KR101294366B1 - Node apparatus in delay tolerant network and method for transferring message performing the node apparatus, and recording medium storing program for executing method of the same in computer - Google Patents
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Abstract
복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 메시지 전송 시점을 적응적으로 조절하는 노드 장치가 개시된다. 정보 확인부는 보유하고 있는 잔여 에너지 및 다른 노드에게 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 확인한다. 계산부는 확인된 잔여 에너지 및 잔여 메시지 수를 기초로 산출한 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)의 가중합으로 정의되는 활동도를 구한다. 구간 설정부는 활동도가 사전에 설정된 기준 값보다 높으면 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간을 휴면 구간보다 더 길게 설정하고, 활동도가 사전에 설정된 기준 값보다 낮으면 한 주기의 전송 구간 내에서 휴면 구간을 활성 구간보다 더 길게 설정한다. 메시지 전송부는 설정된 활성 구간에서 다른 노드로 메시지를 전송한다. 본 발명에 따르면, 지연 허용 네트워크를 구성하는 각 노드의 배터리 전력 소비를 줄이기 위해 주기적으로 휴면(sleep) 상태로 전환하여 노드의 수명을 연장하고 메시지 확산을 증가시켜 메시지 전송 확률을 향상시킬 수 있다.Disclosed is a node apparatus for adaptively adjusting message transmission time in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes. The information confirmation unit checks the remaining energy and the number of remaining messages to be transmitted to other nodes. The calculator calculates the activity defined by the weighted sum of the energy ratio P E and the message ratio P L calculated based on the identified residual energy and the number of remaining messages. The interval setting unit sets the active section longer than the dormant section in one transmission period when the activity is higher than the preset reference value, and sleeps in the transmission section of one cycle if the activity is lower than the preset reference value. Set the interval longer than the active interval. The message transmitter transmits a message to another node in the set active period. According to the present invention, in order to reduce battery power consumption of each node constituting the delay-tolerant network, the node may periodically go to sleep to prolong the life of the node and increase the message spread to improve the message transmission probability.
Description
본 발명은 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법, 그리고 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 전력소모를 최소화하면서 다른 노드에게 메시지를 전송하는 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법, 그리고 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다. The present invention relates to a node device, a message transmission method performed by the node device, and a recording medium recording a program for executing the method on a computer. More particularly, the present invention relates to a power consumption in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes. The present invention relates to a node device for transmitting a message to another node with a minimum, a message transmission method performed by the node device, and a recording medium recording a program for executing the method on a computer.
지연 허용 네트워크(Delay Tolerant network : DTN)는 종단 간 연결이 제공되지 않은 환경에서도 스토어-캐리-포워드(store-carry-forward) 방식을 이용하여 데이터를 전송할 수 있는 네트워크이다. A delay tolerant network (DTN) is a network that can transmit data using a store-carry-forward method even in an environment in which no end-to-end connection is provided.
가장 간단한 지연 허용 네트워크 프로토콜인 에피데믹(Epidemic) 프로토콜은 네트워크를 구성하는 노드들의 접속시 서로 버퍼에 저장하고 있는 메시지의 정보를 교환하여 상대방이 보유하지 않은 메시지를 교환하는 방식으로, 접속하는 모든 노드로 메시지를 전송하기 때문에 전송 성공률은 높으나 트래픽 부하가 심하고 무선 접속 충돌 확률의 증가로 인해 패킷 손실이 발생할 수 있다. The Epidemic protocol, the simplest delay-tolerant network protocol, exchanges messages that are not held by the peer by exchanging information of messages stored in buffers when nodes of the network connect. Because the transmission rate is high, the transmission success rate is high, but the traffic load is heavy and packet loss may occur due to the increased probability of collision.
프라핏(Prophet) 프로토콜은 네트워크를 구성하는 각 노드가 다른 노드와 접속할 때 목적지 노드와의 접속 확률 정보를 바탕으로, 확률적으로 전송 성공률이 높은 노드로 메시지를 전송하는데, 노드의 속도가 빠르고 이동성이 불규칙한 네트워크에는 적합하지 않다는 단점을 가진다. Prophet protocol transmits a message to a node with a high probability of success, based on the probability of connection with the destination node when each node of the network connects with other nodes. The disadvantage is that it is not suitable for this irregular network.
스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 방식은 최초의 메시지 발생 노드가 메시지의 최대 복사횟수의 크기인 L을 설정하고 최초의 접속 노드에게 메시지를 전송한다. 메시지를 수신한 노드는 다른 노드와 접속했을 때 각자의 정해진 전송정책에 따라 자신이 가진 메시지 복사횟수의 크기인 L의 범위 내에서 메시지 복사 횟수의 값을 결정하여 다른 노드에게 메시지 전송을 수행하게 된다. 이때 최초 설정된 메시지 복사횟수의 크기인 L의 값이 아직 다 소진되지 않아서 재전송을 수행하는 상태를 '스프레이 단계'라고 하고, L의 값이 다 소진되어 그 메시지를 소유한 노드가 하나의 복사본만을 가지고 있어 목적지 노드를 만날 때까지 더 이상 재전송을 수행하지 않는 상태를 '웨이트 단계'라고 한다. 스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 방식은 L의 개수를 조절하는 방법에 따라 여러 환경에서 발전된 다양한 연구가 수행되어 왔다. In the spray and wait method, the first message generating node sets L, which is the maximum number of copies of the message, and transmits the message to the first access node. When a node receives a message, the node receives the message copy count within the range of L, which is the size of the message copy count, according to its own transmission policy. . At this time, the value of L, which is the size of the message copy count, which has been initially set, is not yet exhausted. The state of performing retransmission is called a 'spray stage'. The status of no retransmission until the destination node is met is called a 'weight phase'. Spray and wait (Spray and Wait) method has been conducted in a variety of research has been developed in various environments depending on how to control the number of L.
가장 기본적인 스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 기법인 바이너리 스프레이 앤 웨이트 기법은 접속하는 노드들에게 언제나 최대 복사횟수의 절반인 L/2만큼 복사횟수을 전송하는 방식이다. 또한 차량 네트워크 환경에서 각 노드들이 자신의 이동성 정보를 알고 있다는 가정에서 다른 방향으로 이동하는 노드와 목적지 간의 거리가 먼 노드에게 우선 순위를 두어 L값을 차등하여 전송하는 기법도 있으며, 각 노드가 노드의 이동성 모델을 인식하여 이동성 모델에 따라 효율적으로 L의 개수를 조절하여 재전송하는 라우팅 프로토콜 등이 있다. 이러한 개선 기법들의 주된 목적은 L만큼 재전송을 수행하는 스프레이 앤 웨이트 방식에서 방향성이나 이동성 모델 등을 고려하여 효율적인 재전송 노드를 선택하여 메시지의 확장 범위를 증가시키는 데 있다. Binary spray and weight, the most basic spray and wait technique, always sends L / 2 copies, half of the maximum, to the nodes that connect. In the vehicle network environment, assuming that each node knows its mobility information, there is a technique of differentially transmitting L values by giving priority to a node moving in a different direction and a node far from the destination. There is a routing protocol for retransmitting the number of L efficiently according to the mobility model by recognizing the mobility model. The main purpose of these improvement techniques is to increase the message coverage by selecting an efficient retransmission node in consideration of the directionality or mobility model in the spray and weight method that performs retransmission by L.
메시지 전송 프로토콜로는 스프레이 앤 웨이트 방식 기반의 지연 허용 네트워크에서 L개의 메시지 복사횟수을 가진 노드가 다른 노드를 만났을 때 두 노드의 속도 및 잔여 에너지에 기반하여 속도 및 잔여 에너지에 비례하여 메시지 복사본을 전송하는 프로토콜이 있다. 또한, 지연 허용 네트워크에서 항상 온(on) 상태에 있는 노드의 전력 소모를 줄이기 위해 노드의 상태를 휴면 및 탐색 상태로 정의하고 노드는 휴면 구간 및 탐색 구간으로 이루어진 구간을 반복함으로써 메시지 전송 및 전력 절감을 도모하고 있다.In the message transfer protocol, a delay-tolerant network based on spray-and-weight method, when a node with L message copy times meets another node, transmits a copy of the message in proportion to the speed and remaining energy based on the speed and remaining energy of the two nodes. There is a protocol. In addition, to reduce power consumption of nodes that are always on in a delay-tolerant network, the states of nodes are defined as dormant and discovery states, and the node repeats sections consisting of dormant and discovery periods to save messages and reduce power. To promote
이와 관련된 선행기술을 구체적으로 살펴보면, 한국공개공보 제10-2010-0104931호(센서네트워크에서 이동성을 고려한 에너지 인지 라우팅 방법 및 장치)에는 변경된 센서 노드의 라우팅 정보를 갱신하여 전체 네트워크의 에너지 고갈을 지연시키는 라우팅 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이는 센서 노드의 잔존 에너지양만을 고려하여 센서 네트워크의 수명을 연장하는 것으로, 전송할 메시지의 수는 고려하지 않고 있다. Looking at the related art in detail, Korean Laid-Open Publication No. 10-2010-0104931 (Energy-aware routing method and apparatus considering mobility in a sensor network) updates the routing information of a changed sensor node to delay energy depletion of the entire network. A routing method and apparatus are disclosed. This extends the life of the sensor network by considering only the amount of energy remaining in the sensor node. It does not consider the number of messages to be transmitted.
또한, 한국공개공보 제10-2011-0103610호(이동성을 고려한 라우팅 경로 설정 방법 및 이를 이용한 애드 혹 네트워크)에는 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들의 이동성을 고려하여 소스 노드가 데이터를 전송하기 위한 안정적인 라우팅 경로를 설정하는 방법이 개시되어 있다. 이는 소스 노드로부터 목적지 노드로 데이터 전송시, 각 노드 사이의 연결시간을 고려하는 것으로, 각 노드의 잔존 에너지양 및 전송할 메시지의 수는 고려하지 않고 있다. In addition, Korean Laid-Open Publication No. 10-2011-0103610 (a method for establishing a routing path considering mobility and an ad hoc network using the same) includes reliable routing for transmitting source data by considering the mobility of nodes constituting the ad hoc network. A method of establishing a route is disclosed. This takes into account the connection time between each node when transmitting data from the source node to the destination node, and does not consider the amount of energy remaining and the number of messages to be transmitted.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지연 허용 네트워크를 구성하는 각 노드의 배터리 전력 소비를 줄이기 위해 주기적으로 휴면(sleep) 상태로 전환하는 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a node device that periodically transitions to a sleep state and a message transmission method performed by the node device in order to reduce battery power consumption of each node constituting a delay tolerant network. have.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 각 노드의 휴면 상태는 노드가 보유하는 잔여 에너지 양(배터리 전력)과 잔여 메시지의 수에 따라 설정되며, 이를 통해 노드의 수명을 연장하고 메시지 확산을 증가시켜 메시지 전송 확률을 향상시키는 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is that the sleep state of each node is set according to the amount of remaining energy (battery power) and the number of remaining messages held by the node, thereby extending the lifetime of the node and increasing message spreading. A node device for improving a message transmission probability and a message transmission method performed by the node device are provided.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 메시지 전송 시점을 적응적으로 조절하는 노드 장치에 있어서, 보유하고 있는 잔여 에너지 및 다른 노드에게 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 확인하는 정보 확인부; 상기 확인된 잔여 에너지 및 잔여 메시지 수를 기초로 산출한 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)의 가중합으로 정의되는 활동도를 구하는 계산부; 상기 활동도가 사전에 설정된 기준 값보다 높으면 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간을 휴면 구간보다 더 길게 설정하고, 활동도가 상기 기준 값보다 낮으면 한 주기의 전송 구간 내에서 휴면 구간을 활성 구간보다 더 길게 설정하는 구간 설정부; 및 상기 설정된 활성 구간에서 다른 노드로 메시지를 전송하는 메시지 전송부;를 구비한다. In the node device for adaptively adjusting the message transmission time in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes according to the present invention for achieving the above technical problem, the remaining energy and the number of remaining messages to be transmitted to another node Information confirmation unit to confirm; A calculation unit for calculating activity defined by a weighted sum of the energy ratio P E and the message ratio P L calculated based on the identified residual energy and the number of remaining messages; If the activity is higher than the preset reference value, the active period is set longer than the dormant period in one period of transmission, and if the activity is lower than the reference value, the dormant period is active within the transmission period of one cycle. A section setting unit that sets a length longer than that; And a message transmitter for transmitting a message to another node in the set active period.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 메시지 전송 시점을 적응적으로 조절하는 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법에 있어서, (a) 상기 노드 장치가 보유하고 있는 잔여 에너지 및 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 측정하는 단계; (b) 상기 측정된 잔여 에너지 및 잔여 메시지 수를 기초로 산출한 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)의 가중합으로 정의되는 활동도를 구하는 단계; (c) 상기 활동도가 사전에 설정된 기준 값보다 높으면 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간을 휴면 구간보다 더 길게 설정하고, 활동도가 상기 기준 값보다 낮으면 한 주기의 전송 구간 내에서 휴면 구간을 활성 구간보다 더 길게 설정하는 단계; 및 (d) 상기 설정된 활성 구간에서 다른 노드로 메시지를 전송하는 단계;를 갖는다. A method for transmitting a message performed by a node apparatus for adaptively adjusting a message transmission time point in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes according to the present invention for achieving the above another technical problem, (a) held by the node apparatus Measuring remaining energy and number of remaining messages to be transmitted; (b) obtaining an activity defined by a weighted sum of the energy ratio P E and the message ratio P L calculated based on the measured residual energy and the number of residual messages; (c) If the activity is higher than a preset reference value, the active section is set longer than the dormant section in one period of transmission, and if the activity is lower than the reference value, the dormant section in the transmission section of one cycle Setting a length greater than an active period; And (d) transmitting a message to another node in the set active period.
본 발명에 따른 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법에 의하면, 지연 허용 네트워크를 구성하는 각 노드의 배터리 전력 소비를 줄이기 위해 주기적으로 휴면(sleep) 상태로 전환하여 노드의 수명을 연장하고 메시지 확산을 증가시켜 메시지 전송 확률을 향상시킬 수 있다. According to the node device and the message transmission method performed by the node device according to the present invention, in order to reduce battery power consumption of each node constituting the delay-tolerant network, the node device periodically transitions to a sleep state to extend the life of the node. Increasing message spread can improve message transmission probability.
도 1은 본 발명에 따른 노드 장치를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 노드 장치를 구성하는 정보 확인부의 상세한 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 노드 장치를 구성하는 계산부의 상세한 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 도시한 흐름도, 그리고,
도 5는 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 상세하게 도시한 흐름도이다. 1 is a block diagram showing a node device according to the present invention;
2 is a block diagram showing the detailed configuration of an information confirmation unit constituting a node device according to the present invention;
3 is a block diagram showing a detailed configuration of a calculation unit constituting a node device according to the present invention;
4 is a flowchart illustrating a message transmission method according to the present invention, and
5 is a flowchart illustrating a message transmission method in detail according to the present invention.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 노드 장치 및 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the node device and the message transmission method performed by the node device according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 노드 장치(100)를 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명에 따른 노드 장치(100)를 구성하는 정보 확인부(110)의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명에 따른 노드 장치(100)를 구성하는 계산부(120)의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing a
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 노드 장치(100)는 정보 확인부(110), 계산부(120), 구간 설정부(130) 및 메시지 전송부(140)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a
정보 확인부(110)는 노드가 보유하고 있는 잔여 에너지 및 전송해야 하는 잔여 메시지의 수를 확인한다. 도 2를 참조하면, 정보 확인부(110)는 에너지 측정부(220)와 메시지 수 확인부(230)로 이루어진다. 에너지 측정부(220)는 노드가 최초 보유하고 있었던 총 에너지 양 중에 소모하고 남은 잔여 에너지 양을 측정한다. 이때 노드가 보유하는 에너지 양은 배터리 양을 의미할 수 있다. 메시지 수 확인부(230)는 노드가 전송해야 할 총 메시지 중에 이미 전송하고 남은 잔여 메시지의 수를 확인한다. The
계산부(120)는 정보 확인부(110)에서 확인된 잔여 에너지 및 잔여 메시지 수를 기초로 노드의 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)를 계산하고, 이를 이용하여 노드의 활동도를 구한다. 도 3을 참조하면, 계산부(120)는 에너지 비(PE) 계산부(330), 메시지 비(PL) 계산부(340) 및 활동도(Activity) 계산부(350)로 이루어진다. 에너지 비(PE) 계산부(330)는 노드가 보유하는 잔여 에너지를 노드가 최초 보유했던 총 에너지 양으로 나누어 계산한다. 메시지 비(PL) 계산부(340)는 노드가 이웃하는 다른 노드에게 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 노드가 전송해야할 총 메시지 수로 나누어 계산한다. 활동도 계산부(350)는 에너지 비(PE) 계산부(330) 및 메시지 비(PL) 계산부(340)에 의해 계산된 노드의 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)를 이용하여 다음의 수학식 1에 의해 노드의 활동도를 계산한다. 수학식 1에서, 'a'는 상황에 따라 달라지는 변수로서, 외부에서 주어지거나 노드가 스스로 설정할 수 있다.The
여기서, A는 노드의 활동도(Activity), a는 가중치(0≤a≤1), PE는 에너지 비, 그리고 PL는 메시지 비이다.Where A is the activity of the node, a is the weight (0 ≦ a ≦ 1), P E is the energy ratio, and P L is the message ratio.
구간 설정부(130)는 수학식 1에 의해 구해진 노드의 활동도가 사전에 설정된 기준 값(예를 들면, 0.5)보다 높으면 활성 구간을 휴면 구간보다 더 길게 설정하고, 활동도가 사전에 설정된 기준 값(예를 들면, 0.5)보다 낮으면 휴면 구간을 활성 구간보다 더 길게 설정한다. 이러한 기준 값은 0과 1사이에서 네트워크 트래픽, 각 노드의 메시지 전송량 등을 기초로 실험적으로 결정된다. 메시지 전송부(140)는 노드가 활성 구간에 있을 때 다른 노드로 메시지를 전송한다. 이때 노드의 활성 구간(Ra) 및 휴면 구간(Rn)은 각각 다음 수학식 2 및 수학식 3에 의해 계산된다. The
수학식 2와 3에서, Ra는 활성 구간, Rn은 휴면 구간, T는 활성 구간 및 휴면 구간으로 이루어진 노드의 주기, 그리고 A는 노드의 활동도이다. In Equations 2 and 3, R a is an active period, R n is a dormant period, T is a period of a node consisting of an active period and a dormant period, and A is the activity of the node.
따라서, 노드는 설정된 구간별로 동작을 수행하게 되고, 노드의 1주기가 경과되더라도 다시 처음부터 반복수행하여 다음 주기에서의 동작을 수행하게 된다. 다만, 노드의 잔여 에너지가 '0'이 되거나 또는 전송해야 하는 잔여 메시지를 모두 전송한 경우에는 모든 동작을 종료하게 된다. Therefore, the node performs an operation for each set interval, and even if one period of the node elapses, the node repeats the operation again from the beginning to perform the operation in the next period. However, when the remaining energy of the node becomes '0' or transmits all remaining messages to be transmitted, all operations are terminated.
예를 들어, 지연 허용 네트워크를 이루고 있는 노드 A와 노드 B가 있다고 가정한다. 노드 A는 현재 70%의 에너지가 남은 상태이고, 잔여 메시지는 5개(전송해야할 총 메시지는 10개)이며, 노드 B는 현재 30%의 에너지가 남은 상태이고, 잔여 메시지는 5개(전송해야할 총 메시지는 10개)이다. 이 경우, 노드 A의 에너지 비(PE)는 0.7이고, 메시지 비(PL)는 0.5이다. 또한, 노드 B의 에너지 비(PE)는 0.3이고, 메시지 비(PL)는 0.5이다. 이를 토대로 노드 A와 노드 B의 활동도(가중치 a는 0.6으로 설정)를 구하면, 노드 A 및 노드 B의 활동도와 활성 구간 및 휴면 구간은 아래와 같이 계산된다.For example, suppose there are Node A and Node B that are part of a delay-tolerant network. Node A currently has 70% energy left, 5 remaining messages (10 total messages to send), Node B currently has 30% energy left, and 5 remaining messages (to send 10 messages total). In this case, the energy ratio P E of node A is 0.7 and the message ratio P L is 0.5. In addition, the energy ratio P E of the node B is 0.3, and the message ratio P L is 0.5. Based on this, if the activity of node A and node B (weight a is set to 0.6), the activity, active and dormant intervals of node A and node B are calculated as follows.
노드 A의 활동도 = 0.6 * 0.7 + 0.4 * 0.5 = 0.42 + 0.20 = 0.62Activity on Node A = 0.6 * 0.7 + 0.4 * 0.5 = 0.42 + 0.20 = 0.62
노드 A의 활성 구간 = 0.62 TActive interval of node A = 0.62 T
노드 A의 휴면 구간 = (1 - 0.62) * T = 0.38 TSleep interval for node A = (1-0.62) * T = 0.38 T
노드 B의 활동도 = 0.6 * 0.3 + 0.4 * 0.5 = 0.18 + 0.20 = 0.38 Activity of Node B = 0.6 * 0.3 + 0.4 * 0.5 = 0.18 + 0.20 = 0.38
노드 B의 활성 구간 = 0.38 TActive Interval for Node B = 0.38 T
노드 B의 휴면 구간 = (1 - 0.38) * T = 0.62 T Sleep interval for node B = (1-0.38) * T = 0.62 T
즉, 노드 A와 노드 B는 동일한 잔여 메시지 수(5개)를 가지고 있고 메시지 비(PL)가 동일한데, 잔여 에너지가 차이가 있는 경우이다. 이 경우 잔여 에너지가 더 높은 노드 A는 활동도 값이 0.5보다 더 큰 0.62 값을 가지므로 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간이 휴면 구간보다 더 길게 설정되어, 메시지를 다른 노드에게 전송할 수 있는 시간을 더 길게 가진다. 반면, 잔여 에너지가 낮은 노드 B는 활동도 값이 0.5보다 작은 0.36 값을 가지므로 한 주기의 전송 구간 내에서 휴면 구간이 활성 구간보다 더 길게 설정되어, 메시지 전송을 중지하는 휴면 시간을 더 길게 가지게 된다. That is, node A and node B have the same number of remaining messages (five) and the message ratio (P L ) is the same, the residual energy is different. In this case, Node A, which has higher residual energy, has a value of 0.62 with activity values greater than 0.5, so that the active period is set longer than the dormant period within one period of transmission, so that the message can be sent to another node. Have longer. On the other hand, Node B with low residual energy has a value of 0.36 whose activity value is less than 0.5, so that the sleep period is set longer than the active period in one transmission period, so that the sleep time for stopping message transmission is longer. do.
또한, 지연 허용 네트워크를 이루고 있는 노드 C와 노드 D가 있다고 가정한다. 노드 C는 현재 70%의 에너지가 남은 상태이고, 잔여 메시지는 7개(전송해야할 총 메시지는 10개)이며, 노드 D는 현재 70%의 에너지가 남은 상태이고, 잔여 메시지는 3개(전송해야할 총 메시지는 10개)이다. 이 경우, 노드 C의 에너지 비(PE)는 0.7이고, 메시지 비(PL)는 0.7이다. 노드 D의 에너지 비(PE)는 0.7이고, 메시지 비(PL)는 0.3이다. 이를 토대로 노드 C와 노드 D의 활동도(가중치 a는 0.6으로 설정)를 구하면, 노드 C 및 노드 D의 활동도와 활성 구간 및 휴면 구간은 아래와 같이 계산된다.In addition, it is assumed that there are Node C and Node D constituting the delay tolerance network. Node C currently has 70% energy left, 7 remaining messages (10 total messages to send), node D currently has 70% energy left, and 3 remaining messages (to send 10 messages total). In this case, the energy ratio P E of the node C is 0.7 and the message ratio P L is 0.7. The energy ratio P E of node D is 0.7 and the message ratio P L is 0.3. Based on this, the activity of node C and node D (weight a is set to 0.6) is calculated, and the activity, active and sleep intervals of node C and node D are calculated as follows.
노드 C의 활동도 = 0.6 * 0.7 + 0.4 * 0.7 = 0.42 + 0.28 = 0.70Activity of node C = 0.6 * 0.7 + 0.4 * 0.7 = 0.42 + 0.28 = 0.70
노드 C의 활성 구간 = 0.70 TActive interval of node C = 0.70 T
노드 C의 휴면 구간 = (1 - 0.70) * T = 0.30 TSleep interval for node C = (1-0.70) * T = 0.30 T
노드 D의 활동도 = 0.6 * 0.7 + 0.4 * 0.3 = 0.42 + 0.12 = 0.54 Activity of node D = 0.6 * 0.7 + 0.4 * 0.3 = 0.42 + 0.12 = 0.54
노드 D의 활성 구간 = 0.54 TActive interval of node D = 0.54 T
노드 D의 휴면 구간 = (1 - 0.54) * T = 0.46 T Sleep interval for node D = (1-0.54) * T = 0.46 T
즉, 노드 C와 노드 D는 동일한 잔여 에너지 양(70%)을 가지고 있어 에너지 비(PE)가 동일한데, 다른 노드에게 전송해야 할 잔여 메시지 수가 차이가 있는 경우이다. 노드 C와 노드 D 모두 활동도 값은 0.5보다 더 큰 값을 가지나, 전송해야 할 잔여 메시지 수가 더 많은 노드 A는 활동도 값이 0.5보다 더 큰 0.7 값을 가지므로 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간이 휴면 구간보다 더 길게 설정되어, 메시지를 다른 노드에게 전송할 수 있는 시간을 더 길게 가진다. That is, node C and node D have the same residual energy amount (70%), so the energy ratio P E is the same, and there is a difference in the number of remaining messages to be transmitted to other nodes. Both Node C and Node D have activity values greater than 0.5, but Node A, which has more residual messages to transmit, has a value of 0.7 with activity values greater than 0.5, so it is active within one period of transmission. The interval is set longer than the dormant interval, so that it has a longer time to send a message to another node.
도 4는 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a message transmission method according to the present invention.
도 4를 참조하면, 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 메시지 전송 시점을 적응적으로 조절하는 노드 장치(100)가 수행하는 메시지 전송 방법에 있어, 먼저 노드가 보유하는 잔여 에너지 및 전달해야 하는 메시지의 수를 측정한다(S410). 측정된 노드의 정보를 이용하여 노드의 활동도(Activity)를 계산한다(S420). 이때 노드가 보유하는 잔여 에너지가 많거나 또는 전달해야 하는 잔여 메시지 수가 많은 경우 활동도 값도 커지게 된다. 이후, 계산된 활동도를 기초로 노드의 활성 구간 및 휴면 구간을 설정하여(S430), 노드는 각 구간별 동작을 수행하게 된다(S440). S420 단계에서 계산된 노드의 활동도가 0.5보다 큰 경우는 활성 구간이 휴면 구간보다 더 길게 설정되어 메시지 전송 동작을 오랫동안 수행하고, 활동도가 0.5보다 작은 노드의 경우 휴면 구간이 활성 구간보다 더 길게 설정되어 메시지 전송을 중지하는 시간이 더 많아지게 된다. 이와 관련하여, 아래에서 더욱 자세하게 살펴본다.Referring to FIG. 4, in the message transmission method performed by the
도 5는 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 자세하게 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a message transmission method in detail according to the present invention.
도 5를 참조하면, 노드가 보유하는 잔여 에너지 및 전달해야 하는 잔여 메시지 수를 측정한다(S510). 측정된 노드의 정보를 토대로 노드의 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)를 계산한다(S520). 이때 에너지 비는 노드가 보유하는 잔여 에너지를 노드가 최초 보유하고 있던 총 에너지 양으로 나눈 값이고, 메시지 비는 노드가 다른 노드에게 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 노드가 전송해야할 총 메시지 수로 나눈 값을 말한다. 여기서, 노드의 에너지 비가 높다는 것은 노드가 보유하는 잔여 에너지가 아직 많다는 것을 의미하고, 노드의 메시지 비가 높다는 것은 노드가 앞으로 다른 노드에게 전송해야 할 잔여 메시지 수가 많다는 것을 의미한다. S520 단계에서 구해진 노드의 에너지 비 및 메시지 비를 이용하여 노드의 활동도(Activity)를 계산한다(S530). 노드의 활동도는 앞서 설명한 수학식 1에 의해 계산되며, 노드의 에너지 비 및 메시지 비가 높을수록 활동도 역시 높은 값을 가지게 된다. 이렇게 구해진 노드의 활동도를 토대로 노드의 활성 구간 및 휴면 구간을 설정하는데, 활성 구간 및 휴면 구간은 각각 앞서 설명한 수학식 2 및 수학식 3에 의해 계산되어 설정된다(S540). 이렇게 설정된 활성 구간 및 휴면 구간에 맞게 노드는 각 구간별 동작을 수행하게 되며(S550), 노드는 활성 구간에서 메시지를 다른 노드에게 전송하고, 휴면 구간에서 메시지 전송을 중지하게 된다. 노드는 1주기(1T)가 경과하더라도 다시 S510 단계부터 반복 수행하는데, 노드가 보유한 잔여 메시지 전송이 모두 완료되거나 또는 잔여 에너지가 모두 소진되면(S560) 모든 동작을 종료하게 된다. Referring to FIG. 5, the remaining energy possessed by the node and the number of remaining messages to be transmitted are measured (S510). The energy ratio P E and the message ratio P L of the node are calculated based on the measured node information (S520). At this time, the energy ratio is obtained by dividing the remaining energy held by the node by the total amount of energy initially held by the node. Say. Here, the high energy ratio of the node means that there is still a lot of energy remaining in the node, and the high message ratio of the node means that the node has a large number of remaining messages to be transmitted to other nodes in the future. The activity ratio of the node is calculated using the energy ratio and the message ratio of the node obtained in operation S520 (S530). The activity of the node is calculated by Equation 1 described above, and the higher the energy ratio and message ratio of the node, the higher the activity. The active section and the dormant section of the node are set based on the activity of the node thus obtained, and the active section and the dormant section are calculated and set by Equation 2 and Equation 3, respectively (S540). The node performs an operation for each section according to the set active section and the dormant section (S550). The node transmits a message to another node in the active section, and stops the message transmission in the dormant section. The node repeats again from step S510 even if one cycle 1T has elapsed. When all remaining message transmissions completed by the node are completed or all remaining energy is consumed (S560), all the operations are terminated.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 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, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (transmission via the Internet). In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to a computer system connected to a wired / wireless communication network, and a computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.
100 : 노드 장치 110 : 정보 확인부
120 : 계산부 130 : 구간 설정부
140 : 메시지 전송부 220 : 에너지 측정부
230 : 메시지 수 확인부 330 : 에너지 비(PE) 계산부
340 : 메시지 비(PL) 계산부 350 : 활동도(Activity) 계산부100: node device 110: information confirmation unit
120: calculation unit 130: section setting unit
140: message transmission unit 220: energy measurement unit
230: number of messages check unit 330: energy ratio (P E ) calculation unit
340: message ratio (P L ) calculation unit 350: activity calculation unit
Claims (13)
보유하고 있는 잔여 에너지 및 다른 노드에게 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 확인하는 정보 확인부;
상기 확인된 잔여 에너지 및 잔여 메시지 수를 기초로 산출한 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)의 가중합으로 정의되는 활동도를 구하는 계산부;
상기 활동도가 사전에 설정된 기준 값보다 높으면 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간을 휴면 구간보다 더 길게 설정하고, 활동도가 상기 기준 값보다 낮으면 한 주기의 전송 구간 내에서 휴면 구간을 활성 구간보다 더 길게 설정하는 구간 설정부; 및
상기 설정된 활성 구간에서 다른 노드로 메시지를 전송하는 메시지 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 장치. In the node device for adaptively adjusting the message transmission time in a delay-tolerant network consisting of a plurality of nodes,
An information checking unit for checking the remaining energy and the number of remaining messages to be transmitted to another node;
A calculation unit for calculating activity defined by a weighted sum of the energy ratio P E and the message ratio P L calculated based on the identified residual energy and the number of remaining messages;
If the activity is higher than the preset reference value, the active period is set longer than the dormant period in one period of transmission, and if the activity is lower than the reference value, the dormant period is active within the transmission period of one cycle. A section setting unit that sets a length longer than that; And
And a message transmitter for transmitting a message to another node in the set active period.
상기 정보 확인부는,
총 에너지 양 중에 소모하고 남은 잔여 에너지의 양을 측정하는 에너지 측정부; 및
다른 노드에게 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 확인하는 메시지 수 확인부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 장치.The method of claim 1,
The information verifying unit,
An energy measuring unit measuring an amount of remaining energy consumed in the total amount of energy; And
And a message number checking unit for checking the remaining number of messages to be transmitted to another node.
상기 계산부는,
상기 잔여 에너지를 최초 보유하고 있던 총 에너지로 나누어 상기 에너지 비를 계산하는 에너지 비 계산부;
상기 잔여 메시지 수를 전송해야할 총 메시지 수로 나누어 상기 메시지 비를 계산하는 메시지 비 계산부; 및
상기 에너지 비 및 상기 메시지 비를 기초로 하기 수학식 A에 의해 상기 활동도를 계산하는 활동도 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 장치:
[수학식 A]
여기서, A는 노드의 활동도(Activity), a는 가중치(0≤a≤1), PE는 에너지 비, 그리고 PL은 메시지 비이다.The method of claim 1,
The calculation unit may calculate,
An energy ratio calculator configured to calculate the energy ratio by dividing the residual energy by the total energy initially held;
A message ratio calculator configured to calculate the message ratio by dividing the remaining number of messages by a total number of messages to be transmitted; And
And an activity calculator for calculating the activity according to Equation A based on the energy ratio and the message ratio.
[Mathematical formula A]
Where A is the activity of the node, a is the weight (0 ≦ a ≦ 1), P E is the energy ratio, and P L is the message ratio.
상기 구간 설정부는 상기 활성 구간 및 휴면 구간을 각각 하기 수학식 B 및 수학식 C에 의해 계산하여 설정하는 것을 특징으로 하는 노드 장치:
[수학식 B]
[수학식 C]
여기서, Ra는 활성 구간, Rn은 휴면 구간, T는 활성 구간 및 휴면 구간으로 이루어진 노드의 주기, 그리고 A는 노드의 활동도이다. The method of claim 1,
Wherein the interval setting unit calculates and sets the active interval and the dormant interval by Equations B and C, respectively:
[Mathematical expression B]
[Mathematical expression C]
Here, R a is an active period, R n is a dormant period, T is a period of the node consisting of an active period and a dormant period, and A is the activity of the node.
(a) 상기 노드 장치가 보유하고 있는 잔여 에너지 및 전송해야 하는 잔여 메시지 수를 측정하는 단계;
(b) 상기 측정된 잔여 에너지 및 잔여 메시지 수를 기초로 산출한 에너지 비(PE) 및 메시지 비(PL)의 가중합으로 정의되는 활동도를 구하는 단계;
(c) 상기 활동도가 사전에 설정된 기준 값보다 높으면 한 주기의 전송 구간 내에서 활성 구간을 휴면 구간보다 더 길게 설정하고, 활동도가 상기 기준 값보다 낮으면 한 주기의 전송 구간 내에서 휴면 구간을 활성 구간보다 더 길게 설정하는 단계; 및
(d) 상기 설정된 활성 구간에서 다른 노드로 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. In the message transmission method performed by the node device for adaptively adjusting the message transmission time in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes,
(a) measuring the remaining energy held by the node device and the number of remaining messages to be transmitted;
(b) obtaining an activity defined by a weighted sum of the energy ratio P E and the message ratio P L calculated based on the measured residual energy and the number of residual messages;
(c) If the activity is higher than a preset reference value, the active section is set longer than the dormant section in one period of transmission, and if the activity is lower than the reference value, the dormant section in the transmission section of one cycle Setting a length greater than an active period; And
(d) transmitting a message to another node in the set active period.
상기 에너지 비는 상기 잔여 에너지를 최초 보유하고 있던 총 에너지로 나누어 구한 값이고,
상기 메시지 비는 상기 잔여 메시지 수를 전송해야할 총 메시지 수로 나누어 구한 값인 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
The energy ratio is a value obtained by dividing the residual energy by the total energy initially possessed.
The message ratio is a value obtained by dividing the remaining number of messages by the total number of messages to be transmitted.
상기 (b) 단계의 활동도는 하기 수학식 D에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법:
[수학식 D]
여기서, A는 노드의 활동도(Activity), a는 가중치(0≤a≤1), PE는 에너지 비, 그리고 PL는 메시지 비이다.6. The method of claim 5,
The activity of step (b) is a message transmission method, characterized in that calculated by the following equation D:
[Mathematical expression D]
Where A is the activity of the node, a is the weight (0 ≦ a ≦ 1), P E is the energy ratio, and P L is the message ratio.
상기 (c) 단계의 활성 구간 및 휴면 구간은 각각 하기 수학식 E 및 수학식 F에 의해 계산하여 설정하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법:
[수학식 E]
[수학식 F]
여기서, Ra는 활성 구간, Rn은 휴면 구간, T는 활성 구간 및 휴면 구간으로 이루어진 노드의 주기, 그리고 A는 노드의 활동도이다. 6. The method of claim 5,
The method of claim 1, wherein the active and dormant sections of step (c) are calculated and set according to Equations (E) and (F), respectively:
(E)
Equation F
Here, R a is an active period, R n is a dormant period, T is a period of the node consisting of an active period and a dormant period, and A is the activity of the node.
상기 에너지 비 및 메시지 비에 비례하여 상기 활성 구간이 설정되고, 상기 에너지 비 및 메시지 비에 반비례하여 상기 휴면 구간이 설정되는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
And the active period is set in proportion to the energy ratio and the message ratio, and the dormant period is set in inverse proportion to the energy ratio and the message ratio.
상기 잔여 에너지는 상기 노드 장치가 보유하는 배터리 양인 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
And the remaining energy is the amount of battery held by the node device.
(e) 상기 노드 장치의 주기(1T)가 경과하면 다음 주기로 넘어가 상기 (a) 단계부터 다시 반복 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
(e) if the period (1T) of the node device has elapsed, the process proceeds to the next cycle and repeats again from the step (a).
(f) 상기 노드 장치의 잔여 에너지가 '0'이 되거나 또는 전송해야 하는 잔여 메시지를 모두 전송한 경우 모든 동작을 종료하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
and (f) terminating all operations when the remaining energy of the node device becomes '0' or transmits all remaining messages to be transmitted.
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