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KR20090044249A - Sensing Data Routing Apparatus and Method for Sensor Nodes Providing Energy Efficiency and Reliability over Wireless Sensor Networks - Google Patents

Sensing Data Routing Apparatus and Method for Sensor Nodes Providing Energy Efficiency and Reliability over Wireless Sensor Networks Download PDF

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Publication number
KR20090044249A
KR20090044249A KR1020070110254A KR20070110254A KR20090044249A KR 20090044249 A KR20090044249 A KR 20090044249A KR 1020070110254 A KR1020070110254 A KR 1020070110254A KR 20070110254 A KR20070110254 A KR 20070110254A KR 20090044249 A KR20090044249 A KR 20090044249A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
node
sensor
sensing data
routing
parent node
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020070110254A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
황소영
신창섭
진광자
도윤미
김봉수
표철식
채종석
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/KR2008/001565 priority patent/WO2009057863A1/en
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

무선 센서 네트워크 상에서 에너지 효율성 및 신뢰성을 제공하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치 및 방법이 개시된다. 이 장치 및 방법은 센서노드의 무선수신범위 내에 있는 적어도 하나 이상의 이웃센서노드들로부터 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함한 라우팅설정메시지들을 기정의된 수신대기시간 동안 수신하고, 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보에 따라 이웃센서노드들 중에서 라우팅할 부모노드를 선정하여 선정된 부모노드로 센싱 데이터를 전송한다. 본 발명에 따르면, 데이터 전달 경로를 노드의 에너지 잔량을 고려하여 선정하게 함으로써 노드의 에너지 소진을 분산시켜 네트워크의 수명을 향상시키고 우회경로를 이용하여 데이터 전달의 신뢰성을 향상시킨다. Disclosed are an apparatus and method for sensing data routing of a sensor node that provides energy efficiency and reliability on a wireless sensor network. The apparatus and method receive routing configuration messages including energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from at least one neighboring sensor node within the wireless reception range of the sensor node for a predetermined reception waiting time, The parent node to be routed is selected among the neighbor sensor nodes according to the energy remaining information, and the sensing data is transmitted to the selected parent node. According to the present invention, by selecting the data transfer path in consideration of the remaining energy of the node to distribute the energy consumption of the node to improve the life of the network and to improve the reliability of data transfer using the bypass path.

센서 네트워크 (sensor networks), 변형 트리 라우팅 (modified tree routing), 브레이드 다중경로 라우팅(braided multi-path routing), 에너지 효율성 (energy efficiency) Sensor networks, modified tree routing, braided multi-path routing, energy efficiency

Description

무선 센서 네트워크 상에서 에너지 효율성 및 신뢰성을 제공하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅 장치 및 방법{Reliable and energy efficient routing apparatus and method for sensor node on the wireless sensor networks}Reliable and energy efficient routing apparatus and method for sensor node on the wireless sensor networks

본 발명은 무선 센서 네트워크 상에서 에너지 효율성 및 신뢰성을 제공하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 센서 네트워크에서 데이터 전달 경로를 노드 각각의 에너지 잔량을 고려하여 선정하게 함으로써 노드의 에너지 소진을 분산시키고 우회경로를 통해 데이터 전달의 신뢰성을 향상시키는 무선 센서 네트워크 상의 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for sensing data routing of a sensor node that provides energy efficiency and reliability on a wireless sensor network. More particularly, the present invention relates to selecting a data transmission path in consideration of energy remaining of each node in a wireless sensor network. The present invention relates to a sensing data routing apparatus and method of a sensor node on a wireless sensor network that distributes energy consumption of a node and improves reliability of data transmission through a bypass path.

본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-038-03, 과제명: UHF RF-ID 및 Ubiquitous 네트워킹 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT new growth engine core technology development project of the Ministry of Information and Communication [Task management number: 2005-S-038-03, task name: UHF RF-ID and Ubiquitous networking technology development].

센서 네트워크는 센싱 (sensing) 기능과 계산처리 (processing), 무선 통신 능력을 가진 센서 노드와 싱크 노드(데이터 집중국 역할, 게이트웨이 혹은 베이스 스테이션이라고도 함)로 구성된 무선 네트워크로 정의된다. 이러한 센서 네트워크 는 산업 전반에 걸쳐 활용될 수 있으며, 대표적인 응용 분야는 다음과 같다. A sensor network is defined as a wireless network consisting of sensor nodes and sink nodes (also known as data centers, gateways or base stations) that have sensing, processing, and wireless communication capabilities. These sensor networks can be used throughout the industry, and typical applications include:

첫째는 군사 분야로 무인 정찰 및 감시, 명령 전달에 활용할 수 있다. 둘째는 환경 분야로 공해, 산불 및 홍수 감시, 농촌 지역의 경작에 관련한 환경 진단에 활용할 수 있다. 셋째는 디지털 홈 분야로 지능형 센서들이 가전 기기뿐만 아니라 조명, 창문 등에 장착되어 원격제어, 방범과 같이 다양하고 편리한 기능을 제공할 수 있다. 넷째는 지능형 빌딩 분야로 빌딩 모니터링을 통한 자동화 및 제어, 에너지 효율을 향상시키는데 활용할 수 있다. 다섯째는 의료 분야로 병원 환자 관리, 헬스 케어, 약물 관리, 장애자를 위한 시스템 등에 적용할 수 있다. 마지막으로 물류 관리 및 텔레매틱스 분야로 생산 제품의 물류 관리, 품질 관리를 들 수 있다. First, it can be used for military reconnaissance, surveillance and command delivery. Second, it can be used for environmental diagnosis related to pollution, forest fire and flood monitoring, and farming in rural areas. Third, in the field of digital home, intelligent sensors can be installed in lighting, windows as well as home appliances, and can provide various convenient functions such as remote control and crime prevention. Fourth, the intelligent building field can be used to improve automation and control and energy efficiency through building monitoring. Fifth, the medical field can be applied to hospital patient management, healthcare, drug management, and systems for the disabled. Lastly, logistics management and telematics fields include logistics management and quality control of production products.

이러한 센서 네트워크 응용 분야는 그 동작에 있어 공통적인 특성을 가지고 있는데, 이는 센서 노드가 감지한 실제 데이터에 해당하는 소스로부터 이러한 데이터를 수집하는 싱크 노드까지 데이터 전달이 이루어져 한다는 것이다. 그 과정에서 센서 노드들은 기존에 미리 설치된 네트워크의 이용 없이 스스로 애드 혹 네트워크를 구성하여 싱크 노드에 데이터를 전송한다.These sensor network applications have common characteristics in their operation, which means that data is transferred from the source corresponding to the actual data sensed by the sensor node to the sink node that collects this data. In the process, the sensor nodes form their own ad hoc network and transmit data to the sink node without using an existing network.

이러한 데이터 전달 과정은 공통적으로 다음의 요구 사항을 만족시킬 수 있도록 개발되어야 한다. 첫째로 저전력 설계로 센서 노드 수명 최대화가 필요하다. 센서 노드가 설치되는 장소는 물리적인 접근이 불편하거나 용이하지 않은 곳이 많기 때문에 배터리를 사람이 손으로 교체한다든지 충전하는 방법은 현실적이지 않으므로 최대한 전력 소모가 적게 설계하여 센서 노드의 수명을 최대화 하여야 한다. 둘째로 네트워크 토폴로지 변화의 수용 및 해결 능력이 요구된다. 센서 필드에 배 치되는 센서 노드들은 인터넷과 같은 고정된 인프라 네트워크에 직접 연결되는 것이 아니라 자동 구성이 가능한 애드 혹 네트워크를 형성한 후 내부에서 통신하며, 인터넷과 같은 외부로의 통신은 게이트웨이 역할을 하는 싱크 노드를 통하게 된다. 센서 노드가 이동을 하거나 고장이 나거나 새로운 노드들이 추가적으로 배치되는 등의 상황에 의해서 네트워크 토폴로지는 항상 변할 수 있는 소지가 있다. 이러한 변화를 적절히 받아들여 해결할 수 있는 능력이 요구된다.This data transfer process should be developed to meet the following requirements in common. First, the low power design requires maximum sensor node life. Since the place where sensor node is installed is often inconvenient or not easy to access physically, it is not practical to replace or charge the battery by hand. Therefore, it is necessary to maximize the life of the sensor node by designing low power consumption. do. Second, the ability to accept and resolve network topology changes is required. Sensor nodes deployed in the sensor field do not connect directly to a fixed infrastructure network, such as the Internet, but form internal, self-configuring ad hoc networks that communicate internally. It goes through the sink node. The network topology can always change due to sensor nodes moving, failing, or new nodes being deployed. The ability to accept and resolve these changes appropriately is required.

소스 노드로부터 싱크 노드까지 데이터 전달을 위한 센서 네트워크 라우팅 기법 중 대표적인 기법으로 DD (Directed Diffusion)가 있다. DD는 싱크 노드에서 소스 노드까지 각 노드의 에너지를 고려한 최적의 전달 경로 (라우팅)를 형성하여 데이터를 전달한다. 그러나, 설정된 경로를 통해 데이터를 지속적으로 전송함으로써 해당 경로에 있는 노드들의 에너지가 집중적으로 소진되는 결과를 갖는다. Directed Diffusion (DD) is one of the sensor network routing techniques for data transfer from the source node to the sink node. DD transfers data by forming an optimal transmission path (routing) considering the energy of each node from the sink node to the source node. However, by continuously transmitting data through the established path, the energy of the nodes in the path is exhausted.

이와 같은 DD의 한계점을 개선한 방법으로 EAR (Energy Aware Routing)이 있다. EAR은 에너지 소모가 네트워크 전체에 균일하게 이루어지도록 하는 라우팅 기법이다. 모든 노드는 자신 및 다른 전체 노드의 위치를 미리 알고 있다는 가정하에 싱크 노드로부터 소스 노드에 이르는 토폴로지 정보를 각 노드의 테이블에 저장해 두고, 소스 노드에서 싱크 노드에 이르기까지 각 전달 노드는 다음 전달 노드를 테이블에서 임의로 선택하게 함으로써 매 데이터 전달마다 다른 노드를 통해 경로가 이루어 지게 되고, 이를 통해 에너지 소모가 특정 노드에 집중되는 것을 방지한다. 그러나, 모든 노드가 위치 정보를 미리 알고 있어야 한다는 부담이 있으며, DD와 EAR 모두 데이터 전달이 실패했을 때 이에 대한 대처 방안이 없어 신뢰성이 떨어지 는 단점이 있다. EAR (Energy Aware Routing) is a way to improve the limitation of this DD. EAR is a routing technique that ensures that energy consumption is uniform throughout the network. Assuming all nodes know their own and all other nodes in advance, the topology information from the sink node to the source node is stored in a table of each node, and each forwarding node from the source node to the sink node is responsible for By randomly selecting from the table, a route is made through different nodes for every data transfer, which prevents energy consumption from being concentrated on specific nodes. However, there is a burden that all nodes need to know the location information in advance, and both DD and EAR have a disadvantage in that there is no countermeasure when data transfer fails.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무선 센서 네트워크에서 데이터 전달 경로를 노드 각각의 에너지 잔량을 고려하여 선정하게 함으로써 노드의 에너지 소진을 분산시키고 우회경로를 통해 데이터 전달의 신뢰성을 향상시키는 무선 센서 네트워크 상의 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to select a data transfer path in a wireless sensor network in consideration of the remaining energy of each node, thereby distributing energy consumption of the node and improving reliability of data transfer through a bypass path. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for sensing data routing of a sensor node.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 무선 센서 네트워크 상의 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅장치는 센서노드의 무선수신범위 내에 있는 적어도 하나 이상의 이웃센서노드들로부터 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함한 라우팅설정메시지들을 기정의된 수신대기시간 동안 수신하는 라우팅설정메시지수신부; 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보에 따라 이웃센서노드들 중에서 라우팅할 부모노드를 선정하는 부모노드선정부; 및 선정된 부모노드로 센싱 데이터를 전송하는 센싱데이터전송부를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a sensing data routing device of a sensor node in a wireless sensor network according to the present invention includes energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from at least one or more neighboring sensor nodes within a wireless reception range of the sensor node. A routing setting message receiving unit which receives the routing setting messages for a predetermined reception waiting time; A parent node selection unit for selecting a parent node to be routed among neighbor sensor nodes according to energy remaining information of each neighbor sensor node; And a sensing data transmitter for transmitting sensing data to the selected parent node.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 무선 센서 네트워크 상의 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅방법은 센서노드의 무선수신범위 내에 있는 적어도 하나 이상의 이웃센서노드들로부터 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함한 라우팅설정메시지들을 기정의된 수신대기시간 동안 수신하는 라우팅설정메시지수신단계; 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보에 따라 이웃센서노드들 중에서 라우팅할 부모노드를 선정하는 부모노드선정단계; 및 선정된 부모노드로 센싱 데이터를 전송하는 센싱데이터전송단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a sensing data routing method of a sensor node in a wireless sensor network according to the present invention includes energy remaining information of each neighboring sensor node from at least one or more neighboring sensor nodes within a wireless receiving range of the sensor node. A routing setup message receiving step for receiving routing setup messages for a predetermined reception waiting time; Selecting a parent node to be routed among neighbor sensor nodes according to energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes; And a sensing data transmission step of transmitting sensing data to the selected parent node.

본 발명에 따르면 데이터 전달 경로를 노드의 에너지 잔량을 고려하여 선정하게 함으로써 노드의 에너지 소진을 분산시켜 네트워크의 수명을 향상시키는 효과를 갖는다.According to the present invention, the data transmission path is selected in consideration of the remaining energy of the node, thereby dispersing the energy consumption of the node, thereby improving the life of the network.

또한, 데이터 라우팅 과정에서 오버히어링되는 메시지를 활용하여 경로 관리를 수행함으로써 추가적인 처리 비용을 절감시켜 에너지 효율성을 향상시키는 효과를 갖는다.In addition, the path management is performed by using the message overheard in the data routing process, thereby reducing the additional processing cost and improving energy efficiency.

또한, 부모노드로의 센싱 데이터 전달에 실패하였을 경우 우회할 수 있는 이웃센서노드 중에서 새로운 부모노드를 선택하여 센싱 데이터를 전달함으로써 데이터 전달의 신뢰성을 제공한다.In addition, when sensing data transfer to a parent node fails, a new parent node is selected from among neighboring sensor nodes that can be bypassed to transfer sensing data to provide reliability of data transfer.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art, although not explicitly described or illustrated herein, can embody the principles of the present invention and invent various devices that fall within the spirit and scope of the present invention. Furthermore, all conditional terms and embodiments listed herein are in principle clearly intended for the purpose of understanding the concept of the invention and are not to be limited to the specifically listed embodiments and states. Should be. In addition, it is to be understood that all detailed descriptions, including the principles, aspects, and embodiments of the present invention, as well as listing specific embodiments, are intended to include structural and functional equivalents of these matters. In addition, these equivalents should be understood to include not only equivalents now known, but also equivalents to be developed in the future, that is, all devices invented to perform the same function regardless of structure.

따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다. Thus, the functionality of the various elements shown in the figures, including functional blocks represented by a processor or similar concept, can be provided by the use of dedicated hardware as well as hardware capable of executing software in conjunction with appropriate software. When provided by a processor, the functionality may be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor or by a plurality of individual processors, some of which may be shared. In addition, the use of terms presented in terms of processor, control, or similar concept should not be interpreted exclusively as a citation of hardware capable of executing software, and without limitation, ROM for storing digital signal processor (DSP) hardware, software. (ROM), RAM, and non-volatile memory are to be understood to implicitly include. Other well known hardware may also be included.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크 상의 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시된 무선 센 서 네트워크 상의 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅장치에서 수행되는 센싱 데이터 라우팅방법의 흐름을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a sensing data routing device of a sensor node on a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sensing data routing device of a sensor node on a wireless sensor network shown in FIG. 1. FIG. Is a flowchart illustrating a sensing data routing method performed in FIG.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅장치는 라우팅설정메시지수신부(110), 부모노드선정부(120) 및 센싱데이터전송부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a sensing data routing apparatus of a sensor node according to the present embodiment includes a routing setup message receiver 110, a parent node selecting unit 120, and a sensing data transmitter 130.

라우팅설정메시지수신부(110)는 센서노드의 무선수신범위 내에 있는 적어도 하나 이상의 이웃센서노드들로부터 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함한 라우팅설정메시지들을 기정의된 수신대기시간 동안 수신한다(S210). 이러한 이웃센서노드들의 라우팅설정메시지는 이웃센서노드의 주소 및 무선 센서 네트워크의 싱크노드를 루트로 하여 무선 센서 네트워크를 구성하는 각각의 센서노드들을 연결한 트리 토폴로지에서의 레벨을 더 포함한다.The routing setup message receiver 110 receives routing setup messages including energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from at least one neighboring sensor node within the wireless reception range of the sensor node for a predetermined reception waiting time (S210). . The routing configuration message of the neighboring sensor nodes further includes a level in a tree topology connecting the respective sensor nodes constituting the wireless sensor network with the address of the neighboring sensor node and the sink node of the wireless sensor network as a route.

부모노드선정부(120)는 라우팅설정메시지수신부(110)에 수신된 라우팅설정메시지로부터 독출한 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보에 따라 이웃센서노드들 중에서 라우팅할 부모노드를 선정한다(S220). 부모노드선정부(120)는 이웃센서노드들 중에서 가장 에너지 잔량이 높은 노드를 부모노드로 선정하고, 에너지잔량정보저장부(미도시)는 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 저장한다.The parent node selecting unit 120 selects a parent node to be routed among the neighboring sensor nodes according to the energy remaining information of each of the neighboring sensor nodes read from the routing setting message received by the routing setting message receiver 110 (S220). The parent node selecting unit 120 selects a node having the highest energy remaining among the neighboring sensor nodes as the parent node, and the energy remaining information storage unit (not shown) stores energy remaining information of each of the neighboring sensor nodes.

레벨설정부(미도시)는 라우팅설정메시지수신부(110)에 수신된 라우팅설정메시지로부터 독출한 이웃센서노드 각각의 레벨 중에서 선정된 부모노드의 레벨에 따라 센서노드의 레벨을 설정한다.The level setting unit (not shown) sets the level of the sensor node according to the level of the selected parent node among the levels of each of the neighbor sensor nodes read from the routing setting message received by the routing setting message receiving unit 110.

라우팅설정메시지수신부(110)는 레벨설정부(미도시)에서 센서노드의 레벨이 설정된 이후에는 이웃센서노드들로부터 라우팅설정메시지들을 수신하지 않는다. 이는 트리 토폴로지 상의 하위 노드를 부모노드로 선정하는 것을 방지하기 위함이다.The routing setup message receiver 110 does not receive routing setup messages from neighboring sensor nodes after the level of the sensor node is set in the level setup unit (not shown). This is to prevent selecting a lower node as a parent node in the tree topology.

센싱데이터전송부(130)는 부모노드선정부(120)에서 선정된 부모노드로 센싱 데이터를 전송한다(S230). 이 경우, 부모노드는 전송된 센싱 데이터의 수신에 성공하면 부모노드 자신의 에너지 잔량 정보를 포함하는 수신성공응답메시지를 전송한다.The sensing data transmission unit 130 transmits the sensing data to the parent node selected by the parent node selecting unit 120 (S230). In this case, upon successful reception of the transmitted sensing data, the parent node transmits a reception success message including energy remaining information of the parent node.

센싱데이터전송부(130)는 부모노드들로부터 센싱 데이터가 성공적으로 전송되었음을 나타내는 수신성공응답메시지를 기정의된 수신대기시간 내에 수신하지 못한 경우에는 기설정된 재전송횟수 내에서 센싱데이터를 재전송한다.The sensing data transmission unit 130 retransmits the sensing data within a predetermined retransmission frequency when the reception success response message indicating that the sensing data has been successfully transmitted from the parent nodes is not received within the predetermined reception waiting time.

부모노드로의 센싱 데이터 전송에 실패한 경우 즉, 부모노드로부터 기설정된 재전송횟수 내에서 센싱데이터를 재전송했음에도 불구하고 수신성공응답메시지를 받지 못한 경우에는 부모노드를 제외한 나머지 이웃센서노드들 중에서 부모노드를 재선정하여 새롭게 선정된 부모노드에 센싱 데이터를 전송한다. 부모노드로의 센싱 데이터 전달에 실패하였을 경우에는 우회할 수 있는 이웃센서노드 중에서 새로운 부모노드를 선택하여 센싱 데이터를 전달함으로써 데이터 전달의 신뢰성을 제공한다.In case of failing to transmit the sensing data to the parent node, that is, when the sensing data is not transmitted even though the sensing data is retransmitted within the preset number of retransmissions from the parent node, the parent node is selected among the remaining sensor nodes except the parent node. The sensing data is transmitted to the newly selected parent node by reselection. If it fails to deliver the sensing data to the parent node, it provides reliability of data delivery by selecting a new parent node from the neighboring sensor nodes that can be bypassed and transferring the sensing data.

라우팅설정메시지방송부(미도시)는 센서노드 자신의 에너지 잔량 정보를 포함하는 라우팅설정메시지를 방송한다. 이를 통해 트리 토폴로지 상에서 아직 레벨이 설정되지 않은 나머지 노드들은 각각 이러한 라우팅설정메시지를 수신하여 자신의 부모노드를 선정하고 자신의 레벨을 설정함으로서 자신의 센싱데이터를 전송할 데이터경로를 설정할 수 있게 된다.The routing setting message broadcasting unit (not shown) broadcasts a routing setting message including energy remaining information of the sensor node itself. Through this, the remaining nodes, which have not yet been set on the tree topology, receive the routing configuration message, select their parent nodes, and set their own levels to set the data paths to transmit their sensing data.

에너지잔량정보갱신부(미도시)는 이웃센서노드들로부터 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함하는 수신성공응답메시지를 오버히어링하여 에너지잔량정보저장부(미도시)에 저장된 이웃센서노드들의 에너지 잔량 정보를 갱신한다. 그리고,부모노드재선정부(미도시)는 에너지잔량정보갱신부에서 갱신된 이웃센서노드의 에너지잔량정보가 부모노드의 에너지잔량정보를 이용해 설정된 임계값을 초과하는 경우에는 부모노드를 재선정한다. 이와 같이 오버히어링되는 메시지를 활용하여 경로 관리를 수행함으로써 추가적인 처리 비용을 절감시켜 에너지 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.The energy remaining information updating unit (not shown) overhears a reception success response message including energy remaining information of each of the neighboring sensor nodes from neighboring sensor nodes to store energy of the neighboring sensor nodes stored in the energy remaining information storage unit (not shown). Update remaining amount information. The parent node re-election government re-selects the parent node when the energy remaining information of the neighboring sensor node updated by the energy remaining information updating unit exceeds the threshold set using the energy remaining information of the parent node. By performing path management using this overheard message, it is possible to reduce additional processing costs and improve energy efficiency.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 싱크 노드로부터 각 센서 노드까지 트리 토폴로지 기반의 경로 설정 방법의 흐름을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에서 도시된 경로 설정 방법이 수행된 무선 센서 네트워크를 예시한 도면이다. 3 is a flowchart illustrating a tree topology based path setting method from a sink node to each sensor node of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is performed by the path setting method shown in FIG. Is a diagram illustrating a wireless sensor network.

먼저, 루트 노드에 해당하는 싱크 노드는 자신의 레벨을 0으로 설정하고, 자신의 주소와 레벨, 에너지 잔량 정보를 포함하는 라우팅 설정 메시지(route_setup message)를 방송한다(S301). First, the sink node corresponding to the root node sets its level to 0 and broadcasts a route_setup message including its address, level, and energy remaining information (S301).

그리고, 네트워크의 각 센서 노드는 자신의 레벨이 설정되지 않는 경우에 S301 단계에서 방송한 라우팅 설정 메시지를 미리 정의한 시간 (listen interval) 동안 수신하여 수신된 라우팅 설정 메시지에 포함된 송신노드의 주소, 레벨 및 에너지 잔량정보를 저장한다(S302). 센서 노드는 송신노드의 무선전송범위 내에 있는 경우에 라우팅 설정 메시지를 수신할 수 있으며, 역으로, 송신노드는 센서 노드의 무선수신범위 내에 있는 이웃센서노드가 된다.Each sensor node of the network receives an address and a level of a transmission node included in a routing configuration message received by receiving the routing configuration message broadcast in step S301 for a predefined interval when its level is not set. And energy remaining amount information (S302). The sensor node may receive a routing setup message when the sensor node is within the wireless transmission range of the transmitting node, and conversely, the transmitting node becomes a neighbor sensor node within the wireless receiving range of the sensor node.

S302 단계에서 저장한 정보를 이용하여 에너지 잔량이 가장 높은 노드를 자신의 부모 노드로 선정하고, 나머지 정보는 후보 부모 노드 테이블에 저장한다(S303).The node having the highest energy remaining is selected as its parent node using the information stored in step S302, and the remaining information is stored in the candidate parent node table (S303).

그리고, 자신의 주소와 {부모 레벨+1}로 설정된 자신의 레벨 및 자신의 에너지 잔량 정보를 포함하는 라우팅 설정 메시지를 방송한다(S304). In operation S304, a routing setting message including its own address, its own level set to {parent level + 1}, and its own energy remaining information is broadcasted.

네트워크의 각 센서 노드가 모두 자신의 레벨을 설정할 때까지 S302 내지 S304의 과정을 반복수행하게 되면(S305), 결과적으로 도 4에서 도시된 바와 같이 무선 센서 네트워크의 모든 센서 노드는 레벨을 할당받아 트리를 형성하게 되고, 에너지 잔량에 근거하여 부모 노드를 선정하며, 별도로 후보 부모 노드 정보를 저장하게 된다. If each sensor node of the network repeats the process of S302 to S304 until all of them set their own levels (S305), as a result, all sensor nodes of the wireless sensor network are assigned a level as shown in FIG. And form a parent node based on the remaining energy, and store candidate parent node information separately.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 각 센서 노드로부터 싱크 노드에 이르기까지의 데이터 전달 방법의 흐름을 도시한 도면이며, 도 6는 도 5에서 도시된 데이터 전달 방법이 수행된 무선 센서 네트워크를 예시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of a data transfer method from each sensor node to a sink node of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating the data transfer method illustrated in FIG. 5. A diagram illustrating a wireless sensor network.

센싱 데이터를 생성하거나 다른 센서 노드로부터 센싱 데이터를 전달받은 센서 노드는 자신의 주소, 자신의 부모 주소로 설정된 목적지 주소 및 전달할 데이터를 포함하는 데이터 메시지를 부모 노드로 전송한다(S501). The sensor node generating the sensing data or receiving the sensing data from another sensor node transmits a data message including its own address, a destination address set as its parent address, and data to be transmitted to the parent node (S501).

데이터 메시지를 수신한 부모 노드는 데이터 메세지를 전송한 센서 노드에 자신의 주소 및 자식의 주소로 설정된 목적지 주소, 자신의 에너지 잔량을 포함하는 수신성공응답메시지(ACK)를 전송한다(S502). Upon receiving the data message, the parent node transmits an acknowledgment response message (ACK) including a destination address set as its address and a child's address, and its energy remaining to the sensor node which has transmitted the data message (S502).

부모 노드로부터 수신성공응답메시지를 정해진 시간 내에 수신하지 못했을 경우(S503), 센서 노드는 설정된 재전송 횟수 이내에서 데이터 메시지를 부모노드에 재전송한다(S504). 설정된 재전송 횟수를 초과한 경우에는 부모 노드로 데이터 전달이 실패한 것으로 판단하고, 후보 부모 노드에서 에너지 잔량이 가장 높은 노드를 부모 노드로 재선정하여(S505) 재선정된 새로운 부모 노드로 데이터 메시지를 전송한다(S506). If the reception success response message is not received from the parent node within a predetermined time (S503), the sensor node retransmits the data message to the parent node within the set number of retransmissions (S504). If the set number of retransmissions is exceeded, it is determined that data transfer has failed to the parent node, and the node having the highest energy level is reselected as the parent node in the candidate parent node (S505) and the data message is transmitted to the reselected parent node. (S506).

싱크 노드에 이르기까지 각 센서 노드가 S501 내지 S507의 과정을 수행하게 되면 도 6에서 도시된 바와 같이 센싱 데이터를 생성한 센서노드(9번 노드)로부터 싱크노드(0번 노드)로 센싱 데이터가 전달되게 된다. When each sensor node performs the processes of S501 to S507 up to the sink node, the sensing data is transferred from the sensor node (node 9) that generated the sensing data to the sink node (node 0) as shown in FIG. 6. Will be.

이 과정에서 노드의 에너지 잔량을 고려한 경로 관리 단계는 다음과 같다. 무선 환경에서 송, 수신 되는 메시지는 송신 노드의 전송 범위 내에 있는 모든 노드가 수신하게 된다. 이러한 특성 및 응답 메시지를 활용하여 경로 관리를 수행한다. 데이터 메시지를 수신한 수신 노드는 데이터 메시지를 송신한 송신 노드에 자신의 에너지 잔량을 포함한 수신성공응답메시지를 전송하는데, 이 경우 송신 노드의 무선 전송 범위에 있는 노드들은 수신성공응답메시지를 오버히어링하게 된다. 이러한 응답 메시지를 수신한 각각의 노드들은 응답 메시지를 전송한 송신노드가 자신의 부모 및 후보 부모 노드들 중 하나에 해당하는지 살펴보고 그에 해당하는 경우라면 해당 노드의 에너지 잔량 정보를 수신성공응답메시지에 포함된 송신노드 의 에너지잔량정보로 갱신한다. 그리고, 갱신된 에너지 잔량이 현재 부모 노드의 에너지 잔량에 따라 설정된 임계값(δ)보다 클 경우 부모 노드를 오버히어링된 수신성공응답메시지의 송신노드로 갱신하고, 이전 부모의 정보는 후보 부모 정보에 저장한다. In this process, the path management step considering the remaining energy of the node is as follows. In a wireless environment, messages transmitted and received are received by all nodes within the transmission range of the transmitting node. Route management is performed using these characteristics and response messages. The receiving node receiving the data message sends an acknowledgment message containing its energy level to the transmitting node that sent the data message, in which case nodes within the radio transmission range of the transmitting node may overhear the acknowledgment message. do. Each node that receives the response message checks whether the sending node that sent the response message corresponds to one of its parent and candidate parent nodes, and if so, sends the remaining energy information of the node to the acknowledgment message. Update the energy remaining information of the included transmission node. If the updated energy remaining amount is greater than the threshold value δ set according to the current remaining energy amount of the parent node, the parent node is updated with the transmitting node of the overhearded success response message, and the information of the previous parent is added to the candidate parent information. Save it.

도 6에서 도시된 바와 같이 소스 노드 9에서 싱크 노드 0까지 데이터 전달은 처음 path_1을 통해 일어나고, 갱신된 정보를 바탕으로 이후에는 path_2를 통해 전달될 수도 있다. 이를 통해 결과적으로 본 발명에 따른 라우팅 방법은 브레이드 다중경로 라우팅(braided multi-path routing)을 이루게 되어 에너지 소모가 특정 노드에 집중되는 것을 방지한다.As shown in FIG. 6, data transfer from the source node 9 to the sink node 0 may occur through path_1 first, and then through path_2 based on the updated information. As a result, the routing method according to the present invention achieves braided multi-path routing, thereby preventing energy consumption from being concentrated on a specific node.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 설정 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 7 illustrates a structure of a routing setup message according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 라우팅 설정 메시지는 헤더(701), 소스 주소 필드(702), 목적지 주소 필드(703), 레벨 필드(704) 및 에너지잔량정보 필드(705)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the routing setup message includes a header 701, a source address field 702, a destination address field 703, a level field 704, and an energy remaining amount information field 705.

헤더(701)는 메시지 종류에 관한 정보를 포함하고, 소스 주소 필드(702)는 메시지를 전송하는 노드의 주소 정보를 포함하며, 목적지 주소 필드(703)에 포함될 목적지 주소는 브로드캐스트 주소로 설정된다. 레벨 필드(704) 및 에너지잔량정보 필드(705)는 각각 메시지를 전송하는 노드의 레벨 및 에너지잔량정보를 포함한다.The header 701 includes information on the message type, the source address field 702 includes address information of the node transmitting the message, and the destination address to be included in the destination address field 703 is set to a broadcast address. . The level field 704 and the energy remaining amount information field 705 include the level and energy remaining amount information of the node transmitting the message, respectively.

도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신성공응답메시지의 구조를 도시한 도면이다.8 is a diagram showing the structure of a reception success message according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 수신성공응답메시지는 헤더(801), 소스 주소 필드(802), 목적지 주소 필드(803), 및 에너지잔량정보 필드(804)를 포함한다. Referring to FIG. 8, the reception success response message includes a header 801, a source address field 802, a destination address field 803, and an energy remaining amount information field 804.

헤더(801)는 메시지 종류에 관한 정보를 포함하고, 소스 주소 필드(802)는 데이터 메시지를 수신한 노드의 주소 정보를 포함하고, 목적지 주소 필드(803)는 데이터 메시지를 전송한 노드의 주소 정보를 포함한다. The header 801 includes information regarding the message type, the source address field 802 includes address information of a node that has received a data message, and the destination address field 803 is address information of a node which has transmitted a data message. It includes.

에너지잔량정보필드(804)는 데이터 메시지를 수신한 노드의 에너지 잔량 정보를 포함함으로써, 수신성공응답메시지를 오버히어 (overhear) 하는 노드가 에너지 잔량 정보에 관한 별도의 메시지를 수신할 필요없이 수신성공응답메시지에 포함된 에너지 잔량 정보을 바탕으로 라우팅 경로를 관리할 수 있도록 한다. The energy remaining information field 804 includes energy remaining information of the node that received the data message, so that the node overhearing the reception success response message does not need to receive a separate message regarding the energy remaining information. The routing path can be managed based on the remaining energy information included in the response message.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 메시지의 구조를 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a structure of a data message according to an embodiment of the present invention.

도 9을 참조하면, 데이터 메시지는 헤더(901), 소스 주소 필드(902), 목적지 주소 필드(903), 및 센싱 데이터 필드(904)를 포함한다. Referring to FIG. 9, a data message includes a header 901, a source address field 902, a destination address field 903, and a sensing data field 904.

헤더(901)는 메시지 종류에 관한 정보를 포함하고, 소스 주소 필드(902)는 데이터 메시지를 수신한 노드의 주소 정보를 포함하고, 목적지 주소 필드(903)에 포함되는 목적지 주소는 부모노드의 주소가 된다.  The header 901 includes information regarding the message type, the source address field 902 includes address information of the node that has received the data message, and the destination address included in the destination address field 903 is the address of the parent node. Becomes

도 10a 내지 도10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드의 메시지 수신 방법의 흐름을 나타낸 도면으로 도 7에 도시된 라우팅설정메시지를 수신하여 처리하는 과정(S1011 내지 S1015), 도 8에 도시된 수신성공응답메시지를 수신하여 처리하는 과정(S1021 내지 1025) 및 도 9에 도시된 데이터 메시지를 수신하여 처리하는 과정(S1031 내지 S1032)을 포함한다.10A to 10D are diagrams illustrating a flow of a method of receiving a message by a sensor node according to an embodiment of the present invention. The process of receiving and processing the routing setting message shown in FIG. 7 (S1011 to S1015), and FIG. 8. Receiving and processing the received acknowledgment message (S1021 to 1025) and receiving and processing the data message shown in FIG. 9 (S1031 to S1032).

도 10a를 참조하면, 센서 노드는 메시지를 수신하여(S1001), 메시지의 헤더를 통해 메시지의 종류를 판단한다.Referring to FIG. 10A, the sensor node receives a message (S1001) and determines a type of a message through a header of the message.

도 10b를 참조하면, 메시지의 종류가 라우팅설정메시지인 경우(S1010)에는 목적지주소가 브로드캐스트로 설정되어 있는지를 확인하고(S1011), 라우팅설정메시지에 포함된 송신한 노드의 주소, 레벨 및 에너지잔량정보를 저장한다(S1012). 미리 정의된 수신대기시간이 만료된 경우(S1013)에는 라우팅설정메시지의 수신을 중단하고, 부모노드를 선정하고 후보부모노드테이블을 생성한다(S1014). 그리고 자신의 주소, 레벨 및 에너지잔량정보를 포함하는 라우팅설정메시지를 방송한다(S1015). Referring to FIG. 10B, when the message type is a routing setting message (S1010), it is checked whether the destination address is set to broadcast (S1011), and the address, level, and energy of the transmitted node included in the routing setting message. The remaining amount information is stored (S1012). When the predefined reception waiting time expires (S1013), reception of the routing setup message is stopped, a parent node is selected, and a candidate parent node table is generated (S1014). And it broadcasts a routing setup message including its address, level and energy remaining information (S1015).

도 10c를 참조하면, 메시지의 종류가 수신성공응답메시지인 경우(S1020)에는 목적지주소가 자신의 주소를 확인하여(S1021), 자신의 주소인 경우에는 자신이 전송한 데이터 메시지의 전송이 성공했음을 체크한다(S1022). 목적지주소가 부모노드의 주소 혹은 후보부모노드의 주소인 경우(S1023)에는 부모노드 혹은 후보부모노드의 에너지잔량정보를 수정하고(S1024), 수정된 에너지잔량정보에 따라 부모노드 및 후보부모노드를 갱신한다(S1025).Referring to FIG. 10C, when the type of message is an acknowledgment of success (S1020), the destination address checks its own address (S1021), and when it is its own address, the transmission of the data message transmitted by itself is successful. It checks (S1022). If the destination address is the address of the parent node or the address of the candidate parent node (S1023), the energy remaining information of the parent node or the candidate parent node is corrected (S1024), and the parent node and the candidate parent node are modified according to the modified energy remaining information. Update is made (S1025).

도 10d를 참조하면, 메시지의 종류가 데이터메시지인 경우(S1030)에는 목적지주소가 자신의 주소를 확인하여(S1031), 자신의 주소인 경우에는 부모노드로 데이터메시지를 송신한다(S1032).Referring to FIG. 10D, when the type of message is a data message (S1030), the destination address is identified as its own address (S1031), and when it is its own address, a data message is transmitted to the parent node (S1032).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드의 데이터 메시지 송신 방법의 흐름을 나타낸 도면으로 도 9에 도시된 데이터 메시지의 전송 과정 및 부모 노 드로 데이터 전송에 실패하였을 경우 후보 부모 노드에서 부모노드를 재선정하여 재선정된 새로운 부모노드로 데이터 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of transmitting a data message of a sensor node according to an embodiment of the present invention. When a data message transmission process shown in FIG. 9 and data transmission to a parent node fail, a parent node in a candidate parent node is illustrated. Re-selecting and transmitting the data message to the reselected new parent node.

도 11은 도 5에서 도시된 데이터 전달 방법을 보다 상세히 나타낸 것이다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 5에서 도시된 데이터 전달 방법에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 데이터 메시지 송신 방법에도 적용된다.FIG. 11 illustrates the data transfer method shown in FIG. 5 in more detail. Therefore, even if omitted below, the above description of the data delivery method illustrated in FIG. 5 is also applied to the data message transmission method according to the present embodiment.

센서노드는 센싱 데이터를 생성하거나, 데이터 메시지의 형태로 다른 센서노드로부터 수신하여(S1101) 자신의 부모노드로 데이터메시지의 형태로 송신한다(S1102). 기정의된 수신대기시간 동안 부모노드로부터의 수신성공응답메시지를 기다려서(S1103 내지 S1104) 응답이 없으면, 기지정된 재전송횟수만큼 재전송한다(S1105). 그럼에도 수신성공응답메시지를 수신하지 못하면 후보부모노드 테이블이 비었는지를 확인하여(S1106) 비어있지 않은 경우에 후보부모노드 중에서 부모 노드를 재선정하고, 새로운 부모노드에 따라 부모노드의 정보를 갱신한다(S1107). The sensor node generates sensing data or receives it from another sensor node in the form of a data message (S1101) and transmits it to its parent node in the form of a data message (S1102). If there is no response by waiting for an acknowledgment message from the parent node during the predetermined reception waiting time (S1103 to S1104), the transmission is retransmitted by a predetermined number of retransmissions (S1105). Nevertheless, if the reception success response message is not received, it is checked whether the candidate parent node table is empty (S1106), and when it is not empty, the parent node is reselected among candidate parent nodes, and the information of the parent node is updated according to the new parent node. S1107).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. The invention may also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and also carrier waves (for example, transmission over the Internet). It is also included to be implemented in the form of. The computer readable recording medium can also be distributed over computer systems connected over a computer network so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Also, the font ROM data structure according to the present invention can be read by a computer on a recording medium such as a computer readable ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and the like. It can be implemented as code.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but these embodiments are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains should be practiced without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent that various changes, modifications, or adjustments to the examples are possible. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크 상의 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅장치의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for sensing data routing of a sensor node on a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크 상의 센서 노드의 센싱 데이터 라우팅방법의 흐름을 도시한 도면이다.2 is a flowchart illustrating a sensing data routing method of a sensor node on a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 싱크 노드로부터 각 센서 노드까지 트리 토폴로지 기반의 경로 설정 방법의 흐름을 도시한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a tree topology based path setting method from a sink node to each sensor node of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 4는 발명의 일실시예에 따른 트리 토폴로지 기반의 경로 설정 방법이 수행된 무선 센서 네트워크를 예시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a wireless sensor network in which a tree topology based path establishment method is performed according to an embodiment of the present invention.

도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 각 센서 노드로부터 싱크 노드에 이르기까지의 데이터 전달 방법의 흐름을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a flow of a data transfer method from each sensor node to a sink node in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 각 센서 노드로부터 싱크 노드에 이르기까지의 데이터 전달 방법이 수행된 무선 센서 네트워크를 예시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a wireless sensor network in which a data transfer method from each sensor node to a sink node is performed according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 설정 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 7 illustrates a structure of a routing setup message according to an embodiment of the present invention.

도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신성공응답메시지의 구조를 도시한 도면이다.8 is a diagram showing the structure of a reception success message according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 메시지의 구조를 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a structure of a data message according to an embodiment of the present invention.

도 10a 내지 도10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드의 메시지 수신 방법의 흐름을 나타낸 도면이다.10A to 10D are diagrams illustrating a flow of a method of receiving a message by a sensor node according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드의 데이터 메시지 송신 방법의 흐름을 나타낸 도면이다11 is a flowchart illustrating a method of transmitting a data message by a sensor node according to an embodiment of the present invention.

Claims (24)

싱크노드 및 적어도 하나 이상의 센서노드들로 구성된 무선 센서 네트워크 상의 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치에 있어서,In the sensing data routing device of a sensor node on a wireless sensor network consisting of a sink node and at least one sensor node, 상기 센서노드의 무선수신범위 내에 있는 적어도 하나 이상의 이웃센서노드들로부터 상기 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함한 라우팅설정메시지들을 기정의된 수신대기시간 동안 수신하는 라우팅설정메시지수신부;A routing configuration message receiver configured to receive routing configuration messages including energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from at least one neighboring sensor node within a wireless reception range of the sensor node for a predetermined reception waiting time; 상기 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보에 따라 상기 이웃센서노드들 중에서 라우팅할 부모노드를 선정하는 부모노드선정부; 및A parent node selecting unit for selecting a parent node to be routed among the neighbor sensor nodes according to energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes; And 상기 선정된 부모노드로 센싱 데이터를 전송하는 센싱데이터전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.And a sensing data transmission unit for transmitting sensing data to the selected parent node. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센싱데이터전송부는The sensing data transmission unit 상기 부모노드로의 센싱 데이터 전송에 실패한 경우에는 상기 선정된부모노드를 제외한 나머지 이웃센서노드들 중에서 부모노드를 재선정하여 상기 센싱 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.If the sensing data transmission to the parent node fails, the sensing data routing device of the sensor node, characterized in that for transmitting the sensing data by reselecting the parent node among the remaining neighboring sensor nodes except the selected parent node. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부모노드선정부는 상기 이웃센서노드들 중에서 가장 에너지 잔량이 높 은 노드를 부모노드로 선정하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.The parent node selecting unit selects a node having the highest energy remaining among the neighboring sensor nodes as a parent node. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서노드의 에너지 잔량 정보를 포함하는 라우팅설정메시지를 방송하는 라우팅설정메시지방송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.And a routing setting message broadcaster configured to broadcast a routing setting message including energy remaining information of the sensor node. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부모노드는 상기 전송된 센싱 데이터의 수신에 성공한 경우에는 상기 부모노드의 에너지 잔량 정보를 포함하는 수신성공응답메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치. And the parent node transmits a reception success response message including energy remaining information of the parent node when receiving the transmitted sensing data. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센싱데이터전송부는 The sensing data transmission unit 상기 부모노드들로부터 상기 센싱 데이터가 성공적으로 전송되었음을 나타내는 수신성공응답메시지를 기정의된 수신대기시간 내에 수신하지 못한 경우에는 기설정된 재전송횟수 내에서 상기 센싱데이터를 재전송하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.The sensor node retransmits the sensing data within a predetermined number of retransmissions when the acknowledgment response message indicating that the sensing data has been successfully transmitted from the parent nodes is not received within a predetermined reception waiting time. Sensing data routing device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수신된 라우팅설정메시지들에 따라 상기 이웃센서노드들의 에너지 잔량 정보를 저장하는 에너지잔량정보저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.And an energy remaining information storage unit for storing energy remaining information of the neighboring sensor nodes according to the received routing setting messages. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 이웃센서노드들로부터 상기 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함하는 수신성공응답메시지를 오버히어링하여 상기 저장된 이웃센서노드들의 에너지 잔량 정보를 갱신하는 에너지잔량정보갱신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.And an energy remaining information update unit configured to update an energy remaining information of the stored neighbor sensor nodes by overhearing a reception success response message including energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from the neighbor sensor nodes. Sensing data routing device of sensor node. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 갱신된 이웃센서노드의 에너지잔량정보가 상기 부모노드의 에너지잔량정보를 이용해 설정된 임계값을 초과하는 경우에는 부모노드를 재선정하는 부모노드재선정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.If the updated energy remaining information of the neighboring sensor node exceeds the threshold set using the energy remaining information of the parent node, the sensing data of the sensor node further comprises a parent node re-decision to reselect the parent node. Routing device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 라우팅 설정 메시지는 상기 싱크노드를 루트로 하여 상기 무선센서네트워크 상의 적어도 하나 이상의 센서노드들을 연결한 트리 토폴로지에서의 상기 이 웃센서노드 각각의 레벨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.The routing setup message further includes the level of each of the neighbor sensor nodes in a tree topology connecting at least one sensor node on the wireless sensor network with the sink node as a route. Routing device. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 이웃센서노드 각각의 레벨 중에서 상기 선정된 부모노드의 레벨에 따라 상기 센서노드의 레벨을 설정하는 레벨설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치. And a level setting unit configured to set a level of the sensor node according to the level of the selected parent node among the levels of each of the neighbor sensor nodes. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 라우팅설정메시지수신부는 상기 레벨설정부에서 센서노드의 레벨이 설정된 이후에는 상기 이웃센서노드들로부터 상기 라우팅설정메시지들을 수신하지 않는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅장치.And the routing setting message receiving unit does not receive the routing setting messages from the neighboring sensor nodes after the level of the sensor node is set in the level setting unit. 싱크노드 및 적어도 하나 이상의 센서노드들로 구성된 무선 센서 네트워크 상의 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법에 있어서,In the sensing data routing method of a sensor node on a wireless sensor network consisting of a sink node and at least one sensor node, 상기 센서노드의 무선수신범위 내에 있는 적어도 하나 이상의 이웃센서노드들로부터 상기 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함한 라우팅설정메시지들을 기정의된 수신대기시간 동안 수신하는 라우팅설정메시지수신단계;A routing configuration message receiving step of receiving routing configuration messages including energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from a wireless reception range of the sensor node during a predetermined reception waiting time; 상기 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보에 따라 상기 이웃센서노드들 중에서 라우팅할 부모노드를 선정하는 부모노드선정단계; 및Selecting a parent node to be routed among the neighbor sensor nodes according to energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes; And 상기 선정된 부모노드로 센싱 데이터를 전송하는 센싱데이터전송단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.And a sensing data transmission step of transmitting sensing data to the selected parent node. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 센싱데이터전송단계는The sensing data transmission step 상기 부모노드로의 센싱 데이터 전송에 실패한 경우에는 상기 선정된부모노드를 제외한 나머지 이웃센서노드들 중에서 부모노드를 재선정하여 상기 센싱 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.If it fails to transmit the sensing data to the parent node, the sensing data of the sensor node further comprises the step of re-selecting the parent node among the remaining neighboring sensor nodes except the selected parent node to transmit the sensing data. Routing method. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 부모노드선정단계는 상기 이웃센서노드들 중에서 가장 에너지 잔량이 높은 노드를 부모노드로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.The selecting of the parent node includes selecting a node having the highest energy remaining among the neighboring sensor nodes as a parent node. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 센서노드의 에너지 잔량 정보를 포함하는 라우팅설정메시지를 방송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.And transmitting a routing setting message including energy remaining information of the sensor node. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 부모노드는 상기 전송된 센싱 데이터의 수신에 성공한 경우에는 상기 부모노드의 에너지 잔량 정보를 포함하는 수신성공응답메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법. And if the parent node succeeds in receiving the transmitted sensing data, transmitting a successful response message including energy remaining information of the parent node. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 센싱데이터전송단계는The sensing data transmission step 상기 부모노드들로부터 상기 센싱 데이터가 성공적으로 전송되었음을 나타내는 수신성공응답메시지를 기정의된 수신대기시간 내에 수신하지 못한 경우에는 기설정된 재전송횟수 내에서 상기 센싱데이터를 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.Retransmitting the sensing data within a predetermined retransmission frequency when the acknowledgment response message indicating that the sensing data has been successfully transmitted from the parent nodes is not received within a predetermined reception waiting time. Sensing data routing method of the sensor node. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 수신된 라우팅설정메시지들에 따라 상기 이웃센서노드들의 에너지 잔량 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.And storing energy remaining information of the neighboring sensor nodes according to the received routing configuration messages. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 이웃센서노드들로부터 상기 이웃센서노드 각각의 에너지 잔량 정보를 포함하는 수신성공응답메시지를 오버히어링하여 상기 저장된 이웃센서노드들의 에너지 잔량 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센 싱 데이터 라우팅방법.Updating the energy remaining information of the stored neighbor sensor nodes by overhearing a reception success response message including energy remaining information of each of the neighbor sensor nodes from the neighbor sensor nodes; Sensing data routing method. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 갱신된 이웃센서노드의 에너지잔량정보가 상기 부모노드의 에너지잔량정보를 이용해 설정된 임계값을 초과하는 경우에는 부모노드를 재선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.And reselecting a parent node if the energy remaining information of the updated neighbor sensor node exceeds a threshold set using the energy remaining information of the parent node. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 라우팅 설정 메시지는 상기 싱크노드를 루트로 하여 상기 무선센서네트워크 상의 적어도 하나 이상의 센서노드들을 연결한 트리 토폴로지에서의 상기 이웃센서노드 각각의 레벨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.The routing configuration message further includes the level of each of the neighboring sensor nodes in a tree topology connecting at least one sensor node on the wireless sensor network with the sink node as a route. Way. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 이웃센서노드 각각의 레벨 중에서 상기 선정된 부모노드의 레벨에 따라 상기 센서노드의 레벨을 설정하는 레벨설정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법. And setting a level of the sensor node according to the level of the selected parent node among the levels of each of the neighbor sensor nodes. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 레벨설정단계에서 센서노드의 레벨이 설정된 이후에는 상기 이웃센서노 드들로부터 상기 라우팅설정메시지들을 수신하지 않는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드의 센싱 데이터 라우팅방법.And after the level of the sensor node is set in the level setting step, not receiving the routing setting messages from the neighbor sensor nodes.
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