KR100805820B1 - Method and apparatus for sensor network node fault management - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 센서 네트워크의 일실시예 블록 구성도,1 is a block diagram of an embodiment of a sensor network to which the present invention is applied;
도 2는 본 발명에 따른 장애 보고를 위한 부모 노드(122, 124, 126)의 일실시예 구성도,2 is a diagram illustrating an embodiment of a
도 3은 본 발명에 따른 ACK 요청 메시지의 일실시예 구성도,3 is a diagram illustrating an embodiment of an ACK request message according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 ACK 응답 메시지의 일실시예 구성도,4 is a configuration diagram of an embodiment of an ACK response message according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 장애보고 메시지의 일실시예 구성도,5 is a configuration diagram of an embodiment of a failure report message according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 통신 장애 처리 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도,6 is a flowchart illustrating an embodiment of a communication failure processing method according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 링크 장애 처리 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도,7 is a flowchart illustrating a link failure processing method according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 하드웨어 장애 처리 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a hardware failure processing method according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
222: 프로토콜 처리부 224: 통신장애 처리부222: protocol processing unit 224: communication failure processing unit
226: 링크장애 처리부 228: 하드웨어 장애 처리부226: link failure processing unit 228: hardware failure processing unit
530: 장애 ID 540: 장애 등급530: Disability ID 540: Disability Level
본 발명은 센서 네트워크의 노드 장애 관리 방법 및 이를 위한 노드 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서 네트워크에서 발생한 노드 장애를 탐지하여 상위 시스템으로 보고하는 노드 장애 관리 방법 및 이를 위한 노드 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for managing node failure of a sensor network and a node device therefor, and more particularly, to a node failure management method for detecting and reporting a node failure occurring in a sensor network to an upper system and a node device therefor.
센서 기술, MEMS(Micro Electronic Mechanical Systems) 기술, 저전력 전자 공학 기술, 저전력 RF 설계 기술 등의 발달과 함께, 무선 네트워크를 통하여 연결될 수 있는 소형, 저가, 저전력의 센서 노드들이 개발되어 왔다. 이러한 센서 노드들은 기본적으로 센싱부, 데이터 처리부 및 통신 컴포넌트들로 구성된다. 이러한 센서 노드들은 정보를 수집하고자 하는 환경에 조밀하게 배치되어 무선 센서 네트워크를 형성할 수 있으며, 상기와 같은 무선 센서 네트워크는 군사 정보 수집, 홈 네트워크, 환경 감시, 공장 관리, 재난 감시 등의 다양한 목적으로 활용될 수 있다. With advances in sensor technology, Micro Electronic Mechanical Systems (MEMS) technology, low power electronics technology, and low power RF design technology, small, low cost, low power sensor nodes that can be connected via wireless networks have been developed. These sensor nodes are basically composed of a sensing unit, a data processing unit and communication components. These sensor nodes can be densely located in the environment in which information is collected to form a wireless sensor network. Such a wireless sensor network can be used for various purposes such as military information collection, home network, environmental monitoring, factory management, and disaster monitoring. It can be used as.
센서 네트워크는 기본적으로 센서 노드와 싱크 노드로 구성된다. 센서 네트 워크가 정상적인 기능을 수행하기 위해서는 이를 구성하는 센서 노드 및 싱크 노드가 정보 전달을 위한 통신 기능을 원활하게 수행하여야 하며, 특히 센서 노드의 경우 센싱을 위한 여러 하드웨드가 정상적으로 동작하여야 한다. 또한, 센서 노드 및 싱크 노드에 장애가 발생한 경우에는 전체 센서 네트워크의 기능에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 센서 노드 및 싱크 노드의 장애는 발생하는 즉시 상위 관리 시스템에 보고되어야 할 필요가 있다. 하지만, 현재 센서 노드 및 싱크 노드에서 발생할 수 있는 장애를 효과적으로 상위 관리 시스템에 보고하기 위한 절차 및 방법이 제안되지 못하고 있다. The sensor network basically consists of a sensor node and a sink node. In order for the sensor network to perform a normal function, the sensor node and sink node constituting the sensor network should perform the communication function for information transfer smoothly, and in particular, the sensor node should operate various hardware for sensing. In addition, when a sensor node and a sink node fail, the function of the entire sensor network is greatly affected. Thus, failures of sensor nodes and sink nodes need to be reported to higher management systems as soon as they occur. However, at present, a procedure and method for effectively reporting a failure that may occur in a sensor node and a sink node to a higher management system have not been proposed.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 센서 네트워크에서 발생한 노드 장애를 탐지하여 상위 시스템으로 보고하는 노드 장치 및 노드 장애 관리 방법를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to provide a node device and a node failure management method for detecting and reporting a node failure occurring in a sensor network to a higher system.
특히 본 발명은 하위 노드의 통신 가능 여부, 링크된 노드와의 통신 상태 및 노드 장치를 구성하는 하드웨어의 장애 발생 여부를 확인함으로써 노드 장애의 종류 및 등급을 상위 노드로 보고할 수 있는 노드 장치 및 노드 장애 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In particular, the present invention is a node device and node that can report the type and grade of node failure to the upper node by checking whether the lower node can communicate, the status of communication with the linked node, and whether the hardware constituting the node device occurs. Its purpose is to provide a method for managing disability.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 센서 네트워크에서 장애 발생을 보고하는 노드 장치로서, 노드 장애의 종류를 나타내는 장애 ID 및 상기 노드 장애의 정도를 나타내는 장애 등급을 결정하는 노드 장애 처리부, 상기 결정된 장애 ID 및 장애 등급을 포함하는 장애 보고 메시지를 생성하고 상기 생성된 장애 보고 메시지를 상위 노드로 송신하는 메시지 생성부, 및 상기 노드 장애의 정도와 상기 장애 등급의 매칭 정보를 저장하는 메모리를 포함한다. 상기 노드 장치는 상기 링크된 노드로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 수신신호 강도 표시기 및 상기 노드 장치를 구성하는 하드웨어 장애가 발생한 경우 장애 발생 정보를 기록하는 장애 레지스터를 더 포함한다. 상기 장애 보고 메시지는 상기 장애 보고 메시지를 송신하는 노드의 식별 정보, 상기 장애 ID, 상기 장애 등급, 및 상기 장애가 발생된 시각 정보를 포함한다. The present invention for achieving the above object is a node device for reporting the occurrence of a failure in the sensor network, a node failure processing unit for determining a failure ID indicating the type of node failure and the failure level indicating the node failure, the determined failure ID And a message generator for generating a failure report message including a failure level and transmitting the generated failure report message to an upper node, and a memory for storing matching information between the degree of failure of the node and the failure level. The node device further includes a reception signal strength indicator for measuring the strength of a signal received from the linked node and a failure register for recording failure occurrence information when a hardware failure constituting the node device occurs. The failure report message includes identification information of the node transmitting the failure report message, the failure ID, the failure level, and the time at which the failure occurred.
한편, 상기 노드 장애 처리부는 하위 노드가 통신 장애 상태인지 여부를 확인하는 통신장애 처리부, 링크된 노드로부터 수신되는 신호의 세기가 기준치 이하인지 여부를 확인하는 링크장애 처리부, 및 노드를 구성하는 하드웨어의 장애 발생 여부를 확인하는 하드웨어 장애 처리부를 포함한다. On the other hand, the node failure processing unit is a communication failure processing unit for checking whether a lower node is in a communication failure state, a link failure processing unit for checking whether the strength of the signal received from the linked node is less than the reference value, and the hardware constituting the node It includes a hardware failure processing unit for checking whether a failure occurs.
상기 통신장애 처리부는 하위 노드로 상기 하위 노드의 통신상태를 확인하기 위한 ACK 요청 메시지를 주기적으로 전송하는 수단, 및 상기 하위 노드로부터 상기 ACK 요청 메시지에 대한 ACK 응답 메시지가 없는 경우 통신장애 ID 및 통신장애 등급을 결정하는 수단으로 이루어진다. 상기 노드장애 처리부는 상기 측정된 수신신호 세기가 기준치 이하인 경우 링크장애 ID 및 링크장애 등급을 결정하는 수단을 구비한다. 상기 하드웨어 장애 처리부는 상기 장애 레지스터를 주기적으로 폴링하여 하드웨어 장애 발생 여부를 확인하는 수단; 및 상기 하드웨어 장애가 발생한 경우 하드웨어 장애 ID와 하드웨어 장애 등급을 결정하는 수단을 포함한다. Means for periodically transmitting an ACK request message for confirming a communication state of the lower node to a lower node, and a communication failure ID and communication when there is no ACK response message for the ACK request message from the lower node. Means of determining the disability level. The node failure processing unit includes means for determining a link failure ID and a link failure level when the measured received signal strength is less than a reference value. The hardware failure processing unit periodically polls the failure register to determine whether a hardware failure occurs; And means for determining a hardware failure ID and a hardware failure class when the hardware failure occurs.
상기 장애 ID는 상기 하위 노드와의 통신이 이루어지지 않는 경우를 표현하는 통신장애 ID, 상기 링크된 노드로부터 수신되는 신호의 세기가 기준치 이하인 경우를 표현하는 링크장애 ID, 및 상기 노드를 구성하는 하드웨어에 장애가 발생한 경우를 표현하는 하드웨어 장애 ID를 포함한다. 그리고 상기 장애 등급은 노드가 센서 네트워크에서 동작하지 못하는 상황을 표현하는 등급, 상위 노드로 보고되어 관리되어야 하는 상황을 표현하는 등급 및 발생된 장애가 노드 동작에 영향이 없는 상황을 표현하는 등급을 포함한다. The fault ID is a communication fault ID representing a case where communication with the lower node is not performed, a link fault ID representing a case where a signal received from the linked node is less than a reference value, and hardware configuring the node. Contains a hardware failure ID that represents when a failure occurred. The failure level includes a level representing a situation in which the node does not operate in the sensor network, a rating representing a situation in which the node should be reported and managed as a higher node, and a rating representing a situation in which the generated failure does not affect the node operation. .
또한, 본 발명은 센서 네트워크에서 노드 장애를 관리하는 방법으로서, 상기 노드 장애의 종류를 나타내는 장애 ID 및 상기 노드 장애의 정도를 나타내는 장애 등급을 결정하는 노드 장애 처리단계, 상기 결정된 장애 ID 및 장애 등급을 포함하는 장애 보고 메시지를 생성하는 단계 및 상기 생성된 장애 보고 메시지를 상위 노드로 송신하는 단계를 포함한다. 상기 노드 장애 처리단계는 통신장애 처리단계, 링크장애 처리단계 및 하드웨어 장애 처리단계를 포함한다. The present invention also provides a method for managing node failure in a sensor network, comprising: a node failure processing step of determining a failure ID indicating a type of node failure and a failure level indicating a degree of the node failure, the determined failure ID, and a failure level Generating a failure report message comprising a; and transmitting the generated failure report message to a higher node. The node failure processing step includes a communication failure processing step, a link failure processing step, and a hardware failure processing step.
상기 통신장애 처리단계는 하위 노드의 통신상태를 확인하기 위한 ACK 요청 메시지를 전송하는 단계, 및 상기 하위 노드로부터 상기 ACK 요청 메시지에 대한 ACK 응답 메시지가 수신되지 않는 경우 통신장애 ID 및 통신장애 등급을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 링크장애 처리단계는 상기 링크된 노드로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 단계 및 상기 측정된 수신신호 세기가 기준치 이하인 경우 링크장애 ID 및 링크장애 등급을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 링크장애 등급은 상기 수신신호 세기에 따라 결정된다. 상기 하드웨어 장애 처리단계는 노드를 구성하는 하드웨어 장애가 발생한 경우 장애 발생정보를 기록하는 장애 레지스터를 주기적으로 탐색하여 하드웨어 장애 발생 여부를 확인하는 단계 및 상기 확인 결과 하드웨어 장애가 발생한 경우 하드웨어 장애 ID와 하드웨어 장애 등급을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 하드웨어 장애 등급은 장애가 발생한 하드웨어의 종류에 따라 결정된다. The communication failure processing step may include: transmitting an ACK request message for confirming a communication state of a lower node; and when an ACK response message for the ACK request message is not received from the lower node, a communication failure ID and a communication failure level. Determining. The link failure processing step includes measuring a strength of a signal received from the linked node and determining a link failure ID and a link failure level when the measured received signal strength is less than a reference value. The link failure level is determined according to the received signal strength. In the hardware failure processing step, if a hardware failure constituting a node occurs, periodically searching for a failure register that records failure occurrence information to determine whether a hardware failure occurs, and if the hardware failure occurs as a result of the hardware failure ID and hardware failure level Determining a step. The hardware failure level is determined according to the type of hardware in which the failure occurs.
상술한 본 발명의 내용은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above-described contents of the present invention will become more apparent through the following detailed description with reference to the accompanying drawings, and thus, those skilled in the art to which the present invention pertains may easily implement the technical idea of the present invention. will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist 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 발명이 적용되는 센서 네트워크의 일실시예 블록 구성도이다. 1 is a block diagram of an embodiment of a sensor network to which the present invention is applied.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서 네트워크는 기본적으로 센서 정보를 획득하는 센서 노드(122, 124, 126, 131~136)와 상기 센서 노드로부터 센서 정보를 수집/관리하는 싱크 노드(110)로 구성된다. 상기 센서 노드는 자신이 가지고 있는 센서로부터 정보를 수집하여 싱크 노드로 전송한다. 상기 싱크 노드는 복수의 센서 노드들로부터 제공되는 센싱 정보를 수집하여 상위 관리 시스템 또는 외부 망 관리자에게 보고하며, 특히 외부 망과 연결되는 경우에는 게이트웨이와 연결된다. 또한, 각 센서 노드 및 싱크 노드 간의 통신에는 IEEE 802.15.4와 같은 여러 종류의 저전력 무선통신 방식이 사용될 수 있다.As shown in FIG. 1, a sensor network basically includes
본 발명은 센서 네트워크의 구성을 부모 노드(상위 노드)와 자식 노드(하위 노드)로 분류하여 정의한다. 자식 노드는 센서 네트워크의 계층 구조에서 부모 노드에 대하여 상대적으로 하위에 위치한 노드로서, 장애 발생시 상기 부모 노드로 장애 보고를 하는 노드이다. 도 1에서 노드 131~136은 계층 구조에 있어 최하위 노드이므로, 항상 자식 노드에 해당한다. 또한, 노드 122, 노드 124 및 노드 126은 상기 노드 131~136에 대하여는 부모 노드에 해당하지만, 노드 110에 대하여는 자식 노드에 해당한다. 한편, 부모 노드는 센서 네트워크의 계층 구조에서 자식 노드에 대하여 상대적으로 상위에 위치한 노드로서, 상기 노드에서 장애가 발생한 경우 장애 보고를 받는 노드이다. 도 1에서 노드 110은 싱크 노드로서 가장 상위 노드의 위치에 있으므로 부모 노드에 해당한다. The present invention classifies the configuration of the sensor network into a parent node (parent node) and a child node (child node). The child node is a node located lower than the parent node in the hierarchical structure of the sensor network and is a node that reports a failure to the parent node when a failure occurs. In FIG. 1,
본 발명에 따른 노드 장애는 장애의 종류에 따라 통신 장애, 링크 장애 및 하드웨어 장애로 분류되며, 상기 노드 장애의 종류에 따라 장애 ID가 부여된다. 상기 통신 장애는 노드의 RF 부가 정상적으로 동작하지 않는 등의 사유로 다른 노드와의 통신이 이뤄지지 않는 경우에 해당한다. 상기 링크 장애는 다른 노드로부터 수신되는 신호의 통신감도값(RSSI)이 기준치 이하인 경우에 해당한다. 상기 하드웨어 장애는 제어부(CPU), 센서, RF부 등의 노드를 구성하는 하드웨어에 이상이 발생한 경우에 해당한다. A node failure according to the present invention is classified into a communication failure, a link failure, and a hardware failure according to the type of failure, and a failure ID is assigned according to the type of the node failure. The communication failure corresponds to a case in which communication with another node is not made due to the fact that the RF part of the node does not operate normally. The link failure corresponds to a case where a communication sensitivity value (RSSI) of a signal received from another node is lower than a reference value. The hardware failure corresponds to a case where an error occurs in hardware constituting a node such as a controller (CPU), a sensor, and an RF unit.
한편, 본 발명에 따른 노드 장애는 장애의 정도에 따라 'CRITICAL', 'ALARM' 및 'WARNING'의 3 가지로 분류되며, 상기 노드 장애의 정도에 따라 장애 등급이 부여된다. 'CRITICAL'은 통신 장애 등의 사유로 노드가 센서 네트워크에서 더 이상 동작하지 못하는 경우에 해당한다. 'ALARM'은 장애 유무(장애 ID 및 장애 등급)가 부모 노드 또는 상위 관리 시스템으로 보고되어 관리되어야 하는 경우에 해당한다. 'WARNING'은 장애가 발생하였으나 시스템 동작에는 영향이 없는 경우에 해당한다. On the other hand, the node failure according to the present invention is classified into three types of 'CRITICAL', 'ALARM' and 'WARNING' according to the degree of the failure, the failure grade is given according to the degree of the node failure. 'CRITICAL' corresponds to a case where a node no longer operates in a sensor network due to a communication failure. 'ALARM' corresponds to the case where failure status (disability ID and failure level) is reported and managed by the parent node or higher management system. 'WARNING' corresponds to a case where a failure occurs but the system operation is not affected.
상기 장애 ID와 장애 등급에 대한 매핑 테이블 아래의 [표 1]과 같이 매칭되어 표현될 수 있다. [표 1]에 기재된 바와 같이, 통신 장애의 경우에는 다른 노드와 통신이 불가능한 경우에 해당하므로, 'CRITICAL' 등급에 매칭될 수 있다. Matching may be expressed as shown in [Table 1] below the mapping table for the fault ID and the fault level. As shown in [Table 1], since a communication failure corresponds to a case where communication with other nodes is impossible, it may be matched with a 'CRITICAL' grade.
도 2는 본 발명에 따른 장애 보고를 위한 부모 노드(122, 124, 126)의 일실시예 구성도이다. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a
본 발명에 따른 부모 노드는 도 2에 도시된 바와 같이, 자식 노드 및 상위 노드와 무선 신호를 송수신하는 RF부(210), 장애 ID 및 장애 등급 테이블이 저장된 메모리(230), 본 발명에 따른 장애 처리 동작을 수행하는 제어부(220) 및 센서 정보를 획득하는 센서부(240)을 포함한다. 상기 제어부(220)는 장애 보고 메시지를 생성하는 프로토콜 처리부(222), 통신장애 처리동작을 수행하는 통신장애 처리부(224), 링크장애 처리동작을 수행하는 링크장애 처리부(226) 및 하드웨어 장애 처리동작을 수행하는 하드웨어 장애 처리부(228)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the parent node according to the present invention includes an RF unit 210 for transmitting and receiving radio signals to and from a child node and an upper node, a
상기 RF부(210)는 하위 노드 또는 상위 노드로부터 수신한 신호를 복조 및 복호화하여 제어부(220)로 전달하는 한편, 상기 제어부(220)에서 생성된 신호를 부호화 및 변조하여 하위 노드 또는 상위 노드로 송신한다. 상기 RF부(210)는 링크된 노드로부터 수신되는 신호의 신호세기(RSSI)를 측정하여 링크장애 처리부(226)로 전달하는 수신신호 강도 표시기(Received Signal Strength Indicatior)를 구비한다.The RF unit 210 demodulates and decodes a signal received from a lower node or an upper node and transmits the signal to the
상기 메모리(230)는 프로그램 메모리 및 데이터 메모리로 구성된다. 상기 프로그램 메모리에는 하드웨어 장애 발생시 장애 레지스터에 장애 발생 정보를 기록하기 위한 프로그램, 장애 보고 메시지를 생성하기 위한 프로그램, 및 IEEE 802.15.4와 같은 근거리 저전력 무선통신 프로토콜 동작을 수행하기 위한 네트워크 프로그램을 포함하는 노드를 구동하는 OS가 저장된다. 한편, 상기 데이터 메모리에는 장애 ID와 장애 등급의 매핑 테이블, 수신 신호세기와 장애 등급의 매핑 테이블, 하드웨어 장애의 종류와 장애 등급의 매핑 테이블, 통신 장애 카운터 및 하드웨어 장애 카운터 등이 저장되어 있다. The
상기 통신장애 처리부(224)는 하위 노드의 통신 상태를 확인하기 위한 ACK 요청 메시지(도 3 참조)를 자식 노드로 전송하여, 하위 노드로부터의 응답(ACK 응답 메시지, 도 4 참조)이 연속하여 3회 동안 없는 경우 하위 노드가 통신 장애 상태라 결정한다. 즉, 상기 통신장애 처리부(224)는 하위 노드로부터 응답이 없는 경우에 통신장애 카운터를 '1'씩 증가시키고, 상기 통신장애 카운터가 '3'이 되면 하위 노드가 통신 장애 상태라고 결정한다. 그리고, 상기 통신장애 처리부(224)는 장애 ID 및 장애 등급('CRITICAL')을 설정하여 프로토콜 처리부(222)에 전달한다. The communication
상기 링크장애 처리부(226)는 상기 RF 부(210)의 수신신호 강도 표시기를 통해 링크된 상대 노드로부터 수신되는 신호의 세기를 확인하여, 상기 신호 세기가 기준치 이하인 경우 상대 노드가 링크 장애 상태라 결정한다. 그리고 상기 링크장애 처리부(226)는 장애 ID 및 장애 등급을 설정하여 프로토콜 처리부(222)에 전달한다. 상기 장애 등급은 수신신호의 세기에 따라 결정되며, 장애 등급의 결정을 위하여 상기 메모리(220)에 저장된 수신 신호세기와 장애 등급의 매핑 테이블을 참조한다. The link
상기 하드웨어 장애 처리부(228)은 장애 레지스터를 주기적으로 폴링함으로써 하드웨어 장애 발생 유무를 확인한다(S810). 상기 장애 레지스터에는 CPU, RF 부 또는 센서 등의 하드웨어에 이상이 발생한 경우 장애 발생 정보가 기록된다. 상기 하드웨어 장애 처리부(228)은 하드웨어 장애가 발생한 경우 하드웨어 장애 카운터를 '1' 증가시킨다(S840). 상기 하드웨어 장애 카운터가 '3'이 되면, 하드웨어 장애 처리부(228)는 노드가 하드웨어 장애 상태임을 결정한 후, 상기 메모리(220)에 저장된 장애가 발생한 하드웨어의 종류와 장애 등급의 매핑 테이블을 참조하여 장애 ID를 부여한다. 그리고 상기 하드웨어 장애 처리부(228)는 결정된 장애 ID 및 장애 등급을 프로토콜 처리부(222)에 전달한다.The hardware
상기 프로토콜 처리부(222)는 상기 통신장애 처리부(224), 상기 링크장애 처리부(226) 또는 상기 하드웨어 장애 처리부(228)로부터 장애 ID 및 장애 등급이 전달된 경우 장애 보고 메시지(도 5 참조)를 생성하여 RF 부(210)를 통해 상위 노드 또는 상위 관리 시스템에 송신한다. 또한, 상기 프로토콜 처리부(222)는 상위 노드로부터 ACK 요청 메시지(도 3 참조)를 수신한 경우에는 그에 대한 ACK 응답 메시지(도 4 참조)를 생성하여 RF 부(210)를 통해 상기 상위 노드로 송신한다. The
도 3은 본 발명에 따른 ACK 요청 메시지(ACK Request)의 일실시예 구성도이다. ACK 요청 메시지는 상위 노드(부모 노드)가 하위 노드(자식 노드)의 통신 상태를 확인하기 위하여 상기 하위 노드로 주기적으로 전송하는 메시지이다. 3 is a diagram illustrating an embodiment of an ACK request message according to the present invention. The ACK request message is a message periodically transmitted by the upper node (parent node) to the lower node to check the communication status of the lower node (child node).
ACK 요청 메시지는 도 3에서 도시된 바와 같이 메시지의 크기를 최소화한 형태로서, 노드 식별 필드(Node ID, 310), 메시지 타입 필드(Message Type, 320) 및 길이 필드(Length, 330)를 포함한다. 상기 노드 식별 필드(310)에는 메시지를 보내는 노드의 ID(315)가 입력된다. 상기 메시지 타입 필드(320)에는 메시지 타입, 즉 ACK 요청 메시지(ACK Request)임을 알리기 위한 정보(325)가 입력된다. 마지막으로, 상기 길이 필드(330)에는 전체 페이로드(Payload)의 바이트 정보(335)가 입력된다. As shown in FIG. 3, the ACK request message minimizes the size of the message and includes a node identification field (Node ID, 310), a message type field (Message Type, 320), and a length field (Length, 330). . In the
도 4는 본 발명에 따른 ACK 응답 메시지(ACK Response)의 일실시예 구성도이다. ACK 응답 메시지는 하위 노드(자식 노드)가 상위 노드(부모 노드)의 ACK 요청 메시지에 대하여 회신하기 위한 메시지이다. 4 is a diagram illustrating an embodiment of an ACK response message according to the present invention. The ACK response message is a message for the lower node (child node) to reply to the ACK request message of the upper node (parent node).
ACK 응답 메시지는 도 4에서 도시된 바와 같이 메시지의 크기를 최소화한 형태로서, 노드 식별 필드(Node ID, 410), 메시지 타입 필드(Message Type, 420) 및 길이 필드(Length, 430)를 포함한다. 상기 노드 식별 필드(410)에는 메시지를 보내는 노드의 ID(415)가 입력된다. 상기 메시지 타입 필드(420)에는 메시지 타입, 즉 ACK 응답 메시지(ACK Response)임을 알리기 위한 정보(425)가 입력된다. 마지막으로, 상기 길이 필드(430)에는 전체 페이로드(Payload)의 바이트 정보(435)가 입력된다. As shown in FIG. 4, the ACK response message minimizes the size of the message and includes a node identification field (Node ID, 410), a message type field (Message Type, 420), and a length field (Length, 430). . In the
도 5는 본 발명에 따른 장애보고 메시지의 일실시예 구성도이다. 장애 보고 메시지는 프로토콜 처리부에서 상위 노드 또는 상위 관리 시스템으로 장애 유형 및 장애 등급을 보고하기 위한 메시지이다. 5 is a configuration diagram of an embodiment of a failure report message according to the present invention. A failure report message is a message for reporting a failure type and a failure level from a protocol processing unit to a higher node or a higher management system.
장애보고 메시지 도 5에 도시된 바와 같이, 노드 식별 필드(Node ID, 510), 메시지 타입 필드(Message Type, 520), 장애 식별 필드(Fault ID, 530), 장애 등급 필드(Fault Class, 540), 장애 발생 시각 필드(Time, 550) 및 길이 필드(Length, 560)을 포함한다.Fault Report Message As shown in FIG. 5, a node identification field (Node ID, 510), a message type field (Message Type, 520), a fault identification field (Fault ID, 530), and a fault class field (Fault Class, 540). And a failure occurrence time field (Time, 550) and a length field (Length, 560).
상기 노드 식별 필드(Node ID, 510)에는 메시지를 보내는 노드의 ID(515)가 입력된다. 상기 메시지 타입 필드(520)에는 메시지 타입, 즉 장애 보고 메시지임을 알리기 위한 정보(525)가 입력된다. 상기 장애 식별 필드(Fault ID, 530)에는 장애의 종류를 나타내는 장애 ID(통신 장애/ 링크 장애/ 하드웨어 장애)(525)가 입력된다. 상기 장애 등급 필드(Fault Class, 540)에는 장애의 정도를 나타내는 장애 등급(CRITCAL/ ALARM/ WARNING)(545)가 입력된다. 상기 장애 발생 시각 필드(Time, 550)에는 장애가 발생한 시간에 대한 시각 정보가 입력된다. 마지막으로, 상기 길이 필드(Length, 560)에는 전체 페이로드(Payload)의 바이트 정보(565)가 입력된다. In the node identification field (Node ID, 510), an
도 6은 본 발명에 따른 통신 장애 처리 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a communication failure processing method according to the present invention.
센서 네트워크에서 노드의 통신 장애를 확인하기 위하여 부모 노드는 주기적으로 자식 노드의 통신 상태를 확인하기 위한 ACK 요청 메시지(도 3 참조)를 자식 노드로 전송한다(S610). 이어서, 부모 노드는 자식 노드로부터 응답(ACK 응답 메시지)이 있는 여부를 확인한다(S620). In order to check the communication failure of the node in the sensor network, the parent node periodically transmits an ACK request message (see FIG. 3) to check the communication state of the child node (S610). Subsequently, the parent node checks whether there is a response (ACK response message) from the child node (S620).
정상적인 통신 상태에 있는 자식 노드는 상기 ACK 요청 메시지에 대한 ACK 응답 메시지(도 4 참조)를 상기 부모 노드로 회신한다. 자식 노드로부터 ACK 응답 메시지를 수신한 경우는 자식 노드의 통신에 이상이 없는 경우이므로, 부모 노드는 통신 장애 카운터를 '0'으로 초기화한다(S630). The child node in a normal communication state returns an ACK response message (see FIG. 4) to the ACK request message to the parent node. When the ACK response message is received from the child node, the communication of the child node is not abnormal. Therefore, the parent node initializes the communication failure counter to '0' (S630).
하지만, 자식 노드가 부모 노드와 통신 불능인 상태에 있는 경우, 부모 노드는 상기 자식 노드로부터 ACK 응답 메시지를 수신하지 못한다. 따라서, 자식 노드로부터 ACK 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 부모 노드는 통신 장애 카운터를 '1' 증가시킨다(S640). However, when the child node is in a state incapable of communicating with the parent node, the parent node does not receive an ACK response message from the child node. Therefore, when the ACK response message is not received from the child node, the parent node increments the communication failure counter by '1' (S640).
상기 과정을 반복 수행하여 상기 장애 카운터가 3회가 된 경우, 부모 노드는 자식 노드가 통신 장애 상태라 결정하고, 그에 따른 장애 ID 및 장애 등급을 설정한다(S670, S680). 통신 장애의 경우는 장애 등급이 'CRITICAL'에 해당한다. If the failure counter is repeated three times by repeating the above process, the parent node determines that the child node is in the communication failure state, and sets the failure ID and the failure level accordingly (S670 and S680). In the case of a communication failure, the failure level corresponds to 'CRITICAL'.
상기와 같이 자식 노드가 통신 장애 상태에 있다고 판단된 경우, 부모 노드는 장애 보고 메시지(도 5 참조)를 생성하여 상위 노드 또는 상위 관리 시스템에 송신한다(S680). When it is determined that the child node is in the communication failure state as described above, the parent node generates a failure report message (see FIG. 5) and transmits it to the higher node or the higher management system (S680).
도 7은 본 발명에 따른 링크 장애 처리 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a link failure processing method according to the present invention.
링크된 두 노드가 통신을 수행하는 경우, 상기 링크된 노드는 RF부의 통신감도확인부를 통해 통신 감도를 확인한다(S710). 통신 감도의 확인은 무선통신이 실제로 이루어지는 물리 계층에서 이루어지며, 통신시 RF부의 수신신호 강도 표시기(Received Signal Strength Indicatior)의 통신감도값(RSSI)을 확인함으로써 가능하다. When the linked two nodes perform communication, the linked node checks the communication sensitivity through the communication sensitivity confirmation unit of the RF unit (S710). The communication sensitivity is confirmed at the physical layer where wireless communication is actually performed, and it is possible to confirm the communication sensitivity value (RSSI) of the received signal strength indicator of the RF unit during communication.
상기 링크된 노드는 상기 통신감도값이 기준치 이하인지 여부를 판단(S720)하며, 상기 판단 결과 기준치 이하인 경우 링크된 노드는 상대 노드가 링크 장애 상태라 판단하고 그에 따른 장애 ID를 부여한다(S730). 이어서, 링크된 노드는 확인된 통신감도값에 따라 장애 등급을 설정한다(S740). 예를 들어, 수신율 전체를 100으로 할 때, 운영자는 통신감도값에 따른 장애 등급 테이블을 아래의 [표 2]와 같이 설정할 수 있다. The linked node determines whether the communication sensitivity value is less than or equal to the reference value (S720), and if the determination result is less than or equal to the reference value, the linked node determines that the other node is in a link failure state and assigns a failure ID accordingly (S730). . Subsequently, the linked node sets a failure level according to the checked communication sensitivity value (S740). For example, when the entire reception rate is set to 100, the operator may set a failure grade table according to the communication sensitivity value as shown in Table 2 below.
상기와 같이 상대 노드가 링크 장애 상태에 있다고 판단된 경우, 링크된 노드는 장애 보고 메시지(도 5 참조)를 생성하여 상위 노드 또는 상위 관리 시스템에 송신한다(S750). When it is determined that the other node is in the link failure state as described above, the linked node generates a failure report message (see FIG. 5) and transmits the failure report message to the higher node or the higher management system (S750).
도 8은 본 발명에 따른 하드웨어 장애 처리 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a hardware failure processing method according to the present invention.
본 발명에 따른 하드웨어 장애 보고를 위한 노드는 MCU(Micro Processor Unit)에서 CPU, RF 부 또는 센서 등에 이상이 발생한 경우 할당된 장애 레지스터에 장애 발생 정보가 기록되도록 설계된다. 따라서 하드웨어 장애가 발생한 경우 노드의 레지스터에는 장애 발생 정보가 세팅되며, 노드의 하드웨어 장애 처리부는 상기 레지스터를 주기적으로 폴링함으로써 하드웨어 장애 발생 유무를 확인할 수 있다. The node for reporting a hardware failure according to the present invention is designed such that failure occurrence information is recorded in an assigned failure register when a failure occurs in a CPU, an RF unit, or a sensor in a microprocessor unit (MCU). Therefore, when a hardware failure occurs, failure occurrence information is set in the register of the node, and the hardware failure processing unit of the node periodically checks whether the hardware failure occurs by polling the register.
노드는 상기 장애 레지스터를 주기적으로 폴링(S810)하여 하드웨어 장애 발생 유무를 확인한다(S820). 하드웨어 장애가 발생하지 않은 경우, 노드는 하드웨어 장애 카운터를 '0'으로 초기화(S830)한 후 다시 주기적으로 장애 레지스터를 폴링한다. 하드웨어 장애가 발생한 경우, 노드는 하드웨어 장애 카운터를 '1' 증가(S840)시킨다. The node polls the fault register periodically (S810) to check whether a hardware failure occurs (S820). If a hardware failure does not occur, the node initializes the hardware failure counter to '0' (S830) and periodically polls the failure register again. If a hardware failure occurs, the node increments the hardware failure counter by '1' (S840).
상기 과정을 반복하여 상기 하드웨어 장애 카운터가 3회가 된 경우, 노드는 하드웨어 장애 상태로 결정한 후, 장애 ID를 부여(S860)하고 하드웨어 장애 테이블에 따른 장애 등급을 설정한다(S870). 예를 들어, 노드의 RF 부에 장애가 있는 경우에는 노드 통신에 이상이 있는 경우이므로 장애 등급이 'CRITCAL'로 설정될 수 있으며, 센서에 장애가 발생한 경우에는 노드 통신에는 이상이 없으나 부모 노드 또는 상위 관리 시스템으로 보고되어 관리되어야 하는 경우이므로 장애 등급이 'ALARM'으로 설정될 수 있다. When the hardware failure counter is repeated three times by repeating the above process, the node determines that the hardware failure state is a hardware failure state, assigns a failure ID (S860) and sets a failure level according to the hardware failure table (S870). For example, if there is a failure in the RF part of a node, it is because there is an error in node communication, and the failure level can be set to 'CRITCAL'.If a failure occurs in the sensor, there is no problem in node communication, but parent node or parent management The fault level can be set to 'ALARM' because it is reported and managed by the system.
이어서, 노드는 장애 보고 메시지(도 5 참조)를 생성하여 상위 노드 또는 상위 관리 시스템에 송신한다(S860). Subsequently, the node generates a failure report message (see FIG. 5) and transmits the failure report message to the higher node or higher management system (S860).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, 센서 네트워크를 구성하는 노드에서 발생하는 노드 장애의 종류 및 등급을 결정하여 상위 노드로 보고토록 함으로써 상위 시스템에서 효과적으로 노드 장애를 관리하고 센서 네트워크의 상태를 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다. The present invention as described above, by determining the type and class of node failures occurring in the nodes constituting the sensor network to report to the upper node to effectively manage the node failures in the upper system and to grasp the state of the sensor network There is.
또한, 본 발명은 하위 노드가 통신 가능한 상태에 있는지 여부를 확인하기 위한 메시지를 사용함으로써, 하위 노드의 통신 장애 여부를 확인하여 상위 노드로 보고할 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of using the message for confirming whether or not the lower node is in a communicable state, so as to determine whether the lower node has a communication failure and report it to the upper node.
또한, 본 발명은 링크된 노드로부터 수신되는 신호의 세기를 이용하여 링크된 노드와의 통신 상태를 확인함으로써, 링크된 노드와의 링크 장애 여부 및 상기 장애의 정도를 상위 노드로 보고할 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, the present invention is to check the communication status with the linked node using the strength of the signal received from the linked node, so that it is possible to report whether the link failure with the linked node and the degree of the failure to the upper node. It works.
또한, 본 발명은 장애 레지스터를 사용하여 하드웨어의 장애를 탐지할 수 있도록 함으로써, 노드 장치를 구성하는 하드웨어의 장애 및 상기 장애의 정도를 상위 노드로 보고할 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, the present invention is capable of detecting a failure of hardware by using a failure register, it is effective to report the failure of the hardware constituting the node device and the degree of the failure to the upper node.
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