KR20160081662A - System for setting Knowledge Based Underwater Acoustic Communication Environment and Method of the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 센서네트워크에 관한 것으로, 특히 지식기반을 활용한 수중음파통신 스마트 디시젼 블록(Smart Decision Block) 메커니즘에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless sensor network, and more particularly, to a smart decision block mechanism using a knowledge base.
수중음파통신의 필요성이 증가되면서 지상 무선 센서 네트워크와 다른 수중 환경에 맞는 음파 통신의 활용성이 점점 커지고 있다. 지상파 통신의 무선주파수 대역에 비해 음파 주파수 대역에서는 낮은 전파손실과 파형의 직진성으로 인한 긴 전송거리를 확보할 수 있다. 그러나 1500m/s의 낮은 전송속도는 지상과 비교해 5배 가량의 차이로 큰 전송지연 시간이 소요되고, 저주파수 대역의 특성인 수 킬로헤르츠 협대역으로 인한 전송능력의 한계와 같은 특성으로 인해 데이터링크, 물리계층의 새로운 전송 모델의 디자인과 개발 및 발전이 계속적으로 요구되고 있는 분야이다.As the necessity of underwater acoustic communication is increased, the availability of acoustic communication suitable for the ground wireless sensor network and other underwater environments is increasing. Compared to the radio frequency band of terrestrial communication, the long transmission distance due to the low propagation loss and the straightness of the waveform can be secured in the sound frequency band. However, the low transmission rate of 1500m / s requires a large transmission delay time, which is five times the difference compared to the ground. Due to the characteristics such as the transmission capacity limit due to the narrow frequency band of several kilohertz, The design, development and development of a new transmission model of the physical layer are continuously required.
수중 센서 네트워크에서의 데이터링크 계층에서는 해양 환경에 맞는 채널접속제어와 다중접속제어를 연구해야 되며 수중의 극히 제한된 대역폭과 심각한 전송지연을 처리할 수 있는 효율적인 기법을 구상해야 한다. 지상의 센서 네트워크와 비슷한 듯이 보이나 그 정도의 차이가 심하기 때문에 장비 효율성에 미치는 영향이 크게 달라진다. 이를 위해 간단하고 수중 상황에 적응적인 매체 접속 메커니즘이 아래와 같이 제안되어 왔다.In the data link layer in the underwater sensor network, channel access control and multiple access control according to the marine environment should be studied, and an effective technique for handling extremely limited bandwidth and serious transmission delay in the water should be conceived. It seems to be similar to the sensor network on the ground, but the effect on the equipment efficiency is greatly changed because there are so many differences. To this end, a simple and underwater context adaptive media access mechanism has been proposed as follows.
첫째로 Aloha를 기반으로 수중에 적용할 수 있는 방법, 둘째로 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 동시에 여러 개의 노드 통신 가능하며 지연 시간에 크게 영향을 받지 않는 방법이면서 복잡한 구현과 원천기술 사용에 대한 정책적인 조율을 고려한 분산 CDMA, 셋째로 주파수를 분할하여 슬롯으로 나누어 적용한 FAMA(Slotted Floor Acquisition Multiple Access), 넷째로 채널을 나누어 톤의 차이를 사용하여 구성한 T-Lohi 기법, 다섯째로 에너지 효율성을 고려한 접속제어기법, 여섯째로 클러스터기반 TDMA(Time Division Multiple Access)는 여러 개의 클러스터로 나누어 단위 클러스터 내부에서만 TDMA를 사용하여 TDMA의 단점을 최소화시키는 방법이므로 좋은 접근 방법이다. 또한 일곱째로 상기 클러스터기반 TDMA의 개념을 기반으로 수중의 다양한 환경특성을 고려하여 그 변화에 적응할 수 있는 기법인 SBMAC(Smart Block MAC)가 있다.First, Aloha-based method can be applied in water. Second, it is possible to communicate with multiple nodes at the same time using CDMA (Code Division Multiple Access) method. It is a method which is not greatly affected by delay time, In this paper, we propose a distributed CDMA system that is divided into four sub-channels: Slotted Floor Acquisition Multiple Access (FAMA), Slotted Floor Acquisition Multiple Access (FAMA) In the sixth, cluster-based TDMA (Time Division Multiple Access) is a good approach because it is a method of dividing into multiple clusters and minimizing the disadvantages of TDMA by using TDMA only within the unit cluster. In the seventh, based on the concept of cluster-based TDMA, there is a Smart Block MAC (SBMAC) which can adapt to changes in various environmental characteristics.
본 발명에서는 기존의 SBMAC이 가지고 있는 적응적 기법에서 한발 더 나아기 지식기반시스템을 지능형 데이터링크 계층 시스템에 추가 적용한 시스템이다. 따라서 기존의 SBMAC을 이이해하는 것이 본 발명의 목적과 결과를 이해하는데 척도가 될 것이므로, 기존의 수중 상황에 적응적인 매체 접속 메커니즘 중 SBMAC에 대해서 좀 더 살펴보기로 한다.In the present invention, the adaptive technique of the existing SBMAC is a system in which a knowledge base system is further applied to the intelligent data link layer system. Therefore, since understanding the existing SBMAC is a measure for understanding the purpose and the result of the present invention, the SBMAC among the media access mechanisms adaptive to the existing underwater situation will be described in more detail.
도 1 은 종래의 SBMAC의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 SBMAC의 주요기능을 수행하는 SCB(Smart Calculation Block)(10)이 존재하며, 이 SCB(10)에서는 다양하게 입력받는 거리, 주파수, 채널상태, 노드의 수, 네트워크의 부하 등의 환경변수를 처리하여 전송에 필요한 전송정책, 요소 값을 결과로 산출하게 된다. 이러한 전송을 위한 지표 값들은 주기적인 네트워크 재구성의 요청이 있을 때마다 재 산출되어 변화되는 네트워크 환경에 적응적으로 변화할 수 있는 기법이다.FIG. 1 is a view for explaining the structure of a conventional SBMAC. As shown in FIG. 1, there is a SCB (Smart Calculation Block) 10 for performing main functions of an SBMAC. And the environment variables such as the receiving distance, frequency, channel state, number of nodes, and load of the network are processed, and the transmission policy and element value necessary for transmission are calculated. Indicative values for this transmission are adaptive to the changing network environment, which is recalculated whenever there is a request for periodic network reconfiguration.
상기 SCB(10)의 구조를 보다 상세히 설명하면, 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, SCB(10)를 거치면서 다양한 해양의 입력변수들은 각종 전송 및 오류복구 정책, TDMA와 혼잡 제어(congestion control), 스케줄링(scheduling)과 관련된 중요 데이터들을 계산해 낸다. 단위 네트워크 내 노드의 수, 채널의 에러율 및 수중의 깊이, 온도, 염도 등이 적용된 전송 지연시간이 측정되어 입력되고, 데이터링크 계층에서 변수를 모아 저장하고 있는 DB인 MIB의 정보가 필요에 의해 호출된다. As shown in FIG. 2, the various input variables of the marine environment through the
그러면 SCB(10)에서는 그 데이터들을 참조한 프로세스가 동작하게 되는데 네트워크의 혼잡도를 측정하여 샘플링하는 네트워크 혼잡도 추정 프로세스(11)와, 전송 에러율을 통해 채널의 품질을 측정하는 채널 품질 추정 프로세스(12)와, 네트워크의 규모를 측정하여 거리 그룹핑을하고 TDMA 간격과 게인 타임(gain time) 기준값, 가아드 타임(guard time) 기준값을 산정하는 네트워크 스케일 추정 프로세스(13)등이 수행된다. 그리고 최종적으로 전송과 오류 복구 정책을 결정하기 위한 스마트 산출 프로세스(14)를 수행한다. 계산을 통해 응답모드, 전송모드, TDMA 간격, 게인 타임 정보, 가아드 타임 정보, 비컨(beacon) 간격, 거리 리스트, NAV 플래그(flag) 정보가 결과 값으로 산출된다. 즉, 네트워크의 전송 환경에 따라 응답, 전송 정책과 각종 TDMA와 비컨 간격 및 전송 시 발생하는 잉여시간 계산값과 여러 전송 지표를 얻게 된다.Then, the process referring to the data is operated in the
본 발명은 상기와 같은 기존의 SBMAC이 가지고 있는 적응적 기법에서 한발 더 나아가 지식기반 시스템을 지능형 데이터링크 계층 시스템에 추가 적용하여 현재 채널의 상태나 트래픽의 유형, 각종 보안, 공격, 잡음, 재해정보에 따라 네트워크의 접속 제어방식을 변경시키고 네트워크를 재구성할 수 있는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention further applies the knowledge-based system to the intelligent data link layer system in addition to the adaptive technique of the existing SBMAC as described above, thereby to improve the current channel state, traffic type, security, attack, An object of the present invention is to provide an underwater acoustic communication environment setting system and method using a knowledge base capable of changing a connection control method of a network and reconfiguring a network.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템의 특징은 SCB를 통해 도출된 전송변수와 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 기반으로 네트워크의 구성을 위한 의사결정을 수행하는 지식기반 추론부를 포함하여 구성되는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an underwater acoustic communication environment setting system using a knowledge base, the system comprising: a physician for configuring a network based on a transmission parameter derived through the SCB, And a knowledge-based reasoning unit for performing the decision.
바람직하게 상기 SCB를 통해 수집되는 정보들은 MIB, 채널의 품질, 각 노드간의 거리, 노드의 개수, 이동성, 노드의 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the information collected through the SCB includes a MIB, a quality of a channel, a distance between nodes, a number of nodes, mobility, and a function of a node.
바람직하게 상기 지식기반 추론부는 SCB를 통해 도출된 전송변수들과 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 수집하는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 전송변수들을 기반으로 현재 구성된 네트워크 내의 노드들의 기능을 분석하여 RFD(Reduced Function Device) 및 FFD(Full Function Device)로 분류하는 노드 분석부와, 상기 노드 분류부에서 분류된 노드들의 기능 정보를 기반으로 클러스터 기반 단위 네트워크(infra-structured network) 또는 애드혹 네트워크(ad-hoc network) 중 어느 하나로 선택하는 네트워크 타입 선택부와, 네트워크 재구성 시점이 도래할 때 상기 입력부에서 수집된 정보를 기반으로 상기 네트워크 타입 선택부에서 선택된 네트워크로의 구성을 위한 의사결정을 수행하는 의사 결정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the knowledge-based reasoning unit includes an input unit for collecting the transmission parameters derived through the SCB, the current network type and the value of the MIB, and a function for analyzing functions of the nodes in the network currently configured based on the transmission parameters input from the input unit, Based on the function information of the nodes classified by the node classifier, a node-classifying unit for classifying the nodes into a Reduced Function Device (FFD) and a Full Function Device (FFD) a network type selection unit for selecting a network type selection unit for selecting a network type selection unit from the network type selection unit, And a second electrode.
바람직하게 상기 노드 분석부는 전송변수들을 통한 비컨(beacon)이나 제어 메시지의 전송 유무나 기기 정보를 프레임에서 추출하여 FFD나 RFD를 구분하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the node analyzer extracts a beacon or a control message transmission through the transmission parameters or device information from a frame to distinguish the FFD or the RFD.
바람직하게 상기 네트워크 타입 선택부는 노드 분석부에서 분석된 노드가 RFD인 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하고, 분석된 노드가 FFD인 경우는 데이터를 주고받을 때 변화하는 전송시간으로부터 노드의 이동성을 파악하여, 노드의 이동성이 있는 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하며, 노드의 이동성이 없는 경우에도 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는 경우는 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하고, 노드의 이동성이 없는 경우에 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이도 존재하는 않는 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the network type selection unit selects the currently configured network type as the ad-hoc network when the node analyzed by the node analysis unit is RFD, and selects the node type from the changed transmission time when the analyzed node is FFD, If the mobility of the node is mobility, the currently configured network type is selected as the ad-hoc network. If there is a gateway moving in the configured network even if the node is not mobility, the selected network type is selected as the ad- When there is no mobility of a node and there is no gateway moving in the network configured, the currently configured network type is selected as an ad hoc network.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 방법의 특징은 SCB를 통해 도출된 전송변수와 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 기반으로 네트워크의 구성을 위한 의사결정을 수행하는 지식기반 추론부는 (A) SCB를 통해 도출된 전송변수들과 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 수집하는 단계와, (B) 노드 분석부를 통해 상기 수집된 정보 중 노드의 기능 정보를 기반으로 현재 구성된 네트워크 내 노드들의 기능을 분석하여 RFD(Reduced Function Device) 및 FFD(Full Function Device)로 분류하는 단계와, (C) 상기 분류결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 RFD인 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 클러스터 기반 단위 네트워크로 선택하는 단계와, (D) 상기 분류결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 FFD인 경우는 노드가 이동성을 갖는지를 검출하는 단계와, (E) 상기 검출결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 이동성을 갖는 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하는 단계와, (F) 상기 검출결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 이동성을 갖고 있지 않는 경우는 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는지를 확인하는 단계와, (G) 상기 확인결과, 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하는 단계와, (H) 상기 확인결과, 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하지 않는 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 클러스터 기반 단위 네트워크로 선택하는 단계와, (I) 이후 네트워크 재구성 시점이 도래하면, 의사 결정부를 통해 상기 네트워크 타입 선택부로부터 선택된 네트워크로 네트워크 타입을 구성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for setting up an underwater acoustic communication environment using a knowledge base, the method comprising the steps of: The knowledge-based reasoning unit for performing the decision comprises: (A) collecting the values of the current network type and the MIB derived from the transmission variables derived through the SCB; and (B) Analyzing the functions of nodes in the network that are currently configured and classifying them into RFD (Reduced Function Device) and FFD (Full Function Device); and (C) if the node is RFD in the configured network, Selecting a network type that is currently configured through the network as a cluster-based unit network; and (D) The method comprising the steps of: (a) selecting a network type currently configured through the network type selection unit as an ad hoc network if the node has mobility in the configured network as a result of the detection; (E) (F) checking if there is a gateway moving in the configured network if the node does not have mobility in the configured network as a result of the detection; and (G) if there is a gateway moving in the configured network, Selecting a network type currently configured through the type selection unit as an ad-hoc network; and (H) if the gateway does not exist in the configured network, Selection And configuring the network type from the network type selection unit to the network selected by the decision unit when the network reconfiguration time comes after (I).
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템 및 그 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the underwater acoustic communication environment setting system and method using the knowledge base according to the present invention have the following effects.
네트워크 구성포맷이 변경될 경우 상위계층인 네트워크 계층에 결정된 사항들이 반영되도록 메시지 교환에 의한 재구성이 가능하게 되며, 또한 설정값들이 유효하다는 판단을 하게 되면 굳이 네트워크 재구성을 위한 절차를 거지지 않고 곧바로 전송절차를 수행하므로 제어를 위한 네트워크 자원의 낭비를 막을 수 있다.When the network configuration format is changed, reconfiguration by message exchange is possible so that the determined items are reflected in the network layer of the upper layer. If it is determined that the set values are valid, the network reconfiguration process is not immediately performed It is possible to prevent waste of network resources for control.
특히, 네트워크 환경이 큰 폭으로 변화하거나 노드의 숫자가 증가할 때, 듀티 사이클이 높아져서 충돌의 확률이 증가할 때 더욱 효율성이 증대되어 에너지 효율이 높아지는 효과가 있다.Particularly, when the network environment changes greatly or the number of nodes increases, the efficiency increases as the duty cycle increases and the probability of collision increases, thereby increasing the energy efficiency.
도 1 은 종래의 SBMAC의 구조를 설명하기 위한 도면
도 2 는 도 1의 SCB의 구조를 설명하기 위한 도면
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템의 구조를 나타낸 구성도
도 4 는 도 3의 지식기반 추론부의 구조를 상세히 나타낸 블록도
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도1 is a view for explaining a structure of a conventional SBMAC;
2 is a view for explaining the structure of the SCB of FIG. 1; FIG.
3 is a block diagram illustrating the structure of an underwater acoustic communication environment setting system utilizing a knowledge base according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating the structure of the knowledge-based reasoning unit of FIG. 3 in detail;
5 is a flowchart for explaining an underwater acoustic communication environment setting method using a knowledge base according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.A preferred embodiment of the underwater acoustic communication environment setting system and method using the knowledge base according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템의 구조를 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of an underwater acoustic communication environment setting system using a knowledge base according to an embodiment of the present invention.
도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 본 발명은 SCB를 통해 전송변수들을 도출하고, 도출된 변수와 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 기반으로 네트워크의 구성을 위한 의사결정을 수행하는 지식기반 추론부(100)를 구성한다.As shown in FIG. 3, the present invention includes a knowledge-based reasoning unit for deriving transmission variables through the SCB and performing a decision for network configuration based on the derived variables, the current network type, and the value of the MIB 100).
이때, 상기 네트워크 타입은 네트워크 구성 시 초기화를 수행하는 방식으로 네트워크의 구성이 이루어짐에 따라 확인이 가능하며, 또한 네트워크의 전송주기가 한차례 수행되면서 SCB를 통한 네트워크 혼잡도 추정, 채널품질 추정 및 네트워크 스케일 추정을 통해 각 노드 간 정보 수집이 이루어지게 된다. 상기 SCB를 통해 수집되는 정보들은 MIB, 채널의 품질, 각 노드간의 거리, 노드의 개수, 이동성, 노드의 기능을 포함한다. At this time, the network type is initialized at the time of network configuration, and it can be checked as the network configuration is made. Also, when the transmission period of the network is performed once, network congestion estimation through the SCB, channel quality estimation, The information is collected between nodes. The information collected through the SCB includes MIB, channel quality, distance between nodes, number of nodes, mobility, and functions of nodes.
한편, 상기 SCB를 통해 전송변수들을 도출하는 방법은 이미 공지되어 있는 기술내용이며, 본 발명은 이를 통해 도출된 정보들을 이용하여 네트워크를 선택하기 위한 기술내용이 핵심 기술에 해당됨에 따라, SCB를 통해 전송변수들을 도출하는 방법에 따른 상세한 설명은 생략한다.Meanwhile, the method of deriving the transmission parameters through the SCB is a well known technology. Since the technology for selecting a network using the information derived from the present invention corresponds to the core technology, A detailed description of the method of deriving the transmission parameters is omitted here.
상기 지식기반 추론부(100)는 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, SCB를 통해 도출된 전송변수들과 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 수집하는 입력부(110)와, 상기 입력부(110)에서 입력된 전송변수들을 기반으로 현재 구성된 네트워크 내의 노드들의 기능을 분석하여 RFD(Reduced Function Device) 및 FFD(Full Function Device)로 분류하는 노드 분석부(120)와, 상기 노드 분류부(120)에서 분류된 노드들의 기능 정보를 기반으로 클러스터 기반 단위 네트워크(infra-structured network) 또는 애드혹 네트워크(ad-hoc network) 중 어느 하나로 선택하는 네트워크 타입 선택부(130)와, 다시 네트워크 재구성 시점이 도래할 때 상기 입력부(110)에서 수집된 정보를 기반으로 상기 네트워크 타입 선택부(130)에서 선택된 네트워크로의 구성을 위한 의사결정을 수행하는 의사 결정부(140)로 구성된다. As shown in FIG. 4, the knowledge-based
이때, 상기 노드들의 기능은 전송변수들을 통한 비컨(beacon)이나 제어 메시지의 전송 유무나 기기 정보를 프레임에서 추출하여 FFD나 RFD를 구분할 수 있다. 참고로 FFD는 기능을 모두 갖추고 라우터로서 역할을 수행할 수 있는 노드이고, RFD는 라우터로 기능할 수 없는 노드를 뜻한다.At this time, the functions of the nodes can distinguish FFD or RFD by extracting a beacon through transmission parameters, transmission of a control message, or device information from a frame. For reference, FFD is a node that can function as a router, and RFD is a node that can not function as a router.
또한 상기 네트워크 타입 선택부(130)는 노드 분석부(120)에서 분석된 노드가 RFD인 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크(ad-hoc network)로 선택한다. 그리고 노드 분석부(120)에서 분석된 노드가 FFD인 경우는 데이터를 주고받을 때 변화하는 전송시간으로부터 노드의 이동성을 파악하여, 노드의 이동성이 있는 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크(ad-hoc network)로 선택한다. 한편, 노드의 이동성이 없는 경우에도 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는 경우는 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크(ad-hoc network)로 선택하고, 또한 노드의 이동성이 없는 경우에 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이도 존재하는 않는 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크(ad-hoc network)로 선택한다.If the node analyzed by the
한편, 상기 의사 결정부(140)에서 수행된 의사결정은 데이터링크 계층의 역할에 곧바로 적용될 수 있으며, 상위 네트워크 계층으로 전송되어 네트워크 전체의 구성 및 전략, 정책을 수정할 수 있도록 상위영역에 정보전달의 역할을 수행할 수 있다.
In addition, the decision-
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다. The operation of the underwater acoustic communication environment setting system utilizing the knowledge base according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in FIG. 1 or FIG. 2 denote the same members performing the same function.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an underwater acoustic communication environment setting method using a knowledge base according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 설명하면 먼저, 지식기반 추론부(100)는 SCB를 통해 도출된 전송변수들과 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 수집한다(S10). 이때, SCB를 통해 수집되는 정보들은 MIB, 채널의 품질, 각 노드간의 거리, 노드의 개수, 이동성, 노드의 기능을 포함한다.Referring to FIG. 5, first, the knowledge-based
이어 노드 분석부(120)에서 상기 수집된 정보 중 노드의 기능 정보를 기반으로 현재 구성된 네트워크 내 노드들의 기능을 분석하여 RFD(Reduced Function Device) 및 FFD(Full Function Device)로 분류한다(S20). 이때, 상기 노드들의 기능은 전송변수들을 통한 비컨(beacon)이나 제어 메시지의 전송 유무나 기기 정보를 프레임에서 추출하여 FFD나 RFD를 구분할 수 있다. 참고로 FFD는 기능을 모두 갖추고 라우터로서 역할을 수행할 수 있는 노드이고, RFD는 라우터로 기능할 수 없는 노드를 뜻한다.Next, the
상기 분류결과(S20), 구성된 네트워크 내에 노드가 RFD인 경우(S30)는 네트워크 타입 선택부(130)를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 클러스터 기반 단위 네트워크(infra-structured network)로 선택한다(S70). 그리고 상기 분류결과(S20), 구성된 네트워크 내에 노드가 FFD인 경우(S30)는 노드가 이동성을 갖는지를 검출한다(S40).If the result of the classification (S20) and the node in the configured network is RFD (S30), the currently configured network type is selected as the cluster-based unit network (infra-structured network) through the network type selection unit 130 (S70). If the result of the classification (S20) and the node in the configured network is FFD (S30), it is detected whether the node has mobility (S40).
또한, 상기 검출결과(S40), 구성된 네트워크 내에 노드가 이동성을 갖는 경우는 네트워크 타입 선택부(130)를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택한다(S60). 그리고 상기 검출결과(S40), 구성된 네트워크 내에 노드가 이동성을 갖고 있지 않는 경우는 구성된 네트워크 내에 수상의 배, 혹은 수중의 무인잠수정(Autonomous Unmmanded Vehicle : AUV) 등 움직이는 게이트웨이가 존재하는지를 확인한다(S50).If the node has mobility in the configured network (S40), the network
상기 확인결과(S50), 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는 경우는 네트워크 타입 선택부(130)를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택한다(S60). 그리고 상기 확인결과(S50), 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하지 않는 경우는 네트워크 타입 선택부(130)를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 클러스터 기반 단위 네트워크로 선택한다(S70).If it is determined in step S50 that there is a gateway moving in the network, the network
이후 다시 네트워크 재구성 시점이 도래하면(S80), 의사 결정부(140)를 통해 상기 네트워크 타입 선택부(130)로부터 선택된 네트워크로 네트워크 타입을 구성한다(S90). When the network reconfiguration time arrives (S80), the network
한편, 네트워크 재구성 시점이 도래했을 때, 변경된 정보(네트워크 타입의 변경)가 없다면, 다음 네트워크 재구성 절차를 생략하고 데이터 전송을 위한 절차만을 수행하면 된다.
On the other hand, if there is no changed information (change of network type) when the network reconfiguration time arrives, the next network reconfiguration procedure may be omitted and only a procedure for data transmission may be performed.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (8)
상기 SCB를 통해 수집되는 정보들은 MIB, 채널의 품질, 각 노드간의 거리, 노드의 개수, 이동성, 노드의 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the information collected through the SCB includes an MIB, a quality of a channel, a distance between nodes, a number of nodes, mobility, and a function of a node.
SCB를 통해 도출된 전송변수들과 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 수집하는 입력부와,
상기 입력부에서 입력된 전송변수들을 기반으로 현재 구성된 네트워크 내의 노드들의 기능을 분석하여 RFD(Reduced Function Device) 및 FFD(Full Function Device)로 분류하는 노드 분석부와,
상기 노드 분류부에서 분류된 노드들의 기능 정보를 기반으로 클러스터 기반 단위 네트워크(infra-structured network) 또는 애드혹 네트워크(ad-hoc network) 중 어느 하나로 선택하는 네트워크 타입 선택부와,
네트워크 재구성 시점이 도래할 때 상기 입력부에서 수집된 정보를 기반으로 상기 네트워크 타입 선택부에서 선택된 네트워크로의 구성을 위한 의사결정을 수행하는 의사 결정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템.2. The method of claim 1, wherein the knowledge-
An input unit for collecting the transmission variables derived through the SCB, the current network type and the value of the MIB,
A node analyzer for analyzing a function of nodes in a currently configured network based on the transmission parameters input from the input unit and classifying the functions into an RFD (Reduced Function Device) and an FFD (Full Function Device)
Based on the function information of the nodes classified by the node classifying unit, a network type selection unit selecting either a cluster-based unit network (infra-structured network) or an ad-hoc network;
And a decision unit for performing a decision for a configuration from the network type selection unit to the network selected based on the information collected by the input unit when the network reconfiguration time arrives. Underwater acoustic communication environment setting system.
상기 노드 분석부는 전송변수들을 통한 비컨(beacon)이나 제어 메시지의 전송 유무나 기기 정보를 프레임에서 추출하여 FFD나 RFD를 구분하는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템.The method of claim 3,
Wherein the node analyzer extracts a beacon through transmission parameters, transmission of a control message, and device information from a frame to distinguish between FFD and RFD.
노드 분석부에서 분석된 노드가 RFD인 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하고, 분석된 노드가 FFD인 경우는 데이터를 주고받을 때 변화하는 전송시간으로부터 노드의 이동성을 파악하여, 노드의 이동성이 있는 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하며, 노드의 이동성이 없는 경우에도 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는 경우는 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하고, 노드의 이동성이 없는 경우에 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이도 존재하는 않는 경우는 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 시스템.The apparatus of claim 3, wherein the network type selection unit
If the analyzed node is RFD, the currently configured network type is selected as the ad-hoc network. If the analyzed node is FFD, the mobility of the node is determined from the changed transmission time when data is exchanged, If there is a mobility, the currently configured network type is selected as the ad-hoc network. If there is a gateway moving in the configured network even if there is no mobility of the node, the configured network type is selected as the ad-hoc network. And selects a currently configured network type as an ad-hoc network when there is no gateway moving within the configured network.
(A) SCB를 통해 도출된 전송변수들과 현재 네트워크 타입 및 MIB의 값을 수집하는 단계와,
(B) 노드 분석부를 통해 상기 수집된 정보 중 노드의 기능 정보를 기반으로 현재 구성된 네트워크 내 노드들의 기능을 분석하여 RFD(Reduced Function Device) 및 FFD(Full Function Device)로 분류하는 단계와,
(C) 상기 분류결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 RFD인 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 클러스터 기반 단위 네트워크로 선택하는 단계와,
(D) 상기 분류결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 FFD인 경우는 노드가 이동성을 갖는지를 검출하는 단계와,
(E) 상기 검출결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 이동성을 갖는 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하는 단계와,
(F) 상기 검출결과, 구성된 네트워크 내에 노드가 이동성을 갖고 있지 않는 경우는 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는지를 확인하는 단계와,
(G) 상기 확인결과, 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하는 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 애드혹 네트워크로 선택하는 단계와,
(H) 상기 확인결과, 구성된 네트워크 내에 움직이는 게이트웨이가 존재하지 않는 경우는 네트워크 타입 선택부를 통해 현재 구성된 네트워크 타입을 클러스터 기반 단위 네트워크로 선택하는 단계와,
(I) 이후 네트워크 재구성 시점이 도래하면, 의사 결정부를 통해 상기 네트워크 타입 선택부로부터 선택된 네트워크로 네트워크 타입을 구성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 방법.The knowledge-based reasoning part that makes the decision for the configuration of the network based on the transmission variables derived through the SCB, the current network type and the value of the MIB
(A) collecting values of transmission variables derived via SCB, current network type and MIB,
(B) analyzing the functions of nodes in the network that are currently configured based on the node function information among the collected information through the node analyzing unit and classifying the functions into RFD (Reduced Function Device) and FFD (Full Function Device)
(C) selecting a currently configured network type as a cluster-based unit network through a network type selection unit when the node is an RFD in the configured network as a result of the classification,
(D) if the node is FFD in the configured network as a result of the classification, detecting whether the node has mobility;
(E) if the node has mobility in the configured network as a result of the detection, selecting the network type currently configured through the network type selection unit as an ad hoc network;
(F) checking if there is a gateway moving in the configured network if the node does not have mobility in the configured network as a result of the detection;
(G) selecting a network type currently configured through the network type selection unit as an ad-hoc network if there is a gateway moving in the configured network as a result of the checking,
(H) selecting a currently configured network type as a cluster-based unit network through a network type selection unit when there is no gateway moving within the configured network as a result of the checking,
And configuring a network type from the network type selection unit to a network selected through the decision unit when a network reconfiguration time comes after the step (I).
상기 SCB를 통해 수집되는 정보들은 MIB, 채널의 품질, 각 노드간의 거리, 노드의 개수, 이동성, 노드의 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 방법.The method according to claim 6,
Wherein the information collected through the SCB includes an MIB, a quality of a channel, a distance between nodes, a number of nodes, mobility, and a function of a node.
상기 노드들의 기능은 전송변수들을 통한 비컨(beacon)이나 제어 메시지의 전송 유무나 기기 정보를 프레임에서 추출하여 FFD나 RFD를 구분하는 것을 특징으로 하는 지식기반을 활용한 수중음파 통신환경 설정 방법.The method according to claim 6,
Wherein the functions of the nodes are classified into FFDs and RFDs by extracting beacons or transmission messages of control messages or device information from transmission parameters through a frame to determine an underwater acoustic communication environment setting using a knowledge base.
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KR20190062921A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 국민대학교산학협력단 | Underwater communication apparatus using seamless DTN (Delay Tolerant Network) protocol and method thereof |
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KR101022054B1 (en) | 2008-12-29 | 2011-03-16 | 강릉원주대학교산학협력단 | Method for setting of Adaptive communication environment in Under Acoustic Sensor Network and the Apparatus thereof |
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Soo-Young Shin, Jung-Il Namgung and Soo-Hyun Park, "SBMAC: Smart Blocking MAC Mechanism for Variable UW-ASN(Underwater Acoustic Sensor Network) Environment", Sensors (2010.01.12.)* * |
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