이즈에 대하여 네트워크 토폴로지를 형성한다.
구체적으로는, 노드(센서 노드(201, 202, …)의 각각은, 센서 데이터의 사이즈를 특정하기 위한 사이즈 특정 정보를 포함하는 주변 탐색 메시지를 송신한다. 또한, 노드의 각각은, 수신한 주변 탐색 메시지에 포함되는 사이즈 특정 정보를 포함하고, 상기 주변 탐색 메시지에 응답하기 위한 주변 탐색 응답 메시지를 송신한다.
그 외에, 노드의 각각은, 수신한 주변 탐색 응답 메시지에 포함되는 사이즈 특정 정보에 의해 특정된 센서 데이터의 사이즈에 기초하고, 수신한 주변 탐색 응답 메시지에 기초하여 취득된 주변 노드 정보에 기초하여 메트릭 값을 산출한다.
또한, 노드의 각각은, 사이즈 특정 정보와 라우팅 테이블을 서로 연관되도록 기억한다. 그 다음, 노드의 각각은, 수신한 주변 탐색 응답 메시지에 포함되는 사이즈 특정 정보와 연관하여 기억되어 있는 라우팅 테이블을, 상기 주변 탐색 응답 메시지에 기초하여 취득된 주변 노드 정보와, 상기 주변 노드 정보에 기초하여 산출된 메트릭 값을 사용함으로써 갱신한다.
또한, 노드의 각각은, 패킷을 송신할 때, 상기 패킷에 수용되어 있는 센서 데이터의 사이즈를 취득한다. 그 다음, 노드의 각각은, 취득된 사이즈를 특정하기 위한 사이즈 특정 정보와 연관하여 기억되어 있는 토폴로지 정보에 기초하여 부모 노드를 특정하고, 특정된 부모 노드에 상기 패킷을 송신한다.
센서 네트워크 시스템(1)은, 센서 데이터를 수용하는 패킷의 송신을 개시하기 전에, 상기 패킷에 수용될 센서 데이터의 사이즈를 특정하기 위한 사이즈 특정 정보를 각 노드에 통지하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 각 노드는, 통지된 사이즈 특정 정보와 연관하여 기억되어 있는 토폴로지 정보에 기초하여 부모 노드를 특정하는 것이 바람직하다.
따라서, 센서 네트워크 시스템(1)은, 기억되어 있는 토폴로지 정보가 나타내는 네트워크 토폴로지를 이용함으로써, 상기 토폴로지 정보와 연관하여 기억되어 있는 사이즈 특정 정보에 의해 특정된 사이즈를 갖는 센서 데이터를 수용하는 패킷을 전송한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 각각의 센서 데이터마다, 상기 센서 데이터에 알맞은 네트워크 토폴로지를 이용하고, 상기 센서 데이터를 수용하는 패킷을 전송할 수 있게 한다. 그 결과, 통신 부하를 저감할 수 있다. 또한, 센서 데이터의 사이즈가 변화할 때마다, 네트워크 토폴로지를 재형성하는 경우에 비해서, 네트워크 토폴로지를 형성하기 위한 처리 부하를 경감할 수 있다.
본 발명의 제3 실시 형태의 변형예에 따른 센서 네트워크 시스템(1)은, 사이즈 특정 정보 대신에, 최대 수용 수를 특정하기 위한 정보를 이용하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 센서 노드(201, 202, …)의 각각이, 복수의 서로 다른 최대 패킷 길이를 갖는 패킷을, 센서 데이터를 수용하는 패킷으로서 송신하도록 구성되어 있어도, 상술한 작용 및 효과를 발휘할 수 있다. 마찬가지로, 센서 노드(201, 202, …)의 각각이, 복수의 서로 다른 헤더 길이를 갖는 패킷을, 센서 데이터를 수용하는 패킷으로서 송신하도록 구성되어 있어도, 상술한 작용 및 효과를 발휘할 수 있다.
<제4 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템에 대해서, 도 13을 참조하면서 설명한다.
제4 실시 형태에 따른 센서 네트워크 시스템(1000)은, 복수의 센서 노드(1100, …)를 포함하고, 상기 복수의 센서 노드(1100, …)의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하도록, 상기 복수의 센서 노드(1100, …)의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성된 시스템이다.
또한, 복수의 센서 노드(1100, …)의 각각의 센서 노드는,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성부(집성전 패킷 생성 수단)(1101);
센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 상기 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성부(집성후 패킷 생성 수단)(1102); 및
센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송부(집성후 패킷 전송 수단)(1103)를 포함한다.
그 외에, 상기 센서 네트워크 시스템(1000)은, 상기 복수의 센서 노드(1100, …)의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드(1100)가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 네트워크 토폴로지 형성부(네트워크 토폴로지 형성 수단)(1200)를 포함한다.
이것에 따르면, 집성후 패킷에 수용된 센서 데이터의 수를, 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 결과적으로, 센서 네트워크 시스템(1000)에 있어서, 센서 노드(1100)가 부모 노드에 송신한 집성후 패킷의 수를 저감할 수 있다. 따라서, 통신 부하를 저감할 수 있다.
이상, 상기 실시 형태를 참조해서 본원 발명을 설명했지만, 본원 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본원 발명의 구성 및 상세는, 본원 발명의 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 다양한 방식으로 변형될 수 있다.
예를 들면, 센서 데이터는, 검출된 물리량을 나타내는 정보 이외에, 물리량을 검출한 노드를 식별하기 위한 노드 식별 정보, 상기 노드의 위치(즉, 물리량이 검출된 위치)를 나타내는 위치 정보, 및 물리량이 검출된 날짜 및 시간을 나타내는 일시 정보 중에서 적어도 1개를 포함할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서 센서 네트워크 시스템(1)의 기능들은, 회로 등의 하드웨어에 의해 실현된다. 그러나, 센서 노드(201, 202, …) 및 싱크 노드(101)의 각각은, 처리 장치와 프로그램(소프트웨어)을 기억하는 기억 장치를 포함할 수 있고, 처리 장치가 그 프로그램을 실행함으로써 기능들을 실현하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 프로그램은, 컴퓨터 판독가능 기록 매체에 기억될 수 있다. 예를 들면, 기록 매체는, 플렉시블 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크 및 반도체 메모리 등의 휴대용 매체이다.
또한, 상기 실시 형태의 다른 변형예로서, 상술한 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합이 채택될 수 있다.
<부기>
상술한 실시 형태의 일부 또는 전부는, 이하의 부기와 같이 기재될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
(부기 1)
복수의 센서 노드가 제공되어 있고, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서 상기 복수의 센서 노드의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성되어 있는 센서 네트워크 시스템으로서, 상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드는,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성 수단;
상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 상기 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성 수단; 및
상기 센서 노드가 소유한 상기 자식 노드들 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 상기 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송 수단을 포함하고,
상기 센서 네트워크 시스템은, 상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 네트워크 토폴로지 형성 수단을 포함한다.
이것에 따르면, 집성후 패킷에 수용된 센서 데이터의 수를 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 결과적으로, 센서 네트워크 시스템에서, 센서 노드가 부모 노드에 송신한 집성후 패킷의 수를 저감할 수 있다. 따라서, 통신 부하를 저감할 수 있다.
(부기 2)
부기 1에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 처리 대상 노드로서 특정하고; 상기 복수의 센서 노드 중에서, 상기 특정된 처리 대상 노드와 통신가능한 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 추출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 기초하여 메트릭 값을 산출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 처리 대상 노드의 부모 노드를 결정하도록 구성된다.
이것에 따르면, 부모 노드 후보로서의 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수를 메트릭 값에 반영할 수 있다. 따라서, 상기 부모 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하도록, 처리 대상 노드의 부모 노드를 결정할 수 있다. 그 결과, 통신 부하를 저감할 수 있다.
(부기 3)
부기 2에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서,
상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 추출된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값이 최소인 부모 노드 후보를, 상기 처리 대상 노드의 상기 부모 노드로서 결정하도록 구성되고;
상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보의 각각이 소유한 자식 노드의 수에 1을 가한 값인 잠정적인 자식 노드 수가, 자연수에서 1을 감한 값에 상기 최대 수용 수를 곱한 값에 1을 가한 값으로부터 상기 자연수에 상기 최대 수용 수를 곱한 값까지의 범위에 있어서 증가함에 따라서 감소한다.
(부기 4)
부기 2에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서,
상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 추출된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값이 최소인 부모 노드 후보를, 상기 처리 대상 노드의 상기 부모 노드로서 결정하도록 구성되고;
상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보의 각각이 소유한 자식 노드의 수에 1을 가한 값인 잠정적인 자식 노드 수가, 자연수에서 1을 감한 값에 상기 최대 수용 수를 곱한 값에 1을 가한 값인 하한값으로부터 상기 자연수에 상기 최대 수용 수를 곱한 값인 상한값까지의 범위에 있어서, 상기 하한값보다도 상기 상한값에 더 근접한 값일 때에 최소값을 갖는다.
(부기 5)
부기 3 또는 4에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 메트릭 값은, 1로부터 상기 최대 수용 수까지의 제1 범위에 있어서의 최소값보다도, 상기 최대 수용 수에 1을 가한 값으로부터 상기 최대 수용 수에 2를 곱한 값까지의 제2 범위에 있어서의 최소값이 더 큰 값이다.
이것에 따르면, 각각의 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수를, 최대 수용 수에 근접하게 할 수 있다. 결과적으로, 각각의 자식 노드로부터 집성전 패킷을 수신했을 경우에, 1개의 집성후 패킷만을 부모 노드에 각각 송신하는 센서 노드의 수를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 통신 부하를 더한층 저감할 수 있다.
(부기 6)
부기 2 내지 5 중 어느 하나에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서,
상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드가 포함하는 부모 노드 결정 수단에 의해 구성되고;
상기 부모 노드 결정 수단은, 상기 센서 노드와 통신가능한 센서 노드인 부모 노드 후보를 상기 복수의 센서 노드 중에서 추출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보로부터, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를 나타내는 자식 노드 수 정보를 수신하고; 상기 추출된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 수신된 자식 노드 수 정보가 나타내는 자식 노드의 수에 기초하여 상기 메트릭 값을 산출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하도록 구성된다.
이것에 따르면, 각각의 센서 노드가, 자신의 노드의 부모 노드를 결정하는 것에 의해, 네트워크 토폴로지가 형성된다. 즉, 각각의 센서 노드가 자율적으로 네트워크 토폴로지를 형성할 수 있다. 즉, 센서 네트워크 시스템은, 센서 노드 이외의 장치를 갖추지 않고, 네트워크 토폴로지를 형성할 수 있다.
(부기 7)
부기 2 내지 6 중 어느 하나에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보로부터 수신된 무선 신호의 강도, 및 상기 부모 노드 후보로부터 상기 트리 구조에 있어서의 루트 노드(root node)까지의 홉 수(hop count) 중 적어도 하나에 따라, 그리고 또한 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 따라 변화하는 값이다.
(부기 8)
부기 2 내지 7 중 어느 하나에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드의 수에 대한, 상기 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드 중에서 자식 노드를 갖는 센서 노드의 수의 비율을 나타내는 헤드 노드 밀도에 따라 변화하는 값이다.
자식 노드를 갖는 센서 노드인 헤드 노드의 통신량은, 자식 노드를 갖지 않는 센서 노드인 비헤드 노드의 통신량보다 많다. 따라서, 자식 노드를 갖는 센서 노드가, 과도하게 집중된 상태로 분포되는 경우에, 무선 신호의 간섭으로 인해 통신 품질이 열화될 우려가 있다. 반면에, 상기 구성은, 자식 노드를 갖는 센서 노드가, 과도하게 집중된 상태로 분포되는 것을 회피할 수 있게 한다. 그 결과, 통신 품질의 열화를 회피할 수 있다.
(부기 9)
부기 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 센서 네트워크 시스템에 있어서, 상기 집성전 패킷 생성 수단은, 사이즈가 상이한 복수의 센서 데이터의 각각의 센서 데이터에 대하여, 상기 센서 데이터를 수용하는 집성전 패킷을 생성하도록 구성되고;
상기 센서 네트워크 시스템은,
상기 복수의 센서 데이터의 각각의 사이즈에 대하여, 복수의 네트워크 토폴로지를 형성하고;
상기 센서 데이터의 사이즈를 특정하기 위한 사이즈 특정 정보, 및 상기 사이즈에 대하여 형성된 네트워크 토폴로지를 나타내는 토폴로지 정보를 기억하고;
상기 기억되어 있는 토폴로지 정보가 나타내는 상기 네트워크 토폴로지를 이용함으로써, 상기 토폴로지 정보와 연관하여 기억되어 있는 상기 사이즈 특정 정보에 의해 특정된 상기 사이즈의 상기 센서 데이터를 수용하는 패킷을 전송하도록 구성된다.
이것에 따르면, 각각의 센서 데이터마다, 상기 센서 데이터에 알맞은 네트워크 토폴로지를 이용하고, 상기 센서 데이터를 수용하는 패킷을 전송할 수 있다. 그 결과, 통신 부하를 저감할 수 있다. 또한, 센서 데이터의 사이즈가 변할 때마다, 네트워크 토폴로지를 재형성하는 경우에 비해서, 네트워크 토폴로지를 형성하기 위한 처리 부하를 경감할 수 있다.
(부기 10)
복수의 센서 노드가 제공되어 있고, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서 상기 복수의 센서 노드의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성된 센서 네트워크 시스템에 적용되는 센서 네트워크 제어 방법으로서, 상기 센서 네트워크 제어 방법은,
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계;
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 상기 부모 노드에 송신하는 단계;
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 상기 센서 노드가 소유한 상기 자식 노드들 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 상기 부모 노드에 송신하는 단계; 및
상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 단계를 포함한다.
(부기 11)
부기 10에 따른 센서 네트워크 제어 방법에 있어서,
상기 복수의 센서 노드의 각각을 처리 대상 노드로서 특정하는 단계;
상기 복수의 센서 노드 중에서, 상기 특정된 처리 대상 노드와 통신가능한 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 추출하는 단계;
상기 추출된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 기초하여 메트릭 값을 산출하는 단계; 및
상기 추출된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 처리 대상 노드의 부모 노드를 결정하는 단계를 포함한다.
(부기 12)
트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드로서, 상기 센서 노드는,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성 수단;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성 수단;
상기 자식 노드의 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송 수단; 및
상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 부모 노드 결정 수단을 포함한다.
(부기 13)
트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드에 적용되는 센서 노드 제어 방법으로서, 상기 센서 노드 제어 방법은,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 단계;
상기 자식 노드의 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 단계; 및
상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 단계를 포함한다.
(부기 14)
센서 노드 제어 프로그램으로서,
물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 단계;
상기 자식 노드의 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 단계; 및
상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 단계를 포함하는 동작을, 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드에 실행시키게 하는 명령을 포함하는 센서 노드 제어 프로그램.
본 발명은, 2011년 8월 5일에 출원된 일본 특허 출원 2011-171708호에 기초하여 우선권을 주장하는 것이며, 여기에서 개시된 내용의 전부가 본 명세서에 참고로서 인용된다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은, 복수의 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크 시스템 등에 적용가능하다.
1: 센서 네트워크 시스템
101: 싱크 노드
201, 202, ...: 센서 노드
310: 무선 통신부
311: 안테나
320: 라우팅 기능부
321: 주변 노드 정보 취득부
322: 메트릭 값 산출부
323: 라우팅 테이블 기억부
324: 부모 노드 결정부
325: 자신의 노드 정보 송신부
330: 센서부
340: 어플리케이션 기능부
341: 센서 데이터 취득부
342: 패킷 송신부
410: 무선 통신부
420: 라우팅 기능부
430: 데이터베이스부
440: 어플리케이션 기능부
441: 패킷 수신부
442: 데이터베이스 관리부
1000: 센서 네트워크 시스템
1100, ...: 센서 노드
1101: 집성전 패킷 생성부
1102: 집성후 패킷 생성부
1103: 집성후 패킷 전송부
1200: 네트워크 토폴로지 형성부

Claims (14)

  1. 복수의 센서 노드가 제공되어 있고, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서 상기 복수의 센서 노드의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성되어 있는 센서 네트워크 시스템으로서,
    상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드는,
    물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성 수단;
    상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드들에 의해 송신된 상기 집성전 패킷들을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷들에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성 수단; 및
    상기 센서 노드가 소유한 자식 노드들 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송 수단을 포함하고,
    상기 센서 네트워크 시스템은,
    상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 네트워크 토폴로지 형성 수단을 포함하는 센서 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은,
    상기 복수의 센서 노드의 각각을 처리 대상 노드로서 특정하고; 상기 복수의 센서 노드 중에서, 상기 특정된 처리 대상 노드와 통신가능한 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 추출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 기초하여 메트릭 값을 산출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 처리 대상 노드의 부모 노드를 결정하도록 구성된 센서 네트워크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 추출된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값이 최소인 부모 노드 후보를, 상기 처리 대상 노드의 부모 노드로서 결정하도록 구성되고;
    상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보들의 각각이 소유한 자식 노드의 수에 1을 더한 값인 잠정적인 자식 노드 수가, 자연수에서 1을 감한 값에 상기 최대 수용 수를 곱한 값에 1을 더한 값으로부터 상기 자연수에 상기 최대 수용 수를 곱한 값까지의 범위 내에서 증가함에 따라서 감소하는 센서 네트워크 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 추출된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값이 최소인 부모 노드 후보를, 상기 처리 대상 노드의 부모 노드로서 결정하도록 구성되고;
    상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보들의 각각이 소유한 자식 노드의 수에 1을 더한 값인 잠정적인 자식 노드 수가, 자연수에서 1을 감한 값에 상기 최대 수용 수를 곱한 값에 1을 더한 값인 하한값으로부터 상기 자연수에 상기 최대 수용 수를 곱한 값인 상한값까지의 범위 내에서, 상기 하한값보다도 상기 상한값에 더 근접한 값일 때에 최소값을 갖는 센서 네트워크 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 메트릭 값은, 1로부터 상기 최대 수용 수까지의 제1 범위 내의 최소값보다도, 상기 최대 수용 수에 1을 더한 값으로부터 상기 최대 수용 수에 2를 곱한 값까지의 제2 범위 내의 최소값이 더 크게 되는 값인 센서 네트워크 시스템.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네트워크 토폴로지 형성 수단은, 상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드가 포함하는 부모 노드 결정 수단에 의해 구성되고;
    상기 부모 노드 결정 수단은, 상기 센서 노드와 통신가능한 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 상기 복수의 센서 노드 중에서 추출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보로부터, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를 나타내는 자식 노드 수 정보를 수신하고; 상기 추출된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 수신된 자식 노드 수 정보가 나타내는 자식 노드의 수에 기초하여 상기 메트릭 값을 산출하고; 상기 추출된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하도록 구성되는 센서 네트워크 시스템.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보로부터 수신된 무선 신호의 강도, 및 상기 부모 노드 후보로부터 상기 트리 구조에 있어서의 루트 노드(root node)까지의 홉 수(hop count) 중 적어도 하나에 따라, 그리고 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 따라 변화하는 값인 센서 네트워크 시스템.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메트릭 값은, 상기 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드들의 수에 대한, 상기 부모 노드 후보와 통신가능한 센서 노드들 중에서 자식 노드를 갖는 센서 노드들의 수의 비율을 나타내는 헤드 노드 밀도(head node density)에 따라 변화하는 값인 센서 네트워크 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집성전 패킷 생성 수단은, 사이즈가 상이한 복수의 센서 데이터의 각각의 센서 데이터에 대하여, 상기 센서 데이터를 수용하는 집성전 패킷을 생성하도록 구성되고;
    상기 센서 네트워크 시스템은,
    상기 복수의 센서 데이터의 각각의 사이즈에 대하여, 복수의 네트워크 토폴로지를 형성하고;
    상기 센서 데이터의 사이즈를 특정하기 위한 사이즈 특정 정보, 및 상기 사이즈에 대하여 형성된 네트워크 토폴로지를 나타내는 토폴로지 정보를 기억하고;
    상기 기억되어 있는 토폴로지 정보가 나타내는 네트워크 토폴로지를 이용함으로써, 상기 토폴로지 정보와 연관하여 기억되어 있는 사이즈 특정 정보에 의해 특정된 사이즈의 센서 데이터를 수용하는 패킷을 송신하도록 구성되는 센서 네트워크 시스템.
  10. 복수의 센서 노드가 제공되어 있고, 상기 복수의 센서 노드의 각각을 노드로서 이용하는 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지를 형성하기 위해서 상기 복수의 센서 노드의 각각에 대하여 부모 노드를 결정하도록 구성된 센서 네트워크 시스템에 적용되는 센서 네트워크 제어 방법으로서,
    상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계;
    상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 상기 센서 노드가 소유한 각각의 자식 노드에 의해 송신된 집성전 패킷을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷들에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계;
    상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 의해, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드들 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 센서 노드의 부모 노드에 송신하는 단계; 및
    상기 복수의 센서 노드의 각각의 센서 노드에 대하여, 상기 센서 노드가 소유한 자식 노드의 수가, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하도록, 상기 네트워크 토폴로지를 형성하는 단계
    를 포함하는 센서 네트워크 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 센서 노드의 각각을 처리 대상 노드로서 특정하는 단계;
    상기 복수의 센서 노드 중에서, 상기 특정된 처리 대상 노드와 통신가능한 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 추출하는 단계;
    상기 추출된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수에 기초하여 메트릭 값을 산출하는 단계; 및
    상기 추출된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 처리 대상 노드의 부모 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 센서 네트워크 제어 방법.
  12. 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드로서,
    물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 집성전 패킷 생성 수단;
    각각의 자식 노드들에 의해 송신된 집성전 패킷들을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷들에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 생성 수단;
    상기 자식 노드들 각각에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 집성후 패킷 전송 수단; 및
    상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 부모 노드 결정 수단
    을 포함하는 센서 노드.
  13. 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드에 적용되는 센서 노드 제어 방법으로서,
    물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 단계;
    각각의 자식 노드들에 의해 송신된 집성전 패킷들을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷들에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 단계;
    각각의 자식 노드들에 의해 송신된 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 단계; 및
    상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 센서 노드 제어 방법.
  14. 트리 구조를 갖는 네트워크 토폴로지에 있어서의 노드를 형성하는 센서 노드가 동작들을 실행하도록 하는 명령들을 포함하는 센서 노드 제어 프로그램으로서,
    상기 동작들은,
    물리량을 검출하고, 상기 검출된 물리량을 나타내는 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성전 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성전 패킷을 부모 노드에 송신하는 동작;
    각각의 자식 노드들에 의해 송신된 집성전 패킷들을 수신하고, 상기 각각의 수신된 집성전 패킷들에 의해 수용된 센서 데이터를 수용하는 패킷인 집성후 패킷을 생성하고, 상기 생성된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 동작;
    상기 자식 노드들 각각에 의해 송신된 상기 집성후 패킷을 수신하고, 상기 수신된 집성후 패킷을 상기 부모 노드에 송신하는 동작; 및
    상기 센서 노드와 통신가능한 다른 센서 노드들인 부모 노드 후보들을 특정하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들의 각각의 부모 노드 후보에 대하여, 상기 부모 노드 후보가 소유한 자식 노드의 수를, 1개의 패킷이 수용가능한 센서 데이터의 최대 수인 최대 수용 수에 자연수를 곱한 값에 근접하게 하기 위한 메트릭 값을 산출하고; 상기 특정된 부모 노드 후보들 중에서, 상기 산출된 메트릭 값에 기초하여 상기 센서 노드의 부모 노드를 결정하는 동작
    을 포함하는 센서 노드 제어 프로그램.
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