KR101546252B1 - Senser node and server, and wireless sensor network system comprising them and method of managing wireless sensor network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서노드와 서버, 이를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템 및 그 운영방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여 센서노드의 활성모드를 제어하고, 센서노드 자체에서 중복된 센싱 데이터를 제어하여 센서노드의 에너지 효율을 향상시킨 센서노드와 서버, 이를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템 및 그 운영방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor node and a server, a wireless sensor network system including the sensor node and a server, and a method of operating the same. More particularly, The present invention relates to a sensor node and a server that improve energy efficiency of a sensor node by controlling redundant sensing data in a sensor node itself, a wireless sensor network system including the same, and a method of operating the same.
최근 무선센서 네트워크는 광범위한 응용이 가능하여 많은 주목을 받고 있다. 무선센서 네트워크는 수많은 센서노드들과 몇몇의 베이스 스테이션으로 구성되어 있으며, 각각의 센서노드는 배터리로 작동되어 수명이 길지 않고, 낮은 주파수 대역을 사용하므로 네트워크 토폴로지의 변화가 자주 발생하는 특성을 가지고 있다. 또한, 데이터 충돌율이 높고 불필요한 에너지 소비가 많은 문제점이 있으며 그 중에서도 통신과 관련된 에너지 소모를 감소시키는 연구가 가장 많이 진행되어 왔다. Recently, wireless sensor networks have received much attention because of their wide range of applications. The wireless sensor network consists of many sensor nodes and several base stations. Each sensor node is battery operated and does not have a long life. Because it uses a low frequency band, the network topology changes frequently. . In addition, there is a problem that data collision rate is high and unnecessary energy consumption is large, and among them, studies for reducing energy consumption related to communication have been most advanced.
한편, 패킷의 수신과 전송 속도는 노드 간에 패킷을 라우팅할 때 고려되어 진다. 프로토콜은 패킷의 브로드케스팅에 기반하며, 이는 센서 노드의 큰 에너지 소모를 야기 시킨다. 따라서, 송신 주파수는 중복 메시지를 수신하지 않는 노드마다 최소화된다. 이 방법을 구현하는 기존의 방식은 크게 결정론적 방식과 확률론적 방식으로 분류된다.On the other hand, packet reception and transmission speed are considered when routing packets between nodes. The protocol is based on packet broadcasting, which causes a large energy consumption of the sensor node. Thus, the transmit frequency is minimized for each node that does not receive duplicate messages. The existing methods of implementing this method are largely classified into a deterministic method and a probabilistic method.
결정론적 방식은 적절하게 패킷이 전송된 인접 노드를 사전에 결정하여 노드의 패킷 전송 횟수를 감소시킨다. 인접 노드는 클러스터 헤드 또는 백본 트리 기법 사용에 의해 결정된다. 이러한 접근 방식은 두 가지 단점이 있다. The deterministic method reduces the number of packet transmissions of a node by appropriately determining a neighbor node to which a packet is transmitted. Neighbor nodes are determined by using cluster head or backbone tree techniques. This approach has two drawbacks.
첫째, 선택된 인접 노드가 다른 노드에게 패킷 전송을 금지하는 비정상적인 상태일 경우, 인접한 다른 노드는 패킷을 전송받지 못하여 네트워크 형성을 실패하며, 결국 패킷을 수신할 수 없게 된다. First, if the selected neighbor node is in an abnormal state prohibiting transmission of a packet to another node, the neighboring node fails to form a network because it can not receive the packet, and consequently, the packet can not be received.
둘째, 패킷 전송은 미리 결정된 노드들에 의해서만 한정되고, 그 부하는 다른 노드에 비해 증가할 수 있다. 따라서 노드는 추가 오버헤드가 발생할 때 주기적으로 교체할 필요가 있다.Second, the packet transmission is limited only by predetermined nodes, and the load can be increased compared to other nodes. Therefore, the node needs to be replaced periodically when additional overhead occurs.
확률론적 방식은 각 노드가 주어진 가십 확률로 메시지를 전송하는 가십핑 프로토콜(Gossiping Protocol)을 대표적인 방식이다. 확률적으로 이웃 노드들이 결정되기 때문에 추가로 오버헤드없이 주변 노드가 결정되어지면 이로 인하여 전체 네트워크의 균등하게 분포되는 장점이 있다. The probabilistic approach is a gossiping protocol in which each node transmits a message with a given gaussian probability. Since the neighbor nodes are probabilistically determined, if the neighbor nodes are determined without additional overhead, the whole network is advantageously distributed evenly.
하지만 임의의 망에 적합한 가십 확률을 결정하기 어렵고, 노드의 고장, 에러 그리고 노드의 분포에 따라서 가십 확률이 동적으로 변경되어야 한다. However, it is difficult to determine a suitable gaussian probability for an arbitrary network, and the gauss probability should be changed dynamically according to the node failure, error, and node distribution.
무선 센서 네트워크 환경에서 배터리로 동작하는 센서 노드의 에너지 소비를 최소화함으로써 센서 노드 및 전체 네트워크의 수명을 연장하는 것이 매우 중요하다. In wireless sensor network environment, it is very important to extend the lifetime of sensor nodes and whole network by minimizing energy consumption of battery operated sensor nodes.
센서 노드의 에너지 소비는 주로 센싱, 프로세싱, 통신, 과정 중에 이루어지는데, 그 중에서도 통신 과정에서 가장 많은 에너지가 소비된다. 따라서 통신 횟수를 줄이거나 라우팅 방식을 변경함으로써 에너지 소비를 줄이는 연구가 많이 이루어지고 있다. The energy consumption of a sensor node is mainly performed during sensing, processing, communication, and processing, among which the most energy is consumed in a communication process. Therefore, many studies have been conducted to reduce energy consumption by reducing the number of communications or changing the routing method.
또한, 다수의 센서 노드가 넓은 지역에 분포되어있을 경우 싱크 노드 주변 노드들의 에너지가 먼저 소진되어 전체 센서 네트워크의 수명을 단축시킬 수 있으므로 전체 센서 노드들의 에너지 소모가 골고루 이루어질 수 있도록 제어할 필요가 있다.In addition, if a large number of sensor nodes are distributed over a wide area, the energy of the neighbor nodes of the sink node may be exhausted first, thereby shortening the lifetime of the entire sensor network. Therefore, it is necessary to control the energy consumption of all the sensor nodes to be uniform .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여 센서노드의 활성모드를 제어하고, 센서노드 자체에서 중복된 센싱 데이터를 제어하여 센서노드의 에너지 효율을 향상시킨 센서노드와 서버, 이를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템 및 그 운영방법을 제공하는 데 목적이 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor node control method for controlling an active mode of a sensor node by comparing residual energy data of the sensor node with average residual energy data of all the sensor nodes and controlling redundant sensing data in the sensor node itself, A sensor node and a server having improved energy efficiency, a wireless sensor network system including the same, and a method of operating the same.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 센서노드는,According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor node for a wireless sensor network,
기설정된 조건에 따라 센싱 데이터를 생성하는 센싱부; 잔류 에너지 데이터를 생성하는 에너지량 검출부; 싱크노드로 상기 센싱 데이터와 상기 잔류 에너지 데이터를 전송하고, 서버로부터 전송된 제어메시지를 상기 싱크노드로부터 수신하는 통신부; 및, 상기 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 제어부를 포함한다.A sensing unit for generating sensing data according to predetermined conditions; An energy amount detecting unit for generating residual energy data; A communication unit for transmitting the sensing data and the residual energy data to the sink node and receiving a control message transmitted from the sink node; And a controller for switching the operation mode to an active mode or an inactive mode according to the received control message.
또한, 상기 제어부는, 상기 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 동작모드 전환부와, 기설정된 시간 내에 상기 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성된 경우, 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 전송하지 않도록 하는 중복 데이터 처리부를 포함한다.The control unit may include an operation mode switching unit for switching an operation mode to an active mode or an inactive mode according to the received control message, and a control unit for, when sensing data overlapping with the sensing data is generated within a predetermined time, And a redundant data processing unit for preventing data from being transmitted to the sink node.
또한, 상기 중복 데이터 처리부는, 기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 강제 전송하도록 한다.Also, the redundant data processing unit forcibly transmits the last generated redundant sensing data to the sink node when the redundant sensing data that has not been transmitted within a preset time is more than a preset number of times.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 서버는,According to another aspect of the present invention, there is provided a server for a wireless sensor network,
싱크노드로부터 센서노드의 센싱 데이터와 잔류 에너지 데이터를 수신하고, 상기 싱크노드로 상기 센서노드에 대한 제어메시지를 전송하는 통신부; 상기 수신된 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하여 상기 통신부로 전달하는 제어부를 포함한다.A communication unit for receiving sensing data and residual energy data of the sensor node from the sink node and transmitting a control message for the sensor node to the sink node; And a control unit for determining an operation mode of the sensor node using the residual energy data of the received sensor node, generating a control message for the determined operation mode, and transmitting the generated control message to the communication unit.
또한, 상기 제어부는, 상기 통신부로부터 상기 수신된 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 전달 받고, 이를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하는 동작모드 결정부와, 상기 동작모드 결정부에서 결정된 동작모드에 따라, 상기 센서노드에 대한 제어메시지를 생성하고, 상기 제어메시지를 상기 통신부로 전달하는 제어메시지 생성부를 포함한다.The control unit may further include an operation mode determination unit that receives the residual energy data of the received sensor node from the communication unit and determines an operation mode of the sensor node using the received residual energy data, And a control message generator for generating a control message for the sensor node and transmitting the control message to the communication unit.
또한, 상기 동작모드 결정부는, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 상기 센서노드를 활성모드로 결정하고, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 상기 센서노드를 비활성모드로 결정한다. The operation mode determination unit compares the residual energy data of the sensor node with the average residual energy data of the entire sensor node. When the residual energy data of the sensor node is equal to or greater than the average residual energy data, And determines the sensor node to be in an inactive mode when the residual energy data of the sensor node is smaller than the average residual energy data.
또한, 상기 결정된 활성모드 및 비활성모드에 대한 정보는 상기 센서노드의 가십(Gossip) 확률에 대한 정보를 포함한다.In addition, the determined information on the active mode and the inactive mode includes information on a gossip probability of the sensor node.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템은,In the wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention,
센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 생성하고, 싱크노드로 상기 센싱 데이터와 상기 잔류 에너지 데이터를 전송하는 센서노드; 상기 센서노드로부터 전송받은 상기 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 서버로 전송하는 싱크노드; 및, 상기 싱크노드로부터 상기 센서노드의 상기 센싱 데이터와 잔류 에너지 데이터를 수신하고, 상기 수신된 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하는 서버를 포함한다.A sensor node for generating sensing data and residual energy data and transmitting the sensing data and the residual energy data to a sink node; A sink node for transmitting the sensing data and residual energy data received from the sensor node to a server; And receiving the sensing data and the residual energy data of the sensor node from the sink node, determining an operation mode of the sensor node using the residual energy data of the received sensor node, And a server for generating the server.
또한, 상기 센서노드는, 상기 싱크노드로부터 상기 서버에서 생성된 제어메시지를 수신하고, 상기 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환한다.Also, the sensor node receives the control message generated in the server from the sink node, and switches the operation mode to the active mode or the inactive mode according to the received control message.
또한, 상기 센서노드는, 기설정된 시간 내에 상기 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성된 경우, 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 전송하지 않도록 한다.In addition, when the sensing data overlapping the sensing data is generated within a predetermined time, the sensor node does not transmit the overlapping sensing data to the sink node.
또한, 상기 센서노드는, 기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 강제 전송하도록 한다.Also, the sensor node forcibly transmits the last generated redundant sensing data to the sink node when the redundant sensing data that has not been transmitted within a preset time is more than a preset number of times.
또한, 상기 서버는, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 상기 센서노드를 활성모드로 결정하고, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 상기 센서노드를 비활성모드로 결정한다.The server may compare the residual energy data of the sensor node with the average residual energy data of the entire sensor node, and if the residual energy data of the sensor node is equal to or greater than the average residual energy data, Mode and determines the sensor node to be in an inactive mode when the residual energy data of the sensor node is smaller than the average residual energy data.
또한, 상기 결정된 활성모드 및 비활성모드에 대한 정보는 상기 센서노드의 가십(Gossip) 확률에 대한 정보를 포함한다.In addition, the determined information on the active mode and the inactive mode includes information on a gossip probability of the sensor node.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 운영방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a wireless sensor network,
센서노드에 의해 생성된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터가 싱크노드로 전송되는 단계; 싱크노드에 의해, 상기 전송된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터가 서버로 전송되는 단계; 및, 서버에 의해, 상기 전송된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하는 단계를 포함한다.Transmitting sensed data and residual energy data generated by the sensor node to a sink node; Transmitting, by the sink node, the transmitted sensing data and residual energy data to a server; And determining, by the server, an operation mode of the sensor node using the transmitted sensing data and residual energy data, and generating a control message for the determined operation mode.
또한, 상기 서버에 의해 생성된 제어메시지를 상기 싱크노드로부터 수신하고, 상기 수신된 제어메시지에 따라 상기 센서노드의 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 단계를 포함한다.Receiving a control message generated by the server from the sink node, and switching an operation mode of the sensor node to an active mode or an inactive mode according to the received control message.
또한, 상기 센서노드에 의해, 기설정된 시간 내에 상기 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성된 경우, 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 전송하지 않도록 한다.In addition, when the sensing node generates sensing data that overlaps with the sensing data within a predetermined time, the sensing node does not transmit the sensing data to the sink node.
또한, 기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 상기 센서노드가 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 강제 전송하는 단계를 포함한다.In addition, when the number of the overlapped sensing data that has not been transmitted within a predetermined time is more than a preset number, the sensor node forcibly transmits the last generated duplicated sensing data to the sink node.
또한, 상기 서버는, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 상기 센서노드를 활성모드로 결정하고, 상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 상기 센서노드를 비활성모드로 결정한다.The server may compare the residual energy data of the sensor node with the average residual energy data of the entire sensor node, and if the residual energy data of the sensor node is equal to or greater than the average residual energy data, Mode and determines the sensor node to be in an inactive mode when the residual energy data of the sensor node is smaller than the average residual energy data.
또한, 상기 결정된 활성모드 및 비활성모드에 대한 정보는 상기 센서노드의 가십(Gossip) 확률에 대한 정보를 포함한다.In addition, the determined information on the active mode and the inactive mode includes information on a gossip probability of the sensor node.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 센서노드와 서버, 이를 포함하는 무선센서 네트워크 시스템 및 그 운영방법에 의하면,According to the sensor node and the server, the wireless sensor network system including the sensor node and the server, and the operation method thereof,
서버에 의해 센서노드의 잔류 에너지량과 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지량의 크기를 비교하여 가십 확률을 제어함으로써, 센서노드의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The energy efficiency of the sensor node can be improved by controlling the gossip probability by comparing the residual energy amount of the sensor node with the average residual energy amount of the entire sensor nodes by the server.
또한, 센서노드 자체에서 중복된 데이터를 제어함으로써 각 센서노드의 소비 전력을 최소화하고 전체 네트워크의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Also, by controlling redundant data in the sensor node itself, power consumption of each sensor node can be minimized and the lifetime of the entire network can be increased.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 센서노드를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 서버를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 운영방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 센서노드의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 서버의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법의 성능 평가를 위한 센서노드와 싱크노드의 배치도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법의 성능 평가 결과를 보여주는 그래프로, 평균 잔류 에너지를 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법의 성능 평가 결과를 보여주는 그래프로, 각각의 센서노드의 잔류 에너지 표준편차를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법의 성능 평가 결과를 보여주는 그래프로, 패킷 전송의 평균 속도를 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법의 성능 평가 결과를 보여주는 그래프로, 시간 경과에 따라 생존하고 있는 센서노드의 수를 비교한 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a sensor node for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a server for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation of a sensor node for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operation of a server for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
7 is a layout diagram of a sensor node and a sink node for performance evaluation of a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a result of performance evaluation of a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention, and is a graph comparing average residual energy.
FIG. 9 is a graph showing performance evaluation results of a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention, and is a graph comparing residual energy standard deviation of each sensor node.
FIG. 10 is a graph showing a result of performance evaluation of a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention, and is a graph comparing average speeds of packet transmission.
FIG. 11 is a graph showing performance evaluation results of a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention, and is a graph comparing the number of sensor nodes that are alive over time.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals as used in the appended drawings denote like elements, unless indicated otherwise. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템은, 센서노드(100)와, 싱크노드(200)와, 서버(300)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a wireless sensor network system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 센서노드(100)는 기설정된 조건에 따라 센싱 데이터를 생성한다. 또한, 센서노드 자체의 잔류 에너지량에 대한 데이터인 잔류 에너지 데이터 생성한다. 센서노드(100)는 생성된 센싱 데이터와 잔류 에너지 데이터를 싱크노드(200)로 전송한다. The
상기 싱크노드(200)는 센서노드(100)로부터 전송받은 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 서버(300)로 전송하고, 서버(300)에서 생성된 제어메시지를 수신하여 센서노드(100)로 전송한다.The
상기 서버(300)는 싱크노드(200)로부터 센서노드(100)의 센싱 데이터와 잔류 에너지 데이터를 수신하고, 상기 수신된 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 이용하여 센서노드(100)의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하여 싱크노드(200)로 전송한다.The
상기 센서노드(100)는 서버(300)에서 생성된 제어메시지를 싱크노드(200)로부터 수신하고, 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환한다.The
또한, 센서노드(100)는 기설정된 시간 내에 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성된 경우, 중복된 센싱 데이터를 싱크노드로 전송하지 않도록 제어한다. 또한, 센서노드(100)는 기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 싱크노드(200)로 강제 전송하도록 제어한다.In addition, when the sensing data overlapping with the sensing data is generated within a preset time, the
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 센서노드(100)와 서버(300)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 센서노드(100)를 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 센서노드(100)는, 센싱부(110)와, 에너지량 검출부(120)와, 통신부(130)와, 제어부(140)를 포함한다.2 is a block diagram illustrating a
상기 센싱부(110)는 사용자에 의해 기설정된 조건에 따라 피감지물의 특정 파라미터를 감지하여 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 센싱부는 피감지물의 온도, 습도, 조도 등을 감지하여 센싱 데이터를 생성한다.The
상기 에너지량 검출부(120)는 센서노드(100) 자체의 잔류 에너지량을 산출하여 잔류 에너지 데이터를 생성한다. 센서노드(100)의 에너지 소비는 주로 센싱, 프로세싱, 통신 과정 중에 이루어지는데, 그 중에서도 통신 과정에서 가장 많은 에너지가 소비된다. 따라서, 상기 에너지량 검출부(120)는 센싱부(110), 통신부(130), 제어부(140)의 에너지 소비량을 산출하며, 필요한 경우 통신부(130)의 에너지 소비량만을 산출할 수도 있다.The energy
상기 통신부(130)는, 예를 들어 RF 통신을 통해 주기적으로 센싱부(110)에서 생성된 센싱 데이터와 함께 에너지량 검출부(120)에서 생성된 잔류 에너지 데이터를 싱크노드(200)로 전송한다. 그리고, 서버(300)로부터 전송된 제어메시지를 싱크노드(200)로부터 수신한다. 한편, 싱크노드(200)는 센서노드(100)로부터 수신한 데이터를 시리얼 통신을 통하여 서버(300)로 전송한다.The
상기 제어부(140)는 동작모드 전환부(141)와, 중복 데이터 처리부(142)를 포함한다. The
상기 동작모드 전환부(141)는 통신부(130)에서 수신된 제어메시지를 받아서 수신된 제어메시지에 따라 센서노드(100)의 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드 또는 수면모드로 전환한다. The operation
센서노드(100)의 동작 모드 및 가십 확률은 해당 센서노드의 잔류 에너지량이 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지량 이상이면 해당 센서노드는 활성모드(Active Mode)로 결정된다. 활성모드에서는 데이터 센싱 및 데이터 전송주기가 정상 주기로 이루어지며, 가십 확률은 기설정된 비율, 예를 들어 80%이상으로 변경된다. 센서노드(100)의 가십 확률을 예를 들어 80% 이상으로 변경함으로써 센서노드의 포워딩 참석 확률을 높일 수 있다. The operation mode and gauss probability of the
해당 센서노드의 잔류 에너지량이 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지량 미만이면 해당 센서노드는 비활성 모드(Sleep Mode)로 결정된다. 비활성모드에서는 데이터 센싱 및 데이터 전송 주기를 기설정된 주기, 예를 들어, 3배 주기로 변경하며 가십 확률은 기설정된 비율, 예를 들어 20% 미만으로 변경한다. 센서노드의 가십 확률을 20% 미만으로 변경함으로써 해당 센서노드의 포워딩 참석 확률을 낮추어 참석하지 못하게 한다. 가십 확률을 낮춤으로 인하여 불필요한 송수신을 방지하여 전체 무선센서 네트워크의 수명을 연장할 수 있다.If the residual energy amount of the corresponding sensor node is less than the average residual energy amount of the entire sensor node, the corresponding sensor node is determined as the sleep mode. In the inactive mode, the data sensing and data transmission period is changed to a predetermined period, for example, three times, and the gossip probability is changed to a predetermined rate, for example, less than 20%. By changing the gossip probability of the sensor node to less than 20%, the possibility of participating in the forwarding of the corresponding sensor node is lowered. By reducing the gossip probability, unnecessary transmission and reception can be prevented, and the life of the entire wireless sensor network can be extended.
상기 중복 데이터 처리부(142)는 센싱부(110)에서 생성된 센싱 데이터를 수신하여, 기설정된 시간 내에 기존에 수신된 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성되면, 중복된 센싱 데이터를 싱크노드로 전송하지 않도록 제어한다. The redundant
일반적으로 기존의 센서노드는 주기적으로 온도, 습도, 조도 등의 센싱 데이터를 싱크노드로 전송한다. 하지만 매초 마다 센싱된 데이터들은 중복된 데이터가 많다. 그로 인하여 불필요한 송신을 하게 되어 전력낭비를 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센서노드는 자체적으로 중복 데이터를 제어함으로써 전체 네트워크의 수명을 연장할 수 있다. Generally, the existing sensor node periodically transmits sensed data such as temperature, humidity, and illumination to the sink node. However, the data that is sensed every second has a lot of redundant data. This causes unnecessary transmission and wastes power. The sensor node according to an embodiment of the present invention can extend the lifetime of the entire network by controlling the redundant data by itself.
또한, 중복 데이터 처리부(142)는 기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 싱크노드(200)로 강제 전송하도록 제어한다. 센서노드 자체 내에서 이전에 송신한 센싱 데이터값을 가지고 있으며, 중복된 데이터를 지속적으로 송신하지 않으면, 센서노드를 관리하는 서버는 센서노드가 수명이 끝났다는 걸로 판단하기 때문에, 이를 방지하기 위해서 기설정된 시간 내에 기설정된 회수, 예를 들어 3회의 중복 센싱 데이터를 센싱부(110)로부터 수신하면 중복 데이터 처리부(142)는 최후에 생성된 센싱 데이터를 싱크노드(200)로 강제 전송하도록 한다. 따라서, 중복된 데이터가 있더라도 매초 전송을 하지 않고 정상 주기보다도 기설정된 회수, 예를 들어 3회 송신을 하지 않음으로써 센서노드의 소비 전력을 최소화할 수 있다. The redundant
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 서버를 도시한 블록도이다. 서버(300)는 각각의 센서노드(100)로부터 수신된 데이터를 취합하여 모니터링하고, 각각의 센서노드(100)의 동작 모드를 결정한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 서버(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 통신부(310)와 제어부(320)를 포함한다.3 is a block diagram illustrating a server for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. The
상기 통신부(310)는 싱크노드(200)로부터 센서노드(100)의 센싱 데이터와 잔류 에너지 데이터를 수신하고, 이를 제어부(320)로 전달한다. 그리고, 제어부(320)에 의해 결정된 센서노드(100)에 대한 제어메시지를 싱크노드(200)로 전송한다.The
상기 제어부(320)는, 동작모드 결정부(321)와 제어메시지 생성부(322)를 포함한다.The
상기 동작모드 결정부(321)는 통신부(310)로부터 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 전달 받고, 이를 이용하여 해당 센서노드의 동작모드를 결정한다. 동작모드 결정은 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지와 각각의 센서노드의 잔류 에너지를 비교함으로써 결정된다. 해당 센서노드의 잔류 에너지가 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지보다 높을 경우, 활성모드로 작동하도록 결정하고, 잔류 에너지가 전체 센서노드의 평균 잔류 에너지보다 낮을 경우, 비활성모드로 동작하도록 결정한다. 이때 동작모드 결정과 함께, 해당 센서노드의 가십 확률도 결정한다. 예를 들어, 해당 센서노드를 활성모드로 결정한 경우, 해당 센서노드의 가십 확률은 기설정된 비율(예를 들어 80%이상)로 변경되도록 한다. 해당 센서노드를 비활성모드로 결정한 경우, 해당 센서노드의 가십 확률은 기설정된 비율(예를 들어 20% 미만)로 변경되도록 한다.The operation
상기 제어메시지 생성부(322)는 동작모드 결정부(321)에서 결정된 동작모드에 따라, 해당 센서노드에 대한 제어메시지를 생성하고, 이를 통신부(310)로 전달한다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 운영방법을 도시한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 운영방법은, 센서노드에 의해 생성된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터가 싱크노드로 전송되는 단계(S100)와, 싱크노드에 의해, 상기 전송된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터가 서버로 전송되는 단계(S200)와, 서버에 의해, 상기 전송된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하는 단계(S300)를 포함한다.4, a method of operating a wireless sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention includes a step S100 of transmitting sensed data and residual energy data generated by a sensor node to a sink node, (S200) of transmitting the sensed data and the residual energy data to the server (S200), determining an operation mode of the sensor node using the sensed data and the residual energy data transmitted by the server, And generating a control message for the mode (S300).
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 센서노드(100)와 서버(300)의 동작과정에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation process of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 센서노드의 동작 과정을 도시한 순서도이다. 도 5에는 센서노드(100)가 싱크노드(200)로부터 제어메시지를 수신한 후의 동작 과정이 도시되어 있다.5 is a flowchart illustrating an operation of a sensor node for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 shows an operation process after the
먼저, 센싱 데이터값(ND)을 0으로 설정한다. (S110)First, the sensing data value ND is set to zero. (S110)
그 다음, 싱크노드로부터 수신된 제어메시지가 있는 지를 확인하고(S120), 제어메시지가 있으면, 제어메시지에 활성모드 명령이 있는 지를 확인한다. (S130)Then, it is checked whether there is a control message received from the sink node (S120). If there is a control message, it is confirmed whether there is an active mode command in the control message. (S130)
제어메시지에 활성모드 명령이 있으면, 센서노드(100)를 활성화시켜서 센싱 데이터를 생성한다. (S140) 이때, 센서노드(100)의 가십 확률을 예를 들어 80% 이상으로 변경하여 센서노드의 포워딩 참석 확률을 높인다.If there is an active mode command in the control message, the
제어메시지에 비활성모드 명령이 있으면, 센서노드(100)를 비활성화시킨다. 즉, 데이터 센싱 및 데이터 전송 주기를 기설정된 주기, 예를 들어, 3배 주기로 변경하며 가십 확률은 기설정된 비율, 예를 들어 20% 미만으로 변경하여 센서노드의 포워딩 참석 확률을 낮춘다.If there is an inactive mode command in the control message, the
그 다음, 이전에 센싱된 데이터와 비교하여 중복된 데이터인지 여부를 판단하고(S150), 중복된 데이터이면, 센싱 데이터값(ND)이 3이 될 때까지 1씩 증가시킨다. (S151, S152) 중복된 데이터가 아니면, 생성된 센싱 데이터를 싱크노드로 전송하고(S160), 다음 센싱 주기가 될 때까지 대기한다. (S170)Then, it is determined whether or not the data is previously compared with the previously sensed data (S150). If the data is redundant, the sensing data value ND is incremented by 1 until the sensing data value ND becomes 3. (S151, S152). If it is not duplicated data, the generated sensing data is transmitted to the sink node (S160) and waits until the next sensing period is reached. (S170)
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크용 서버의 동작 과정을 도시한 순서도이다. 도 6에는 싱크노드(200)로부터 센서노드(100)의 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 수신한 후의 동작과정이 도시되어 있다.6 is a flowchart illustrating an operation of a server for a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 shows an operation process after sensing data and residual energy data of the
먼저, 싱크노드(200)로부터 센서노드(100)의 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 수신한다. (S310)First, the sensing data and the residual energy data of the
그 다음, 수신된 잔류 에너지 데이터를 이용하여 센서노드의 동작모드를 결정한다. (320) 즉, 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여, 해당 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 해당 센서노드를 활성모드로 결정하고, 해당 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 해당 센서노드를 비활성모드로 결정한다. 이때 동작모드 결정과 함께, 해당 센서노드의 가십 확률도 결정한다.Next, the operation mode of the sensor node is determined using the received residual energy data. If the residual energy data of the corresponding sensor node is equal to or greater than the average residual energy data of the sensor node, And if the residual energy data of the corresponding sensor node is smaller than the average residual energy data, the corresponding sensor node is determined as the inactive mode. At this time, in addition to the determination of the operation mode, the guzzling probability of the corresponding sensor node is also determined.
그 다음, 해당 센서노드의 이전의 동작모드와 동일한 지 여부를 판단하고(S330), 동일한 경우, 별도의 제어메시지를 생성하지 않고, 다른 경우, 새로운 제어메시지를 생성하여 싱크노드로 전송한다.(S340)Then, it is determined whether the sensor node is identical to the previous operation mode of the corresponding sensor node (S330). Otherwise, a new control message is generated without generating a separate control message, and the new control message is transmitted to the sink node. S340)
이하에서는, 도 7 내지 도 11을 참조하여 기존 시스템 및 운영방법과 비교하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법의 성능을 설명한다. 도면에서, E-Gossip이 본 발명의 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법에 해당한다. 이하의 설명에서 E-Gossip 프로토콜은 본 발명의 실시예에 따른 무선센서 네트워크 시스템 및 운영방법을 의미한다.Hereinafter, the performance of the wireless sensor network system and the operation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 to FIG. In the figure, E-Gossip corresponds to a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention. In the following description, the E-Gossip protocol refers to a wireless sensor network system and an operation method according to an embodiment of the present invention.
E-Gossip의 성능을 평가하기 위해 NS-2를 이용하여 시뮬레이션 하였다. E-Gossip은 NS-2의 Gossiping Protocol 소스를 기반으로 작성하였다. 실험 환경은 IEEE 802.15.4 제안한 MAC프로토콜을 사용하였고, 네트워크의 전체 크기는 100m x 100m이고, 전체 노드의 수는 100개이다. To evaluate the performance of E-Gossip, we simulated using NS-2. E-Gossip is based on the Gossiping Protocol source of NS-2. The experimental environment used the IEEE 802.15.4 proposed MAC protocol, the total size of the network is 100m x 100m, and the total number of nodes is 100.
도 7과 같이, 각 센서노드는 싱크노드(도 7의 0번 노드) 주변으로 배치되었고, 시뮬레이션이 진행되면 각 센서노드들은 싱크노드에게 1초 주기로 데이터를 전송한다. 총 시뮬레이션 시간은 600초이고, 데이터 전송은 5초부터 595초까지 전송되도록 수행하였다. As shown in FIG. 7, each sensor node is disposed around a sink node (
데이터 전송은 싱크노드로 지정하고 소스에서 목적지로 30바이트의 크기를 가지는 패킷을 매 초당 CBR(Constant Bit Rate)을 사용하였다. 전송 파워는 0.4이고 수신 파워는 0.3으로 설정하였다. 시뮬레이션은 AODV 프로토콜, Gossiping Protocol, E-Gossip 프로토콜을 비교하였다.Data transmission is designated as sink node, and CBR (Constant Bit Rate) is used per packet every 30 bytes from source to destination. The transmission power was set at 0.4 and the reception power was set at 0.3. The simulation compares the AODV protocol, the Gossiping Protocol, and the E-Gossip protocol.
비교 결과, 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, E-Gossip 프로토콜이 기존의 AODV 프로토콜과 Gossiping Protocol보다 전체 노드의 평균 잔존에너지가 많은 것을 확인할 수 있었다. As a result of comparison, it is confirmed that the E-Gossip protocol has a larger average residual energy of all the nodes than the existing AODV protocol and the Gossiping Protocol, as shown in FIG. 8 to FIG.
AODV 프로토콜의 경우에는 소스노드와 목적지 노드 중간 노드가 에너지 고갈로 인하여 경로가 단절 되었을 때 경로를 재탐색하고 매초마다 데이터를 전송하였고, Gossiping Protocol은 매 초마다 노드들이 포워딩에 참석하는 반면 가십 확률이 낮은 노드들은 포워딩에 참여 하지 않기 때문에 전력량이 AODV 프로토콜보다 좋은 것을 확인할 수 있다. In the case of the AODV protocol, the source node and the intermediate node of the destination node search the path when the path is disconnected due to energy exhaustion, and transmit the data every second. The Gossiping Protocol transmits nodes every second, Since the lower nodes do not participate in the forwarding, we can confirm that the power is better than the AODV protocol.
이에 비해 E-Gossip 프로토콜은 각 센서마다 전력량을 비교하여 전력량이 평균전력량 이상일 때만 가십 확률을 높여 포워딩에 참석을 하게하고 평균전력량 미만일 때는 가십 확률을 낮춤으로써 AODV프로토콜과 Gossiping Protocol보다 평균 전력량이 높은 것을 확인할 수 있었다. On the other hand, E-Gossip protocol compares the power of each sensor and increases the probability of gossip only when the amount of power is above the average power, and makes it participate in forwarding. When it is below average power, it decreases the probability of gossip, so that average power is higher than AODV protocol and Gossiping Protocol I could confirm.
또한 E-Gossip 프로토콜은 중복 데이터를 전송하지 않음으로써 데이터 전송 시 일어나는 불필요한 에너지 소비를 안 하여 네트워크의 수명이 연장된 것을 확인할 수 있다.In addition, E-Gossip protocol does not transmit redundant data, so unnecessary energy consumption during data transmission can be avoided, so that the lifetime of the network is prolonged.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특설정 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.
100 : 센서노드
200 : 싱크노드
300 : 서버100: sensor node
200: sink node
300: server
Claims (19)
잔류 에너지 데이터를 생성하는 에너지량 검출부;
싱크노드로 상기 센싱 데이터와 상기 잔류 에너지 데이터를 전송하고, 서버로부터 전송된 제어메시지를 상기 싱크노드로부터 수신하는 통신부; 및,
상기 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 강제 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크용 센서노드.
A sensing unit for generating sensing data according to predetermined conditions;
An energy amount detecting unit for generating residual energy data;
A communication unit for transmitting the sensing data and the residual energy data to the sink node and receiving a control message transmitted from the sink node; And
And a control unit for switching an operation mode to an active mode or an inactive mode according to the received control message,
The control unit
And forcibly transmits the last generated redundant sensing data to the sink node when the redundant sensing data that has not been transmitted within a preset time is more than a preset number.
상기 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 동작모드 전환부를 포함하는 무선센서 네트워크용 센서노드.
The apparatus of claim 1,
And an operation mode switching unit for switching an operation mode to an active mode or an inactive mode according to the received control message.
상기 수신된 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하여 상기 통신부로 전달하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 상기 센서노드를 활성모드로 결정하고,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 상기 센서노드를 비활성모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크용 서버.
A communication unit for receiving sensing data and residual energy data of the sensor node from the sink node and transmitting a control message for the sensor node to the sink node;
And a control unit for determining an operation mode of the sensor node using the residual energy data of the received sensor node, generating a control message for the determined operation mode, and transmitting the generated control message to the communication unit,
Wherein,
The residual energy data of the sensor node and the average residual energy data of the entire sensor node are compared,
Determining that the sensor node is in the active mode if the residual energy data of the sensor node is equal to or greater than the average residual energy data,
And determines the sensor node to be in an inactive mode when the residual energy data of the sensor node is smaller than the average residual energy data.
상기 결정된 활성모드 또는 비활성모드에 따라, 상기 센서노드에 대한 제어메시지를 생성하고, 상기 제어메시지를 상기 통신부로 전달하는 제어메시지 생성부
를 포함하는 무선센서 네트워크용 서버.
4. The apparatus of claim 3,
Generates a control message for the sensor node according to the determined active mode or the inactive mode, and transmits the control message to the communication unit
The wireless sensor network comprising:
상기 결정된 활성모드 또는 비활성모드에 대한 정보는 상기 센서노드의 가십(Gossip) 확률에 대한 정보를 포함하는 무선센서 네트워크용 서버.
The method of claim 3,
Wherein the information about the determined active mode or the inactive mode includes information about a gossip probability of the sensor node.
상기 센서노드로부터 전송받은 상기 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 서버로 전송하는 싱크노드; 및,
상기 싱크노드로부터 상기 센서노드의 상기 센싱 데이터와 잔류 에너지 데이터를 수신하고, 상기 수신된 센서노드의 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하는 서버를 포함하고,
상기 센서노드는,
기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 강제 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.
A sensor node for generating sensing data and residual energy data and transmitting the sensing data and the residual energy data to a sink node;
A sink node for transmitting the sensing data and residual energy data received from the sensor node to a server; And
Receiving the sensing data and the residual energy data of the sensor node from the sink node, determining an operation mode of the sensor node using the residual energy data of the received sensor node, generating a control message for the determined operation mode Lt; RTI ID = 0.0 >
The sensor node comprises:
And forcibly transmits the last generated redundant sensing data to the sink node when the redundant sensing data that has not been transmitted within a preset time is more than a predetermined number of times.
상기 싱크노드로부터 상기 서버에서 생성된 제어메시지를 수신하고, 상기 수신된 제어메시지에 따라 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.
7. The sensor node according to claim 6,
Receives the control message generated by the server from the sink node, and switches the operation mode to the active mode or the inactive mode according to the received control message.
기설정된 시간 내에 상기 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성된 경우, 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 전송하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.
7. The sensor node according to claim 6,
Wherein when the sensing data overlapping with the sensing data is generated within a predetermined time, the sensing node does not transmit the redundant sensing data to the sink node.
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 상기 센서노드를 활성모드로 결정하고,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 상기 센서노드를 비활성모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.
The server according to claim 6,
The residual energy data of the sensor node and the average residual energy data of the entire sensor node are compared,
Determining that the sensor node is in the active mode if the residual energy data of the sensor node is equal to or greater than the average residual energy data,
And determines the sensor node to be in an inactive mode when the residual energy data of the sensor node is smaller than the average residual energy data.
상기 결정된 활성모드 및 비활성모드에 대한 정보는 상기 센서노드의 가십(Gossip) 확률에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 시스템.
The method of claim 9,
Wherein the information about the determined active mode and the inactive mode includes information about a gossip probability of the sensor node.
싱크노드에 의해, 상기 전송된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터가 서버로 전송되는 단계;
서버에 의해, 상기 전송된 센싱 데이터 및 잔류 에너지 데이터를 이용하여 상기 센서노드의 동작모드를 결정하고, 결정된 동작모드에 대한 제어메시지를 생성하는 단계; 및
기설정된 시간 내에 전송되지 않은 중복된 센싱 데이터가 기설정된 회수 이상인 경우, 상기 센서노드가 최후에 생성된 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 강제 전송하는 단계를 포함하는 무선센서 네트워크 운영방법.
Transmitting sensed data and residual energy data generated by the sensor node to a sink node;
Transmitting, by the sink node, the transmitted sensing data and residual energy data to a server;
Determining, by the server, an operation mode of the sensor node using the transmitted sensing data and residual energy data, and generating a control message for the determined operation mode; And
And forcing the sensor node to transmit the last generated redundant sensing data to the sink node when the redundant sensing data that has not been transmitted within a preset time is more than a predetermined number of times.
상기 서버에 의해 생성된 제어메시지를 상기 싱크노드로부터 수신하고, 상기 수신된 제어메시지에 따라 상기 센서노드의 동작모드를 활성모드 또는 비활성모드로 전환하는 단계를 포함하는 무선센서 네트워크 운영방법.
The method of claim 11,
Receiving a control message generated by the server from the sink node, and switching an operation mode of the sensor node to an active mode or an inactive mode according to the received control message.
상기 센서노드에 의해, 기설정된 시간 내에 상기 센싱 데이터와 중복되는 센싱 데이터가 생성된 경우, 중복된 센싱 데이터를 상기 싱크노드로 전송하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 운영방법.
The method of claim 11,
Wherein the sensor node does not transmit the overlapping sensing data to the sink node when sensing data overlapping the sensing data is generated within a predetermined time by the sensor node.
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터와 센서노드 전체의 평균 잔류 에너지 데이터를 비교하여,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터와 같거나 큰 경우, 상기 센서노드를 활성모드로 결정하고,
상기 센서노드의 잔류 에너지 데이터가 상기 평균 잔류 에너지 데이터 보다 작을 경우, 상기 센서노드를 비활성모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 운영방법.
The server according to claim 11,
The residual energy data of the sensor node and the average residual energy data of the entire sensor node are compared,
Determining that the sensor node is in the active mode if the residual energy data of the sensor node is equal to or greater than the average residual energy data,
And if the residual energy data of the sensor node is smaller than the average residual energy data, the sensor node is determined to be in an inactive mode.
상기 결정된 활성모드 및 비활성모드에 대한 정보는 상기 센서노드의 가십(Gossip) 확률에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 운영방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the determined information on the active mode and the inactive mode includes information on a gossip probability of the sensor node.
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|---|---|---|---|
| KR1020150024498A KR101546252B1 (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | Senser node and server, and wireless sensor network system comprising them and method of managing wireless sensor network |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020150024498A KR101546252B1 (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | Senser node and server, and wireless sensor network system comprising them and method of managing wireless sensor network |
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| Publication Number | Publication Date |
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ID=54061607
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|---|---|
| KR (1) | KR101546252B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200009890A (en) | 2018-07-20 | 2020-01-30 | 강릉원주대학교산학협력단 | Method for data processing of sensor node |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130007131A1 (en) | 2011-01-26 | 2013-01-03 | International Business Machines Corporation | Elastic and scalable publish/subscribe service |
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2015
- 2015-02-17 KR KR1020150024498A patent/KR101546252B1/en active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
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