KR20220032823A - Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method - Google Patents

Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method Download PDF

Info

Publication number
KR20220032823A
KR20220032823A KR1020200114612A KR20200114612A KR20220032823A KR 20220032823 A KR20220032823 A KR 20220032823A KR 1020200114612 A KR1020200114612 A KR 1020200114612A KR 20200114612 A KR20200114612 A KR 20200114612A KR 20220032823 A KR20220032823 A KR 20220032823A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wireless sensor
mobile sink
anchor node
lines
nodes
Prior art date
Application number
KR1020200114612A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102400272B1 (en
Inventor
노동건
이승우
배하늘
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020200114612A priority Critical patent/KR102400272B1/en
Publication of KR20220032823A publication Critical patent/KR20220032823A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102400272B1 publication Critical patent/KR102400272B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/10Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on available power or energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/001Energy harvesting or scavenging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/20Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on geographic position or location
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for selecting a mobile sync path in a solar energy-collecting wireless sensor network environment, which includes the following steps of: setting a search area constituted by two lines with a predetermined width (w) in the middle in the entire area set in a solar energy-collecting wireless sensor network; selecting at least one anchor node based on the amount of residual energy of nodes in the search area; collecting energy by visiting an anchor node selected in the search area by a mobile sync; resetting the search area by moving the two lines by the predetermined width (w) in directions away from each other in each period of mobile sync-based energy collection; collecting energy by visiting an anchor node selected along a path in the search area set for each period by the mobile sync; and sending a line release message informing of release of the two lines in order to restart energy collection in a case where energy collection is completed in the entire area. According to the present invention, a node life problem can be solved and network energy imbalance can be mitigated using a solar energy-collecting wireless sensor node.

Description

태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치{METHOD FOR SELECTING MOBILE SINK PATH IN SOLAR-POWERED WIRELESS SENSOR NETWORKS, RECORDING MEDIUM AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}Method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy-collecting wireless sensor network environment, and a recording medium and device for performing the same

본 발명은 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 센서 네트워크에서 에너지 불균형 문제를 해결하기 위한 영역 기반 앵커 노드 선정 및 모바일 싱크 이동 경로 선택 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment, a recording medium and an apparatus for performing the same, and more particularly, an area-based anchor node for solving an energy imbalance problem in a wireless sensor network It relates to selection and mobile sync movement path selection technology.

무선 센서 네트워크(wireless sensor network, WSN)는 여러 개의 센서 노드로 구성되어 있으며, 멀티홉 통신을 통하여 데이터를 주고받는다. 일반적으로, 무선 센서 네트워크는 생태 감시나 군사 시설 등과 같은 사람이 접근하기 힘든 지역의 환경 데이터를 수집하는 데 사용된다. A wireless sensor network (WSN) consists of several sensor nodes and exchanges data through multi-hop communication. In general, wireless sensor networks are used to collect environmental data in areas that are difficult to access by humans, such as ecological monitoring or military facilities.

센서 노드는 제한적인 에너지 자원을 가지기 때문에 기존의 WSN 연구에서는 데이터 수집을 위해 최소한의 에너지를 사용하여 WSN의 수명을 최대화하는 기법들이 제안되었다. 그러나, 제한된 에너지라는 근본적인 제약으로 인해 성능 향상에 한계를 나타낼 수밖에 없었다. 이를 해결하기 위하여 주변 에너지를 수집하여 배터리를 충전하는 에너지 수집형 센서 노드의 연구가 시작되었다. Since the sensor node has a limited energy resource, techniques for maximizing the lifespan of the WSN by using the minimum energy for data collection have been proposed in the existing WSN research. However, due to the fundamental constraint of limited energy, the performance improvement was limited. In order to solve this problem, research on an energy collection type sensor node that collects ambient energy to charge a battery has started.

그 중 태양 에너지는 다른 에너지원보다 에너지 밀도가 높으며, 주기적으로 수집할 수 있다는 장점이 있는데, 이러한 이유로 인하여 태양 에너지를 수집하여 노드를 영구적으로 운용하는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크(solar-powered WSN, SP-WSN)에 관한 연구가 가장 활발히 연구되고 있다.Among them, solar energy has a higher energy density than other energy sources and has the advantage that it can be collected periodically. , SP-WSN) is being studied most actively.

한편, 대부분의 무선 센서 네트워크는 센서 노드가 수집한 데이터를 고정된 싱크 노드로 보내는 방식으로 운영되고 있다. 이러한 방식은 싱크 노드와 싱크 노드 주변 부근 노드들의 에너지 소모가 상대적으로 커지게 되는데, 이러한 지역을 에너지 핫스팟이라고 부른다. On the other hand, most wireless sensor networks are operated by sending the data collected by the sensor node to a fixed sink node. In this method, energy consumption of the sink node and nodes in the vicinity of the sink node becomes relatively large. Such an area is called an energy hotspot.

에너지 핫스팟을 중심으로 에너지 불균형 문제가 발생하는데, 이러한 에너지 불균형 문제는 WSN의 수명을 줄이는 가장 큰 요인이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 모바일 싱크를 활용하여 핫스팟 지역의 에너지 오버헤드를 네트워크 전역으로 분산시켜주는 기법이 제안되고 있다. Energy imbalance problem occurs centered on energy hotspots, and this energy imbalance problem is the biggest factor that reduces the lifespan of WSNs. In order to solve this problem, a technique of distributing energy overhead in a hotspot area to the entire network using a mobile sink has been recently proposed.

모바일 싱크가 직접 데이터가 있는 지역으로 이동하여 데이터를 수집한다면 센서 노드와 싱크 노드 사이의 데이터 릴레이 노드들의 데이터 전송 에너지를 줄일 수 있다. 또한, WSN 전역에서 고정된 싱크 쪽으로 데이터를 전송할 때 발생하는 싱크 주변의 에너지 핫스팟 문제를 어느 정도 완화할 수 있다. If the mobile sink directly moves to the data area and collects data, the data transmission energy of the data relay nodes between the sensor node and the sink node can be reduced. In addition, it is possible to alleviate to some extent the problem of energy hotspots around the sink that occurs when data is transmitted toward a fixed sink across the WSN.

그러나, 여기서 주의해야 할 점은 드론과 같은 모바일 싱크는 제한된 배터리(에너지양) 때문에 네트워크의 모든 노드를 방문하여 데이터를 모을 수 없다는 점이다. 이를 위해 모바일 싱크가 이동하는 거리를 제한해 주어야 한다. 최근의 연구에서는 앵커라고 불리는 특정 노드에서 센싱 데이터를 일시적으로 모으고, 모바일 싱크는 이러한 앵커 노드들 만을 방문하여 보다 효율적으로 데이터를 수집하는 기법들이 많이 사용되고 있다.However, a caveat here is that mobile sinks such as drones cannot visit all nodes in the network to collect data due to their limited battery (amount of energy). For this, it is necessary to limit the moving distance of the mobile sink. In recent studies, many methods are used to temporarily collect sensing data from a specific node called an anchor, and a mobile sink visits only these anchor nodes to collect data more efficiently.

효율적인 앵커 노드 선정을 위한 많은 연구들이 수행되고 있는데, 그 중에서 영역기반 앵커 노드 선정 기법인 Line-Based Data Dissemination(LBDD)[선행기술문헌의 비특허문헌 1]는 네트워크를 수직으로 가로지르는 지역(라인)을 선정하고, 그 지역 내의 노드들을 앵커 노드로 선정하여 각 센서 노드에서 수집된 데이터를 그 라인 방향으로 전송하게 한다. Many studies have been conducted for efficient anchor node selection. Among them, Line-Based Data Dissemination (LBDD), a region-based anchor node selection technique [Non-Patent Document 1 of the prior art document], is a region (line-based data dissemination) that vertically crosses the network. ) and select nodes within the region as anchor nodes to transmit the data collected from each sensor node in the direction of the line.

이에 따라, 센서 노드가 앵커 노드에게 데이터를 전달하는 경로를 찾기가 쉽고, 모바일 싱크의 이동 경로가 단순해진다. 그러나 태양 에너지 수집형 노드가 아닌 배터리 기반의 노드를 대상으로 설계되었기 때문에 노드의 에너지 사용을 최소화하는 방향으로 동작한다. Accordingly, it is easy for the sensor node to find a path through which data is transmitted to the anchor node, and the movement path of the mobile sink is simplified. However, since it is designed for a battery-based node rather than a solar energy collection node, it operates in a direction to minimize the energy use of the node.

SP-WSN에서 각 노드는 노드가 동작하기에 충분한 양의 에너지를 그것도 주기적으로 공급받을 수 있기 때문에 에너지 사용의 최소화에 초점을 맞추기보다는 수집된 에너지를 최대한 활용할 수 있도록 설계되어야 한다. In SP-WSN, each node should be designed to make the most of the collected energy rather than focusing on minimizing energy use because it can receive sufficient amount of energy for the node to operate and also periodically.

예를 들어, SP-WSN의 노드들이 에너지를 최대한 아끼며 사용하면 충전되는 에너지로 인해 잔여 에너지가 재충전 배터리의 용량을 초과할 수 있게 되고, 이렇게 초과한 에너지는 어쩔 수 없이 버려지게 된다. For example, if the nodes of SP-WSN use energy sparingly, the remaining energy can exceed the capacity of the rechargeable battery due to the charged energy, and the excess energy is inevitably thrown away.

또한, 태양에너지 수집형 센서라 할지라도 에너지 핫스팟 지역의 노드들은 에너지가 고갈되어 다시 에너지가 충전될 때까지 정전(blackout) 상태가 될 수 있다는 문제점이 있다. In addition, even in the case of a solar energy collecting sensor, there is a problem that the nodes in the energy hotspot area may be in a blackout state until the energy is depleted and the energy is charged again.

KR 10-2020-0028645 AKR 10-2020-0028645 A KR 10-1948447 B1KR 10-1948447 B1 KR 10-1957728 B1KR 10-1957728 B1

E. Ben Hamida and G. Chelius, "A line-based data dissemination protocol for wireless sensor networks with mobile sink", IEEE Int. Conf. on Communications 2008. ICC'08., pp. 2201-2205, 2008. E. Ben Hamida and G. Chelius, "A line-based data dissemination protocol for wireless sensor networks with mobile sink", IEEE Int. Conf. on Communications 2008. ICC'08., pp. 2201-2205, 2008.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 에너지 효율을 높이기 위해 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment in order to increase energy efficiency.

본 발명의 다른 목적은 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recording medium in which a computer program for performing a method of selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment is recorded.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for performing a mobile sink movement path selection method in the solar energy collection type wireless sensor network environment.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 단계; 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계; 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계; 모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 및 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 단계;를 포함한다.In the method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to an embodiment for realizing the object of the present invention, a predetermined width (w ) setting a search area consisting of two lines with selecting at least one anchor node based on residual energy of nodes existing in the search region; collecting energy by visiting an anchor node selected in the search area by a mobile sink; resetting the search area by moving the two lines by a predetermined width (w) in a direction away from each other at every cycle in which energy is collected by the mobile sink; collecting energy by visiting a selected anchor node along a movement path within a search area set by the mobile sink for each period; and sending a line release message indicating release of the two lines in order to restart energy collection when all energy collection has been performed in the entire area.

본 발명의 실시예에서, 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지를 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는, 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 일정 높이(g)를 갖는 세로 라인으로 분할하는 단계; 및 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계;를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of selecting at least one anchor node based on the residual energy of the nodes existing in the search area comprises setting a search area composed of two lines having a predetermined width w to a predetermined height g ) dividing into vertical lines having; and selecting one anchor node for each region divided by a vertical line.

본 발명의 실시예에서, 상기 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는, 분할된 각 영역에 존재하는 노드들 중 잔여 에너지량이 가장 큰 노드를 앵커 노드로 선정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the step of selecting one anchor node for each region divided by the vertical line, a node with the largest amount of residual energy among nodes existing in each divided region may be selected as the anchor node. .

본 발명의 실시예에서, 상기 모바일 싱크의 이동 경로는 해당 주기의 검색 영역 내에서 왕복 경로, 시계 방향 순회 경로, 반시계 방향 순회 경로 중 하나일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the movement path of the mobile sink may be one of a round trip path, a clockwise traversal path, and a counterclockwise traversal path within the search area of the corresponding period.

본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 전체 영역의 중앙에 다시 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the method for selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment, after the step of sending the line release message, it has a predetermined width w again in the center of the entire area The method may further include a step of resetting a search area composed of two lines.

본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 두 개의 라인을 서로 가까워지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the method for selecting a mobile sync movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment, after the step of sending the line release message, the two lines are drawn near each other by a predetermined width (w ) to reset the search area by moving it; may further include.

본 발명의 실시예에서, 상기 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계는, 상기 검색 영역에서 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 및 상기 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드가 전송하는 응답 메시지에 따라 상기 앵커 노드를 방문하는 단계;를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of collecting energy by visiting an anchor node selected in the search area by the mobile sink includes: broadcasting an anchor node search message in the search area; and visiting the anchor node according to a response message transmitted by the anchor node receiving the discovery message.

본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 각 센서 노드들은 상기 두 개의 라인 중 거리상 가까운 라인의 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the method of selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment, when an anchor node is selected for each period, each sensor node transmits data in the direction of the closest line among the two lines. It may further include; transmitting the.

본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 현재 주기에서 센서 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 전송하고, 이전 주기들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the method for selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment, when an anchor node is selected for each cycle, the sensor nodes transmit data to the center of the network in the current cycle, and The method may further include; in the cycles, nodes that were inline nodes or anchor nodes transmit data in a direction opposite to the center of the network.

본 발명의 실시예에서, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 노드들이 라인 해제 메시지를 수신한 경우 다음 주기에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the method for selecting a movement path for a mobile sink in the solar energy collection type wireless sensor network environment further includes: when nodes receive a line release message, transmitting data to the network center again in the next cycle can do.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에는, 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다. In a computer-readable storage medium according to an embodiment for realizing another object of the present invention, a computer program for performing a method of selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment is recorded. .

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 라인 구성부; 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 앵커 노드 선정부; 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 라인 쉬프트부; 및 모바일 싱크에 의해 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 라인 해제부;를 포함한다.A mobile sink movement path selection device in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to an embodiment for realizing another object of the present invention has a predetermined width in the center in the entire area set in the solar energy collection type wireless sensor network a line configuration unit for setting a search area composed of two lines having (w); an anchor node selection unit for selecting at least one anchor node based on residual energy of nodes existing in the search region; a line shifting unit configured to reset the search area by moving the two lines in a direction away from each other by a predetermined width (w) at each cycle in which energy is collected by visiting the anchor node selected in the search area by the mobile sink; and a line release unit that transmits a line release message informing that the two lines are released to start energy collection again when energy collection is performed in the entire area by the mobile sink.

이와 같은 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법에 따르면, 태양 에너지 수집형 무센 센서 노드를 사용하여 노드의 수명 문제를 해결하고, 여분 에너지 활용을 통해 앵커 노드를 선정하므로 정전 노드의 시간을 감소시킨다. 또한, 멀티 라인과 라인이 이동함으로 정전 노드의 시간 감소와 함께 데이터 수집량을 증가시킬 수 있다.According to the mobile sink movement path selection method in such a solar energy collection type wireless sensor network environment, a solar energy collection type sensorless sensor node is used to solve the lifespan problem of the node, and an anchor node is selected through the use of extra energy, so the power failure node reduce the time of In addition, since the multi-line and the line move, it is possible to reduce the time of the power failure node and increase the data collection amount.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명이 제안하는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 과정을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명이 제안하는 라인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 라인 쉬프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 제안하는 라인 해제를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 센서 노드들의 데이터 전송 방향 및 모바일 싱크의 데이터 수집을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 성능을 검증하기 위해 노드의 수에 따른 정전 총 시간을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 성능을 검증하기 위해 노드의 수에 따른 총 데이터 수집량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법의 흐름도이다.
1 is a block diagram of an apparatus for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the overall process of selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment proposed by the present invention.
3 is a diagram for explaining a line configuration proposed by the present invention.
4 is a diagram for explaining a line shift proposed by the present invention.
5 is a diagram for explaining line release proposed by the present invention.
6 is a diagram for explaining a data transmission direction of sensor nodes and data collection of a mobile sink in the present invention.
7 is a graph showing the total power outage time according to the number of nodes to verify the performance of the present invention.
8 is a graph showing the total data collection amount according to the number of nodes in order to verify the performance of the present invention.
9 is a flowchart of a method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0012] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents as those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명이 제안하는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 과정을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram for explaining the overall process of selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment proposed by the present invention.

본 발명에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치(10, 이하 장치)는 LBDD(Line-Based Data Dissemination) 기반으로 센서 노드의 에너지 제약 문제(제한적인 수명)와 고정된 앵커 노드와 라인 주변 노드의 에너지 핫스팟 문제를 해결하기 위해 영역 기반 앵커 선정 및 모바일 싱크 이동 경로 선택에 관한 기술을 제안한다.In the solar energy collection type wireless sensor network environment according to the present invention, the mobile sink movement path selection device (10, hereinafter device) is based on LBDD (Line-Based Data Dissemination) based on the energy restriction problem (limited lifespan) of the sensor node and the fixed To solve the energy hotspot problem of the anchor node and the nodes around the line, we propose a technique for area-based anchor selection and mobile sink movement path selection.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(10)는 라인 구성부(110), 앵커 노드 선정부(130), 라인 쉬프트부(150) 및 라인 해제부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the device 10 according to the present invention includes a line configuration unit 110 , an anchor node selection unit 130 , a line shift unit 150 , and a line release unit 170 .

본 발명의 상기 장치(10)는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로를 선택하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 라인 구성부(110), 상기 앵커 노드 선정부(130), 상기 라인 쉬프트부(150) 및 상기 라인 해제부(170)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로를 선택하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. In the device 10 of the present invention, software (application) for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment may be installed and executed, and the line configuration unit 110 and the anchor node selection unit 130, the configuration of the line shift unit 150 and the line release unit 170 is software for selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment executed in the device 10. can be controlled by

상기 장치(10)는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 라인 구성부(110), 상기 앵커 노드 선정부(130), 상기 라인 쉬프트부(150) 및 상기 라인 해제부(170)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.The device 10 may be a separate terminal or may be a part of a module of the terminal. In addition, the configuration of the line configuration unit 110 , the anchor node selection unit 130 , the line shift unit 150 , and the line release unit 170 may be formed as an integrated module, or may consist of one or more modules. there is. However, on the contrary, each configuration may be formed of a separate module.

상기 장치(10)는 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 상기 장치(10)는, 서버(server) 또는 엔진(engine) 형태일 수 있으며, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. The device 10 may be movable or stationary. The apparatus 10 may be in the form of a server or an engine, and may be a device, an application, a terminal, a user equipment (UE), a mobile station (MS), or a wireless device. (wireless device), may be called other terms such as a handheld device (handheld device).

상기 장치(10)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.The device 10 may execute or manufacture various software based on an operating system (OS), that is, the system. The operating system is a system program for software to use the hardware of the device, and is a mobile computer operating system such as Android OS, iOS, Windows Mobile OS, Bada OS, Symbian OS, Blackberry OS and Windows series, Linux series, Unix series, It can include all computer operating systems such as MAC, AIX, and HP-UX.

도 2를 참조하면, 본 발명은 태양 에너지 수집형 센서 노드의 에너지 모델을 사용하여, 수집에너지를 최대로 활용하여 두 개 앵커 라인을 운용한다. 본 발명의 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서는 일반적인 센서 노드, 검색 영역 내의 인라인 노드와 앵커 노드가 존재한다.Referring to FIG. 2 , the present invention operates two anchor lines by maximally utilizing the collected energy using the energy model of the solar energy collection type sensor node. In the solar energy collection type wireless sensor network environment of the present invention, there are a general sensor node, an inline node and an anchor node in the search area.

본 발명은 각 노드가 수집하는 태양에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하고 이 라인을 따라 앵커 노드가 선정된다. 모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 라인 내의 앵커 노드를 방문한다.In the present invention, two lines (areas) are established to maximize the utilization of solar energy collected by each node and alleviate the energy hotspot problem, and anchor nodes are selected along these lines. The mobile sink takes these two lines as a round trip path for data collection and visits the anchor nodes within the line.

본 발명에서는 각 노드가 수집하는 태양에너지를 충분히 활용하여 LBDD(Line-Based Data Dissemination)를 운용함으로써 에너지 핫스팟 지역 노드들의 정전 시간을 최소화하려 한다. 이는 에너지 핫스팟 지역 노드들의 에너지 불균형 문제를 최소화한다는 것과 동일한 의미이다. In the present invention, it is attempted to minimize the blackout time of the nodes in the energy hotspot area by operating Line-Based Data Dissemination (LBDD) by fully utilizing the solar energy collected by each node. This has the same meaning as minimizing the energy imbalance problem of nodes in the energy hotspot area.

상기 라인 구성부(110)는 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정한다.The line configuration unit 110 sets a search area composed of two lines having a predetermined width w in the center in the entire area set in the solar energy collection type wireless sensor network.

도 3을 참조하면, 상기 라인 구성부(110)는 LBDD의 라인을 네트워크 중심에서 시작하여 다음 라운드에 두 개의 라인(L11, L21)으로 나누고 이후 라운드마다 두 개의 라인을 같은 거리만큼 양쪽으로 이동시킨다.Referring to FIG. 3 , the line configuration unit 110 divides the LBDD line into two lines L11 and L21 in the next round, starting from the center of the network, and moves the two lines to both sides by the same distance every round thereafter. .

도 2에서 라인의 쉬프트에 따라 검색 영역은 A → B1 & B2 → C1 & C2 순서로 이동되었다. 각 라인 내에서 에너지가 충분한 노드들이 선택되어 앵커 노드가 되고, 각 센서 노드들은 이 두 개의 라인 방향으로 데이터를 전송하여(도 2의 routing path 참조), 앵커 노드가 데이터를 일시적으로 모으게 한다. According to the shift of the line in FIG. 2 , the search area is moved in the order of A → B1 & B2 → C1 & C2. In each line, nodes with sufficient energy are selected to become anchor nodes, and each sensor node transmits data in the direction of these two lines (refer to the routing path in FIG. 2), causing the anchor node to temporarily collect data.

각 라운드마다 모바일 싱크는 이 두 라인을 왕복 이동 경로(도 2의 mobile sink path 참조)로 택하여 라인 내의 앵커 노드들을 방문한다. 본 발명은 주기적으로 라인을 이동함으로써 앵커 노드와 그 주변 노드의 에너지 핫스팟을 완화시킨다. 결과적으로, 노드의 정전 시간을 감소시키고 수집된 데이터양을 증가시킬 수 있다. In each round, the mobile sink visits anchor nodes in the line by selecting these two lines as a round trip path (refer to the mobile sink path in FIG. 2). The present invention alleviates energy hotspots of anchor nodes and neighboring nodes by periodically moving lines. As a result, the power outage time of the node can be reduced and the amount of collected data can be increased.

멀티라인 데이터 수집 기법은 The best utilization of harvested energy(두 개의 라인에서 에너지가 충분한 노드들을 앵커 노드로 선택함으로써 수집된 태양에너지의 활용을 최대화 할 수 있다), Relieve the energy-imabalance problem(두 개의 라인을 유지함으로써 에너지 핫스팟 지역의 오버헤드를 줄일 수 있고, 아울러 라운드마다 라인이 이동함으로써 기존 핫스팟 지역의 노드들이 에너지를 축적할 수 있는 시간적 기회를 줄 수 있다), Achieve the larger amount of gathered data(에너지 불균형 문제를 해소하여, 노드들의 정전 시간을 최소화하고, 이는 센싱 데이터의 양을 증가 시켜 결과적으로 모바일 싱크가 수집하는 데이터의 양이 증가한다)는 장점을 갖는다.The multi-line data collection technique is based on The best utilization of harvested energy (maximizing utilization of harvested solar energy by selecting nodes with sufficient energy in two lines as anchor nodes), Relieve the energy-imabalance problem (two lines It is possible to reduce the overhead of the energy hotspot area by maintaining By solving the imbalance problem, the power outage time of nodes is minimized, which increases the amount of sensed data, and as a result, the amount of data collected by the mobile sink increases).

상기 앵커 노드 선정부(130)는 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정한다.The anchor node selector 130 selects at least one anchor node based on the amount of residual energy of the nodes existing in the search area.

본 발명에서 노드의 현재 잔여 에너지양이 데이터 수집 및 전송에 사용되는 기본 동작을 수행하기에 충분한지를 판단하기 위해 아래의 수학식 1과 같은 에너지 문턱값을 사용한다.In the present invention, an energy threshold as shown in Equation 1 below is used to determine whether the current remaining energy amount of a node is sufficient to perform a basic operation used for data collection and transmission.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
는 시스템 에너지 소모율,
Figure pat00003
는 에너지 수집률, C는 배터리 용량을 나타낸다. 노드의 잔여 에너지의 양이 문턱값
Figure pat00004
보다 크다면 노드가 정전되지 않으며 기본 동작을 수행하는데 충분하다고 생각되어 추가적인 일을 수행해도 된다는 의미이다.
Figure pat00002
is the system energy consumption rate,
Figure pat00003
is the energy collection rate, and C is the battery capacity. The amount of residual energy in the node is the threshold
Figure pat00004
If it is greater than that, it means that the node is not out of power and is considered sufficient to perform basic operations and can perform additional work.

추가적인 일을 하지 않게 되면 재충전 배터리의 에너지량이 증가하게 되고, 결국 배터리가 완충되어 추후 충전되는 에너지들을 버려지게 되므로, 잔여 에너지 중

Figure pat00005
이상의 에너지들을 사용함으로써 수집된 에너지의 양을 최대로 활용할 수 있다. If no additional work is done, the amount of energy in the rechargeable battery increases, and eventually the battery is fully charged and energy charged later is wasted.
Figure pat00005
By using the above energies, the amount of collected energy can be used to the maximum.

본 발명에서는 이 여분의 에너지를 앵커 노드로써 동작하는데 사용하게 된다. 다만, 에너지 소모율이 수집률보다 크면 문턱값이 노드의 배터리 용량보다 커지므로 주어진 작업을 동작할 수 없게 된다는 것이다. 따라서, 노드의 동작 시간 조정(Duty-cycle Control)이나 센싱 주기 조절(Sensing-rate Control) 등을 통하여, 노드의 기본동작을 수행할 때의

Figure pat00006
가 항상
Figure pat00007
보다 작도록 초기 세팅을 하여야 한다. In the present invention, this extra energy is used to operate as an anchor node. However, if the energy consumption rate is greater than the collection rate, the threshold value becomes larger than the battery capacity of the node, so that the given task cannot be operated. Therefore, when performing the basic operation of the node through duty-cycle control or sensing-rate control of the node,
Figure pat00006
is always
Figure pat00007
The initial setting should be made smaller.

도 3을 참조하면, LBDD와 같이 네트워크 공간을 w의 가로 크기를 가지는 가상의 라인을 생성하고 g만큼의 세로 사이즈로 라인을 나눈다. 이 두 변수 w와 g는 센서 노드의 통신 범위를 고려하여 결정될 수 있다. Referring to FIG. 3 , a virtual line having a horizontal size of w is created in a network space like LBDD, and the line is divided into a vertical size of g. These two variables w and g may be determined in consideration of the communication range of the sensor node.

초기 라인(L11, L21)은 도 3과 같이 네트워크의 가운데 부분에 위치한다. 각 노드는 자신의 위치 정보를 이용하여 자신이 라인 안에 존재하는지 파악하며, 라인 안에 있는 노드를 인라인 노드, 그리고 그 이외의 노드를 일반 노드라 칭한다. The initial lines L11 and L21 are located in the middle of the network as shown in FIG. 3 . Each node uses its own location information to determine whether it exists within the line, and the nodes in the line are called inline nodes, and the other nodes are called general nodes.

이 라인을 g만큼의 세로 사이즈를 나눈 영역 안에 존재하는 인라인 노드 중에서 아래의 수학식 2를 만족하는 노드를 앵커 노드로 선정한다. A node satisfying Equation 2 below is selected as an anchor node among inline nodes existing in an area in which this line is divided by a vertical size of g.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서,

Figure pat00009
는 노드 i의 현재 잔여 에너지량이다. 만약, 수학식 2를 만족하는 노드들이 여러 개일 경우에는 만족하는 노드 중에서 잔여 에너지가 가장 많은 노드를 선택하여 앵커 노드로 설정한다. here,
Figure pat00009
is the current residual energy amount of node i. If there are multiple nodes satisfying Equation 2, a node having the most residual energy is selected from among the satisfied nodes and set as an anchor node.

반대로, 수학식 2를 만족하는 노드가 없는 경우에도 그 영역의 노드들 중에서 잔여 에너지가 많은 노드 하나가 앵커 노드로 선정되어야 한다. 그렇지 않으면 그 영역으로 전송되는 데이터들은 수집할 수 없게 되기 때문이다. Conversely, even when there is no node satisfying Equation 2, one node having a large amount of residual energy among nodes in the region must be selected as the anchor node. Otherwise, data transmitted to that area cannot be collected.

상기 라인 쉬프트부(150)는 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정한다.The line shift unit 150 resets the search area by moving the two lines in a direction away from each other by a certain width (w) at every cycle that visits the anchor node selected in the search area by the mobile sync and collects energy. do.

라운드는 모바일 싱크가 현재 라인 내의 앵커 노드들을 방문하여 에너지를 수집하는 주기를 의미한다. 한 라운드가 지나면 현재 라인을 기준으로 좌측과 우측으로 나누어, 양쪽으로 라인의 크기만큼, 즉 w만큼 이동하여 새로운 라인을 형성한다. A round means a period in which the mobile sink visits anchor nodes in the current line to collect energy. After one round, it is divided into left and right sides based on the current line, and a new line is formed by moving the size of the line on both sides, that is, by w.

이때, 현재 라운드의 앵커 노드들이 라인이 이동하는 방향 쪽에 위치한 노드들에게 다음 라운드의 라인이 시작하는 지점과 끝나는 지점을 알려주어 각 노드들로 하여금 자신이 다음 라운드의 인라인 노드임을 판단할 수 있게 한다. At this time, the anchor nodes of the current round inform nodes located in the direction in which the line moves, the starting point and the ending point of the line of the next round, so that each node can determine that it is an inline node of the next round. .

도 4를 참조하면, 도 3에서 두 차례 라인이 이동한 모습(L13, L23)을 나타낸 도면이다. 도 3의 L11 라인은 L12로 이동 후, 다음 주기에서 L13으로 이동하였고, 마찬가지로 L21 라인은 L22로 이동 후, 다음 주기에서 L23으로 이동하였다.Referring to FIG. 4 , it is a view showing the state in which the lines are moved twice in FIG. 3 ( L13 and L23 ). The line L11 of FIG. 3 moved to L12 and then to L13 in the next cycle. Similarly, the L21 line moved to L22 and then to L23 in the next cycle.

각 라인이 이동한 후, 다시 각 라인에 속한 인라인 노드 중 수학식 2를 만족하는 노드들을 앵커 노드로 선정한다. 가로 w, 세로 g 영역에서 앵커 노드는 반드시 하나 존재해야 하므로, 만일 인라인 노드 중 앵커 노드로 동작할 만큼 충분한 에너지를 가진 노드가 없는 경우라 할지라도 가장 잔여 에너지가 많은 노드를 앵커 노드로 선정한다. After each line moves, among inline nodes belonging to each line, nodes satisfying Equation 2 are selected as anchor nodes. Since there must be one anchor node in the horizontal w and vertical g regions, even if there is no node with sufficient energy to operate as an anchor node among inline nodes, the node with the most residual energy is selected as the anchor node.

상기 라인 해제부(170)는 모바일 싱크에 의해 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송한다.The line release unit 170 transmits a line release message informing the release of the two lines in order to restart energy collection when all energy collection is performed in the entire area by the mobile sink.

도 5를 참조하면, 라인(L14, L24)이 네트워크 끝 영역에 맞닿게 되어 더 이상 이동하지 못하게 되면 라인이 없어지게 되고, 다음 라운드를 위한 라인(L15, L25)이 중앙에서 다시 생성된다. Referring to FIG. 5 , when the lines L14 and L24 come into contact with the end region of the network and can no longer move, the lines disappear, and the lines L15 and L25 for the next round are re-created in the center.

라인을 해제하고 새로운 라인을 중앙에 만들기 위해서, 현재 앵커 노드들은 네트워크의 중앙 방향으로 라인을 해제한다는 메시지를 보낸다. 가운데 라인에 소속된 노드들이 이 메시지들을 수신하게 되면, 본인들이 인라인 노드라는 것을 알게 되고, 각 영역에서 앵커를 선출하여, 다음 라운드의 데이터 수집을 담당하게 된다. To release a line and create a new line in the center, the current anchor nodes send a message to release the line in the direction of the center of the network. When nodes belonging to the middle line receive these messages, they know that they are inline nodes, select anchors in each area, and take charge of data collection for the next round.

다른 실시예로서, 앵커 라인이 네트워크의 끝에 도달했을 때, 라인을 해제하고, 중앙에서 다시 라인을 만드는 방법이 아니라, 다시 네트워크 중앙 방향으로 앵커 라인을 이동시키는 방법을 선택할 수도 있다. 이 경우, 앵커 라인은 해제되지 않고 네트워크 중앙과 끝을 왕복하게 된다. As another embodiment, when the anchor line reaches the end of the network, a method of moving the anchor line toward the center of the network again may be selected, instead of releasing the line and re-creating the line from the center. In this case, the anchor line is not released and goes back and forth between the center and the end of the network.

그러나, 이러한 방법은 라인 또는 그 주변의 핫스팟 지역 노드들이 에너지를 충전할 충분한 시간을 주지 못할 수 있는데, 예를 들어 네트워크 라인의 이동 방향이 바뀌는 부근에 있는 노드들은 짧은 시간 내에 다시 인라인 노드가 된다거나 그 주변의 에너지 핫스팟 지역에 포함될 가능성이 높게 되어, 에너지를 회복할 시간이 충분하지 못할 수 있다.However, this method may not give enough time for the hotspot area nodes in or around the line to recharge their energy, for example, nodes in the vicinity of the network line changing direction become inline nodes again within a short time. They are more likely to be included in the energy hotspot area around them, so they may not have enough time to recover their energy.

도 6을 참조하면, 데이터를 전송해야 하는 센서 노드는 데이터를 어느 방향으로 보내야 하는지를 알고 있어야 한다. 본 발명에서는 현재 라운드에 일반 노드의 역할을 수행했던 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 보내고, 이전 라운드들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 보낸다. Referring to FIG. 6 , a sensor node that needs to transmit data needs to know in which direction to send data. In the present invention, nodes that acted as normal nodes in the current round transmit data to the center of the network, and nodes that were inline nodes or anchor nodes in previous rounds transmit data in the opposite direction to the center of the network.

만약, 노드들이 라인 해제 메시지를 수신하였다면, 다음 라운드에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 보낸다. 이러한 기법은 각 노드가 아주 쉽게 데이터 전송 방향을 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 릴레이 하는 데이터의 양이 균형적으로 배분될 수 있다는 점에서 매우 효율적이다. If the nodes receive a line release message, they send data back to the network center in the next round. This technique is very effective in that each node can determine the data transmission direction very easily, and the amount of relayed data can be distributed in a balanced way.

모바일 싱크는 라운드마다 라인이 w만큼 움직이는 것을 이미 알고 있기 때문에, 움직인 라인의 위치를 계산하여, 다음 라운드의 바뀐 라인 위치를 파악할 수 있다. 그리고 파악한 라인을 순회하여, 앵커 노드로부터 데이터를 수거한다. Since the mobile sync already knows that the line moves by w for each round, it can calculate the position of the moved line to determine the position of the changed line in the next round. Then, it traverses the identified line and collects data from the anchor node.

이렇게 모바일 싱크는 라인의 위치를 알고 있지만, 라인 내의 노드들 중 누가 앵커인지, 즉 앵커 노드의 정보를 가지고 있지 않기 때문에, 라인에 도착한 후 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하게 된다. 이후 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드는 모바일 싱크에게 자신이 앵커 노드임을 알리는 응답 메시지를 전송함으로써 모바일 노드가 자신을 방문할 수 있도록 한다.In this way, although the mobile sink knows the position of the line, it broadcasts an anchor node discovery message after arriving at the line because it does not have information on who is the anchor among the nodes in the line, that is, the anchor node. After receiving the discovery message, the anchor node transmits a response message informing the mobile sink that it is an anchor node so that the mobile node can visit itself.

이하에서는, 본 발명의 성능 평가를 위해 본 발명과 기존 LBDD를 비교하는 시뮬레이션 결과를 설명한다. Hereinafter, simulation results for comparing the present invention with the conventional LBDD will be described for performance evaluation of the present invention.

시뮬레이션은 75m X 75m의 필드 영역에 800, 1000, 1200개의 노드를 배치하고, 모바일 싱크는 드론을 사용하였다. 시뮬레이션은 총 720 라운드 동안 진행하였으며, 각 기법에 대해 노드의 총 정전 시간과 총 데이터 수집량을 측정하였다. 자세한 실험 환경은 아래의 표 1에 기술하였다.For the simulation, 800, 1000, and 1200 nodes were placed in a field area of 75 m X 75 m, and a drone was used for the mobile sink. The simulation was conducted for a total of 720 rounds, and the total power outage time and total data collection amount of the node were measured for each technique. The detailed experimental environment is described in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

도 7을 참조하면, 본 발명과 LBDD의 배치된 노드에 따른 노드의 총 정전 시간을 나타낸 그래프이다. LBDD의 경우는 본 발명과 비교해 노드의 정전 시간이 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있다. 이는 고정된 하나의 라인만을 운용하여, 라인에 속해있는 노드들이 받아야 하는 데이터가 증가하였기 때문이다. Referring to FIG. 7 , it is a graph showing the total power outage time of nodes according to the present invention and LBDD arranged nodes. In the case of LBDD, it can be seen that the power outage time of the node is relatively large compared to the present invention. This is because, by operating only one fixed line, the data that nodes belonging to the line must receive has increased.

반면, 본 발명과 두 개의 라인을 이동시키며 운용함에 따라 LBDD보다 분산된 에너지 소비를 보여주어 노드의 총 정전 시간이 더 작은 것을 확인하였다.On the other hand, it was confirmed that the total power outage time of the node was smaller by showing more distributed energy consumption than LBDD by moving and operating the two lines with the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명과 LBDD의 배치된 노드에 따른 총 데이터 수집량을 나타낸 그래프이다. 본 발명은 두 개의 라인을 이동시키며 운용함에 따라 더 많은 수집량을 보여주었다. Referring to FIG. 7 , it is a graph showing the total amount of data collection according to the present invention and LBDD nodes. The present invention showed a larger collection amount as the two lines were moved and operated.

반면, LBDD는 본 발명에 비해 낮은 수집량을 보여주었다. 이는 앞선 실험인 노드의 총 정전 시간 측정 실험 결과에 영향을 받은 것으로 보인다. 즉, LBDD는 본 발명에 비해 많은 노드가 정전 되었고, 이는 데이터 통신 실패와 더 적은 데이터 센싱을 초래하여 이와 같은 결과를 보인 것으로 예상된다. On the other hand, LBDD showed a lower collection amount compared to the present invention. This appears to be influenced by the results of the previous experiment, measuring the total outage time of the node. That is, in LBDD, many nodes were out of power compared to the present invention, which results in data communication failure and less data sensing, which is expected to show the same results.

이와 함께 본 발명은 LBDD에 비해 총 데이터 수집량의 증가 폭이 더 큰 것을 확인 할 수 있다. 본 발명은 배치된 노드 수가 증가하더라도 두 개의 라인을 이동 시켜 노드들의 에너지 소비 분산을 이뤘지만, LBDD는 고정된 하나의 라인만을 운용함에 따라 에너지 불균형 문제를 해소하지 못하여 이러한 결과가 나오는 것으로 보인다.Together with this, it can be confirmed that the present invention has a larger increase in the total data collection amount compared to LBDD. Although the present invention achieves distribution of energy consumption of nodes by moving two lines even if the number of deployed nodes increases, LBDD does not solve the energy imbalance problem as it operates only one fixed line, so this result appears to come out.

모바일 싱크를 이용하여 데이터를 수집하는 방법은 WSN 노드들의 에너지 불균형 문제를 어느 정도 해결할 수 있다. 하지만, 드론과 같은 모바일 싱크는 제한된 배터리로 인해 이동 거리가 제안될 수밖에 없다. A method of collecting data using a mobile sink can solve the energy imbalance problem of WSN nodes to some extent. However, for mobile syncs such as drones, a moving distance is inevitably suggested due to a limited battery.

따라서, 본 발명에서는 태양에너지 기반 센서 네트워크를 위한 영역 기반 앵커 선정 방법 및 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 제안한다. 본 발명은 각 노드가 수집하는 태양 에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하여 이 라인 내에서 에너지가 많은 노드들을 앵커 노드로 선정하였다. Therefore, the present invention proposes an area-based anchor selection method and a mobile sink movement path selection method for a solar energy-based sensor network. In the present invention, two lines (regions) were set to maximize the utilization of solar energy collected by each node and alleviate the energy hotspot problem, and nodes with a lot of energy within these lines were selected as anchor nodes.

모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 쉽게 데이터를 수집하게 된다. 본 발명은 LBDD일 때 보다 균등한 에너지 소비를 보여주어 노드의 정전 시간이 감소되었고 데이터 수집량이 증가하여 더 효과적임을 확인하였다.The mobile sink easily collects data by taking these two lines as a round-trip path for data collection. The present invention showed more even energy consumption than in LBDD, so that the power outage time of the node was reduced and the amount of data collection increased, which was confirmed to be more effective.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법의 흐름도이다.9 is a flowchart of a method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 도 1의 장치(10)와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다. The method for selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment according to the present embodiment may proceed in substantially the same configuration as the device 10 of FIG. 1 .

따라서, 도 1의 장치(10)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로를 선택하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.Accordingly, the same components as those of the device 10 of FIG. 1 are given the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted. Also, the method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to the present embodiment may be executed by software (application) for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment.

본 발명은 LBDD(Line-Based Data Dissemination) 기반으로 센서 노드의 에너지 제약 문제(제한적인 수명)와 고정된 앵커 노드와 라인 주변 노드의 에너지 핫스팟 문제를 해결하기 위해 영역 기반 앵커 선정 및 모바일 싱크 이동 경로 선택에 관한 기술을 제안한다.The present invention is based on LBDD (Line-Based Data Dissemination) to solve the energy constraint problem (limited lifespan) of the sensor node and the energy hotspot problem of the fixed anchor node and the node around the line. Suggests techniques for selection.

본 발명은 태양 에너지 수집형 센서 노드의 에너지 모델을 사용하여, 수집에너지를 최대로 활용하여 두 개 앵커 라인을 운용한다.The present invention operates two anchor lines by maximally utilizing the collected energy using the energy model of the solar energy collection type sensor node.

다시 말해, 본 발명은 각 노드가 수집하는 태양에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하고 이 라인을 따라 앵커 노드가 선정된다. 모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 라인 내의 앵커 노드를 방문한다.In other words, the present invention sets two lines (areas) to maximize the utilization of solar energy collected by each node and alleviate the energy hotspot problem, and anchor nodes are selected along these lines. The mobile sink takes these two lines as a round trip path for data collection and visits the anchor nodes within the line.

본 발명에서는 각 노드가 수집하는 태양에너지를 충분히 활용하여 LBDD(Line-Based Data Dissemination)를 운용함으로써 에너지 핫스팟 지역 노드들의 정전 시간을 최소화하려 한다.In the present invention, it is attempted to minimize the blackout time of the nodes in the energy hotspot area by operating Line-Based Data Dissemination (LBDD) by fully utilizing the solar energy collected by each node.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은, 먼저 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인(도 3의 L11, L21)으로 구성된 검색 영역을 설정한다(단계 S10). Referring to FIG. 9 , in the method of selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment according to this embodiment, first, having a predetermined width w in the center in the entire area set in the solar energy collection type wireless sensor network A search area composed of two lines (L11 and L21 in Fig. 3) is set (step S10).

상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정한다(단계 S20).At least one anchor node is selected based on the residual energy of nodes existing in the search region (step S20).

앵커 노드를 선정DMS 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 일정 높이(g)를 갖는 세로 라인으로 분할하고(도 3 참조), 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정한다. 앵커 노드는 분할된 각 영역에 존재하는 노드들 중 잔여 에너지량이 가장 큰 노드를 앵커 노드로 선정한다.Anchor node selection DMS A search area consisting of two lines with a certain width (w) is divided into a vertical line with a certain height (g) (see Fig. 3), and one anchor node for each area divided by a vertical line to select The anchor node selects a node with the largest amount of residual energy among nodes existing in each divided region as the anchor node.

각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 각 센서 노드들은 상기 두 개의 라인 중 거리상 가까운 라인의 방향으로 데이터를 전송한다. 예를 들어, 각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 현재 주기에서 센서 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 전송하고, 이전 주기들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 전송할 수 있다. 다만, 노드들이 라인 해제 메시지를 수신한 경우 다음 주기에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 전송할 수 있다.When an anchor node is selected for each period, each sensor node transmits data in the direction of the closest line among the two lines. For example, if an anchor node is selected for each cycle, sensor nodes in the current cycle transmit data to the center of the network, and nodes that were inline nodes or anchor nodes in previous cycles can transmit data in the opposite direction of the network center. there is. However, when the nodes receive the line release message, data can be transmitted to the network center again in the next cycle.

모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집한다(단계 S30). 상기 모바일 싱크의 이동 경로는 해당 주기의 검색 영역 내에서 왕복 경로, 시계 방향 순회 경로, 반시계 방향 순회 경로 중 하나일 수 있다.Energy is collected by visiting an anchor node selected in the search area by the mobile sink (step S30). The moving path of the mobile sink may be one of a round trip path, a clockwise traversal path, and a counterclockwise traversal path within the search area of the corresponding period.

모바일 싱크는 해당 주기의 검색 영역에서 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하고, 상기 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드가 전송하는 응답 메시지에 따라 상기 앵커 노드를 방문할 수 있다.The mobile sink may broadcast an anchor node discovery message in the search region of the corresponding cycle, and visit the anchor node according to a response message transmitted by the anchor node receiving the discovery message.

모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정한다(단계 S40). 모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집한다. The search area is reset by moving the two lines by a predetermined width w in the direction away from each other at every cycle in which energy is collected by the mobile sink (step S40). Energy is collected by visiting the anchor node selected along the movement path within the search area set by the mobile sink for each period.

상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우(단계 S50), 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송한다(단계 S60).When all energy collection is performed in the entire area (step S50), a line release message is sent to inform the release of the two lines to start energy collection again (step S60).

일 실시예에서, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 전체 영역의 중앙에 다시 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 재설정할 수 있다.In an embodiment, after the sending of the line release message, the search area composed of two lines having a predetermined width w may be re-established in the center of the entire area.

다른 실시예에서, 상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 두 개의 라인을 서로 가까워지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정할 수 있다.In another embodiment, after sending the line release message, the search area may be reset by moving the two lines by a predetermined width w in a direction to approach each other.

본 발명은 태양 에너지 수집형 무센 센서 노드를 사용하여 노드의 수명 문제를 해결하고, 여분 에너지 활용을 통해 앵커 노드를 선정하므로 정전 노드의 시간을 감소시킨다. 또한, 멀티 라인과 라인이 이동함으로 정전 노드의 시간 감소와 함께 데이터 수집량을 증가시킬 수 있다.The present invention solves the lifespan problem of a node by using a solar energy collection type Mussen sensor node, and selects an anchor node through the utilization of extra energy, thereby reducing the time of the power failure node. In addition, since multi-lines and lines are moved, it is possible to reduce the time of the power failure node and increase the amount of data collection.

이와 같은, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. In such a solar energy collection type wireless sensor network environment, the mobile sink movement path selection method may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that may be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. . The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The program instructions recorded in the computer-readable recording medium are specially designed and configured for the present invention, and may be known and available to those skilled in the computer software field.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of the computer-readable recording medium include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for carrying out the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand.

본 발명은 LBDD일 때 보다 균등한 에너지 소비를 보여주어 노드의 정전 시간이 감소되었고 데이터 수집량이 증가하여 더 효과적인 바, 태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크 분야에서 유용하게 활용될 수 있다.The present invention shows more even energy consumption than in LBDD, so the power outage time of the node is reduced and the data collection amount is increased, which is more effective, and thus can be usefully utilized in the field of solar energy-based wireless sensor networks.

10: 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치
110: 라인 구성부
130: 앵커 노드 선정부
150: 라인 쉬프트부
170: 라인 해제부
10: Mobile sink movement path selection device
110: line configuration part
130: anchor node selection unit
150: line shift unit
170: line release unit

Claims (12)

태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 단계;
상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계;
모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계;
모바일 싱크에 의해 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계;
모바일 싱크에 의해 각 주기마다 설정된 검색 영역 내의 이동 경로를 따라 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계; 및
상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 단계;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
Setting a search area consisting of two lines having a predetermined width (w) in the center in the entire area set in the solar energy collection type wireless sensor network;
selecting at least one anchor node based on the residual energy of nodes existing in the search region;
collecting energy by visiting an anchor node selected in the search area by a mobile sink;
resetting the search area by moving the two lines by a predetermined width (w) in a direction away from each other at every cycle in which energy is collected by the mobile sink;
collecting energy by visiting a selected anchor node along a movement path within a search area set by the mobile sink for each period; and
When all energy collection is performed in the entire area, sending a line release message informing of the release of the two lines to restart energy collection; moving mobile sinks in a solar energy collection type wireless sensor network environment, including: How to choose a route.
제1항에 있어서, 상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지를 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는,
일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 일정 높이(g)를 갖는 세로 라인으로 분할하는 단계; 및
세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
The method of claim 1, wherein the selecting of at least one anchor node based on residual energy of nodes existing in the search region comprises:
dividing a search area composed of two lines having a predetermined width w into vertical lines having a predetermined height g; and
A method of selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment, including; selecting one anchor node for each area divided by a vertical line.
제2항에 있어서, 상기 세로 라인으로 분할된 각 영역마다 하나의 앵커 노드를 선정하는 단계는,
분할된 각 영역에 존재하는 노드들 중 잔여 에너지량이 가장 큰 노드를 앵커 노드로 선정하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
The method of claim 2, wherein the step of selecting one anchor node for each region divided by the vertical line comprises:
A method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment, in which a node with the largest amount of residual energy among nodes existing in each divided area is selected as an anchor node.
제1항에 있어서,
상기 모바일 싱크의 이동 경로는 해당 주기의 검색 영역 내에서 왕복 경로, 시계 방향 순회 경로, 반시계 방향 순회 경로 중 하나인, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
According to claim 1,
The method of selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment, wherein the movement path of the mobile sink is one of a round trip path, a clockwise traversal path, and a counterclockwise traversal path within a search area of a corresponding period.
제1항에 있어서,
상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 전체 영역의 중앙에 다시 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
According to claim 1,
After sending the line release message, resetting the search area consisting of two lines having a predetermined width w again in the center of the entire area; further comprising, a solar energy collection type wireless sensor network environment How to choose the mobile sink breadcrumbs in.
제1항에 있어서,
상기 라인 해제 메시지를 발송하는 단계 이후에, 상기 두 개의 라인을 서로 가까워지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
According to claim 1,
After sending the line release message, moving the two lines in a direction closer to each other by a predetermined width (w) to reset the search area; In a solar energy collection type wireless sensor network environment, further comprising How to choose a mobile sink breadcrumb path.
제1항에 있어서, 상기 모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 단계는,
상기 검색 영역에서 앵커 노드 탐색 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 및
상기 탐색 메시지를 수신한 앵커 노드가 전송하는 응답 메시지에 따라 상기 앵커 노드를 방문하는 단계;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
The method of claim 1, wherein the collecting energy by visiting an anchor node selected in the search area by the mobile sink comprises:
broadcasting an anchor node discovery message in the search region; and
Visiting the anchor node according to a response message transmitted by the anchor node that has received the discovery message; A method for selecting a movement path for a mobile sink in a solar energy collection type wireless sensor network environment, comprising: a.
제1항에 있어서,
각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 각 센서 노드들은 상기 두 개의 라인 중 거리상 가까운 라인의 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
According to claim 1,
When an anchor node is selected for each cycle, each sensor node transmits data in the direction of a line closest in distance among the two lines; Method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment further comprising the .
제1항에 있어서,
각 주기마다 앵커 노드가 선정되면, 현재 주기에서 센서 노드들은 네트워크의 중앙으로 데이터를 전송하고, 이전 주기들에서 인라인 노드 또는 앵커 노드였던 노드들은 네트워크 중앙의 반대 방향으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
According to claim 1,
When an anchor node is selected for each cycle, sensor nodes in the current cycle transmit data to the center of the network, and nodes that were inline nodes or anchor nodes in previous cycles transmit data in the opposite direction to the center of the network; further Including, a method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment.
제1항에 있어서,
노드들이 라인 해제 메시지를 수신한 경우, 다음 주기에는 다시 네트워크 중앙으로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법.
According to claim 1,
When the nodes receive the line release message, transmitting data back to the network center in the next cycle; The method for selecting a mobile sink movement path in a solar energy collection type wireless sensor network environment, further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체.
According to claim 1,
A computer-readable storage medium having recorded thereon a computer program for performing a method for selecting a mobile sink movement path in the solar energy collection type wireless sensor network environment.
태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 설정된 전체 영역에서 중앙에 일정 너비(w)를 갖는 두 개의 라인으로 구성된 검색 영역을 설정하는 라인 구성부;
상기 검색 영역에 존재하는 노드들의 잔여 에너지량을 기초로 적어도 하나의 앵커 노드를 선정하는 앵커 노드 선정부;
모바일 싱크에 의해 상기 검색 영역에서 선정된 앵커 노드를 방문하여 에너지를 수집하는 주기마다 상기 두 개의 라인을 서로 멀어지는 방향으로 일정 너비(w)만큼 이동시켜 검색 영역을 재설정하는 라인 쉬프트부; 및
모바일 싱크에 의해 상기 전체 영역에서 에너지 수집이 모두 수행된 경우, 에너지 수집을 다시 시작하기 위하여 상기 두 개의 라인 해제를 알리는 라인 해제 메시지를 발송하는 라인 해제부;를 포함하는, 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 환경에서 모바일 싱크 이동 경로 선택 장치.
A line configuration unit for setting a search area consisting of two lines having a predetermined width (w) in the center in the entire area set in the solar energy collection type wireless sensor network;
an anchor node selection unit for selecting at least one anchor node based on residual energy of nodes existing in the search region;
a line shifting unit configured to reset the search area by moving the two lines in a direction away from each other by a predetermined width (w) at each cycle in which energy is collected by visiting an anchor node selected in the search area by the mobile sink; and
When all energy collection is performed in the entire area by the mobile sink, a line release unit that sends a line release message informing the release of the two lines to start energy collection again; Solar energy collection type wireless sensor including Mobile sink breadcrumb path selection device in network environment.
KR1020200114612A 2020-09-08 2020-09-08 Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method KR102400272B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200114612A KR102400272B1 (en) 2020-09-08 2020-09-08 Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200114612A KR102400272B1 (en) 2020-09-08 2020-09-08 Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220032823A true KR20220032823A (en) 2022-03-15
KR102400272B1 KR102400272B1 (en) 2022-05-20

Family

ID=80817006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200114612A KR102400272B1 (en) 2020-09-08 2020-09-08 Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102400272B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101912734B1 (en) * 2017-07-17 2018-10-29 숭실대학교산학협력단 Cluster-based mobile sink location management method and apparatus for solar-powered wireless sensor networks
KR101948447B1 (en) 2017-10-27 2019-02-14 숭실대학교산학협력단 Efficient Mobile Sink Location Management Device Using Multi-Ring in Solar-Powered Wireless Sensor Networks, Management Method and Recording Medium thereof
KR101957728B1 (en) 2017-03-02 2019-03-14 충북대학교 산학협력단 Density-driven multi-path scheduling system and method for low power synchronization in wireless sensor network
KR20200028645A (en) 2018-09-07 2020-03-17 동명대학교산학협력단 A Mobile-Sink Based Energy-efficient Clustering Scheme in Mobile Wirless Sensor Networks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101957728B1 (en) 2017-03-02 2019-03-14 충북대학교 산학협력단 Density-driven multi-path scheduling system and method for low power synchronization in wireless sensor network
KR101912734B1 (en) * 2017-07-17 2018-10-29 숭실대학교산학협력단 Cluster-based mobile sink location management method and apparatus for solar-powered wireless sensor networks
KR101948447B1 (en) 2017-10-27 2019-02-14 숭실대학교산학협력단 Efficient Mobile Sink Location Management Device Using Multi-Ring in Solar-Powered Wireless Sensor Networks, Management Method and Recording Medium thereof
KR20200028645A (en) 2018-09-07 2020-03-17 동명대학교산학협력단 A Mobile-Sink Based Energy-efficient Clustering Scheme in Mobile Wirless Sensor Networks

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E. Ben Hamida and G. Chelius, "A line-based data dissemination protocol for wireless sensor networks with mobile sink", IEEE Int. Conf. on Communications 2008. ICC'08., pp. 2201-2205, 2008.

Also Published As

Publication number Publication date
KR102400272B1 (en) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hamida et al. A line-based data dissemination protocol for wireless sensor networks with mobile sink
US10051546B2 (en) Communication control method and mobile terminal
Ahmad et al. Data transmission scheme using mobile sink in static wireless sensor network
Sony et al. Multi-hop LEACH protocol with modified cluster head selection and TDMA schedule for wireless sensor networks
KR101912734B1 (en) Cluster-based mobile sink location management method and apparatus for solar-powered wireless sensor networks
Hayes et al. Proactive Highly Ambulatory Sensor Routing (PHASeR) protocol for mobile wireless sensor networks
KR101948447B1 (en) Efficient Mobile Sink Location Management Device Using Multi-Ring in Solar-Powered Wireless Sensor Networks, Management Method and Recording Medium thereof
Jain et al. Energy aware multi-path routing for uniform resource utilization in sensor networks
Joshi et al. Simulation of multi-UAV ad-hoc network for disaster monitoring applications
Bernardo et al. A fire monitoring application for scattered wireless sensor networks-a peer-to-peer cross-layering approach
KR102400272B1 (en) Method for selecting mobile sink path in solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method
Nowsheen et al. An adaptive approach to opportunistic data forwarding in underwater acoustic sensor networks
Alomari et al. A scheme for using closest rendezvous points and Mobile Elements for data gathering in wireless sensor networks
EP2071779B1 (en) Method and apparatus for operating a wireless network for gathering data
CN100583932C (en) Mobile decision approach for data gathering set in wireless sensor network
Tomar et al. Dynamic multi-level hierarchal clustering approach for wireless sensor networks
Bhuyan et al. A QoS aware routing protocol in wireless sensor networks with mobile base stations
Li et al. Utility-based distributed routing in intermittently connected networks
Yan et al. Hierarchical location service for wireless sensor networks with mobile sinks
KR102387106B1 (en) Method for managing cluster using a mobile charger for solar-powered wireless sensor networks, recording medium and device for performing the method
Nassef et al. clustering-based routing for wireless sensor networks in smart grid environment
Choo et al. Efficient hole bypass routing scheme using observer packets for geographic routing in wireless sensor networks
Badawy et al. A review on cluster-based routing for wireless sensor network
Wang et al. Energy efficient routing algorithm for wireless sensor networks supporting mobile sinks
Chanak et al. Path discovery for sinks mobility in obstacle resisting wsns

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant