WO2015129993A1 - 센서 노드, 수신 노드, 상기 센서 노드와 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템, 및 상기 센서 노드와 상기 수신 노드의 동작 방법 - Google Patents

센서 노드, 수신 노드, 상기 센서 노드와 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템, 및 상기 센서 노드와 상기 수신 노드의 동작 방법 Download PDF

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WO2015129993A1
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sensor nodes
node
receiving node
sensor
wireless network
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PCT/KR2014/011417
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정방철
전상운
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경상대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • Y—GENERAL 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/18—Network protocols supporting networked applications, e.g. including control of end-device applications over a network

Definitions

  • Embodiments below relate to a sensor node, a receiving node, and a wireless network system including the sensor node and the receiving node. More specifically, the present invention relates to a wireless sensor network that can be used in various fields, such as processing the sensed data, obtaining information therefrom, transmitting control signals for wireless commercial network management, and analyzing the battlefield environment in a military network.
  • wired and wireless networks including sensor networks, are not intended to receive a sensed set of data or messages at a receiving node, but rather to obtain abstracted information expressed as a function of sensed data or messages.
  • the receiving node decodes all sensed data or messages regardless of the objective function. Through decoding, the receiving node calculates the objective function. However, in general, since the amount of information of the sensed data is significantly lower than the objective function, when computing is performed through an existing communication network, a problem arises in that the computing capacity decreases.
  • Prior Art Document 1 filed on February 29, 2012, published by Katie Co., Ltd. on September 06, 2013 (name of the invention: a method and apparatus for analyzing fading information of a radio signal in a wireless communication system, and communication quality management using the same) System).
  • Conventional computing code is a computing code that can calculate various objective functions, but does not consider the fading environment, the present invention can solve the problem of the conventional computing code is severe performance degradation in the fading environment.
  • the present invention can solve the problem of the computing transmission rate of the conventional wireless sensor network (computing transmission rate is lower as the number of sensor nodes of the wireless sensor network increases).
  • a wireless network system includes: K sensor nodes that detect an event occurring in the wireless network system and transmit data generated according to the event to a receiving node; At least one receiving node receiving the data from the K sensor nodes, calculating an objective function defined according to the data, and analyzing an event occurring in the wireless network system using the objective function; And a controller configured to select M sensor nodes according to a predetermined criterion among the K sensor nodes in a first time slot, and to set transmission power of the M sensor nodes.
  • the controller may select the M sensor nodes based on a channel gain of a channel set between each of the K sensor nodes and the receiving node.
  • the controller may set the transmission power using a channel gain of a channel set between each of the M sensor nodes and the receiving node.
  • a sensor node includes a detector configured to detect an event occurring in the wireless network system. Whether to participate in a first transmission group formed based on a first channel gain of a channel set between the sensor node and the receiving node, and a second channel gain of a channel set between each of the plurality of sensor nodes and the receiving node
  • a processor configured to check whether the transmission power of the sensor node satisfies a predetermined criterion according to the confirmation;
  • a transmitter configured to transmit data generated according to the detected event to the receiving node.
  • a receiving node is an event occurring in the wireless network system from M sensor nodes selected based on a channel gain of a channel set between each of the K sensor nodes and the receiving node among the K sensor nodes.
  • a receiver configured to receive data generated according to the first time slot; And a processor that calculates a first objective function defined according to the received data, and analyzes the event using the first objective function.
  • a method of operating a sensor node includes detecting an event occurring in the wireless network system; Whether to participate in a first transmission group formed based on a first channel gain of a channel set between the sensor node and the receiving node, and a second channel gain of a channel set between each of the plurality of sensor nodes and the receiving node Confirming whether or not; Setting the transmission power such that the transmission power of the sensor node satisfies a predetermined criterion according to the confirmation; And transmitting data generated according to the event to the receiving node.
  • a method of operating a receiving node is based on a channel gain of a channel set between each of the K sensor nodes and the receiving node among the K sensor nodes in the wireless network system.
  • the computing transmission rate can be increased to increase the efficiency of the wireless network system.
  • a wireless network system in which a fading environment is considered is provided, and the computing capacity of the wireless network system can be increased.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless network system according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an objective function that can be calculated at a receiving node and statistical values derivable through the objective function, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a sensor node, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a receiving node, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a wireless network system including a sensor node and a reception node, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a pairing combination consisting of a set including a plurality of sensor nodes according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a wireless network system according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of operating a sensor node, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of operating a receiving node, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless network system according to an exemplary embodiment.
  • the wireless network system 100 may include a plurality of sensor nodes and at least one receiving node 120.
  • the i th sensor node may observe the source vector S 1 . Observing the source vector by the sensor node may mean that the sensor node detects an event occurring in the wireless network system 100.
  • the wireless network system 100 is a temperature sensing system
  • the event may be a temperature change in the wireless network system 100.
  • the wireless network system 100 is a system used on the battlefield, the event may be an enemy movement.
  • the source vector observed by the i-th sensor node is It can be expressed as.
  • the first sensor node 110 may observe the source vector s 1 .
  • K source vectors In this case, random vectors representing source vectors It can be defined as. Probability distribution independent of source vector at time j If we follow, random vector is independent probability distribution at time j.
  • the receiving node 120 may receive a signal from a plurality of sensor nodes through a multiple access channel represented by Equation (1).
  • the signal received by the receiving node 120 may include noise in addition to the signal transmitted from the sensor node.
  • the channel established between each of the K sensor nodes and the receiving node 120 It can be expressed as.
  • the channel established between each of the K sensor nodes and the receiving node 120 within the packet transmission time (or when transmitting data) does not change. However, it is a quasi-static fading channel whose channel changes independently between different packet transmission times.
  • Channel set up between any sensor node and receiving node Is the probability density function for each packet transmission time. Can be followed.
  • K sensor nodes may generate the input signal using a source vector.
  • the receiving node 120 may receive the input signals from the K sensor nodes, and calculate an objective function based on the input signals.
  • the objective function is a function in the form of a symbol by symbol. It can be expressed as. here, to be.
  • the computing rate may be used as a measure for determining the performance of a wireless network system according to one embodiment.
  • the computing rate at a particular packet transmission time It can be defined as. here, Uses n multiple access channels Means that the objective function is computed.
  • the computing rate reflects the entropy of the objective function itself (ie, the number of bits of information in the objective function).
  • the average computing rate is It can be expressed as.
  • Equation 1 For example, assume that the receiving node 120 receives data through the multiple access channel represented by Equation 1 at a particular packet time.
  • the computing rate at a particular packet time can be represented by equation (2).
  • Equation 3 Denotes the average transmit power of the K sensor nodes.
  • the computing data rate is Constrained by Is smaller as the number K of sensor nodes in the wireless network system increases. In other words, the computing rate converges to zero as K increases.
  • the sensor node, the receiving node, and the wireless network system may solve a problem that the computing transmission rate decreases even when K increases.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an objective function that can be calculated at a receiving node and statistical values derivable through the objective function, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 an arithmetic sum function 210 and a type function 220 are shown in FIG. 2.
  • the receiving node may calculate the objective function using the arithmetic sum function 210 and the type function 220.
  • a random vector of source vectors In this case, the arithmetic sum function that can be represented at the receiving node is Can be. here, Denotes a value for weighted arithmetic sum.
  • the type function 220 It can be expressed as.
  • the type function 220 is composed of a plurality of source vectors When selected as one of the values, from 0 Gets the sum of the numbers of source vectors generated as values.
  • a symmetric function may be derived through the type function 220. That is, statistical values such as average, variance, maximum value, or minimum value shown in FIG. 2 may be calculated through the type function.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a sensor node, according to an exemplary embodiment.
  • the sensor node 300 includes a detector 310, a processor 320, and a transmitter 330.
  • the sensor node 300 is located in a wireless network system that includes a plurality of sensor nodes and at least one receiving node.
  • the detector 310 may detect an event occurring in the wireless network system.
  • sensor node 300 may be installed to detect objects within a wireless network system.
  • the movement or activity of the object may be included in the event.
  • the processor 320 may generate data based on the detected event.
  • the processor 320 may calculate a first channel gain of a channel set between the sensor node 300 and the receiving node 340.
  • the plurality of sensor nodes 301 and 302 located in the wireless network system may calculate a channel gain of a channel set between each of the plurality of sensor nodes 301 and 302 and the receiving node 340.
  • the channel gain of each channel is called a second channel gain. That is, all sensor nodes in the wireless network system can calculate the channel gain of the channel set up for transmitting data to the receiving node. In addition, all sensor nodes in the wireless network system can share the channel gain.
  • a first transmission group capable of transmitting data generated according to the detected event based on the first channel gain and the second channel gain to the receiving node 340 may be formed.
  • the processor 320 may determine whether the sensor node 300 may participate in the first transmission group. For example, if the first channel gain is lower than the second channel gain, the sensor node 300 may not participate in the first transmission group.
  • all sensor nodes in a wireless network system may share channel gains.
  • the sensor node 300 may check whether the first channel gain is smaller than the other channel gains. That is, the sensor node 300 may compare the first channel gain with the second channel gain, and determine whether the sensor node 300 can transmit data to the receiving node 340 based on the comparison result.
  • the processor 320 may set the transmission power such that the transmission power of the sensor node 300 satisfies a predetermined criterion. have. For example, the processor 320 may use the first channel gain and the reference channel whose transmission power is predetermined based on a third channel gain of a channel set between each of the sensor nodes participating in the first transmission group and the receiving node 340. Can be set to satisfy.
  • the transmitter 330 may transmit data generated according to the detected event to the receiving node 340.
  • the processor 320 when the sensor node 300 fails to join the first transmission group in the first time slot, the processor 320 does not participate in the first channel gain and the first transmission group in the second time slot. On the basis of a result of comparing the fourth channel gain of the channel set between each of the failed sensor nodes and the receiving node 340, it may be determined whether the second transmission group may be formed. When the sensor node 300 participates in the second transmission group, the processor 320 may transmit data to the receiving node 340. When the sensor node 300 does not participate in the second transmission group, the processor 320 may not transmit data to the receiving node 340 until the next time slot and may wait.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a receiving node, according to an exemplary embodiment.
  • the receiving node 400 includes a receiving unit 410 and a processor 400.
  • the receiving unit 410 is a channel set between each of the K sensor nodes 430 to 433 and the receiving node 400 among the K sensor nodes 430 to 433 included in the wireless network system. Data generated according to an event occurring in the wireless network system may be received from the M sensor nodes selected based on the channel gain of. In addition, the receiver 410 may receive the data in a first time slot.
  • the processor 420 may calculate a first objective function defined according to the data received in the first time slot. In addition, the processor 420 may analyze the event by using a first objective function.
  • the receiver 410 may receive data from unselected sensor nodes in a second time slot.
  • the receiver 410 may receive data from K-M sensor nodes in a second time slot.
  • the receiver 410 may receive data in a second time slot from M sensor nodes selected according to a predetermined criterion among the sensor nodes that are not selected.
  • the receiver 410 may receive data from 2M sensor nodes up to a second time slot.
  • the receiver 410 may receive data in the next time slot from K-2M sensor nodes that are not selected.
  • the selected M sensor nodes may be selected sensor nodes based on the channel gain of the channel set between the self node and the receiving node 400.
  • the processor 420 may calculate a second objective function defined according to the data received in the second time slot.
  • the processor 420 may calculate the final objective function using the first objective function and the second objective function, and analyze the event occurring in the wireless network system using the final objective function.
  • the computing data rate for the final objective function is the channel gain of the channel set between each of the M sensor nodes selected in the first transmission time slot and the receiving node 400, and the M sensor nodes selected in the first transmission time slot. It may be determined according to the transmission power.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a wireless network system including a sensor node and a reception node, according to an exemplary embodiment.
  • the wireless network system 500 includes a plurality of sensor nodes 510 to 515, a receiving node 520, and a controller.
  • the controller according to an embodiment may be installed in a wireless network system as a separate device from the sensor nodes 510 to 515 and the receiving node 520. Alternatively, the controller according to an embodiment may be included in the receiving node 520. Alternatively, the controller according to an embodiment may be included in the plurality of sensor nodes 510 to 515.
  • the K sensor nodes 510 to 515 may detect an event occurring in the wireless network system.
  • the K sensor nodes 510 to 515 may generate data according to an event, and transmit the generated data to the receiving node 520.
  • the receiving node 520 may receive data from the K sensor nodes 510-515.
  • the receiving node 520 may calculate an objective function defined according to the data, and analyze an event occurring in the wireless network system using the objective function.
  • the controller may select M sensor nodes according to a predetermined criterion among the K sensor nodes 510 to 515 in the first time slot. In addition, the controller may set the transmission power of the selected M sensor nodes.
  • the controller may select M sensor nodes based on the channel gain of the channel set between each of the K sensor nodes 510 to 515 and the receiving node 520.
  • K K / M.
  • the order between the sensor nodes 510 to 515 according to the descending order of the channel gain Let's do it. Is Satisfy the condition. Every packet transmission time Only sensor nodes corresponding to the sequence can transmit data. In this case, at every packet transmission time, the receiving node 520 functions Can be calculated. In this case, the computing transmission rate of the wireless network system 500 may be represented by Equation 4.
  • the computing rate according to Equation 4 is not the computing rate for the final objective function. Represents the computing transfer rate for.
  • the controller may determine the transmission power using the channel gain of the channel set between each of the M sensor nodes and the receiving node 520.
  • Equation 4 Must be set so that the average transmission power P is satisfied.
  • Equation 5 may be derived.
  • the constant value c may be determined through, and the constant value c may be represented by Equation 6.
  • Equation 8 When the transmission power of the first sensor node is set to satisfy the average transmission power, the computing transmission rate of Equation 4 may be expressed by Equation 8.
  • the computing data rate of Equation 8 is not the computing data rate for the final objective function, but the transmission power is considered. Represents the computing transfer rate for.
  • the final objective function may be derived using the local computing characteristics of the objective function. That is, an objective function capable of local computing may be used to derive the final objective function. E.g, When is called the whole set of sensor nodes, To , The full set of sensor nodes It can be expressed as. The objective function that allows local computing To The objective function you want to calculate first after calculating It can mean the objective function that can be calculated.
  • An objective function capable of local computing according to the present invention may include an arithmetic sum function and a type function.
  • Equation 9 The number of combinations of N lengths from which the final objective function can be derived may be expressed by Equation 9.
  • the set of M sensor nodes may appear to allow redundancy in a combination of N lengths.
  • the controller may configure pairing combinations as much as the result according to Equation (9). A description with reference to FIG. 6 is as follows.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a pairing combination consisting of a set including a plurality of sensor nodes according to an embodiment.
  • (1,2) may be combined with (3,4)
  • (1,3) may be combined with (2,4).
  • Combination is possible.
  • Each pairing combination may include N sets of M sensor nodes.
  • Each pairing combination also includes all sensor nodes located in the wireless network system.
  • M sensor nodes transmitting data according to one embodiment are determined by the channel gain.
  • the channel set between each of the sensor nodes 510 to 515 and the receiving node 520 in the wireless network system has the same probability density function.
  • the probability may be the same. Assume that each sensor node 510-515 transmits one data in one time slot (or unit time slot). Given that T is the number of time slots needed for all sensor nodes to transmit data (510 to 515), the set of M sensor nodes is Can transmit data once. Is the number of cases where M pieces can be selected from the K pieces.
  • the set of M sensor nodes Can transmit data once.
  • the set of two sensor nodes out of six sensor nodes is (1,2), (1,3), (1,4), ..., (4,6), and (5,6) It consists of 15 pieces in total.
  • the number of M sensor nodes transmits data. To When divided by Equation (10).
  • a time slot may be allocated to a pairing combination including a set of M sensor nodes.
  • Equation 10 the computing rate for the final objective function may be determined.
  • the computing data rate for the final objective function may be expressed by Equation 11.
  • the computing transmission rate according to Equation 11 does not converge to 0 even though K increases.
  • Computing rate gains may occur because the computing rate does not converge to zero.
  • the computing capacity of a wireless network system may increase.
  • the receiving node 520 may analyze the event using the objective function.
  • the receiving node 520 should analyze the event occurring at the same time.
  • the sensor nodes should transmit data generated based on the events occurring at the same time.
  • the sensor nodes transmit data according to a pairing combination configured by the controller.
  • the third and fifth sensor nodes transmit data in the first time slot
  • the third, And the fifth sensor node transmits data generated based on the event detected at the 301th time to the receiving node. Since the third and fifth sensor nodes are included in the second pairing combination, the third and fifth sensor nodes transmit data generated based on the event detected at the 301th time to the receiving node.
  • the third and fourth sensor nodes transmit data generated based on the event detected at the first time to the receiving node. Since the third and fourth sensor nodes are included in the first pairing combination, data generated based on the event detected at the first time is transmitted to the receiving node.
  • N K / M.
  • only M sensor nodes having a large channel gain among K sensor nodes in a first time slot 710 may transmit data to a receiving node.
  • the receiving node may calculate the objective function using the data transmitted by the second and fifth sensor nodes.
  • only M sensor nodes having a large channel gain among the K-M sensor nodes may transmit data to the receiving node.
  • the receiving node may calculate the objective function using the data transmitted by the first and third sensor nodes.
  • only M sensor nodes having a large channel gain among the K-2M sensor nodes may transmit data to the receiving node.
  • the receiving node may calculate the objective function using the data transmitted in the third time slot.
  • Sensor nodes that proceed to the Nth time slot and transmit data in the Nth time slot may be M sensor nodes having a small channel gain.
  • Sensor nodes that transmit data in every time slot are different. That is, sensor nodes that transmit data in all time slots do not transmit data in the current time slot.
  • K sensor nodes in the wireless network system may participate in data transmission during the N time slots. In this case, the time delay can be reduced to N.
  • the receiving node can easily calculate the final objective function. For example, the receiving node can obtain the final objective function by adding the objective function calculated at every time slot.
  • the sensor node is included in the wireless network system together with the plurality of sensor nodes and the receiving node.
  • the sensor node may detect an event occurring in a wireless network system (810).
  • the sensor node includes a sensor node in a first transmission group formed based on a first channel gain of a channel set between the sensor node and the reception, and a second channel gain of a channel set between each of the plurality of sensor nodes and the receiving node. It may be checked whether or not it can participate (820). The sensor node may calculate the channel gain of the channel set with the receiving node prior to the checking. In addition, all sensor nodes included in the wireless network system may share the channel gain of the channel set between the node and the receiving node.
  • the sensor node may wait until the next time slot (830). If the sensor node does not participate in the first transmission group in the first time slot, the sensor node is configured between the receiving node and each of the sensor nodes that did not participate in the first transmission group and the first channel gain in the second time slot. Based on the result of comparing the fourth channel gain of the channel, it may be determined whether the user can participate in the second transmission group formed.
  • the sensor node may check whether its transmission power satisfies a predetermined criterion (840). If the transmit power does not satisfy the predetermined criterion, the sensor node may set its transmit power such that the transmit power satisfies the predetermined criterion. For example, the sensor node may set its transmission power to satisfy a predetermined criterion using the first channel gain and the third channel gain of the channel set between the sensor node and the receiving node participating in the first transmission group. .
  • the receiving node may transmit data generated according to the event to the receiving node (860).
  • K sensor nodes and at least one receiving node are included in the wireless network system.
  • a receiving node may receive data from M sensor nodes among K sensor nodes (910).
  • the M sensor nodes may be selected based on the channel gain of the channel set between itself and the receiving node. For example, K sensor nodes can calculate the channel gain of the channel established between itself and the receiving node. The K sensor nodes share the channel gains to see if their channel gains are in the top M.
  • the receiving node may calculate a defined first objective function according to the received data (920).
  • the receiving node may analyze an event occurring in the wireless network system using the first objective function (930).
  • the receiving node may receive data in the second time slot from sensor nodes that are not selected.
  • the receiving node may calculate a second objective function defined according to the data received in the second time slot.
  • the receiving node may calculate the final objective function using the first objective function and the second objective function, and analyze the event occurring in the wireless network system using the final objective function.
  • the computing transmission rate for the final objective function may be determined according to the channel gain of the channel established between each of the M sensor nodes and the receiving node, and the transmission power of the M sensor nodes.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments are, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable gate arrays (FPGAs).
  • ALUs arithmetic logic units
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • PLU programmable logic unit
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

적어도 하나의 수신 노드와 복수 개의 센서 노드들을 포함하는 무선 네트워크 시스템에서 센서 노드가 개시된다. 일 실시예는 상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트를 감지하는 감지부, 상기 센서 노드와 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제1 채널 이득, 및 상기 복수 개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제2 채널 이득을 기초로 형성된 제1 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 센서 노드의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 상기 전송 파워를 설정하는 프로세서, 및 상기 감지된 이벤트에 따라 생성된 데이터를 상기 수신 노드로 전송하는 전송부를 포함한다.

Description

센서 노드, 수신 노드, 상기 센서 노드와 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템, 및 상기 센서 노드와 상기 수신 노드의 동작 방법
아래 실시예들은 센서 노드, 수신 노드, 및 상기 센서 노드와 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 센싱된 데이터 처리 및 이를 통한 정보 획득, 무선 상용망 관리를 위한 컨트롤 신호 전송, 군용망에서의 전장환경 분석 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 무선 센서망에 관한 것이다.
센서망을 포함한 다양한 유무선망은 센싱된 데이터 또는 메시지들의 집합을 수신 노드에서 수신하는 것이 목적이 아니고, 센싱된 데이터 또는 메시지의 함수로 표현되는 추상화된 정보를 얻는 것이 목적이다.
수신 노드는 목적 함수에 관계없이 센싱된 모든 데이터 또는 메시지들을 디코딩한다. 디코딩을 통해 수신 노드는 목적 함수를 계산한다. 하지만, 일반적으로 센싱된 데이터가 가진 정보량은 목적 함수에 비해 현저히 낮기 때문에, 기존의 통신망을 통해 컴퓨팅을 수행하는 경우 컴퓨팅 용량이 저하하는 문제가 발생한다.
주식회사 케이티가 2012년 02월 29일에 출원하고, 2013년 09월 06일에 공개된 선행기술문헌 1(발명의 명칭: 무선 통신 시스템에서 무선신호의 페이딩 정보 분석 방법 및 장치, 이를 이용한 통신품질 관리 시스템)이 있다.
충북대학교 산학협력단이 2013년 02월 03일에 출원하고, 2013년 08월 13일에 공개된 선행기술문헌 2(발명의 명칭: 무선 멀티미디어 센서 네트워크 및 데이터 압축 전송 방법)가 있다.
종래의 컴퓨팅 코드는 다양한 목적 함수를 계산할 수 있으나 페이딩 환경이 고려되지 않은 컴퓨팅 코드로, 본 발명은 페이딩 환경에서 성능 열화가 심한 종래의 컴퓨팅 코드의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 종래의 무선 센서망이 가지는 컴퓨팅 전송율의 문제점(무선 센서망의 센서 노드의 개수가 증가할수록 컴퓨팅 전송율은 낮아짐)을 해결할 수 있다.
일 측에 따른 무선 네트워크 시스템은 상기 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 감지하고, 상기 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신 노드로 전송하는 K개의 센서 노드들; 상기 K개의 센서 노드들로부터 상기 데이터를 수신하고, 상기 데이터에 따라 정의된 목적 함수를 계산하고, 상기 목적 함수를 이용하여 상기 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 분석하는 적어도 하나의 수신 노드; 및 제1 시간 슬롯에서 상기 K개의 센서 노드들 중에서 미리 정해진 기준에 따라 M개의 센서 노드들을 선택하고, 상기 M개의 센서 노드들의 전송 파워를 설정하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 컨트롤러는, 상기 K개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 상기 M개의 센서 노드들을 선택할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 M개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 이용하여 상기 전송 파워를 설정할 수 있다.
일 측에 따른 센서 노드는 상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트를 감지하는 감지부; 상기 센서 노드와 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제1 채널 이득, 및 상기 복수 개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제2 채널 이득을 기초로 형성된 제1 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 센서 노드의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 상기 전송 파워를 설정하는 프로세서; 및 상기 감지된 이벤트에 따라 생성된 데이터를 상기 수신 노드로 전송하는 전송부를 포함한다.
일 측에 따른 수신 노드는 상기 K개의 센서 노드들 중에서 상기 K개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 선택된 M개의 센서 노드들로부터 상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트에 따라 생성된 데이터를 제1 시간 슬롯에서 수신하는 수신부; 및 상기 수신한 데이터에 따라 정의된 제1 목적 함수를 계산하고, 상기 제1 목적 함수를 이용하여 상기 이벤트를 분석하는 프로세서를 포함한다.
일 측에 따른 센서 노드의 동작 방법은 상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트를 감지하는 단계; 상기 센서 노드와 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제1 채널 이득, 및 상기 복수 개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제2 채널 이득을 기초로 형성된 제1 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인하는 단계; 상기 확인에 따라 상기 센서 노드의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 상기 전송 파워를 설정하는 단계; 및 상기 이벤트에 따라 생성된 데이터를 상기 수신 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
일 측에 따른 수신 노드의 동작 방법은 상기 K개의 센서 노드들 중에서 상기 K개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 선택된 M개의 센서 노드들로부터 상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 데이터에 따라 정의된 제1 목적 함수를 계산하고, 상기 제1 목적 함수를 이용하여 상기 이벤트를 분석하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 컴퓨팅 전송율이 증가되어 무선 네트워크 시스템의 효율이 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 페이딩 환경이 고려되는 무선 네트워크 시스템이 제공되고, 무선 네트워크 시스템의 컴퓨팅 용량이 증가할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 수신 노드에서 계산될 수 있는 목적 함수 및 목적 함수를 통해 도출 가능한 통계값을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 센서 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 센서 노드와 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 복수 개의 센서 노드들을 포함하는 집합으로 구성된 페어링 조합을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 센서 노드의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 수신 노드의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 네트워크 시스템(100)은 복수 개의 센서 노드들과 적어도 하나의 수신 노드(120)로 구성될 수 있다. i번째 센서 노드는 소스 벡터(S1)를 관찰할 수 있다. 센서 노드가 소스 벡터를 관찰하는 것은 센서 노드가 무선 네트워크 시스템(100)에서 발생한 이벤트를 감지하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 무선 네트워크 시스템(100)이 온도를 감지하는 시스템일 경우, 이벤트는 무선 네트워크 시스템(100) 내의 온도 변화가 될 수 있다. 또는, 무선 네트워크 시스템(100)이 전장에서 사용되는 시스템인 경우, 이벤트는 적군의 움직임일 수 있다.
i번째 센서 노드가 관찰한 소스 벡터는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000001
으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 1번째 센서 노드(110)는 소스 벡터 s1을 관찰할 수 있다. 시간 j에서, K개의 소스 벡터들이
Figure PCTKR2014011417-appb-I000002
으로 표현된다고 할 때, 소스 벡터들을 표현하는 랜덤 벡터들은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000003
으로 정의될 수 있다. 소스 벡터가 시간 j에서 독립적인 확률분포
Figure PCTKR2014011417-appb-I000004
를 따른다고 할 때, 랜덤벡터도 시간 j에서 독립적인 확률분포
Figure PCTKR2014011417-appb-I000005
를 따른다.
수신 노드(120)는 수학식 1로 표현되는 다중 액세스 채널을 통해 복수 개의 센서 노드들로부터 신호를 수신할 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000006
여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000007
는 i번째 센서 노드로부터 전송되는 입력 신호이고, z는 잡음 신호이다. 수신 노드(120)가 수신하는 신호는 센서 노드로부터 전송되는 신호 외에도 잡음이 포함될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000008
는 i번째 센서 노드와 수신 노드(120) 사이에 설정된 무선 채널이다. K개의 센서 노드들 각각과 수신 노드(120) 사이에 설정된 채널은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000009
로 표현될 수 있다. 패킷 전송 시간 내에서(또는, 데이터를 전송할 때) K개의 센서 노드들 각각과 수신 노드(120) 사이에 설정된 채널은 변하지 않는다. 하지만, 상이한 패킷 전송 시간 간에는 채널이 독립적으로 변하는 준 정적 페이딩 채널(Quasi-Static Fading Channel)이다. 임의의 센서 노드와 수신 노드 사이에 설정된 채널
Figure PCTKR2014011417-appb-I000010
는 패킷 전송 시간마다 확률밀도함수
Figure PCTKR2014011417-appb-I000011
를 따를 수 있다.
시간 j에서, K개의 센서 노드들이 관찰한 소스 벡터를
Figure PCTKR2014011417-appb-I000012
라 할 때, K개의 센서 노드들은 소스 벡터를 이용하여 상기 입력 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 수신 노드(120)는 K개의 센서 노드로부터 상기 입력 신호를 수신할 수 있고, 입력 신호를 기초로 목적 함수를 계산할 수 있다. 상기 목적 함수는 심볼 바이 심볼(symbol by symbol) 형태의 함수인
Figure PCTKR2014011417-appb-I000013
로 표현될 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000014
이다.
일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 성능을 결정하기 위한 척도로서 컴퓨팅 전송율이 이용될 수 있다. 특정 패킷 전송 시간에서의 컴퓨팅 전송율은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000015
으로 정의될 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000016
는 다중 엑세스 채널을 n번 사용하여
Figure PCTKR2014011417-appb-I000017
개의 목적 함수가 계산됨을 의미한다. 또한, 컴퓨팅 전송율은 목적 함수 자체의 엔트로피(즉, 목적 함수의 정보 비트수)가 반영된다. 준 정적 페이딩 채널이 고려될 때, 평균 컴퓨팅 전송율은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000018
으로 표현될 수 있다.
예를 들어, 특정 패킷 시간에서 수학식 1로 표현된 다중 액세스 채널을 통해 수신 노드(120)가 데이터를 수신한다고 하자. 특정 패킷 시간에서의 컴퓨팅 전송율은 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000019
여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000020
이고,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000021
는 K개의 센서 노드들의 평균 전송 파워를 나타낸다. 무선 네트워크 시스템에 페이딩 환경이 적용될 경우, 수학식 2의 컴퓨팅 전송율은 수학식 3으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000022
페이딩 환경이 적용된 경우, 수학식 3에서 알 수 있듯이, 컴퓨팅 전송율은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000023
에 의해 제약되며,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000024
는 무선 네트워크 시스템내의 센서 노드의 개수(K)가 증가할수록 작아진다. 즉, 컴퓨팅 전송율은 K가 증가할수록 0으로 수렴한다. 일 실시예에 따른 센서 노드, 수신 노드, 및 무선 네트워크 시스템은 K가 증가하여도 컴퓨팅 전송율이 감소하는 문제를 해결할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 수신 노드에서 계산될 수 있는 목적 함수 및 목적 함수를 통해 도출 가능한 통계값을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도 2에는 산술 합 함수(Arithmetic Sum Function)(210)와 타입 함수(Type Function)(220)가 도시된다.
수신 노드는 산술 합 함수(210)와 타입 함수(220)를 이용하여 목적 함수를 계산할 수 있다. 소스 벡터에 대한 랜덤 벡터를
Figure PCTKR2014011417-appb-I000025
라 할 때, 수신 노드에서 표현될 수 있는 산술 합 함수는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000026
일 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000027
는 가중치(weighted arithmetic sum)를 위한 값을 나타낸다.
소스 벡터에 대한 랜덤 벡터를
Figure PCTKR2014011417-appb-I000028
라 하고,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000029
이라고 할 때, 타입 함수(220)는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000030
으로 표현될 수 있다. 타입 함수(220)는 복수 개의 소스 벡터들이
Figure PCTKR2014011417-appb-I000031
값들 중 하나로 선택될 때, 0에서
Figure PCTKR2014011417-appb-I000032
값들로 발생되는 소스 벡터들의 숫자 합을 구하는 함수이다. 타입 함수(220)를 통해 대칭 함수(Symmetric Function)가 도출될 수 있다. 즉, 타입 함수를 통해 도 2에 도시된 평균, 분산, 최대값, 또는 최소값 등의 통계값이 계산될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 센서 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서 노드(300)는 감지부(310), 프로세서(320), 및 전송부(330)를 포함한다. 센서 노드(300)는 복수 개의 센서 노드들과 적어도 하나의 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템 내에 위치한다.
일 실시예에 따르면, 감지부(310)는 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드(300)는 무선 네트워크 시스템 내의 객체를 감지하기 위해 설치될 수 있다. 여기서, 객체의 움직임이나 활동이 이벤트에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 감지된 이벤트를 기초로 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 센서 노드(300)와 수신 노드(340) 사이에 설정된 채널의 제1 채널 이득을 계산할 수 있다. 무선 네트워크 시스템 내에 위치한 복수 개의 센서 노드들(301, 302)은 복수 개의 센서 노드들(301, 302) 각각과 수신 노드(340) 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 계산할 수 있다. 여기서, 각각의 채널의 채널 이득을 제2 채널 이득이라 한다. 즉, 무선 네트워크 시스템 내의 모든 센서 노드들은 수신 노드로 데이터를 전송하기 위해 설정된 채널의 채널 이득을 계산할 수 있다. 또한, 무선 네트워크 시스템 내의 모든 센서 노드들은 채널 이득을 공유할 수 있다.
제1 채널 이득, 및 제2 채널 이득을 기초로 감지된 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신 노드(340)로 전송할 수 있는 제1 전송 그룹이 형성될 수 있다. 제1 전송 그룹이 형성됨에 따라 프로세서(320)는 센서 노드(300)가 제1 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 이득이 제2 채널 이득보다 낮은 경우 센서 노드(300)는 제1 전송 그룹에 참여할 수 없다.
일 실시예에 따르면, 무선 네트워크 시스템 내의 모든 센서 노드들은 채널 이득을 공유할 수 있다. 채널 이득이 공유된 경우, 센서 노드(300)는 제1 채널 이득이 다른 채널 이득보다 작은지 확인할 수 있다. 즉, 센서 노드(300)는 제1 채널 이득과 제2 채널 이득을 비교할 수 있고, 비교 결과를 기초로 자신이 수신 노드(340)로 데이터를 전송할 수 있는지 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(320)는 센서 노드(300)가 제1 전송 그룹에 참여할 수 있다는 확인을 하는 경우, 센서 노드(300)의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 전송 파워를 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로 세서(320)는 제1 채널 이득, 및 제1 전송 그룹에 참여한 센서 노드들 각각과 수신 노드(340) 사이에 설정된 채널의 제3 채널 이득을 이용하여 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전송부(330)는 감지된 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신 노드(340)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서 노드(300)가 제1 시간 슬롯에서 제1 전송 그룹에 참여하지 못한 경우, 프로세서(320)는 제2 시간 슬롯에서 제1 채널 이득, 및 제1 전송 그룹에 참여하지 못한 센서 노드들 각각과 수신 노드(340) 사이에 설정된 채널의 제4 채널 이득을 비교한 결과를 기초로 형성된 제2 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인할 수 있다. 센서 노드(300)가 제2 전송 그룹에 참여하는 경우, 프로세서(320)는 데이터를 수신 노드(340)로 전송할 수 있다. 센서 노드(300)가 제2 전송 그룹에 참여하지 못하는 경우, 프로세서(320)는 다음 시간 슬롯까지 수신 노드(340)로 데이터를 전송하지 못하고, 대기할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 수신 노드(400)는 수신부(410), 및 프로세서(400)를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 수신부(410)는 무선 네트워크 시스템에 포함된 K개의 센서 노드들(430 내지 433) 중에서 상기 K개의 센서 노드들(430 내지 433) 각각과 수신 노드(400) 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 선택된 M개의 센서 노드들로부터 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 수신부(410)는 상기 데이터를 제1 시간 슬롯에서 수신할 수 있다. 여기서, M은 K보다 작을 수 있다. M이 K보다 작은 경우, K는 M의 정수배(즉, K=N*M)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(420)는 제1 시간 슬롯에서 수신한 데이터에 따라 정의된 제1 목적 함수를 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(420)는 제1 목적 함수를 이용하여 상기 이벤트를 분석할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신부(410)는 선택되지 않은 센서 노드들로부터 데이터를 제2 시간 슬롯에서 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신부(410)는 K-M개의 센서 노드들로부터 데이터를 제2 시간 슬롯에서 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신부(410)는 선택되지 않은 센서 노드들중에서 미리 정해진 기준에 따라 선택된 M개의 센서 노드들로부터 제2 시간 슬롯에서 데이터를 수신할 수 있다. 수신부(410)는 제2 시간 슬롯까지 2M개의 센서 노드들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 수신부(410)는 선택되지 못한 K-2M개의 센서 노드들로부터는 다음 시간 슬롯에서 데이터를 수신할 수 있다. 한편, 제2 시간 슬롯에서, 선택된 M개의 센서 노드들은 자신과 수신 노드(400)사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 선택된 센서 노드들일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(420)는 제2 시간 슬롯에서 수신한 데이터에 따라 정의된 제2 목적 함수를 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(420)는 제1 목적 함수, 및 제2 목적 함수를 이용하여 최종 목적 함수를 계산할 수 있고, 최종 목적 함수를 이용하여 무선 네트워크 시스템 내에 발생한 이벤트를 분석할 수 있다. 여기서, 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율은 제1 전송 시간 슬롯에서 선택된 M개의 센서 노드들 각각과 수신 노드(400) 사이에 설정된 채널의 채널 이득, 및 제1 전송 시간 슬롯에서 선택된 M개의 센서 노드들의 전송 파워에 따라 결정될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 센서 노드와 수신 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(500)은 복수 개의 센서 노드들(510 내지 515), 수신 노드(520), 및 컨트롤러를 포함한다. 일 실시예에 따른 컨트롤러는 상기 센서 노드들(510 내지 515), 및 수신 노드(520)와는 별개의 장치로서 무선 네트워크 시스템 내에 설치될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 컨트롤러는 수신 노드(520)에 포함될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 컨트롤러는 복수 개의 센서 노드들(510 내지 515)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, K개의 센서 노드들(510 내지 515)은 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 감지할 수 있다. 또한, K개의 센서 노드들(510 내지 515)은 이벤트에 따라 데이터를 생성할 수 있고, 생성된 데이터를 수신 노드(520)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신 노드(520)는 K개의 센서 노드들(510 내지 515)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 수신 노드(520)는 데이터에 따라 정의된 목적 함수를 계산할 수 있고, 목적 함수를 이용하여 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 분석할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러는 제1 시간 슬롯에서 K개의 센서 노드들(510 내지 515) 중에서 미리 정해진 기준에 따라 M개의 센서 노드들을 선택할 수 있다. 또한, 컨트롤러는 선택된 M개의 센서 노드들의 전송 파워를 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러는 K개의 센서 노드들(510 내지 515) 각각과 수신 노드(520) 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 M개의 센서 노드들을 선택할 수 있다.
K를 M의 배수라 할 때, N=K/M으로 정의할 수 있다. 채널 이득의 내림차순에 따른 센서 노드들(510 내지 515) 간의 순서를
Figure PCTKR2014011417-appb-I000033
라 하자.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000034
는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000035
조건을 만족한다. 매 패킷 전송 시간마다
Figure PCTKR2014011417-appb-I000036
순서에 해당하는 센서 노드만이 데이터를 전송할 수 있다. 이 경우, 모든 패킷 전송 시간에서, 수신 노드(520)는 함수
Figure PCTKR2014011417-appb-I000037
를 계산할 수 있다. 이 경우, 무선 네트워크 시스템(500)의 컴퓨팅 전송율은 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000038
여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000039
는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000040
번째 센서 노드의 전송파워를 나타낸다. 수학식 4에 따른 컴퓨팅 전송율은 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율이 아니라
Figure PCTKR2014011417-appb-I000041
에 대한 컴퓨팅 전송율을 나타낸다.
일 실시예에 따른 컨트롤러는 M개의 센서 노드들 각각과 수신 노드(520) 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 이용하여 전송 파워를 결정할 수 있다.
수학식 4에서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000042
는 평균 전송파워 P가 만족되도록 설정되어야 한다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000043
이라 할 때, 수학식 5가 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000044
Figure PCTKR2014011417-appb-I000045
를 통해 상수값 c가 결정될 수 있으며, 상수값 c는 수학식 6으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000046
상수값 c가 결정되면,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000047
는 수학식 7로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000048
Figure PCTKR2014011417-appb-I000049
번째 센서 노드의 전송파워가 평균 전송파워를 만족하도록 설정되는 경우, 수학식 4의 컴퓨팅 전송율은 수학식 8로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000050
수학식 8의 컴퓨팅 전송율은 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율이 아니고, 전송파워가 고려된
Figure PCTKR2014011417-appb-I000051
에 대한 컴퓨팅 전송율을 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 목적 함수의 로컬 컴퓨팅 특성을 이용하여 최종 목적 함수가 도출될 수 있다. 즉, 최종 목적 함수의 도출을 위해 로컬 컴퓨팅이 가능한 목적 함수가 이용될 수 있다. 예를 들어,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000052
를 센서 노드의 전체 집합이라 할 때, 전체 집합을
Figure PCTKR2014011417-appb-I000053
내지
Figure PCTKR2014011417-appb-I000054
로 분류한다면, 센서 노드의 전체 집합은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000055
으로 표현될 수 있다. 로컬 컴퓨팅이 가능한 목적 함수는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000056
내지
Figure PCTKR2014011417-appb-I000057
을 각각 계산한 후 최초에 계산하고자 하는 목적 함수
Figure PCTKR2014011417-appb-I000058
를 계산하는 것이 가능한 목적 함수를 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 로컬 컴퓨팅이 가능한 목적 함수는 arithmetic sum function과 type function을 포함할 수 있다.
매 패킷 전송 시간에 채널 이득이 상대적으로 큰 M개의 센서 노드들이 데이터를 전송할 수 있다. 최종 목적 함수 도출이 가능한 N개의 길이로 이루어진 조합의 개수는 수학식 9로 표현될 수 있다.
여기서, M개의 센서 노드의 집합은 N개의 길이로 이루어진 조합에서 중복을 허용하여 나타날 수 있다. 일 실시예에 따르면, 컨트롤러는 수학식 9에 따른 결과만큼 페어링 조합을 구성할 수 있다. 이하, 도 6을 참조하면서 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 복수 개의 센서 노드들을 포함하는 집합으로 구성된 페어링 조합을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)와 같이, K=4, M=N=2인 경우, (1,2)는 (3,4)와 결합이 가능하고, (1,3)은 (2,4)와 결합이 가능하다. K=4, M=N=2인 경우, 6개의 페어링 조합이 구성될 수 있다. K=4, M=N=2인 경우, 가능한 페어링 조합은 {(1,2), (3,4)}, {(1,3), (2,4)}, {(1,4), (2,3)}, {(2,3), (1,4)}, {(2,4), (1,3)}, 및 {(3,4), (1,2)}이다. 각각의 페어링 조합은 M개의 센서 노드들로 구성된 집합을 N개 포함할 수 있다. 또한, 각각의 페어링 조합은 무선 네트워크 시스템에 위치한 모든 센서 노드들을 포함한다.
도 6의 (b)와 같이, K=6, M=2, N=3인 경우, (1,2)는 (3,4), (3,5), (3,6), (4,5), (4,6), 및 (5,6)과 결합이 가능하다. (1,3)은 (2,4), (2,5), (2,6), (4,5), (4,6), 및 (5,6)과 결합이 가능하다. {(1,2), (3,4)}는 (5,6)과 결합이 가능하고, {(1,2), (3,5)}는 (4,6)과 결합이 가능하다. K=6, M=2, N=3인 경우, 도 6의 (b)를 참조할 때, 90개의 페어링 조합이 구성될 수 있다. 각각의 페어링 조합은 M개의 센서 노드들로 구성된 집합을 N개 포함할 수 있다. 또한, 각각의 페어링 조합은 무선 네트워크 시스템에 위치한 모든 센서 노드들을 포함한다.
도 6에 도시된 (a)와 (b)에서 확인할 수 있듯이, 페어링 조합이 구성될 경우, M개의 센서 노드들로 구성된 집합이 나타나는 개수는 동일하다. 또한, 독립적이고 동일한 분포를 따르는 채널의 특성(Independently and Identically Distributed, i.i.d)으로 인하여, M개의 센서 노드들로 구성된 집합이 전송에 참여할 확률은 동일하다. 따라서, 확률 1로 모든 패킷 전송 시간이 페어링 조합을 구성하는데 사용될 수 있다.
다시 도 5로 돌아와서, 일 실시예에 따른 데이터를 전송하는 M개의 센서 노드들은 채널 이득에 의해 결정된다. 여기서, 무선 네트워크 시스템 내에 위치한 모든 센서 노느들(510 내지 515) 각각과 수신 노드(520) 사이에 설정된 채널은 동일한 확률밀도함수
Figure PCTKR2014011417-appb-I000060
를 따르므로 M개의 센서 노드들로 구성된 집합이 데이터를 전송할 확률은 동일할 수 있다. 모든 센서 노드들(510 내지 515) 각각은 한 개의 시간 슬롯(또는 단위 시간 슬롯)에서 한 개의 데이터를 전송한다고 가정하자. 모든 센서 노드들이(510 내지 515) 데이터를 전송하기 위해 필요한 시간 슬롯의 개수를 T라 할 때, M개의 센서 노드들로 구성된 집합은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000061
번 데이터를 전송할 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000062
는 K개 중에서 M개를 선택할 수 있는 경우의 수이다.
예를 들어, K=6, M=2, N=3 일 때, 모든 센서 노드들(510 내지 515) 각각은 수신 노드(520)로 전송할 데이터가 9000개 있다고 하자. 단위 시간 슬롯에서 M개의 센서 노드들(즉, 2개의 센서 노드)이 데이터를 전송하므로, 모든 데이터가 전송되려면, 27000개(9000*3=27000)의 시간 슬롯이 필요하다. 즉, T=27000이다. M개의 센서 노드들로 구성된 집합은
Figure PCTKR2014011417-appb-I000063
번 데이터를 전송할 수 있다. 6개의 센서 노드들 중 2개의 센서 노드들로 구성된 집합은 (1,2), (1,3), (1,4), ... ,(4,6), 및 (5,6)으로 구성되며, 총 15개이다. 2개의 센서 노드들로 구성된 집합은 27000개의 시간 슬롯에서 1800번(27000/15=1800) 데이터를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, M개의 센서 노드들로 구성된 집합이 i번째에 포함된 페어링 조합의 개수는
Figure PCTKR2014011417-appb-I000064
에 따라 결정될 수 있다(여기서,
Figure PCTKR2014011417-appb-I000065
). 예를 들어, 도 6의 (b)를 참조하면, K=6, M=2, N=3 일 때, (1,2)가 첫 번째에 포함된 페어링 조합의 개수는 6개이고, (1,2)가 두 번째에 포함된 페어링 조합의 개수는 6개이다. 마찬가지로, (1,2)가 세 번째에 포함된 페어링 조합의 개수는 6개이다.
일 실시예에 따르면, M개의 센서 노드들로 구성된 집합이 데이터를 전송하는 횟수인
Figure PCTKR2014011417-appb-I000066
를
Figure PCTKR2014011417-appb-I000067
으로 나누면 수학식 10과 같다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000068
즉, 수학식 10에 따른
Figure PCTKR2014011417-appb-I000069
만큼 M개의 센서 노드들로 구성된 집합을 포함하는 페어링 조합에 시간 슬롯이 할당될 수 있다.
수학식 10을 통해 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율이 결정될 수 있다. 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율은 수학식 11로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014011417-appb-I000070
수학식 3의 컴퓨팅 전송율과 비교할 때, 수학식 11에 따른 컴퓨팅 전송율은 K가 증가하더라도 컴퓨팅 전송율이 0으로 수렴하지 않는다. 컴퓨팅 전송율이 0으로 수렴하지 않아 컴퓨팅 전송율 이득이 발생할 수 있다. 또한, 무선 네트워크 시스템의 컴퓨팅 용량이 증가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신 노드(520)는 목적 함수를 이용하여 이벤트를 분석할 수 있다. 이벤트를 분석할 경우, 수신 노드(520)는 동일 시간에 발생한 이벤트를 분석해야 한다. 수신 노드(520)가 동일 시간에 발생한 이벤트를 분석하기 위해서는 센서 노드들이 동일 시간에 발생한 이벤트를 기초로 생성된 데이터를 전송해야 한다. 동일 시간에 발생한 이벤트를 기초로 생성된 데이터가 전송되기 위해, 센서 노드들은 컨트롤러에 의해 구성된 페어링 조합에 따라 데이터를 전송한다.
예를 들어, 도 6의 (b)에 도시된 K=6, M=2, N=3을 살펴볼 때, 첫 번째 시간 슬롯에서 3번째, 및 5번째 센서 노드가 데이터를 전송할 경우, 3번째, 및 5번째 센서 노드는 301번째 시간에서 감지한 이벤트를 기초로 생성된 데이터를 수신 노드로 전송한다. 3번째, 및 5번째 센서 노드는 2번째 페어링 조합에 포함되기 때문에, 301번째 시간에서 감지한 이벤트를 기초로 생성된 데이터를 수신 노드로 전송한다. 두 번째 시간 슬롯에서 3번째, 및 4번째 센서 노드가 데이터를 전송할 경우, 3번째, 및 4번째 센서 노드는 첫 번째 시간에서 감지한 이벤트를 기초로 생성된 데이터를 수신 노드로 전송한다. 3번째, 및 4번째 센서 노드는 1번째 페어링 조합에 포함되기 때문에, 첫 번째 시간에서 감지한 이벤트를 기초로 생성된 데이터를 수신 노드로 전송한다.
도 7은 다른 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다. N=K/M이라고 하자.
도 7을 참조하면, 제1 시간 슬롯(710)에서 K개의 센서 노드들 중에서 채널 이득이 큰 M개의 센서 노드들만 데이터를 수신 노드로 전송할 수 있다. 예를 들어, 6개의 센서 노드들 중에서, 2번째와 5번째의 센서 노드만이 데이터를 전송할 수 있다. 수신 노드는 2번째와 5번째의 센서 노드가 전송한 데이터를 이용하여 목적 함수를 계산할 수 있다.
제2 시간 슬롯(720)에서 K-M개의 센서 노드들 중에서 채널 이득이 큰 M개의 센서 노드들만이 데이터를 수신 노드로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제2 시간 슬롯(720)에서, 4개의 센서 노드들 중에서, 1번째와 3번째 센서 노드만이 데이터를 전송할 수 있다. 수신 노드는 1번째와 3번째의 센서 노드가 전송한 데이터를 이용하여 목적 함수를 계산할 수 있다.
제3 시간 슬롯(730)에서 K-2M개의 센서 노드들 중에서 채널 이득이 큰 M개의 센서 노드들만이 데이터를 수신 노드로 전송할 수 있다. 수신 노드는 제3 시간 슬롯에서 전송된 데이터를 이용하여 목적 함수를 계산할 수 있다.
제N 시간 슬롯까지 진행되며, 제N 시간 슬롯에서 데이터를 전송하는 센서 노드들은 채널 이득이 작은 M개의 센서 노드들일 수 있다.
매 시간 슬롯에서 데이터를 전송하는 센서 노드들은 다르다. 즉, 전 시간 슬롯에서 데이터를 전송한 센서 노드들은 현재 시간 슬롯에서 데이터를 전송하지 않는다. N개의 시간 슬롯 동안 무선 네트워크 시스템에 있는 K개의 센서 노드들이 데이터 전송에 참가할 수 있다. 이 경우, 시간 지연은 N으로 감소할 수 있다. 또한, 수신 노드는 최종 목적 함수를 용이하게 계산할 수 있다. 예를 들어, 수신 노드는 매 시간 슬롯마다 계산한 목적 함수를 더해서 최종 목적 함수를 구할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 센서 노드의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 센서 노드는 복수 개의 센서 노드들, 및 수신 노드와 함께 무선 네트워크 시스템에 포함된다.
도 8을 참조하면, 센서 노드는 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트를 감지할 수 있다(810).
센서 노드는 상기 센서 노드와 수신 사이에 설정된 채널의 제1 채널 이득, 및 복수 개의 센서 노드들 각각과 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제2 채널 이득을 기초로 형성된 제1 전송 그룹에 상기 센서 노드가 참여할 수 있는지 여부를 확인할 수 있다(820). 센서 노드는 상기 확인하는 과정에 앞서서 수신 노드와 설정된 채널의 채널 이득을 계산할 수 있다. 또한, 무선 네트워크 시스템에 포함된 모든 센서 노드들은 자신과 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 공유할 수 있다.
센서 노드가 제1 전송 그룹에 참여하지 못하는 경우, 다음 시간 슬롯까지 대기할 수 있다(830). 제1 시간 슬롯에서 센서 노드가 제1 전송 그룹에 참여하지 못한 경우, 센서 노드는 제2 시간 슬롯에서 제1 채널 이득, 및 제1 전송 그룹에 참여하지 못한 센서 노드들 각각과 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제4 채널 이득을 비교한 결과를 기초로 형성된 제2 전송 그룹에 자신이 참여할 수 있는지 여부를 확인할 수 있다.
센서 노드가 제1 전송 그룹에 참여하는 경우, 센서 노드는 자신의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하는지 확인할 수 있다(840). 전송 파워가 미리 정해진 기준에 만족하지 않는 경우, 센서 노드는 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 자신의 전송 파워를 설정할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드는 제1 채널 이득, 및 제1 전송 그룹에 참여한 센서 노드와 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제3 채널 이득을 이용하여 자신의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 설정할 수 있다.
전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하면, 수신 노드는 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신 노드로 전송할 수 있다(860).
도 9는 일 실시예에 따른 수신 노드의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. K개의 센서 노드들과 적어도 하나의 수신 노드는 무선 네트워크 시스템에 포함된다.
도 9를 참조하면, 수신 노드는 K개의 센서 노드들 중에서 M개의 센서 노드들로부터 데이터를 수신할 수 있다(910). M개의 센서 노드들은 자신과 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 선택될 수 있다. 예를 들어, K개의 센서 노드들은 자신과 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 계산할 수 있다. K개의 센서 노드들은 채널 이득을 공유하여, 자신의 채널 이득이 상위 M개에 있는지 확인할 수 있다.
수신 노드는 수신한 데이터에 따라 정의된 제1 목적 함수를 계산할 수 있다(920).
수신 노드는 제1 목적 함수를 이용하여 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 분석할 수 있다(930).
일 실시예에 따르면, 수신 노드는 선택되지 않은 센서 노드들로부터 데이터를 제2 시간 슬롯에서 수신할 수 있다. 또한, 수신 노드는 제2 시간 슬롯에서 수신한 데이터에 따라 정의된 제2 목적 함수를 계산할 수 있다. 또한, 수신 노드는 제1 목적 함수, 및 제2 목적 함수를 이용하여 최종 목적 함수를 계산할 수 있고, 최종 목적 함수를 이용하여 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 분석할 수 있다. 상기 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율은 M개의 센서 노드들 각각과 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득, 및 M개의 센서 노드들의 전송 파워에 따라 결정될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 무선 네트워크 시스템에 있어서,
    상기 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 감지하고, 상기 이벤트에 따라 생성된 데이터를 수신 노드로 전송하는 K개의 센서 노드들;
    상기 K개의 센서 노드들로부터 상기 데이터를 수신하고, 상기 데이터에 따라 정의된 목적 함수를 계산하고, 상기 목적 함수를 이용하여 상기 무선 네트워크 시스템에서 발생한 이벤트를 분석하는 적어도 하나의 수신 노드; 및
    제1 시간 슬롯에서 상기 K개의 센서 노드들 중에서 미리 정해진 기준에 따라 M개의 센서 노드들을 선택하고, 상기 M개의 센서 노드들의 전송 파워를 설정하는 컨트롤러
    를 포함하는 무선 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 K개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 상기 M개의 센서 노드들을 선택하는,
    무선 네트워크 시스템
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 M개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 이용하여 상기 전송 파워를 설정하는,
    무선 네트워크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    수학식
    Figure PCTKR2014011417-appb-I000071
    에 따른 결과만큼 페어링 조합을 구성하고,
    상기 페어링 조합은 M개로 구성된 센서 노드들의 집합을 기초로 형성되고,
    K는 무선 네트워크 시스템에 위치한 센서 노드의 개수, M은 데이터 전송을 위해 미리 정해진 기준에 따라 선택된 센서 노드의 개수, 및 N=K/N인,
    무선 네트워크 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율은,
    상기 M개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득, 및 상기 M개의 센서 노드의 전송 파워에 따라 결정되는,
    무선 네트워크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    선택되지 않은 센서 노드들 중에서 상기 선택되지 않은 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 제2 시간 슬롯에서 상기 수신 노드로 데이터를 전송할 센서 노드들을 선택하는,
    무선 네트워크 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신 노드는,
    상기 제1 시간 슬롯에서 전송된 데이터에 따라 정의된 제1 목적 함수, 및 상기 제2 시간 슬롯에서 전송된 데이터에 따라 정의된 제2 목적 함수를 이용하여 상기 목적 함수를 계산하는,
    무선 네트워크 시스템.
  8. 적어도 하나의 수신 노드와 복수 개의 센서 노드들을 포함하는 무선 네트워크 시스템에서 센서 노드에 있어서,
    상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트를 감지하는 감지부;
    상기 센서 노드와 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제1 채널 이득, 및 상기 복수 개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제2 채널 이득을 기초로 형성된 제1 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인하고, 상기 확인에 따라 상기 센서 노드의 전송 파워가 미리 정해진 기준을 만족하도록 상기 전송 파워를 설정하는 프로세서; 및
    상기 감지된 이벤트에 따라 생성된 데이터를 상기 수신 노드로 전송하는 전송부
    를 포함하는 센서 노드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 채널 이득, 및 상기 제1 전송 그룹에 참여한 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제3 채널 이득을 이용하여 상기 전송 파워가 상기 미리 정해진 기준을 만족하도록 설정하는,
    센서 노드.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 시간 슬롯에서 상기 제1 전송 그룹에 참여하지 못한 경우, 제2 시간 슬롯에서 상기 제1 채널 이득, 및 상기 제1 전송 그룹에 참여하지 못한 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 제4 채널 이득을 비교한 결과를 기초로 형성된 제2 전송 그룹에 참여할 수 있는지 여부를 확인하는,
    센서 노드.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 센서 노드와 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널, 및 상기 복수 개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널은, 페이딩 채널인,
    센서 노드.
  12. 적어도 하나의 수신 노드와 K개의 센서 노드들을 포함하는 무선 네트워크 시스템에서 상기 수신 노드에 있어서,
    상기 K개의 센서 노드들 중에서 상기 K개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득을 기초로 선택된 M개의 센서 노드들로부터 상기 무선 네트워크 시스템 내에서 발생한 이벤트에 따라 생성된 데이터를 제1 시간 슬롯에서 수신하는 수신부; 및
    상기 수신한 데이터에 따라 정의된 제1 목적 함수를 계산하고, 상기 제1 목적 함수를 이용하여 상기 이벤트를 분석하는 프로세서
    를 포함하는 수신 노드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수신부는,
    선택되지 않은 센서 노드들로부터 상기 데이터를 제2 시간 슬롯에서 수신하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 시간 슬롯에서 수신한 데이터에 따라 정의된 제2 목적 함수를 계산하고, 상기 제1 목적 함수, 및 상기 제2 목적 함수를 이용하여 최종 목적 함수를 계산하고, 상기 최종 목적 함수를 이용하여 상기 이벤트를 분석하는,
    수신 노드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 최종 목적 함수에 대한 컴퓨팅 전송율은,
    상기 M개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널의 채널 이득, 및 상기 M개의 센서 노드들의 전송 파워에 따라 결정되는,
    수신 노드.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 K개의 센서 노드들 각각과 상기 수신 노드 사이에 설정된 채널은 페이딩 채널인,
    수신 노드.
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