KR101655017B1 - Apparatus and method for managing node link of sensor network - Google Patents

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KR101655017B1
KR101655017B1 KR1020150033738A KR20150033738A KR101655017B1 KR 101655017 B1 KR101655017 B1 KR 101655017B1 KR 1020150033738 A KR1020150033738 A KR 1020150033738A KR 20150033738 A KR20150033738 A KR 20150033738A KR 101655017 B1 KR101655017 B1 KR 101655017B1
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조호신
김희원
신정채
이태진
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주식회사 한화
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and to a method for managing a node link of a sensor network. The present invention comprises a candidate setting unit for setting a parent node candidate of a sensor node based on the identification information of a neighboring node; a reception determining unit for determining whether to receive a reception confirming message transmitted from a parent node to the sensor node according to the transmission of obtaining information from the sensor node to the parent node; a counter unit for counting the number of times of not receiving the reception confirming message; and a parent node selecting unit for selecting one among the previously set parent node candidates of the sensor node as a new parent node when the number of times of not receiving the reception confirming message is equal to or greater than the preset number of times.

Description

센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING NODE LINK OF SENSOR NETWORK}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING NODE LINK OF SENSOR NETWORK [0002]

본 발명은 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 수중 음향 센서 네트워크를 구성하고 있는 센서 노드들 간 통신 링크에 장애가 발생한 것으로 판단되는 경우, 기 설정된 부모 노드 후보군을 이용하여 장애가 발생한 통신 링크를 복구하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a node link management apparatus and method in a sensor network, and more particularly, to a node link management apparatus and method in a sensor network in which when a failure occurs in a communication link between sensor nodes constituting an underwater acoustic sensor network, To a node link management apparatus in a sensor network for restoring a failed communication link and a method thereof.

최근, 인간 외부 환경의 감지와 제어 기능을 수행하는 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network:USN) 기술이 급속히 발전하고 있다.Recently, Ubiquitous Sensor Network (USN) technology, which performs sensing and control functions of human external environment, is rapidly developing.

이러한 USN 기술에 해당하는 수중 무선 센서 네트워크(Underwater Wireless Sensor Network: UWSN) 기술이란, 수중에서 분산 배치된 수중 센서 노드(Underwater Sensor Node)들이 상호 네트워크를 형성하여 인간이 필요로 하는 기능을 수행하도록 하는 수중 USN 기술을 말한다.The Underwater Wireless Sensor Network (UWSN) technology corresponding to the USN technology is a technology that allows underwater sensor nodes distributed in water to form mutual networks to perform functions required by humans Underwater USN technology.

이러한 UWSN 기술은, 수중, 특히 지구의 70%를 차지하면서도 아직까지 미지의 영역에 해당하는 해양에서 환경, 생태, 해양자원, 국방, 방재 등과 관련하여 과학, 산업, 경제적으로 그 활용 가치가 매우 크다.This UWSN technology is very useful in science, industry, and economics for the environment, ecology, marine resources, defense, and disaster prevention in the ocean, which occupies 70% of the earth and especially in the unknown.

그러나, 지금까지의 중점적으로 연구 개발되어 온 USN 기술은 지상에서의 전파(Radio wave) 통신을 기반으로 한 것이었다.However, the USN technology, which has been studied and developed so far, was based on radio wave communication on the ground.

전파 통신 기반의 기존의 USN 기술은 지상과는 전혀 다른 전달 매체를 이용하여야 하는 수중 환경의 특성으로 인해 수중에서는 그 활용이 거의 불가능하다.Conventional USN technology based on radiocommunication is almost impossible to use under water due to characteristics of underwater environment which should use transmission media totally different from ground.

즉, 해저와 같은 수중에서는 기지국, 코어 망 등 통신망을 설치하기가 곤란하여 지상과 같이 원활한 통신을 수행하기 곤란하다. 또한, 지상 환경에서는 전파의 감쇠가 작고 음파(Acoustic wave)의 감쇠가 크지만, 수중 환경에서는 음파의 감쇠가 작고 전파의 감쇠가 크다. 실제로 수중에서 전파가 원거리까지 전달되기 위해서는 아주 낮은 주파수 대역(30~300Hz)을 사용하여야 할 뿐만 아니라, 수중에서 전파를 사용하기 위해서는 긴 안테나와 높은 전송 파워를 필요로 한다. 한편, 광파(Optical wave)의 경우 긴 안테나와 높은 전송 파워 그리고 낮은 주파수 대역으로 전송되었다 하더라도 수중에서 급격히 감쇠한다.In other words, it is difficult to establish a communication network such as a base station and a core network in the water such as a seabed, and it is difficult to perform smooth communication as in the ground. Also, the attenuation of the wave is small and the attenuation of the acoustic wave is large in the ground environment, but the attenuation of the sound wave is small and the attenuation of the wave is large in the underwater environment. Actually, in order to transmit radio waves to a long distance in the water, not only a very low frequency band (30 to 300 Hz) should be used, but long antennas and high transmission power are required to use radio waves in water. On the other hand, optical waves are rapidly attenuated in water even though they are transmitted in a long antenna, high transmission power and low frequency band.

따라서, UWSN 기술은 수중환경에서 통신 매체로서 음파를 사용한다. UWSN 기술에 사용되는 수중 음파 통신은 지상의 무선 전파 통신과 비교할 때 통신 속도, 대역폭, 에너지 효율의 측면에서 다음과 같은 차이점들이 존재한다. 즉, 통신 속도의 측면에서, 음파는 그 전달 속도가 1500m/s로 매우 느리기 때문에 통신 데이터의 전달 지연시간이 매우 크다. 또한, 대역폭의 측면에서, 사용 가능한 대역폭과 채널이 극히 제한된다.Therefore, UWSN technology uses sound waves as a communication medium in an underwater environment. Underwater acoustic communication used in UWSN technology has the following differences in terms of communication speed, bandwidth, and energy efficiency when compared to terrestrial radio communication. That is, in terms of the communication speed, since the transmission speed of the sound wave is very low at 1500 m / s, the transmission delay time of the communication data is very large. Also, in terms of bandwidth, available bandwidth and channel are extremely limited.

또한, 에너지 효율의 측면에서, 수중 음파 통신은 별도의 초음파 모뎀 및 초음파 센서 등을 사용하여 지상의 무선 전파 통신보다 전력 소모량이 크다.Also, in terms of energy efficiency, underwater acoustic communication uses a separate ultrasonic modem and an ultrasonic sensor, and thus consumes a larger amount of electric power than ground radio communication.

이러한 차이점들로 인해, UWSN 기술의 경우, 통신 방식에서부터 센서 노드의 배치에 이르기까지 기존의 USN 기술과는 차별화된 연구를 필요로 하고 있다.Due to these differences, UWSN technology requires differentiated research from existing USN technology, from communication method to deployment of sensor nodes.

특히, 수중 무선 센서 네트워크를 구성하는 자원 제약적인 수중 센서 노드의 경우, 일반적으로 지상 센서 네트워크의 센서 노드보다 에너지 효율이 떨어지고 수명이 단축된다. 나아가, 수중 환경이라는 특성상 센서 노드의 재배치 및 관리가 어렵다.In particular, in the case of a resource-constrained underwater sensor node constituting an underwater wireless sensor network, the energy efficiency is generally lower than that of the sensor node of the ground sensor network, and the life time is shortened. Furthermore, due to the nature of the underwater environment, it is difficult to relocate and manage sensor nodes.

이에 따라, 수중 무선 센서 네트워크가 이용되는 수중 환경 및 음파 통신의 특성을 고려하여, 다수의 수중 센서 노드들을 지속적으로 유지 및 관리할 수 있는 수중 무선 센서 네트워크 시간 동기화 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, in consideration of the characteristics of the underwater environment and the sound wave communication in which the underwater wireless sensor network is used, there is an urgent need for an underwater wireless sensor network time synchronization technique capable of continuously maintaining and managing a plurality of underwater sensor nodes.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2010-0077707호는 "수중 센서네트워크의 적응적 통신환경 설정방법 및 장치"에 관하여 개시하고 있다. In this regard, Korean Patent Publication No. 2010-0077707 discloses a "method and apparatus for setting an adaptive communication environment of an underwater sensor network ".

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 수중 음향 센서 네트워크를 구성하고 있는 센서 노드들 간 통신 링크에 장애가 발생한 것으로 판단되는 경우, 기 설정된 부모 노드 후보군을 토대로 새로운 부모 노드를 설정하여 장애가 발생한 통신 링크를 복구하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for setting up a new parent node based on a preset parent node candidate group when it is determined that a communication link between sensor nodes constituting an underwater acoustic sensor network has occurred The present invention provides a node link management apparatus and a method thereof in a sensor network for restoring a communication link in which a failure occurs.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치는 이웃 노드의 식별 정보를 토대로 하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정하는 후보군 설정부; 센서 노드에서 전송된 정보의 수신에 대하여 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단하는 수신 판단부; 수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트하는 카운터부; 및 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 부모 노드 선정부;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a node link management apparatus in a sensor network, including: a candidate group setting unit for setting a candidate node group of a sensor node based on identification information of a neighboring node; A reception determining unit for determining whether or not to receive an acknowledgment message transmitted from a parent node in response to reception of information transmitted from the sensor node; A counter for counting the number of times of not receiving the acknowledgment message; And a parent node selection unit that selects any one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node when the number of times of not receiving the acknowledgment message is equal to or greater than a predetermined number.

또한, 상기 식별 정보는 이웃 노드의 식별자(ID) 및 이웃 노드로부터 싱크 노드까지의 위치에 관한 계층 레벨 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.The identification information may include a layer level value related to an identifier (ID) of a neighboring node and a position from a neighboring node to a sink node.

또한, 상기 후보군 설정부는, 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 식별자(ID)를 통해 해당 이웃 노드가 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드인지를 판단하는 판단부; 및 기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 나머지 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정하는 설정부;를 포함한다.Also, the candidate group setting unit may include a determination unit for determining whether the neighboring node is a predetermined parent node or a predetermined child node of the sensor node through an identifier (ID) included in the identification information of the neighboring node. And a setting unit for setting a parent node candidate group by comparing a hierarchical level value included in identification information of a neighboring node other than the predetermined parent node and a predetermined child node with a hierarchical level value of the sensor node.

또한, 상기 설정부는 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰 경우, 해당 이웃 노드를 1순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값과 동일한 경우, 해당 이웃 노드를 2순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 작은 경우, 해당 이웃 노드를 3순위 부모 노드로 설정하는 것을 특징으로 한다.If the layer level value of the neighboring node is greater than the layer level value of the sensor node, the setting unit sets the neighboring node as the first parent node, and if the layer level value of the neighboring node is equal to the layer level value of the sensor node The neighboring node is set as a second parent node, and if the layer level value of the neighboring node is smaller than the layer level value of the sensor node, the neighboring node is set as the third highest rank parent node.

또한, 상기 부모 노드 선정부는 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드의 존재 여부에 따라 새로운 부모 노드를 선정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the parent node selection unit may select a new parent node according to the presence or absence of a predetermined first through third parent nodes.

또한, 상기 부모 노드 선정부는 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 2순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 3순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 것을 특징으로 한다.The parent node selection unit may select a predetermined second parent node as a new parent node when the preset first parent node does not exist, and if the second parent node does not exist, And selecting a node as a new parent node.

또한, 상기 부모 노드 선정부는 기 설정된 3순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 자식 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 것을 특징으로 한다.Also, the parent node selection unit may select a child node as a new parent node when the preset third parent node does not exist.

또한, 새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시키는 대기 상태 유지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a waiting state maintaining unit for keeping a standby state until a message of a neighboring node is received when a new parent node is not selected.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법은 후보군 설정부에 의해, 이웃 노드의 식별 정보를 토대로 하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정하는 단계; 수신 판단부에 의해, 센서 노드에서 전송된 정보의 수신에 대하여 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단하는 단계; 카운터부에 의해, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트하는 단계; 및 부모 노드 선정부에 의해, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of managing a node link in a sensor network, the method comprising: setting a candidate node group of a sensor node based on identification information of a neighbor node by a candidate group setting unit; Determining whether or not to receive an acknowledgment message transmitted from a parent node with respect to reception of information transmitted from the sensor node by the reception determination unit; Counting the number of times of not receiving the acknowledgment message by the counter unit; And selecting a predetermined one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node when the number of non-receipt of the acknowledgment message is greater than or equal to a preset number by the parent node selection unit.

또한, 이웃 노드의 식별 정보를 토대로 하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정하는 단계는, 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 식별자(ID)를 통해 해당 이웃 노드가 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드인지를 판단하는 단계; 및 기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 나머지 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of setting the candidate node of the parent node of the sensor node based on the identification information of the neighboring node may include setting the candidate node of the sensor node based on the identification information included in the identification information of the neighboring node, Determining whether the node is a set child node; And setting a parent node candidate group by comparing a hierarchical level value included in identification information of neighboring nodes other than the predetermined parent node and a predetermined child node with a hierarchical level value of the sensor node.

또한, 기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 나머지 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정하는 단계는, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰 경우, 해당 이웃 노드를 1순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값과 동일한 경우, 해당 이웃 노드를 2순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 작은 경우, 해당 이웃 노드를 3순위 부모 노드로 설정하는 것을 특징으로 한다.The step of comparing the hierarchy level value included in the identification information of the neighboring node other than the predetermined parent node and the preset child node with the hierarchy level value of the sensor node and setting the parent node candidate group includes: If the neighboring node is set as the first parent node and the layer level value of the neighboring node is equal to the layer level value of the sensor node, the neighboring node is set as the second parent node And if the layer level value of the neighboring node is smaller than the layer level value of the sensor node, the neighboring node is set as the third highest rank parent node.

또한, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계는, 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드의 존재 여부에 따라, 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 2순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 3순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 3순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 자식 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 것을 특징으로 한다.The step of selecting one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node when the number of non-receipt of the acknowledgment message is equal to or greater than a predetermined number of times, If there is no preset first parent node, a predetermined second parent node is selected as a new parent node, and if a predetermined second parent node does not exist, a predetermined third parent node is set as a new parent node And when the predetermined third parent node does not exist, the child node is selected as a new parent node.

또한, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계 이후에, 새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.If a new parent node is not selected after the step of selecting any one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node if the number of times of not receiving the acknowledgment message is more than a predetermined number, The method comprising the steps of: maintaining the mobile terminal in a standby state until the mobile terminal is received.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치 및 그 방법은 센서 네트워크를 구성하고 있는 센서 노드들 간 통신 링크에 장애가 발생한 것으로 판단되는 경우, 기 설정된 부모 노드 후보군을 토대로 새로운 부모 노드를 설정하여 장애가 발생한 통신 링크를 복구함으로써, 최적의 통신 링크를 선정하여 짧은 시간 내에 장애를 복구할 수 있는 효과가 있다.The node link management apparatus and method in a sensor network according to the present invention having the above-described configuration can be applied to a sensor node in a sensor network when a failure occurs in a communication link between sensor nodes constituting the sensor network, It is possible to recover the fault in a short time by selecting the optimal communication link by restoring the failed communication link by setting the parent node.

도 1은 본 발명에 따른 수중 음향 센서 네트워크 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 계층적 트리 토폴로지의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치에 채용되는 후보군 설정부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법에서 부모 노드 후보군을 설정하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법에서 새로운 부모 노드로 선정하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a view for explaining a configuration of an underwater acoustic sensor network system according to the present invention.
2 is a diagram for explaining a configuration of a hierarchical tree topology in a sensor network according to the present invention.
3 is a diagram for explaining a configuration of a node link management apparatus in a sensor network according to the present invention.
4 is a diagram illustrating a detailed configuration of a candidate group setting unit employed in a node link management apparatus in a sensor network according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a node link management method in a sensor network according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of setting a candidate node of a parent node in a node link management method in a sensor network according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a process of selecting a new parent node in the node link management method in the sensor network according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 출력되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. . First, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, it should be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible even if they are displayed on other drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명에 따른 수중 음향 센서 네트워크 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a configuration of an underwater acoustic sensor network system according to the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 일반적으로 통합 통신 시스템은 지상의 무선 통신 네트워크와 수중 음향 센서 네트워크가 게이트웨이 노드를 매개체로 하여 연결되는 형태로 이루어진다.Referring to FIG. 1, an integrated communication system generally includes a wireless communication network on the ground and an underwater acoustic sensor network connected to each other through a gateway node.

수중 음향 센서 네트워크는 크게 센서 노드 및 싱크 노드로 구성된다. 수중 음향 센서 네트워크는 클러스터 기반의 구조로 이루어질 수 있으며, 센서 노드들은 이를 통해 정보 전달 과정에 있어서 에너지 효율적인 접근을 시도해 볼 수 있다. 클러스터의 개수는 변경 가능하며 일반적으로 각 클러스터는 여러 개의 센서 노드가 해당 클러스터의 멤버 노드로서, 단일 싱크 노드가 클러스터 헤드로서의 역할을 수행한다. 각 클러스터 헤드들은 자신의 멤버 노드들로부터 전달받은 정보를 취합하여 게이트웨이 노드를 통해 지상 제어국에게 전달한다. The underwater acoustic sensor network consists largely of sensor nodes and sink nodes. The underwater acoustic sensor network can be cluster-based, and sensor nodes can try energy efficient approach in the information transmission process. The number of clusters can be changed. In general, each sensor node is a member node of a cluster, and a single sink node acts as a cluster head. Each cluster head collects the information received from its member nodes and transmits it to the terrestrial control station through the gateway node.

궁극적으로 수중 음향 센서 네트워크는 클러스터 기반인지 아닌지 여부에 관계없이 모두 트리 토폴로지 형태를 가지게 되며, 각 센서 노드는 자식 노드로서 수집한 정보를 부모 노드에게 전달하거나 부모 노드로서 자식 노드로부터 정보를 전달받아 자신의 부모 노드에게 전달한다.Ultimately, the underwater acoustic sensor network has a tree topology shape regardless of whether it is cluster-based or not. Each sensor node transmits information collected as a child node to a parent node or receives information from a child node as a parent node, To the parent node.

보다 자세하게, 센서 노드는 관심 구역의 임의의 위치에 배치되어 임무에 따른 특정 정보를 수집하고 이를 싱크 노드에게 단일 홉 또는 다중 홉으로 전달한다. 보통 센서 노드라 함은 특정 위치에 고정적으로 배치되어 임무를 수행하는 고정형 노드를 의미하나, 자율 무인 잠수정, 원격작동차량과 같은 이동형 노드도 포함한다. More specifically, the sensor node is located at an arbitrary position in the area of interest and collects specific information according to the mission and delivers it to the sink node as a single hop or multiple hops. Generally, a sensor node means a fixed node that is fixedly disposed at a specific position and performs a mission, but also includes a mobile node such as an autonomous unmanned submersible vehicle and a remote operation vehicle.

그리고 싱크 노드는 센서 노드들로부터 전달되는 정보를 수신한다. 이 과정에서 연산 능력에 따라 축적된 정보를 집적하여 게이트웨이 노드에게 전달함으로써, 에너지 낭비를 절감하여 전체적인 효율성을 향상시킬 수 있다.The sink node receives information transmitted from the sensor nodes. In this process, accumulated information is accumulated according to the computation ability and transferred to the gateway node, thereby reducing energy waste and improving the overall efficiency.

그리고 게이트웨이 노드는 수중 음향 센서 네트워크와 지상 무선 통신 네트워크를 연결하는 매개체로서, 지상 통신을 위한 전파 인터페이스 및 수중 통신을 위한 음파 인터페이스를 모두 가지고 있어야한다. 즉, 싱크 노드로부터 전달받은 정보를 지상의 제어국으로 전달하거나, 지상 제어국으로부터 전달받은 명령을 수중의 싱크 노드에게 전달하는 역할을 수행한다.The gateway node is a medium for connecting an underwater acoustic sensor network to a terrestrial wireless communication network. The gateway node must have both a radio wave interface for ground communication and a sound wave interface for underwater communication. That is, it transmits the information received from the sink node to the control station on the ground, or transmits the command received from the terrestrial control station to the sink node in the water.

그리고 지상 제어국은 싱크 노드를 통해 전달받은 센서 노드들의 정보를 분석 및 활용하고, 역으로 게이트웨이 노드를 통해 수중 음향 센서 네트워크를 향해서 특정 명령을 하달할 수도 있다.
The ground control station may analyze and utilize the information of the sensor nodes transmitted through the sink node and may transmit a specific command toward the underwater acoustic sensor network through the gateway node.

도 2는 본 발명에 따른 수중 음향 센서 네트워크에서의 계층적 트리 토폴로지의 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a hierarchical tree topology in an underwater acoustic sensor network according to the present invention.

도 2를 참조하여 설명하면, 트리 구조상에서 싱크 노드가 뿌리 노드(Root node) 역할을 하며 네트워크의 가장자리에 위치하는 센서 노드들이 잎 노드(Leaf node) 역할을 한다. 싱크 노드에 가까울수록 계층 레벨 값은 작아진다. 즉, 싱크 노드의 계층 레벨 값은 0이고, 계층이 낮아질수록 레벨 값은 1씩 증가한다.Referring to FIG. 2, a sink node serves as a root node on a tree structure, and sensor nodes located at an edge of the network serve as leaf nodes. The closer to the sink node, the smaller the layer level value. That is, the layer level value of the sink node is 0, and as the layer is lowered, the level value is increased by 1.

트리 토폴로지 형태를 자가 구성하기 위해. 싱크 노드 및 센서 노드들은 임의의 위치에 배치된 후에 특정 메시지 교환 과정을 수행한다. 초기 토폴로지 구성 과정에서, 각 노드는 자신의 부모 노드, 자식 노드 및 계층 레벨을 파악할 수 있다. 과도한 트래픽으로 인해 메시지 간 충돌이 발생하여 부모 노드 또는 자식 노드 또는 계층 레벨 파악에 실패하고 네트워크에 편입할 수 없는 경우가 발생할 수 있으나, 추후에 수신되는 이웃 노드들의 메시지를 통해 네트워크에 재편입함으로써, 추가적인 자가 구성이 가능하다.To construct the tree topology form self. The sink node and the sensor nodes perform a specific message exchange process after they are placed at an arbitrary position. In the initial topology configuration process, each node can know its parent node, its child nodes, and the hierarchy level. There may occur a case where messages collide with each other due to excessive traffic and fail to grasp the parent node or the child node or the hierarchical level and can not be incorporated into the network. However, by re- Additional self-configurability is possible.

각 센서 노드는 자신의 부모 노드 및 계층 레벨을 파악하는 직후부터 정보 수집 활동을 개시한다. 미리 정한 양만큼의 정보를 습득한 경우, 이를 부모 노드에게 전달한다. 트리 토폴로지 형태는 특성상 각 센서 노드로부터 싱크 노드까지의 정보 전달 경로가 고정되어 있으므로 별도의 라우팅 프로토콜이 필요하지 않으며, 단순히 각 센서 노드가 정보를 자신의 부모 노드에게 전달함으로써 해당 정보가 최종 싱크 노드까지 전달된다.
Each sensor node initiates an information gathering activity immediately after grasping its parent node and hierarchical level. When information of a predetermined amount is acquired, it is transmitted to the parent node. The tree topology type is characterized in that the information transmission path from each sensor node to the sink node is fixed, so no separate routing protocol is required. Simply, each sensor node transmits information to its parent node, .

이하, 본 발명의 실시예에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a node link management apparatus in a sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a configuration of a node link management apparatus in a sensor network according to the present invention.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치(100)는 크게 후보군 설정부(110), 수신 판단부(120), 카운터부(130), 부모 노드 선정부(140) 및 대기 상태 유지부(150)를 포함한다.3, the node link management apparatus 100 in the sensor network according to the present invention mainly includes a candidate group setting unit 110, a reception determination unit 120, a counter unit 130, a parent node selection unit 140 and a waiting state holding unit 150. [

후보군 설정부(110)는 이웃 노드의 식별 정보를 토대로 하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정한다. 이때, 식별 정보는 초기 트리 토폴로지 구성 시, 뿌리 노드에 해당하는 싱크 노드를 기점으로 잎 노드까지 차례대로 브로드캐스트 되는 HELLO 메시지에 포함된 정보로, 이웃 노드의 식별자(ID)와 싱크 노드까지의 위치에 관한 계층 레벨 값을 포함하고 있다. The candidate group setting unit 110 sets the candidate node of the parent node of the sensor node based on the identification information of the neighboring node. In this case, the identification information is information included in the HELLO message broadcasted sequentially from the sink node corresponding to the root node to the leaf node in the initial tree topology configuration, and the identifier (ID) Lt; RTI ID = 0.0 > level < / RTI >

즉, 후보군 설정부(110)는 모든 센서 노드들의 부모 노드의 유실 상황에 대비하여, 정보 전달 과정에서 기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 이웃 노드들로부터 수신되는 식별 정보들을 무시하지 않고 분석하여 부모 노드 후보군으로 설정한다. In other words, the candidate group setting unit 110 sets the candidate group set for the sensor node to the group of the neighboring nodes other than the pre-set parent node and the preset child node in the process of information transmission, And sets it as a parent node candidate group.

보다 자세하게, 후보군 설정부(110)는 식별 정보에 포함된 이웃 노드의 식별자(ID)를 확인하여 해당 이웃 노드가 자신의 부모 노드 또는 자식 노드인지를 판단하고, 부모 노드 또는 자식 노드인 것으로 판단되는 경우에는 무시하고, 부모 노드 또는 자식 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우에는 해당 이웃 노드의 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정한다. More specifically, the candidate group setting unit 110 determines an identifier (ID) of a neighboring node included in the identification information to determine whether the corresponding neighboring node is its parent or child node, and determines whether the neighboring node is a parent node or a child node If it is determined that the node is not a parent node or a child node, the parent node candidate group is set by comparing the layer level value of the neighbor node and the layer level value of the sensor node.

후보군 설정부(110)는 비교 결과에 따라, 1순위 부모 노드 내지 3순위 부모 노드로 부모 노드 후보군을 설정한다.The candidate group setting unit 110 sets the parent node candidate group from the first parent node to the third parent node according to the comparison result.

수신 판단부(120)는 센서 노드에서 전송된 정보의 수신에 대하여 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단한다. The reception determination unit 120 determines whether or not to receive the acknowledgment message transmitted from the parent node in response to the reception of the information transmitted from the sensor node.

수신 판단부(120)는 센서 노드가 자식 노드로부터 취득한 정보를 부모 노드에 전송한 후, 정보를 수신한 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단하기 위해 일정 시간 동안 대기한다.The reception determination unit 120 waits for a predetermined time after the sensor node transmits the information acquired from the child node to the parent node and then determines whether or not to receive the acknowledgment message transmitted from the parent node receiving the information.

또한, 수신 판단부(120)는 센서 노드가 수신 확인 메시지를 수신하지 않았다고 판단되는 경우, 기 설정된 횟수만큼 센서 노드의 백오프 및 재전송 동작을 제어한다.In addition, when it is determined that the sensor node has not received the acknowledgment message, the reception determination unit 120 controls the backoff and retransmission operations of the sensor node by a predetermined number of times.

카운터부(130)는 수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트한다.The counter unit 130 counts the number of times of not receiving the acknowledgment message.

부모 노드 선정부(140)는 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드와 기 설정된 부모 노드 간의 통신 링크에 장애가 발생한 것으로 판단하여 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하여, 센서 노드와 새로운 부모 노드 간의 통신 링크가 복구 되도록 한다.The parent node selection unit 140 determines that a failure has occurred in the communication link between the sensor node and the predetermined parent node and sets any one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new And selects the parent node so that the communication link between the sensor node and the new parent node is recovered.

부모 노드 선정부(140)는 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드의 존재 여부에 따라 새로운 부모 노드를 선정한다.The parent node selection unit 140 selects a new parent node according to the presence or absence of a predetermined first through third parent nodes.

보다 자세하게, 부모 노드 선정부(140)는 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 2순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 3순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다. In more detail, if there is no preset first parent node, the parent node selection unit 140 selects a predetermined second parent node as a new parent node, and if there is no second parent node, And selects the set third parent node as a new parent node.

또한, 부모 노드 선정부(140)는 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드가 모두 존재하지 않는 경우, 자식 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다. Also, the parent node selection unit 140 selects a child node as a new parent node when all the first through third parent nodes do not exist.

대기 상태 유지부(150)는 새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시킨다. 즉, 대기 상태 유지부(140)는 부모 노드 선정부(140)에서 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드 뿐만 아니라 자식 노드도 존재하지 않아 싱크 노드를 향한 정보 전송이 불가능하다고 판단되는 경우 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시킨다.
If the new parent node is not selected, the standby state maintenance unit 150 maintains the standby state until a message of the neighbor node is received. That is, when the parent node selecting unit 140 determines that information transmission to the sink node is not possible because not only the first through third parent nodes but also child nodes exist in the parent node selecting unit 140, And keeps it waiting until a message is received.

도 4는 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치에 채용되는 후보군 설정부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating a detailed configuration of a candidate group setting unit employed in a node link management apparatus in a sensor network according to the present invention.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 후보군 설정부(140)는 센서 노드의 이웃 노드의 식별 정보를 토대로 하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정한다.Referring to FIG. 4, the candidate group setting unit 140 according to the present invention sets a candidate node of the parent node of the sensor node based on the identification information of the neighbor node of the sensor node.

이를 위해, 후보군 설정부(140)는 판단부(141) 및 설정부(142)를 포함한다.For this, the candidate group setting unit 140 includes a determination unit 141 and a setting unit 142.

판단부(141)는 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 식별자(ID)를 통해 해당 이웃 노드가 센서 노드의 부모 노드 또는 자식 노드인지를 판단한다.The determination unit 141 determines whether the neighboring node is a parent node or a child node of the sensor node through an identifier (ID) included in the identification information of the neighboring node.

설정부(142)는 부모 노드 및 자식 노드를 제외한 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정한다. The setting unit 142 compares the hierarchy level value included in the identification information of the neighboring node excluding the parent node and the child node with the hierarchy level value of the sensor node to set the candidate node of the parent node.

보다 자세하게, 설정부(142)는 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰 경우, 해당 이웃 노드가 자신보다 싱크 노드에 더 가까운 상위 레벨에 위치한 것으로 판단하여 1순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값과 동일한 경우, 해당 이웃 노드와 자신이 싱크 노드로부터 비슷한 거리의 같은 레벨에 위치한 것으로 판단하여 2순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 작은 경우, 해당 이웃 노드가 자신보다 싱크 노드에 더 먼 하위 레벨에 위치한 것으로 판단하여 3순위 부모 노드로 설정한다.
More specifically, when the layer level value of the neighboring node is greater than the layer level value of the sensor node, the setting unit 142 determines that the neighboring node is located at a higher level closer to the sink node than the node itself, And if the neighboring node has a layer level value equal to the layer level value of the sensor node, it is determined that the neighboring node and the neighboring node itself are located at the same level of a similar distance from the sink node, If the level value is smaller than the layer level value of the sensor node, it is determined that the neighboring node is located at a lower level than the sink node, and is set as a third-ranked parent node.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 수중 음향 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a node link management method in an underwater acoustic sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a node link management method in a sensor network according to the present invention.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법은 앞서 설명한 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 5, the node link management method in the sensor network according to the present invention uses the node link management apparatus in the sensor network described above, and a repeated description will be omitted.

먼저, 이웃 노드의 식별 정보를 토대로 하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정한다(S100). S100 단계는, 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 이웃 노드의 식별자(ID)를 확인하여 해당 이웃 노드가 자신의 부모 노드 또는 자식 노드인지를 판단하고, 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드인 것으로 판단되는 경우에는 해당 메시지를 무시하고, 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우에는 해당 이웃 노드의 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 1순위 부모 노드 내지 3순위 부모 노드를 포함하는 부모 노드 후보군을 설정한다. First, a parent node candidate group of the sensor node is set based on the identification information of the neighboring node (S100). In step S100, it is determined whether the neighboring node is its own parent node or child node by checking the identifier (ID) of the neighboring node included in the identification information of the neighboring node, and judges that the neighboring node is a predetermined parent node or a predetermined child node If it is determined that the parent node is not the predetermined parent node or the predetermined child node, the layer level value of the neighboring node is compared with the layer level value of the sensor node, Set the parent node candidate containing the node.

다음, 센서 노드에서 전송된 정보의 수신에 대하여 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단한다(S110). S110 단계는 센서 노드가 부모 노드에게 정보를 전송한 후, 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단하기 위해 일정 시간 동안 대기하고, 일정 시간 이후에 수신 확인 메시지를 수신하지 않았다고 판단되는 경우, 기 설정된 횟수만큼 센서 노드의 백오프 및 재전송 동작을 제어한다.Next, it is determined whether or not a reception acknowledgment message transmitted from the parent node is received for the reception of the information transmitted from the sensor node (S110). In step S110, after the sensor node transmits information to the parent node, the sensor node waits for a predetermined period of time to determine whether to receive the acknowledgment message transmitted from the parent node. If it is determined that the sensor node has not received the acknowledgment message after a predetermined period of time , And controls the backoff and retransmission operations of the sensor node by a predetermined number of times.

다음, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트한다(S120).Next, the number of times of not receiving the acknowledgment message is counted (S120).

다음, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드를 포함하는 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 센서 노드의 새로운 부모 노드로 선정한다(S130). Next, when the number of non-receipt of the acknowledgment message is equal to or greater than the predetermined number, the node selecting node selects a parent node candidate group including the predetermined one through three parent nodes as a new parent node of the sensor node (S130).

마지막으로, 새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시킨다. 즉, S130 단계에서 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드 뿐만 아니라 자식 노드도 존재하지 않아 싱크 노드를 향한 정보 전송이 불가능하다고 판단되는 경우 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시킨다.
Finally, if a new parent node is not selected, it remains in a waiting state until a message of the neighboring node is received. That is, if it is determined that it is impossible to transmit information to the sink node because there is no child node as well as the pre-set first through third parent nodes, the neighbor node maintains a standby state until a message of the neighbor node is received.

도 6은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법에서 부모 노드 후보군을 설정하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of setting a candidate node of a parent node in a node link management method in a sensor network according to the present invention.

도 6을 참조하여 설명하면, 먼저, 이웃 노드로부터 식별 정보를 수신한다(S200).Referring to FIG. 6, identification information is received from a neighboring node (S200).

다음, 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 식별자(ID)를 통해 해당 이웃 노드가 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드인지를 판단한다(S210).Next, it is determined whether the neighboring node is a predetermined parent node or a predetermined child node through an identifier (ID) included in the identification information of the neighboring node (S210).

다음, 부모 노드 및 자식 노드를 제외한 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값이 자신의 즉, 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰지를 판단한다(S220). S220 단계에서 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰 경우, 해당 이웃 노드가 자신보다 싱크 노드에 더 가까운 상위 레벨에 위치한 것으로 판단하여 1순위 부모 노드로 설정한다(S230).Next, it is determined whether the layer level value included in the identification information of the neighboring node excluding the parent node and the child node is greater than the layer level value of the sensor node itself (S220). In step S220, if the layer level value of the neighboring node is greater than the layer level value of the sensor node, it is determined that the corresponding neighboring node is located at a higher level closer to the sink node than the neighboring node and is set as a first parent node.

다음, 부모 노드 및 자식 노드를 제외한 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값이 동일한지를 판단한다(S240). S240 단계에서 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값과 동일한 경우, 해당 이웃 노드와 자신이 싱크 노드로부터 비슷한 거리의 같은 레벨에 위치한 것으로 판단하여 2순위 부모 노드로 설정한다(S250).Next, it is determined whether the layer level value included in the identification information of the neighboring node excluding the parent node and the child node is equal to the layer level value of the sensor node (S240). If the layer level value of the neighboring node is equal to the layer level value of the sensor node, it is determined that the neighboring node and the neighboring node are located at the same level of a similar distance from the sink node and is set as a second parent node in step S250.

다음, 부모 노드 및 자식 노드를 제외한 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 작은 경우, 해당 이웃 노드가 자신보다 싱크 노드에 더 먼 하위 레벨에 위치한 것으로 판단하여 3순위 부모 노드로 설정한다(S260).
Next, if the layer level value included in the identification information of the neighboring node excluding the parent node and the child node is smaller than the layer level value of the sensor node, it is determined that the neighboring node is located at a lower level than the sink node, And sets it as a rank parent node (S260).

도 7은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법에서 새로운 부모 노드로 선정하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a process of selecting a new parent node in the node link management method in the sensor network according to the present invention.

도 7을 참조하여 설명하면, 먼저, 센서 노드가 자식 노드로부터 취득한 정보를 부모 노드에 전송한다(S300).Referring to FIG. 7, first, the sensor node transmits information acquired from the child node to the parent node (S300).

다음, 센서 노드에서 전송된 정보의 수신에 대하여 부모 노드로부터 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단한다(S310). Next, it is determined whether a reception acknowledgment message transmitted from the parent node is received in response to the reception of the information transmitted from the sensor node (S310).

다음, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트한다(S320).Next, the number of times of not receiving the acknowledgment message is counted (S320).

다음, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인지를 판단한다(S330)Next, it is determined whether the number of non-reception of the acknowledgment message is equal to or greater than a predetermined number (S330)

다음, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 기 설정된 1순위 부모 노드의 존재 여부를 판단한다(S340). S340 단계에서, 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하면 해당 1순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다(S341).Next, if the number of non-receipt of the acknowledgment message is equal to or greater than the preset number, it is determined whether a predetermined first parent node exists (S340). In step S340, if a predetermined first parent node exists, the first parent node is selected as a new parent node (S341).

다음, S340 단계에서, 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 2순위 부모 노드의 존재 여부를 판단한다(S350). S350 단계에서, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하면 해당 2순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다(S341).Next, in step S340, if there is no preset first parent node, it is determined whether a preset second parent node exists (S350). In step S350, if there is a preset second parent node, the second parent node is selected as a new parent node (S341).

다음, S350 단계에서, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 3순위 부모 노드의 존재 여부를 판단한다(S360). S360 단계에서, 기 설정된 3순위 부모 노드가 존재하면 해당 3순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다(S314).Next, in step S350, if there is no preset second parent node, it is determined whether there is a predetermined third parent node (S360). In step S360, if there is a preset third parent node, the third parent node is selected as a new parent node (S314).

다음, S360 단계에서, 기 설정된 3순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 자식 노드의 존재 여부를 판단한다(S370). S370 단계에서, 자식 노드를 새로운 부모 노드로 선정한다(S314).Next, in step S360, if there is no preset third parent node, it is determined whether a child node exists (S370). In step S370, the child node is selected as a new parent node (S314).

다음. S370 단계에서, 자식 노드가 존재하지 않아 새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시킨다(S380).
next. In step S370, if there is no child node and a new parent node is not selected, the node is kept in a standby state until a message of the neighbor node is received (S380).

이처럼, 본 발명에 의한 수중 음향 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치 및 그 방법은 수중 음향 센서 네트워크를 구성하고 있는 센서 노드들 간 통신 링크에 장애가 발생한 것으로 판단되는 경우, 기 설정된 부모 노드 후보군을 토대로 새로운 부모 노드를 설정하여 장애가 발생한 통신 링크를 복구함으로써, 최적의 통신 링크를 선정하여 짧은 시간 내에 장애를 복구할 수 있다.
As described above, in the node link management apparatus and method of the underwater acoustic sensor network according to the present invention, when it is determined that the communication link between the sensor nodes constituting the underwater acoustic sensor network has occurred, By setting the parent node to recover the failed communication link, the optimal communication link can be selected and the failure can be restored in a short time.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood that the invention may be practiced.

100 : 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치
110 : 후보군 설정부
120 : 수신 판단부
130 : 카운터부
140 : 부모 노드 선정부
150 : 대기 상태 유지부
100: Node link management device in a sensor network
110: candidate group setting unit
120:
130:
140: parent node selection unit
150:

Claims (13)

이웃 노드의 식별 정보를 이용하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정하는 후보군 설정부;
센서 노드에서 부모 노드로 취득정보가 전송됨에 따라, 부모 노드에서 센서 노드로 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단하는 수신 판단부;
수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트하는 카운터부; 및
수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 부모 노드 선정부;를 포함하고,
상기 후보군 설정부는 모든 센서 노드들의 부모 노드의 유실 상황에 대비하여, 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 이웃 노드들로부터 수신되는 식별 정보들을 분석하여 부모 노드 후보군으로 설정하기 위해,
이웃 노드의 식별 정보에 포함된 식별자(ID)를 통해 해당 이웃 노드가 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드인지를 판단하는 판단부; 및
기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 나머지 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정하는 설정부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.A candidate group setting unit for setting a candidate node group of the sensor node using the identification information of the neighboring node;
A reception judging unit for judging whether a reception acknowledgment message transmitted from the parent node to the sensor node is received as the acquisition information is transmitted from the sensor node to the parent node;
A counter for counting the number of times of not receiving the acknowledgment message; And
And a parent node selection unit that selects any one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node when the number of times of not receiving the acknowledgment message is equal to or greater than a predetermined number,
The candidate group setting unit analyzes the identification information received from the neighboring nodes except for the set parent node and the predetermined child node in order to set the parent node candidate group as the candidate node group in preparation for the loss of the parent node of all the sensor nodes,
A determination unit for determining whether the neighboring node is a predetermined parent node or a predetermined child node of the sensor node through an identifier (ID) included in identification information of the neighboring node; And
A setting unit for setting a parent node candidate group by comparing a hierarchical level value included in identification information of a neighboring node other than the predetermined parent node and a predetermined child node with a hierarchical level value of the sensor node;
Wherein the node-link management apparatus comprises: 제1항에 있어서,
상기 식별 정보는 이웃 노드의 식별자(ID) 및 이웃 노드로부터 싱크 노드까지의 위치에 관한 계층 레벨 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the identification information includes a hierarchy level value regarding an identifier (ID) of a neighboring node and a location from a neighboring node to a sink node. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 설정부는 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰 경우, 해당 이웃 노드를 1순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값과 동일한 경우, 해당 이웃 노드를 2순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 작은 경우, 해당 이웃 노드를 3순위 부모 노드로 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.The method according to claim 1,
If the layer level value of the neighboring node is equal to the layer level value of the sensor node, the setting unit sets the neighboring node as the first parent node when the layer level value of the neighboring node is greater than the layer level value of the sensor node. The neighboring node is set as a second parent node, and if the layer level value of the neighboring node is smaller than the layer level value of the sensor node, the neighboring node is set as the third highest rank parent node. Device. 제1항에 있어서,
상기 부모 노드 선정부는 기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드의 존재 여부에 따라 새로운 부모 노드를 선정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the parent node selection unit selects a new parent node according to whether there is a first to third parent node. 제5항에 있어서,
상기 부모 노드 선정부는 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 2순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 3순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.6. The method of claim 5,
The parent node selecting unit may select a predetermined second parent node as a new parent node if the preset first parent node does not exist and if a predetermined second parent node does not exist, And selecting the new node as a new parent node. 제6항에 있어서,
상기 부모 노드 선정부는 기 설정된 3순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 자식 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.The method according to claim 6,
Wherein the parent node selection unit selects a child node as a new parent node when a preset third parent node does not exist. 제1항에 있어서,
새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시키는 대기 상태 유지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 장치.The method according to claim 1,
Further comprising: a waiting state maintaining unit for keeping a standby state until a message of a neighboring node is received when a new parent node is not selected. 후보군 설정부에 의해, 이웃 노드의 식별 정보를 이용하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정하는 단계;
센서 노드가 부모 노드로 정보를 전송하고, 수신 판단부에 의해 부모 노드에서 센서 노드로 전송되는 수신 확인 메시지의 수신 여부를 판단하는 단계;
카운터부에 의해, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수를 카운트하는 단계; 및
부모 노드 선정부에 의해, 수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계;를 포함하고,
이웃 노드의 식별 정보를 이용하여, 센서 노드의 부모 노드 후보군을 설정하는 단계는,
상기 후보군 설정부는 모든 센서 노드들의 부모 노드의 유실 상황에 대비하여, 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 이웃 노드들로부터 수신되는 식별 정보들을 분석하여 부모 노드 후보군으로 설정하기 위해,
이웃 노드의 식별 정보에 포함된 식별자(ID)를 통해 해당 이웃 노드가 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 또는 기 설정된 자식 노드인지를 판단하는 단계; 및
기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 나머지 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법.Setting candidate node groups of the sensor nodes using the identification information of the neighbor nodes by the candidate node setting unit;
Determining whether a sensor node transmits information to a parent node and whether a reception acknowledgment message transmitted from the parent node to the sensor node by the reception determination unit is received;
Counting the number of times of not receiving the acknowledgment message by the counter unit; And
Selecting one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node when the number of times of not receiving the acknowledgment message is more than a preset number by the parent node selection unit,
The step of setting the candidate node of the parent node of the sensor node using the identification information of the neighbor node comprises:
The candidate group setting unit analyzes the identification information received from the neighboring nodes except for the set parent node and the predetermined child node in order to set the parent node candidate group as the candidate node group in preparation for the loss of the parent node of all the sensor nodes,
Determining whether the neighboring node is a predetermined parent node or a predetermined child node of the sensor node through an identifier (ID) included in the identification information of the neighboring node; And
Setting a parent node candidate group by comparing a hierarchical level value included in identification information of neighboring nodes other than the predetermined parent node and a predetermined child node with a hierarchical level value of the sensor node;
Wherein the node is a node in the sensor network. 삭제delete 제9항에 있어서,
기 설정된 부모 노드 및 기 설정된 자식 노드를 제외한 나머지 이웃 노드의 식별 정보에 포함된 계층 레벨 값과 센서 노드의 계층 레벨 값을 비교하여 부모 노드 후보군을 설정하는 단계는,
이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 큰 경우, 해당 이웃 노드를 1순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값과 동일한 경우, 해당 이웃 노드를 2순위 부모 노드로 설정하고, 이웃 노드의 계층 레벨 값이 센서 노드의 계층 레벨 값보다 작은 경우, 해당 이웃 노드를 3순위 부모 노드로 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법.10. The method of claim 9,
The step of comparing the hierarchical level value included in the identification information of the neighboring nodes other than the predetermined parent node and the predetermined child node with the hierarchical level value of the sensor node and setting the parent node candidate group,
If the layer level value of the neighbor node is greater than the layer level value of the sensor node, the neighbor node is set as the first parent node, and if the layer level value of the neighbor node is equal to the layer level value of the sensor node, And if the neighboring node has a hierarchical level value smaller than a hierarchical level value of the sensor node, the neighboring node is set as a third ranked parent node. 제9항에 있어서,
수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계는,
기 설정된 1순위 내지 3순위 부모 노드의 존재 여부에 따라, 기 설정된 1순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 2순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 2순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 기 설정된 3순위 부모 노드를 새로운 부모 노드로 선정하고, 기 설정된 3순위 부모 노드가 존재하지 않는 경우, 자식 노드를 새로운 부모 노드로 선정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법.10. The method of claim 9,
When the number of non-receipt of the acknowledgment message is equal to or greater than a predetermined number, selecting one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node,
If there is no preset first parent node according to existence of a preset first through third parent nodes, a predetermined second parent node is selected as a new parent node, and if a predetermined second parent node does not exist And selects a predetermined third parent node as a new parent node, and selects a child node as a new parent node if a predetermined third parent node does not exist. . 제9항에 있어서,
수신 확인 메시지의 미수신 횟수가 기 설정된 횟수 이상인 경우, 센서 노드의 기 설정된 부모 노드 후보군 중 어느 하나를 새로운 부모 노드로 선정하는 단계 이후에,
새로운 부모 노드가 선정되지 않은 경우, 이웃 노드의 메시지가 수신될 때까지 대기 상태로 유지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서의 노드 링크 관리 방법.10. The method of claim 9,
When the number of non-receipt of the acknowledgment message is equal to or greater than a preset number of times, after selecting any one of the predetermined parent node candidate groups of the sensor node as a new parent node,
And if the new parent node is not selected, maintaining a standby state until a message of a neighboring node is received.
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