KR100705234B1 - A communication method in a wireless sensor network - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노드들의 불필요한 전력 소모를 줄이고 보다 효율적으로 통신을 수행할 수 있는 센서 네트워크상의 통신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a communication method on a sensor network that can reduce unnecessary power consumption of nodes and perform communication more efficiently.
본 발명에 따르면, 센서 네트워크상에 존재하는 싱크 노드(Sink node) 및 복수의 센서 노드(Sensor node)들은 동기화되어 동일한 통신 주기를 가지며, 상기 센서 노드들 각각이 싱크 노드와의 홉 거리값에 따라 상기 통신 주기 내에서 자신의 데이터 수신 시간 및 데이터 송신 시간을 미리 설정해 놓는다. 그리고 상기 설정해 놓은 데이터 수신 시간 및 데이터 송신 시간에 통신 상태를 활성(Active) 상태로 전환하여 데이터 통신이 가능하게 한다. 그에 따라, 센서 네트워크상에서 싱크 노드의 메시지가 하위 노드들을 따라 순차적으로 각 센서 노드들에 전송되거나, 센서 노드들의 데이터가 순차적으로 상위 노드들을 따라 싱크 노드로 전송되는 경우에 시간 지연이 발생하지 않고 연속적으로 데이터 전송이 수행될 수 있도록 해 준다. According to the present invention, a sink node and a plurality of sensor nodes existing on a sensor network are synchronized to have the same communication period, and each of the sensor nodes is based on a hop distance value from the sink node. The own data reception time and data transmission time are set in advance within the communication period. The communication state is switched to an active state at the set data reception time and data transmission time to enable data communication. Accordingly, a time delay does not occur continuously when a message of a sink node is sequentially transmitted to each sensor node along subordinate nodes on the sensor network, or when data of the sensor nodes are sequentially transmitted to the sink node along upper nodes. This allows data transfer to be performed.
센서 네트워크, 통신 방법, 홉 거리값 Sensor network, communication method, hop distance value
Description
도 1은 센서 네트워크의 한 형태를 도시해 놓은 도면,1 is a diagram illustrating a form of a sensor network;
도 2는 S-MAC(Sensor-Medium Access Control) 프로토콜에 따른 데이터 통신을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining data communication according to a Sensor-Medium Access Control (S-MAC) protocol;
도 3은 S-MAC(Sensor-Medium Access Control) 프로토콜에 따라 노드들 간에 통신이 수행되는 형태를 나타낸 도면,3 is a diagram illustrating a form in which communication is performed between nodes according to a Sensor-Medium Access Control (S-MAC) protocol;
도 4는 본 발명에 따른 센서 네트워크상의 통신 방법을 도시한 도면,4 illustrates a communication method on a sensor network according to the present invention;
도 5는 본 발명이 적용된 센서 네트워크에 존재하는 센서 노드의 기능 블록도이다. 5 is a functional block diagram of a sensor node present in the sensor network to which the present invention is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols for main parts of the drawings
500 : 통신시간 판단부 502 : 제어부500: communication time determination unit 502: control unit
504 : 패킷 생성부 506 : RF 통신모듈504: packet generation unit 506: RF communication module
본 발명은 노드들의 불필요한 전력 소모를 줄이고 보다 효율적으로 통신을 수행할 수 있는 센서 네트워크상의 통신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a communication method on a sensor network that can reduce unnecessary power consumption of nodes and perform communication more efficiently.
종래에 군사 작전을 목적으로 사용되던 센서 네트워크는 반도체 기술의 향상으로 인하여 프로세서의 소형화, 고성능화가 진행되고, 메모리 용량의 대형화 및 저비용화가 실현되었다. 그리고 무선 통신 등의 기술 발전에 힘입어 민간 부문에서도 응용 사례들이 제안되고 있으며 일부 응용 사례들은 실시되고 있다. The sensor network, which has been used for military operations in the past, has been miniaturized and improved in performance due to the improvement of semiconductor technology, and the increase in memory capacity and low cost have been realized. In addition, due to the development of technology such as wireless communication, application cases have been proposed in the private sector, and some application cases are being implemented.
현재 제안되고 있는 센서 네트워크 기술의 응용 사례들은 무인 경비, 일정 지역의 또는 수역의 온도나 오염도 등의 상태를 감시하는 환경 감시, 원격 검침, 설비 감시 등 실로 다양하며, 홈 네트워크 시스템과 인터넷 망과 연동하여 동작되는 응용 사례들도 있다. Application cases of sensor network technology that are currently proposed are diverse such as unmanned security, environmental monitoring, remote meter reading, and facility monitoring to monitor the temperature or pollution level in a certain area or water area, and interwork with home network system and Internet network. There are also examples of applications that work.
도 1은 센서 네트워크의 한 형태를 도시해 놓은 도면으로, 센서 네트워크는 복수개의 센서 노드(Sensor node)들과 각 센서 노드들이 감지한 데이터를 전송받는 싱크 노드(Sink node)로 구성된다. FIG. 1 is a diagram illustrating a form of a sensor network. The sensor network includes a plurality of sensor nodes and a sink node that receives data sensed by each sensor node.
센서 노드들은 각자의 감시 지역에 분산되어 배치되고 서로 통신을 수행하며 멀티 홉(Multi-Hop) 무선 네트워크를 구축한다. 그리고 센서 노드들은 싱크 노드로부터 전송받은 명령에 따라 감시된 데이터를 싱크 노드로 전달한다.Sensor nodes are distributed and deployed in their own surveillance area, communicate with each other, and build a multi-hop wireless network. The sensor nodes transmit the monitored data to the sink node according to the command received from the sink node.
센서 네트워크에서 가장 중요한 핵심 기술은 센서 노드들 및 싱크 노드의 불필요한 전력 소모를 방지하여 네트워크의 수명을 늘리는 것이다. 각 노드들은 작은 크기 때문에 비교적 소용량의 배터리를 통해 전력을 공급받고, 또한 노드들을 설치해 놓은 지역에 따라 배터리를 교환하기 힘들 수 있기 때문이다.The most important core technology in the sensor network is to extend the life of the network by preventing unnecessary power consumption of the sensor nodes and sink nodes. Because each node is powered by a relatively small battery because of its small size, it can be difficult to change the battery depending on where the nodes are installed.
센서 네트워크의 MAC(Medium Access Control) 프로토콜은 직접 노드들의 RF(Radio Frequency) 모듈의 동작을 제어하므로 MAC 프로토콜이 얼마나 효율적인지에 따라 노드들의 전력 소모에 큰 영향을 미친다. The medium access control (MAC) protocol of the sensor network directly controls the operation of the radio frequency (RF) module of the nodes, which greatly affects the power consumption of the nodes depending on how efficient the MAC protocol is.
그러므로 본 발명의 목적은 노드들의 불필요한 전력 소모를 줄이고 보다 효율적으로 통신을 수행할 수 있는 센서 네트워크상의 통신 방법을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a communication method on a sensor network that can reduce unnecessary power consumption of nodes and perform communication more efficiently.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 센서 네트워크상의 통신 방법은 센서 네트워크상의 싱크 노드 및 복수의 센서 노드들은 동기화되어 동일한 통신 주기(T)를 가지며, 상기 센서 노드들 각각이 상기 싱크 노드와의 홉 거리값에 따라 상기 통신 주기(T) 내에서 자신의 데이터 통신 시간을 미리 설정해 놓는 단계; 및 상기 각 센서 노드들이 상기 통신 주기마다 상기 설정해 놓은 자신의 통신 시간에 통신 상태를 데이터 통신이 가능한 상태로 전환하는 단계;를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, in the communication method on the sensor network according to the present invention, the sink node and the plurality of sensor nodes on the sensor network are synchronized to have the same communication period T, and each of the sensor nodes is the sink node. Presetting a data communication time in the communication period (T) according to a hop distance value with; And converting the communication state into a state in which data communication is possible at each of the sensor nodes at the communication time set by the respective sensor nodes.
여기서, 상기 데이터 통신 시간 설정은, 상기 통신 주기(T) 내에서 상기 각 센서 노드들이 상기 싱크 노드와의 홉 거리값에 따라 자신의 홉 거리값보다 1홉이 작은 상위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx1) 및 상기 자신의 홉 거리값보다 1홉이 큰 하위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx2)을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 두 시점(Rx1,Rx2)에 데이터 통신 시간을 설정하는 단계;로 이루어진다. Here, the data communication time setting is a time point at which each sensor node receives data from an upper node having a hop smaller than its own hop distance value according to a hop distance value with the sink node in the communication period T. Calculating (Rx1) and a time point (Rx2) for receiving data from a lower node one hop larger than its hop distance value; And setting a data communication time at the two calculated time points Rx1 and Rx2.
그리고 상기 데이터 통신 시간은 동일한 시간 길이(a)의 데이터 수신 시간과 데이터 송신 시간을 연속적으로 가지며, 상기 상위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx1) 및 하위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx2) 계산은, 각각 아래의 수학식 1과 수학식 2에 의해 계산하는 것을 특징으로 한다. The data communication time has a data reception time and a data transmission time of the same time length (a) continuously, and calculates a time point (Rx1) for receiving data from the upper node and a time point (Rx2) for receiving data from the lower node. It is characterized in that calculated by the equations (1) and (2) below, respectively.
수학식Equation 1 One
Rx1 = (Hop - 1)× aRx1 = (Hop-1) × a
수학식
Rx2 = T - (Hop + 1)× aRx2 = T-(Hop + 1) × a
여기서, 상기 Hop은 싱크 노드와의 홉 거리값, 상기 a는 데이터를 수신하거나 송신하는 시간 길이, 상기 T는 센서 네트워크상의 노드들의 통신 주기임.Here, Hop is a hop distance value with a sink node, a is a length of time for receiving or transmitting data, and T is a communication period of nodes on a sensor network.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail. However, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 2는 S-MAC(Sensor-Medium Access Control) 프로토콜에 따른 데이터 통신을 설명하기 위한 도면으로, S-MAC 프로토콜은 센서 네트워크상의 보다 효율적인 통신을 위해 제안된 MAC 프로토콜의 한 형태이다. FIG. 2 is a diagram illustrating data communication according to a Sensor-Medium Access Control (S-MAC) protocol. The S-MAC protocol is a form of a proposed MAC protocol for more efficient communication on a sensor network.
S-MAC 프로토콜의 가장 큰 특징은 도면에 도시된 바와 같이 주기적으로 센서 네트워크상의 노드들이 휴지(Sleep) 시간을 갖는 것이다. The biggest feature of the S-MAC protocol is that nodes on the sensor network periodically have a sleep time as shown in the figure.
센서 네트워크상의 노드들은 통신 상태를 활성(Active) 상태로 전환할 시점 을 동기화하고 일정한 통신 시간(Duty Cycle) 동안만 활성 상태로 데이터 통신을 수행한다. Nodes on the sensor network synchronize the timing of switching the communication state to the active state and perform data communication in the active state only for a certain duty cycle.
그리고 노드들은 활성 상태에서 휴지 상태로 통신 상태를 전환시킨 후, 다시 활성 상태로 통신 상태가 전환될 때까지 RF 통신 모듈의 전원을 차단시켜 무의미하게 소비될 전력 낭비를 막는다. The nodes then switch the communication state from the active state to the idle state, and then cut off the power of the RF communication module until the communication state is switched back to the active state, thereby preventing wasteful power consumption.
즉, 노드들의 통신 상태가 활성 상태인 경우에는 1홉 거리인 이웃 노드로 데이터를 송신 또는 상기 이웃 노드로부터 데이터를 수신 가능한 상태인 것을 의미하며, 휴지 상태인 경우에는 데이터의 송수신을 중단한 상태인 것을 의미한다. That is, when the communication state of the nodes is active, it means that data can be transmitted or received from a neighboring node that is one hop away from the neighboring node. Means that.
도면에 도시된 바와 같이 S-MAC 프로토콜은 노드들의 통신 상태가 활성 상태로 전환된 경우, 그 활성 상태가 유지되는 시간 동안에 송신측 노드와 수신측 노드 간에 802.11 MAC 프로토콜과 유사하게 전송요청메시지(Request-To-Send:RTS), 전송허락메시지(Clear-To-Send:CTS), 데이터(DATA), ACK(Acknowledgement)메시지 순서로 신호를 교환한다. As shown in the figure, the S-MAC protocol transmits a request message similar to the 802.11 MAC protocol between the transmitting node and the receiving node during the time that the active state of the nodes is switched to the active state. -To-Send: RTS), Clear-To-Send (CTS), Data (DATA), and ACK (Acknowledgement) message.
송신측 노드와 수신측 노드는 통신 상태가 활성 상태로 전환되면 서로 SYNC(Synchronization) 신호를 주고 받은 후 충돌을 피하기 위해 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 방식으로 약간의 연결(Connection) 시간을 기다린 후, 송신측 노드에서 수신측 노드로 RTS 신호를 전송한다. When the transmitting node and the receiving node switch to the active state, they send and receive SYNC (Synchronization) signals to each other and wait for some connection time by using Carrier Sense Multiple Access (CSMA) to avoid collision. The RTS signal is transmitted from the transmitting node to the receiving node.
그리고 RTS 신호를 전송받은 수신측 노드는 송신측 노드로 CTS 신호를 전송하고, 송신측 노드로부터 전송되는 데이터를 수신받는다. The receiving node receiving the RTS signal transmits the CTS signal to the transmitting node, and receives the data transmitted from the transmitting node.
수신측 노드는 송신측 노드가 전송한 데이터를 정상적으로 수신 완료할 시에 ACK 메시지를 송신측 노드로 전송하여 정상적으로 데이터 전송이 완료되었음을 알린다. When the receiving node completes the normal reception of the data transmitted by the transmitting node, the receiving node transmits an ACK message to the transmitting node to indicate that the data transmission is normally completed.
이에 따라, 센서 네트워크상의 노드들은 도면에 도시된 바와 같이 통신 상태가 활성 상태로 전환되면 SYNC 신호를 주고 받기 위한 시간과 RTS 신호를 주고 받기 위한 시간을 갖는다.Accordingly, nodes on the sensor network have a time for sending and receiving a SYNC signal and a time for sending and receiving an RTS signal when the communication state is switched to an active state, as shown in the figure.
RTS 신호를 주고 받기 위한 기간 동안에 RTS 신호를 수신하거나 송신한 노드들에 경우에는 CTS 신호 및 데이터 전송을 수행하는 시간(점선 박스 구간)을 가지고, 그렇지 못한 노드들에 경우에는 RTS 신호를 주고 받기 위한 기간 이후에 바로 통신 상태를 휴지 상태로 전환한다. Nodes that receive or transmit the RTS signal during the period of transmitting and receiving the RTS signal have a time (dotted box section) for performing the CTS signal and data transmission, and for the nodes that do not transmit the RTS signal, Immediately after the period, the communication state is switched to the idle state.
도 3은 S-MAC(Sensor-Medium Access Control) 프로토콜에 따라 노드들 간에 통신이 수행되는 형태를 나타낸 도면으로, S-MAC 프로토콜에 따라 싱크 노드에서 전송하는 메시지가 각 센서 노드들로 전송되는 형태를 도시하고 있다. 3 is a diagram illustrating communication between nodes according to a Sensor-Medium Access Control (S-MAC) protocol, in which a message transmitted from a sink node according to the S-MAC protocol is transmitted to each sensor node. It is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 싱크 노드로부터 1홉 거리인 A 노드, 2홉 거리인 B 노드, 3홉 거리인 C 노드는 동기화되어 동일한 시점에 통신 시간(TxRx)을 가지고 서로 통신을 수행하며, 싱크 노드의 메시지를 자신의 홉 거리보다 1홉이 작은 이웃 노드(이하, 상위 노드라 함)로부터 순차적으로 수신받는다. As shown in the figure, the A node, which is 1 hop away from the sink node, the B node, which is 2 hops away, and the C node, which is 3 hops away, are synchronized to communicate with each other with a communication time TxRx at the same time point. Messages of a node are sequentially received from neighbor nodes (hereinafter, referred to as upper nodes) that are one hop smaller than their hop distance.
좀 더 살펴보면, 싱크 노드로부터 1홉 거리인 A 노드는 한 통신 주기(T1)내에서 통신 상태가 활성 상태인 통신 시간동안 싱크 노드의 메시지를 수신받고, 다음 통신 주기(T2)의 통신 상태가 활성 상태인 때에 자신의 홉 거리보다 1홉이 큰 이웃 노드(이하, 하위 노드라 함), 즉 B 노드로 RTS 신호를 전송한다. 그리고 A 노 드는 B 노드로부터 CTS 신호를 전송받으면 상기 수신된 싱크 노드의 메시지를 B 노드로 전송한다. Looking further, node A, which is one hop away from the sink node, receives the message of the sink node during the communication time in which the communication state is active within one communication period T1, and the communication state of the next communication period T2 is active. In the state, it transmits an RTS signal to a neighbor node (hereinafter referred to as a lower node) that is one hop larger than its hop distance, that is, a B node. When node A receives the CTS signal from node B, the node A transmits the message of the received sink node to node B.
A 노드와 마찬가지로 B 노드도 A 노드로부터 수신받은 싱크 노드의 메시지를 다음 통신 주기의 통신 상태가 활성 상태인 때에 하위 노드인 C 노드로 상기 수신된 싱크 노드의 메시지를 전송한다.Like node A, node B transmits the message of the sink node received from node A to the lower node C node when the communication state of the next communication period is active.
이와 같이, 센서 네트워크의 각 센서 노드들은 각 통신 주기마다 통신 상태가 활성 상태인 때에 통신을 수행하며 순차적으로 싱크 노드의 메시지를 하위 노드로 전송함에 따라 모든 센서 노드들에 싱크 노드의 메시지를 전송한다. As described above, each sensor node of the sensor network communicates when the communication state is active at each communication period, and sequentially transmits the message of the sink node to all the sensor nodes as the message of the sink node is sequentially transmitted to the lower node. .
이에 따라, S-MAC 프로토콜에 따른 노드들 간의 통신은 통신 지연이 큰 문제가 된다. 싱크 노드와의 홉 거리가 큰 값을 갖는 노드일수록 상위 노도로부터 싱크 노드의 메시지를 수신받는데 더 많은 통신 주기의 시간이 걸리며, 마찬가지로 싱크 노드와의 홉 거리가 큰 값을 갖는 노드일수록 그 노드의 데이터가 상위 노드들을 거쳐 싱크 노드로 전송되는데 더 많은 통신 주기의 시간이 걸리게 된다.Accordingly, communication delay between nodes according to the S-MAC protocol becomes a big problem. A node with a larger hop distance from a sink node takes more communication cycles to receive a message from a sink node from a higher severity. Similarly, a node with a large hop distance from a sink node has data of that node. Is sent to the sink node via higher nodes, which takes more communication cycle time.
이와 같은 통신 지연 문제를 해결하기 위해 센서 네트워크의 통신 주기를 짧게 하는 방법을 고려해 볼 수도 있겠지만, 배터리로 동작하는 각 노드들의 특성상 통신 주기를 짧게 하는 것은 비효율적이다. In order to solve such a communication delay problem, a method of shortening the communication cycle of the sensor network may be considered, but it is inefficient to shorten the communication cycle due to the characteristics of each battery operated node.
도 4는 본 발명에 따른 센서 네트워크상의 통신 방법을 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a communication method on a sensor network according to the present invention.
센서 네트워크상의 통신은 싱크 노드의 메시지가 하위 노드들을 따라 순차적으로 각 센서 노드들에 전송되거나, 센서 노드들의 데이터가 순차적으로 상위 노드들을 따라 싱크 노드로 전송되는 것을 특징으로 한다. The communication on the sensor network is characterized in that the message of the sink node is sequentially transmitted to each sensor node along the lower nodes, or the data of the sensor nodes are sequentially transmitted to the sink node along the upper nodes.
본 발명은 센서 네트워크에서 순차적인 하위 노드로의 데이터 전송이 시간 지연 없이 연속적으로 수행되고 또한 순차적인 상위 노드로의 데이터 전송이 시간 지연 없이 연속적으로 수행되도록, 각 노드들의 통신 시간이 설정되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the communication time of each node is set such that the data transmission to the sequential lower nodes in the sensor network is continuously performed without time delay and the data transmission to the sequential higher nodes is continuously performed without time delay. It is done.
특히, 본 발명은 센서 네트워크상에 존재하는 싱크 노드 및 복수의 센서 노드들이 동기화되어 동일한 통신 주기(T)를 가지며, 한 통신 주기(T) 내에서 상기와 같은 하위 노드로의 데이터 전송과 상위 노드로의 데이터 전송이 수행될 수 있도록 각 센서 노드들의 통신 시간이 설정되는 것을 특징으로 한다.Particularly, in the present invention, the sink node and the plurality of sensor nodes existing on the sensor network are synchronized to have the same communication period T, and data transmission and higher node to the lower node as described above in one communication period T are performed. The communication time of each sensor node is set so that data transmission to the network can be performed.
여기서, 각 센서 노드들의 통신 시간은 데이터 수신 시간(Rx)과 데이터 송신 시간(Tx)을 구분지어 연속적으로 가지는 것을 특징으로 한다.Here, the communication time of each sensor node is characterized by having a data reception time (Rx) and a data transmission time (Tx) in succession.
이에 따라, 본 발명에 따르면 각 센서 노드들은 한 통신 주기(T) 내에서 그들의 싱크 노드와의 홉 거리값에 따라 상위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx1)과 하위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx2)을 각각 계산한다. Accordingly, according to the present invention, each sensor node may receive data from a higher node Rx1 and a time of receiving data from a lower node according to a hop distance value with the sink node within one communication period T. Calculate Rx2) respectively.
여기서, 각 센서 노드들의 데이터 수신 시간(Rx)과 데이터 송신 시간(Tx)의 길이는 서로 동일한 길이(a)인 것으로 가정한다. 그리고 싱크 노드는 상위 노드가 존재하지 않으므로 상위 노드로부터 데이터를 수신받는 시간을 가지지 않고 또한 상위 노드로 데이터를 전송하는 시간을 가지지 않는다는 점을 고려하여, 각 센서 노드들이 한 통신 주기(T) 내에서 상위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx1)과 하위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx2)을 각각 아래의 수학식 1과 수학식 2에 의해 계산한다. Here, it is assumed that the lengths of the data reception time Rx and the data transmission time Tx of each sensor node are the same length a. In consideration of the fact that the sink node does not have a time for receiving data from the higher node and does not have time for transmitting data to the higher node because the upper node does not exist, each sensor node has one communication period (T). the point (Rx2) to receive incoming data from the time point (Rx1) and the lower nodes to receive the data received from the upper node, respectively calculated by
여기서, Hop은 각 센서 노드들의 싱크 노드와의 홉 거리값, a는 데이터를 수신하거나 송신하는 시간 길이, T는 센서 네트워크상의 노드들의 통신 주기이다. Here, Hop is a hop distance value of each sensor node with a sink node, a is a length of time for receiving or transmitting data, and T is a communication period of nodes on the sensor network.
그리고 센서 노드들은 통신 주기마다 상기 수학식 1과 수학식 2에 의해 계산된 두 시점(Rx1,Rx2)에 통신 시간 즉, 데이터 수신 시간(Rx)과 데이터 송신 시간(Tx)을 연속적으로 가진다.The sensor nodes have a communication time, that is, a data reception time Rx and a data transmission time Tx, at two time points Rx1 and Rx2 calculated by
이에 따라, 도면에 도시된 바와 같이 센서 노드들은 한 통신 주기(T) 내에서 그들의 싱크 노드와의 홉 거리값에 따라 상기 계산된 두 시점(Rx1,Rx2)에 상위 노드로부터 싱크 노드의 메시지를 수신받는 시간 및 상기 전송받은 싱크 노드의 메시지를 하위 노드로 전송하는 시간을 연속적으로 가질 수 있고, 또한 하위 노드로부터 데이터를 수신받는 시간 및 상기 하위 노드로부터 전송받은 데이터 또는 자신이 감지한 데이터를 상위 노드로 전송하는 시간을 연속적으로 가진다.Accordingly, as shown in the figure, the sensor nodes receive the message of the sink node from the upper node at the two calculated time points Rx1 and Rx2 according to the hop distance value with their sink node in one communication period T. Receiving time and the time to transmit the message of the received sink node to the lower node in succession, and also the time to receive data from the lower node and the data received from the lower node or the data sensed by the higher node It has time to send continuously.
이는 센서 네트워크에서 노드들 간의 순차적인 데이터 통신을 시간 지연 없이 수행되도록 해 준다. This allows sequential data communication between nodes in the sensor network to be performed without time delay.
본 발명에서 싱크 노드는 1홉의 거리에 위치하는 센서 노드들이 상기 수학식1 및 수학식 2에 의해서 상위 노드, 즉 싱크 노드로부터 데이터를 수신받는 시간으로 설정되는 시간에 데이터를 송신하고, 싱크 노드로 데이터를 전송하는 시간으로 설정되는 시간에 데이터를 수신받을 수 있도록 도면에 도시된 바와 같이 자신의 데이터 전송 시간(Tx) 및 데이터 수신 시간(Rx)을 설정하게 된다. In the present invention, the sink node transmits data at a time at which the sensor nodes located at a distance of one hop are set to the time at which data is received from an upper node, that is, the sink node, by
도 5는 본 발명이 적용된 센서 네트워크에 존재하는 센서 노드의 기능 블록도이다. 5 is a functional block diagram of a sensor node present in the sensor network to which the present invention is applied.
센서 네트워크상에 존재하는 각 센서 노드들은 통신시간 판단부(500)와, 패킷 생성부(504)와, RF 통신모듈(506)과 제어부(502)로 구성된다. Each sensor node existing on the sensor network includes a
통신시간 판단부(500)는 통신 주기(T)마다 싱크 노드와의 홉 거리값에 따른 자신의 통신 시간을 판단한다. The
통신시간 판단부(500)는 싱크 노드와의 홉 거리값을 이용하여 한 통신 주기(T) 내에서 상위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx1)과 하위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx2)을 각각 계산하고, 상기 계산된 두 시점(Rx1,Rx2)에 각각 데이터 수신 시간(Rx)과 데이터 송신 시간(Tx)을 연속적으로 지정해 놓고 자신의 통신 시간으로 판단한다.The
여기서, 통신시간 판단부(500)는 상위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx1)과 하위 노드로부터 데이터를 수신받을 시점(Rx2)을 계산할 시에 각각 앞서 언급된 수학식 1과 수학식 2를 통해 계산한다.Here, the
패킷 생성부(504)는 전송할 데이터를 입력받는다. 그리고 상기 입력받은 데이터에 자신의 싱크 노드와의 홉 거리값을 포함시킨 후, 미리 설정해 놓은 형식에 따라 패킷화하여 RF 통신모듈(506)로 출력한다. The
RF 통신모듈(506)은 도면에 도시된 바와 같이 송신버퍼(506-4)와 송신 부(506-6), 수신버퍼(506-8)와 수신부(506-10), 그리고 RF 컨트롤러(506-2)로 구성되며, RF 컨트롤러(506-2)의 제어에 따라 송신버퍼(506-4)에 입력된 데이터가 송신부(506-6)를 통해 이웃 노드로 전송되거나 수신부(506-10)에 입력된 데이터가 수신버퍼(506-8)에 버퍼링된 후에 제어부(502)로 전송된다. As shown in the figure, the
제어부(502)는 통신시간 판단부(500)에서 판단된 데이터 수신 시간(Rx) 동안에 RF 통신모듈(506)이 이웃 노드에서 전송하는 데이터를 수신받을 수 있도록 제어하고, 데이터 송신 시간(Tx) 동안에 전송할 데이터를 패킷 생성부(504)로 전송 및 RF 통신모듈(506)이 이웃 노드로 데이터를 송신할 수 있도록 제어한다. The
그리고 제어부(502)는 통신시간 판단부(500)에서 판단된 데이터 수신 시간(Rx) 및 데이터 송신 시간(Tx) 이외의 시간 동안 RF 통신모듈(506)의 전원을 차단시켜 통신 휴지 상태를 가진다. The
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
본 발명에 따르면, 센서 네트워크상에 존재하는 싱크 노드 및 복수의 센서 노드들은 동기화되어 동일한 통신 주기를 가지며 센서 노드들 각각이 상기 통신 주기 내에서 싱크 노드와의 홉 거리값에 따라 자신의 데이터 수신 시간 및 데이터 송신 시간을 미리 설정해 놓는다. According to the present invention, a sink node and a plurality of sensor nodes existing on a sensor network are synchronized to have the same communication period, and each of the sensor nodes has its own data reception time according to a hop distance value with the sink node within the communication period. And the data transmission time are set in advance.
그에 따라, 본 발명은 센서 네트워크상에서 싱크 노드의 메시지가 하위 노드들을 따라 순차적으로 각 센서 노드들에 전송되거나, 센서 노드들의 데이터가 순차적으로 상위 노드들을 따라 싱크 노드로 전송되는 경우에 시간 지연이 발생하지 않고 연속적으로 데이터 전송이 수행될 수 있도록 각 센서 노드들의 통신 시간을 스케줄링하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, in the present invention, a time delay occurs when a message of a sink node is sequentially transmitted to each sensor node along subordinate nodes on the sensor network, or when data of the sensor nodes are sequentially transmitted to the sink node along upper nodes. It is characterized in that for scheduling the communication time of each sensor node so that data transmission can be performed continuously.
이로써, 본 발명은 센서 네트워크상의 싱크 노드 및 복수의 센서 노드들이 불필요한 전력 소모를 줄이고 보다 효율적으로 데이터 통신을 수행할 수 있도록 해 준다. As a result, the present invention enables the sink node and the plurality of sensor nodes on the sensor network to perform unnecessary data consumption and reduce unnecessary power consumption.
Claims (3)
Priority Applications (1)
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| KR1020060050815A KR100705234B1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | A communication method in a wireless sensor network |
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| KR1020060050815A KR100705234B1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | A communication method in a wireless sensor network |
Publications (1)
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|---|---|
| KR100705234B1 true KR100705234B1 (en) | 2007-04-09 |
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ID=38161254
Family Applications (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR100705234B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101000795B1 (en) | 2008-11-28 | 2010-12-13 | 전자부품연구원 | Address-based Wireless Sensor Network and Synchronization Method Thereof |
| KR101464517B1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-11-24 | 한국기계연구원 | Multi Sensor Nodes Monitoring System, Concurrent Measure and Time Division Transmission Method |
| KR20160129882A (en) * | 2014-03-05 | 2016-11-09 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Subscriber station for a bus system and method for improving the quality of transmission in a bus system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050122231A1 (en) | 2003-12-08 | 2005-06-09 | The Regents Of The University Of California | Power efficient wireless system for sensor network |
| US20050122233A1 (en) | 2003-10-31 | 2005-06-09 | Nec Corporation | Power saving wireless telemetering system |
| EP1659759A1 (en) | 2004-11-17 | 2006-05-24 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method for packet transmission in a sensor network |
-
2006
- 2006-06-07 KR KR1020060050815A patent/KR100705234B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050122233A1 (en) | 2003-10-31 | 2005-06-09 | Nec Corporation | Power saving wireless telemetering system |
| US20050122231A1 (en) | 2003-12-08 | 2005-06-09 | The Regents Of The University Of California | Power efficient wireless system for sensor network |
| EP1659759A1 (en) | 2004-11-17 | 2006-05-24 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method for packet transmission in a sensor network |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101000795B1 (en) | 2008-11-28 | 2010-12-13 | 전자부품연구원 | Address-based Wireless Sensor Network and Synchronization Method Thereof |
| KR101464517B1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-11-24 | 한국기계연구원 | Multi Sensor Nodes Monitoring System, Concurrent Measure and Time Division Transmission Method |
| KR20160129882A (en) * | 2014-03-05 | 2016-11-09 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Subscriber station for a bus system and method for improving the quality of transmission in a bus system |
| KR102267789B1 (en) * | 2014-03-05 | 2021-06-23 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Subscriber station for a bus system and method for improving the quality of transmission in a bus system |
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