KR20180043669A - Data transmission system and method for energy efficiency in wireless sensor network - Google Patents

Data transmission system and method for energy efficiency in wireless sensor network Download PDF

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Abstract

A data transmission method of a data transmission system of a wireless sensor network includes the steps of: allocating and scheduling an activation time slot for receiving data from another sensor node for each cycle according to a preset duty cycle for each of a plurality of sensor nodes; determining whether to perform the merging processing of the activation time slot based on a preset reference; merging the activation time slot allocated in a preset number of cycles among the duty cycles for each of the plurality of sensor nodes to be continuous if the merging processing is determined; and transmitting scheduling information to which the merged activation time slot is applied, to each sensor node. Accordingly, the present invention can improve energy efficiency by preventing unnecessary energy consumption.

Description

에너지 효율성을 고려한 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템 및 방법{DATA TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD FOR ENERGY EFFICIENCY IN WIRELESS SENSOR NETWORK}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a data transmission system and a data transmission method in a wireless sensor network considering energy efficiency,

본 발명은 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data transmission system of a wireless sensor network and a method thereof.

일반적으로, 무선 센서 네트워크의 센서 노드는 작은 배터리로 작동하기 때문에, 무선 센서 네트워크 분야에서 에너지 소모와 관련된 문제는 매우 중요한 이슈이다.In general, since the sensor nodes of a wireless sensor network operate on a small battery, problems related to energy consumption in a wireless sensor network are very important issues.

기존의 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 기법들은 센서 노드가 항상 활성화 상태인 환경을 가정하였으며, 이에 따라 에너지 효율성을 고려하지 못하였다. 이에 따른 문제를 극복하기 위해, 무선 센서 네트워크에서 에너지 소비를 효율적으로 관리하기 위한 방법 중 하나로서 듀티사이클(duty cycle)을 적용한 스케줄링 방식이 제안되었다.The data transmission techniques of existing wireless sensor networks assume that the sensor nodes are always active, and thus energy efficiency is not considered. In order to overcome the problem, a scheduling scheme using a duty cycle has been proposed as one of methods for efficiently managing energy consumption in a wireless sensor network.

듀티사이클을 적용한 기법에서는 일정한 주기로 센서 노드가 온/오프(on/off)를 반복하도록 하였다. 즉, 센서 노드가 데이터를 보낼 때는 센서 노드를 활성화하며 그 외의 상태에서는 비활성화하여 센서 노드의 불필요한 에너지 소비를 줄이는 방식을 사용하였다.In the method using the duty cycle, the sensor node is repeatedly turned on / off at regular intervals. In other words, the sensor node activates the sensor node when data is sent and deactivates the sensor node in other states, thereby reducing unnecessary energy consumption of the sensor node.

이와 관련하여, 대한민국등록특허 제 10-1135517 호(발명의 명칭: 무선 센서 네트워크의 에너지 효율 향상방법)에서는, 수신측 노드가 송신측 노드로부터 제공된 듀티 사이클, 데이터 재전송 간격 및 데이터 재전송 횟수를 근거로 하여 산출되는 시점을 기준으로 송신측 노드의 주기와 동기화함으로써 노드 간의 불필요한 재전송 횟수를 감소시키는 무선 센서 네트워크의 에너지 효율 향상 방법을 개시하고 있다.In this regard, in Korean Patent Registration No. 10-1135517 (entitled "Energy Efficiency Enhancement Method of Wireless Sensor Network"), the receiving node calculates the energy efficiency based on the duty cycle, data retransmission interval and data retransmission count provided from the transmitting- And the number of unnecessary retransmissions between nodes is reduced by synchronizing with the period of the transmitting node based on the calculated time point.

그러나 종래의 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방식은, 각 센서 노드에서 전송되는 데이터가 설정된 주기에 따라 전송이 되므로 센서 노드의 수가 증가할수록 에너지 소비 효율이 떨어진다는 문제가 있었다. 또한, 각 센서 노드 별로 자신에게 설정된(즉, 듀티사이클에 따른) 활성화 시간을 대기하여야 하므로 데이터 전송 시 지연이 발생하게 되는 한계가 있었다.However, in the data transmission method of the conventional wireless sensor network, data transmitted from each sensor node is transmitted according to a set period, so that there is a problem that the energy consumption efficiency decreases as the number of sensor nodes increases. In addition, since each sensor node has to wait for the activation time set for itself (i.e., according to the duty cycle), there is a limit in that a delay occurs in data transmission.

뿐만 아니라, 듀티사이클 적용 시 각 센서 노드가 일정 주기로 활성화 및 비활성화 상태를 반복하게 되나, 기존에는 이처럼 상태가 변화되는 순간의 에너지 소비를 고려하지 못하였다. 구체적으로, 도 1에서와 같이, 듀티사이클을 적용한 센서 노드의 경우, 비활성화(Sleep) 상태에서 활성화(Active) 상태로, 활성화 상태에서 비활성화 상태로 전환이 되는 순간에 에너지를 소비한다. 특히, 비활성화 상태에서 활성화 상태로 전환되는 순간에는 데이터 전송 시의 약 50%에 해당되는 에너지가 소비될 수 있다.In addition, when the duty cycle is applied, each sensor node repeats the activation and deactivation state at regular intervals, but the energy consumption at the moment when the state changes is not considered in the past. Specifically, as shown in FIG. 1, in the case of a sensor node to which a duty cycle is applied, energy is consumed at the moment of transition from an inactive state (sleep) to an active state and from an active state to an inactive state. In particular, about 50% of energy at the time of data transmission may be consumed at the moment of switching from the inactive state to the active state.

한편, 기존의 통신은 인간 중심의 통신이 중심이 되어왔지만 앞으로는 사물이 통신의 주체가 됨으로써 현재보다 더 다양한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 사물 중심의 통신에서 효율적인 통신 방식을 사용하기 위한 수많은 연구가 진행되고 있으며, 특히 사물인터넷(Internet of Things, IoT)에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.On the other hand, existing communication has been centered on human-centered communication, but in the future, things become the subject of communication, and it is expected that it will be able to provide more various services than the present. Numerous researches have been conducted to use efficient communication methods in object-oriented communication, and development of Internet of Things (IoT) is being actively carried out.

사물인터넷은 일종의 센서 네트워크일 수 있으며, 사물인터넷에서는 각각의 사물들이 인터넷에 연결되어 상호 소통하여 지능적인 서비스를 제공한다. 이러한 사물인터넷은 무선 센서 네트워크와 마찬가지로 여러 종류의 수많은 센서들로 구성되며, 각 센서들은 주어진 환경에서 제한된 에너지로 작동한다. 따라서 사물인터넷 분야에서도 사물 간의 데이터 통신에 따른 에너지를 효율적으로 소비하는 것이 큰 이슈가 되고 있다.The Internet can be a kind of sensor network. In the Internet of things, each object is connected to the Internet and communicates with each other to provide intelligent services. These objects, like wireless sensor networks, consist of many kinds of sensors, and each sensor operates with limited energy in a given environment. Therefore, it is a big issue to efficiently consume energy from data communication between objects in the Internet of things.

현재 사물인터넷은 중앙집중형(centralized) 환경을 고려하고 있으며, 수신 센서는 주기적 또는 비주기적으로 통신을 수행하게 된다. 그러나 송신이 연속적으로 이루어지지 않을 경우 수신 센서에서는 데이터 수신 모드를 수행할 때마다 소모할 필요가 없는 에너지를 낭비하게 된다.Currently, the Internet of things considers a centralized environment, and the receiving sensor performs communication periodically or aperiodically. However, if the transmission is not performed continuously, the receiving sensor wastes energy that is not consumed every time the data receiving mode is performed.

따라서 사물인터넷 등에 적용되는 무선 센서 네트워크에서 각 센서의 에너지 소비를 효율적으로 관리하여 센서의 수명을 연장시킬 수 있는 기법이 필요하다.Therefore, it is necessary to provide a technique to extend the life of sensor by efficiently managing the energy consumption of each sensor in a wireless sensor network applied to the Internet of objects.

본 발명의 실시예는 사물인터넷 등의 무선 센서 네트워크에서 에너지 효율성을 고려하여 스케줄링을 처리하는 데이터 전송 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a data transmission system and method for processing scheduling in consideration of energy efficiency in a wireless sensor network such as Internet of Things.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 복수의 센서 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템은, 상기 복수의 센서 노드들과의 데이터 송수신을 처리하는 통신 모듈; 상기 복수의 센서 노드들에 대한 듀티사이클을 적용한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 대응하여, 상기 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 기설정된 기준에 기초하여 활성화 타임슬롯에 대한 병합 처리가 결정되면 상기 복수의 센서 노드 별로 상기 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a data transmission system of a wireless sensor network including a plurality of sensor nodes, the communication system comprising: a communication module for processing data transmission / reception with the plurality of sensor nodes; A memory for storing a program for processing scheduling and activating timeslot merge applying a duty cycle for the plurality of sensor nodes; And a processor for executing a program stored in the memory, wherein the processor comprises: an activation time slot for receiving data from another sensor node every cycle according to a predetermined duty cycle for each of the plurality of sensor nodes, And if the merging process for the active time slot is determined based on the predetermined criteria, the active time slots assigned to the predetermined number of periods of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes are merged so as to be continuous , And transmits the scheduling information to which the merged activation time slot is applied to each sensor node.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 복수의 센서 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템을 통한 데이터 전송 방법은, 상기 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하는 단계; 기설정된 기준에 기초하여 활성화 타임슬롯에 대한 병합 처리 여부를 결정하는 단계; 상기 병합 처리가 결정되면, 상기 복수의 센서 노드 별로 상기 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하는 단계; 및 상기 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting data through a data transmission system of a wireless sensor network including a plurality of sensor nodes, comprising the steps of: Allocating and scheduling a receiving active time slot; Determining whether to perform a merge process on an activation time slot based on a predetermined criterion; Merging the active time slots assigned to a predetermined number of periods of the cycle of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes so that the activation time slots are continuously determined; And transmitting scheduling information to the sensor nodes using the merged activation time slot.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 중앙집중형 사물인터넷(centralized Internet of Things) 환경에서 적어도 하나의 센서 노드를 거쳐 모든 센서 노드로부터의 데이터를 수신하는 중앙 센서 노드는, 상기 사물인터넷에 포함된 다른 센서 노드와의 데이터 송수신을 처리하는 통신 모듈; 상기 사물인터넷에 포함된 복수의 센서 노드들에 대해 듀티사이클을 적용한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 대응하여, 상기 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 기설정된 기준에 기초하여 활성화 타임슬롯에 대한 병합 처리가 결정되면 상기 복수의 센서 노드 별로 상기 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 상기 다른 센서 노드로 전송한다. 이때, 상기 프로세서는 상기 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯 및 상기 할당된 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 상기 스케줄링 정보를 상기 다른 센서 노드로 전송하되, 중앙 센서 노드로 향하는 데이터 전송 경로 상에 위치하는 센서 노드들 중 동일한 센서 노드로 데이터를 전송하는 둘 이상의 센서 노드들에 대해서는 상기 송신 타임슬롯이 중복되지 않도록 스케줄링한다. 또한, 상기 송신 타임슬롯은 상기 활성화 타임슬롯이 할당된 적어도 하나의 수신 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드에 대해 할당된 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a centralized sensor node for receiving data from all sensor nodes via at least one sensor node in a centralized Internet of Things environment, A communication module for processing data transmission / reception with another sensor node; A memory for storing a program for processing scheduling and activation timeslot merging to which a duty cycle is applied for a plurality of sensor nodes included in the object Internet; And a processor for executing a program stored in the memory, wherein the processor comprises: an activation time slot for receiving data from another sensor node every cycle according to a predetermined duty cycle for each of the plurality of sensor nodes, And if the merging process for the active time slot is determined based on the predetermined criteria, the active time slots assigned to the predetermined number of periods of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes are merged so as to be continuous , And transmits the scheduling information to which the merged activation time slot is applied to the other sensor node. At this time, the processor allocates and schedules a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged activation time slot, and transmits the scheduling information including the merged activation time slot and the allocated transmission time slot to the other sensor The scheduling is performed such that the transmission time slots are not overlapped with two or more sensor nodes that transmit data to the same sensor node among the sensor nodes located on the data transmission path to the central sensor node. Also, the transmission time slot is assigned to a transmitting sensor node that transmits data to at least one receiving sensor node to which the activation time slot is assigned.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 사물인터넷과 같이 제한된 자원을 사용하는 무선 센서 네트워크에서, 센서 노드의 수신 모드에 따른 활성화 및 비활성화 상태 전환을 최소화하여 불필요한 에너지 소모를 방지하여 에너지 효율성을 크게 높일 수 있다.According to any one of the above-described objects of the present invention, unnecessary energy consumption is minimized by minimizing the activation and deactivation state transition according to the reception mode of the sensor node in a wireless sensor network using a limited resource such as the object Internet, The efficiency can be greatly increased.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 복수의 주기에 걸쳐 할당된 목적 센서 노드의 수신 가능 상태를 대기하는 시간이 감축되므로 데이터 지연이 감소되고, 연속된 타임슬롯을 사용하여 데이터를 전송함으로써 대용량 데이터의 전송 효율 또한 향상시킬 수 있다.In addition, according to any one of the tasks of the present invention, since the time to wait for the receivable state of the target sensor node allocated over a plurality of periods is reduced, the data delay is reduced, The transmission efficiency of large-capacity data can be improved.

도 1은 종래의 듀티사이클이 적용된 무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 소비 전력 상태 변화를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성화 타임슬롯 병합 방식을 설명하기 위한 예시도다.
도 4는 본 발명의 일 실시예가 적용된 중앙집중형 사물인터넷에서의 활성화 타임슬롯 병합 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a diagram illustrating a change in power consumption state of a sensor node in a wireless sensor network to which a conventional duty cycle is applied.
2 is a configuration diagram of a data transmission system of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an active time slot merging scheme according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining an active time slot merging method in a centralized object Internet, to which an embodiment of the present invention is applied.
5 is a flowchart illustrating a data transmission method of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 ‘모듈’이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 하드웨어 및 소프트웨어 둘다를 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.Refers to a unit realized by hardware or software, a unit realized by using both hardware and software, and a unit includes two or more hardware Or two or more units may be realized by one hardware.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템 및 그 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a data transmission system and method of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a data transmission system of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템(100)은 통신모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a data transmission system 100 of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention includes a communication module 110, a memory 120, and a processor 130.

이때, 본 발명의 일 실시예가 적용되는 무선 센서 네트워크는 복수의 센서 노드를 포함할 수 있으며, 데이터 전송 시스템(100)은 복수의 센서 노드 모두와 연결되는 별도의 장치로서 무선 센서 네트워크에 포함되거나, 복수의 센서 노드 중 어느 하나의 센서 노드일 수 있다. 또한, 데이터 전송 시스템(100)은 복수의 센서 노드 각각에 구현되는 것도 가능하다. 이하에서는, 설명의 편의상 데이터 전송 시스템(100)이 무선 센서 네트워크 상의 어느 하나의 센서 노드인 것을 예로서 설명하도록 한다.In this case, the wireless sensor network to which the embodiment of the present invention is applied may include a plurality of sensor nodes, and the data transmission system 100 may be a separate device connected to all of the plurality of sensor nodes, And may be any one of a plurality of sensor nodes. Also, the data transmission system 100 may be implemented in each of a plurality of sensor nodes. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the data transmission system 100 is one of the sensor nodes on the wireless sensor network.

데이터 전송 시스템(100)은 어느 하나의 센서 노드로서, 무선 센서 네트워크 내 다른 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드이자, 다른 센서로부터 데이터를 수신하는 수신 센서 노드 역할을 한다. 참고로, 다른 센서 노드들도 각각 송신 및 수신 센서 노드 모두의 역할을 함께 수행한다.The data transmission system 100 is a sensor node, serving as a transmitting sensor node for transmitting data to another sensor node in a wireless sensor network, and serving as a receiving sensor node for receiving data from another sensor. For reference, other sensor nodes also play roles of both transmitting and receiving sensor nodes.

통신 모듈(110)은 다른 센서 노드들과의 데이터 송수신을 처리하되, 프로세서(130)의 제어에 따라 다른 센서 노드로 스케줄링 정보를 전송한다.The communication module 110 processes data transmission / reception with other sensor nodes, and transmits the scheduling information to another sensor node under the control of the processor 130.

메모리(120)는 복수의 센서 노드들에 대한 듀티사이클을 적용한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램이 저장된다. 이때, 메모리(120)는 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램 외에도, 무선 센서 네트워크 내에서 해당 센서 노드(즉, 데이터 전송 시스템)에 설정된 목적(예를 들어, "데이터 센싱" 등)에 따른 각종 처리를 수행하기 위한 구동 프로그램이 더 저장될 수 있다. 이러한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합 프로그램과 상기 구동 프로그램은 각각 프로세서(130)를 통해 실행되어 그에 따른 각종 처리가 수행되며, 서로 연동되거나 하나의 프로그램으로 구현되는 것도 가능하다.The memory 120 stores a program that handles scheduling and activation timeslot merge applying a duty cycle for a plurality of sensor nodes. At this time, in addition to the program for processing the scheduling and activating timeslot merging, the memory 120 may store information related to the purpose (for example, "data sensing" and the like) set in the corresponding sensor node A driving program for performing various processes can be further stored. The scheduling and activation timeslot merge program and the drive program may be executed through the processor 130, respectively, to perform various processes, and may be interlocked or implemented as a single program.

참고로, 메모리(120)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.For reference, the memory 120 is collectively referred to as a nonvolatile storage device that keeps stored information even when power is not supplied, and a volatile storage device that requires power to maintain stored information.

프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 프로그램을 실행한다.The processor 130 executes a program stored in the memory 120. [

이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 프로세서(130)가 메모리(120)에 저장된 프로그램을 실행하는 처리에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the process of the processor 130 executing the program stored in the memory 120 will be described in detail.

먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성화 타임슬롯 병합 방식을 설명하기 위한 예시도다.3 is a diagram illustrating an active time slot merging method according to an embodiment of the present invention.

이하에서 설명할 듀티사이클은 주기마다 복수의 타임슬롯으로 구성된 것으로서, 프로세서(130)는 기설정된 주기 별로 센서 노드가 데이터 수신을 위해 온(On)되는 활성화 타임슬롯 및 센서 노드가 데이터를 수신하지 않고 오프(Off)되는 비활성화 타임슬롯을 스케줄링한다.The processor 130 includes an activation time slot in which the sensor node is turned on for data reception in a predetermined period, and an activation time slot in which the sensor node does not receive data And schedules deactivation time slots that are off.

도 3의 (a)에는 임의의 센서 노드에 대해 듀티사이클이 적용된 타임슬롯에 활성화 타임슬롯이 할당된 예를 나타내었으며, 3개의 주기(Period)마다 각각 하나의 활성화 타임슬롯(Active Timeslot)이 할당된 것을 나타내었다.FIG. 3A shows an example in which an active time slot is assigned to a time slot to which a duty cycle is applied to an arbitrary sensor node, and one active time slot is assigned to each sensor node for every three periods Respectively.

이러한 방식으로, 프로세서(130)는 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링한다.In this manner, the processor 130 allocates and schedules an activation time slot for receiving data from another sensor node every cycle according to a predetermined duty cycle for each of a plurality of sensor nodes.

이때, 프로세서(130)는 복수의 센서 노드들 간에 전송될 데이터 전송량을 산출하고, 산출된 각 센서 노드 별 데이터 전송량 및 전체 센서 노드에 대한 데이터 전송량 중 적어도 하나에 기초하여 스케줄링을 처리할 수 있다. 즉, 도 3의 (a)에서는 임의의 센서 노드에 대해 주기마다 하나의 활성화 타임슬롯을 할당한 것을 나타내었으나, 데이터 전송량에 기초하여 각 주기 별로 둘 이상의 활성화 타임슬롯을 할당할 수도 있으며, 또한 적어도 하나의 주기에 활성화 타임슬롯을 할당하지 않는 것도 가능하다. 또한, 프로세서(130)는 데이터 전송량에 기초하여 듀티사이클에 따른 주기의 길이도 변경할 수 있다. 즉, 한번의 주기 내에 포함되는 타임슬롯의 개수도 변경이 가능하다.At this time, the processor 130 may calculate a data transmission amount to be transmitted between the plurality of sensor nodes, and process the scheduling based on at least one of the calculated data transmission amount for each sensor node and the data transmission amount for all the sensor nodes. That is, although one active time slot is allocated to each sensor node for each sensor node in FIG. 3 (a), it is possible to allocate two or more activation time slots for each period based on the data transmission amount, It is also possible not to allocate an active time slot in one cycle. The processor 130 may also change the length of the period according to the duty cycle based on the amount of data transferred. That is, the number of time slots included in one cycle can be changed.

그리고 프로세서(130)는 복수의 센서 노드 별로 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합한다. The processor 130 merges the activation time slots assigned to the predetermined number of periods of the cycle of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes to be continuous.

예를 들어, 도 3의 (b)에서는 도 3의 (a)와 같이 스케줄링된 활성화 타임슬롯이 두 번째 주기 상에 연속하는 세 개의 활성화 타임슬롯으로 병합된 것을 나타내었다. 참고로, 병합된 활성화 타임슬롯은 어느 하나의 주기 내에 모두 포함되거나 복수의 주기에 걸쳐 연속되는 것도 가능하다.For example, in FIG. 3 (b), the active time slot scheduled as shown in FIG. 3 (a) is merged into three active time slots in the second period. For reference, it is also possible that the merged activation time slots are all included in one period or continuous over a plurality of periods.

이와 같이, 적어도 하나의 센서 노드에 대해서 듀티사이클에 의해 스케줄링된 활성화 타임슬롯을 복수의 주기에 대해 병합함으로써, 센서 노드의 타임슬롯이 비활성화 상태에서 활성화 상태로 전환될 때 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다.Thus, by merging the activation time slots scheduled by the duty cycle for at least one sensor node for a plurality of periods, it is possible to reduce the energy consumed when the time slot of the sensor node is switched from the inactive state to the active state have.

즉, 도 3의 (a)에 도시된 타임슬롯의 특성에 따르면, 앞서 도 1에서 도시한 바와 같이 센서 노드가 데이터 수신을 위해 비활성화(Sleep) 상태에서 활성화(Active) 상태로 변경되는 과정을 3번 각각 처리하게 된다. 이에 따라, 불필요한 에너지가 소비되는 과도(Transient) 상태가 각 변경마다 발생된다. 이에 반해, 도 3의 (b)에서와 같이 3개의 주기에 각각 할당되었던 활성화 타임슬롯을 연속되도록 병합할 경우, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 센서 노드의 상태가 비활성화(Sleep) 상태에서 활성화(Active) 상태로 1회 변경됨으로써 과도(Transient) 상태 또한 크게 감소된다.That is, according to the characteristic of the time slot shown in FIG. 3 (a), as shown in FIG. 1, a process in which the sensor node changes from the inactive state to the active state for data reception is shown in Respectively. Accordingly, a transient state in which unnecessary energy is consumed is generated for each change. On the other hand, when the activation time slots allocated to the three periods are merged to be continuous as shown in FIG. 3 (b), as shown in FIG. 3 (c) The transient state is also greatly reduced by changing the state from the active state to the active state.

뿐만 아니라, 도 3의 (b)에서와 같이 복수의 활성화 타임슬롯을 연속되도록 병합할 경우, 적어도 하나의 다른 센서 노드가 해당 활성화 타임슬롯이 할당된 센서 노드로 데이터를 전송하기 위해 복수의 주기를 대기하지 않고 연속하여 전송할 수 있어, 데이터 지연 시간을 감소시킬 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 3B, when a plurality of activation time slots are merged continuously, at least one other sensor node transmits a plurality of cycles to transmit data to the sensor node to which the corresponding activation time slot is allocated It is possible to continuously transmit data without waiting, thereby reducing the data delay time.

그리고 프로세서(130)는 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 통신 모듈(110)을 통해 각 센서 노드로 전송하여, 각 센서 노드에서 스케줄링 정보에 따라 데이터 송수신을 처리하도록 설정한다.Then, the processor 130 transmits the scheduling information to which the merged activation time slot is applied to each sensor node through the communication module 110, and sets each sensor node to process the data transmission / reception according to the scheduling information.

한편, 프로세서(130)는 기설정된 기준에 따라 활성화 타임슬롯의 병합 처리 여부를 결정하는 과정을 수행할 수 있다.Meanwhile, the processor 130 may perform a process of determining whether or not the activation time slot is merged according to a predetermined criterion.

일례로, 프로세서(130)는 듀티사이클에 따른 스케줄링 시 산출된 적어도 하나의 센서 노드 또는 전체 센서 노드의 데이터 전송량이 기설정된 임계값 이상인 경우 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 수 있다. 즉, 프로세서(130)는 무선 센서 네트워크 내 발생된 데이터 전송량이 기존의 듀티사이클에 따른 스케줄링을 통할 경우 데이터 지연이 발생되며 에너지 낭비가 발생될 것으로 판단되면, 수신 센서 노드들에 대한 활성화 타임슬롯 병합을 처리하여 이를 방지할 수 있다.For example, the processor 130 may process the merging of the activation time slots when the data transmission amount of at least one sensor node or all the sensor nodes calculated at the time of scheduling according to the duty cycle is equal to or greater than a preset threshold value. That is, if it is determined that a data delay occurs in the case where the data transmission amount generated in the wireless sensor network is based on the scheduling according to the existing duty cycle, and the energy wastage is to be generated, Can be prevented and prevented.

이때, 프로세서(130)는 데이터 전송량에 기초하여 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 둘 이상의 주기의 개수 및 병합을 적용할 시작점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 어느 하나의 센서 노드가 수신할 데이터량이 두 개의 타임슬롯을 할당하여야 수신 가능할 경우, 듀티사이클에 따른 스케줄에서 해당 센서 노드에 주기마다 하나의 활성화 타임슬롯이 할당되었다면 활성화 타임슬롯을 병합할 주기를 두 개로 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 복수의 센서 노드 별로 처리할 데이터량 및 해당 데이터가 발생되는 시점에 기초하여 각 센서 노드의 활성화 타임슬롯을 병합 처리할 시작점(즉, 어느 하나의 주기 내 타임슬롯)을 설정할 수 있다.At this time, the processor 130 may determine the number of the two or more cycles to process the merging of the activation time slots based on the data transfer amount and the starting point to apply the merging. For example, if the amount of data to be received by one of the sensor nodes can be received by allocating two time slots, the processor 130 assigns one active time slot to the corresponding sensor node in the schedule according to the duty cycle You can set two cycles to merge the activation time slots. In addition, the processor 130 determines a starting point (i.e., a time slot in any one cycle) to process the activation time slots of each sensor node based on the amount of data to be processed for each of the plurality of sensor nodes and the time at which the corresponding data is generated Can be set.

또한, 프로세서(130)는 데이터 전송량이 임계값 미만인 경우 활성화 타임슬롯 병합을 처리하지 않고 기설정된 듀티사이클에 따른 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 제공하는 것도 가능하다.Also, the processor 130 may provide the scheduling information according to a predetermined duty cycle to each sensor node without processing the activation time slot merging when the data transmission amount is less than the threshold value.

또한, 프로세서(130)는 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 병합된 활성화 타임슬롯 및 이에 대응하는 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송할 수 있다. 참고로, 송신 타임슬롯은 적어도 하나의 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드에 대해 데이터를 송신하도록 할당되는 타임슬롯을 의미한다. 참고로, 센서 노드가 다른 센서 노드로 데이터를 전송하는 수신 모드와는 달리 송신 모드는 별도의 온/오프 상태 변경이 없으며, 따라서 센서 노드는 상시 데이터 전송이 가능하다.In addition, the processor 130 allocates and schedules a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged activated time slot, and transmits scheduling information including information on the merged activated time slot and the corresponding transmission time slot to each sensor node Lt; / RTI > For reference, a transmission time slot means a time slot allocated to transmit data to a transmitting sensor node that transmits data to at least one sensor node. Unlike the receiving mode, in which the sensor node transmits data to another sensor node, there is no separate ON / OFF state change in the transmitting mode. Therefore, the sensor node can transmit data at all times.

이상에서 설명한 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템(100)은 사물인터넷 네트워크에 포함된 임의의 사물 기기일 수 있다.The data transmission system 100 of the wireless sensor network described above may be any object device included in the object Internet network.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 시스템(100)이 중앙집중형 사물인터넷(centralized Internet of Things) 환경에서의 중앙 센서 노드인 것을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, it will be described in detail that the data transmission system 100 according to the embodiment of the present invention is a central sensor node in a centralized Internet of Things environment.

이때, 중앙 센서 노드는 사물인터넷 네트워크 상에 포함된 어느 하나의 사물 기기이며, 사물인터넷 내 다른 모든 사물 기기(즉, 센서 노드)들로부터의 데이터를 직접 또는 간접적으로 수신하는 장치를 의미한다. 즉, 중앙 센서 노드는 사물인터넷 상의 모든 사물 기기들과 직접 연결되거나 또는 적어도 하나의 다른 사물 기기를 통해 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 중앙 센서 노드는 적어도 하나의 다른 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드로서의 역할도 수행할 수 있다.In this case, the central sensor node is any one of the object devices included in the object Internet network, and means a device that directly or indirectly receives data from all other object devices (i.e., sensor nodes) in the object Internet. That is, the central sensor node may be directly connected to all object devices on the object Internet, or may receive data through at least one other object device. Such a central sensor node may also serve as a transmitting sensor node for transmitting data to at least one other sensor node.

참고로, 본 발명의 일 실시예에서 사물 기기란, 사물이 데이터 처리 및 송수신이 가능한 기기 자체이거나, 가정 내 설치되는 가구 등의 사물에 데이터 처리 및 송수신이 가능한 기기가 일체형 또는 결합형으로 장착되어 다른 사물 기기들과 데이터를 송수신할 수 있는 일종의 센서 노드인 것을 의미한다.For reference, in the embodiment of the present invention, an object device is a device itself capable of data processing, transmission and reception of an object, or a device capable of data processing and transmission and reception with respect to objects such as furniture installed in the home, Which is a kind of sensor node capable of transmitting and receiving data with other object devices.

이러한 중앙 센서 노드는 앞서 도 2 및 도 3을 통해 설명한 데이터 전송 시스템(100)의 모든 구성을 포함하며, 데이터 전송 시스템(100)의 각 구성을 통한 모든 처리와 동일 또는 유사한 처리를 수행한다. 이에 따라, 이하에서는 설명의 편의상 데이터 전송 시스템(100)과 중앙 센서 노드 간에 중복되는 설명은 생략하도록 한다.The central sensor node includes all the configurations of the data transmission system 100 described above with reference to FIGS. 2 and 3, and performs the same or similar processing as all the processes through the respective configurations of the data transmission system 100. Hereinafter, for the sake of convenience, duplicate description between the data transmission system 100 and the central sensor node will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 센서 노드(100)는 사물인터넷에 포함된 다른 센서 노드와의 데이터 송수신을 처리하는 통신 모듈(110), 사물인터넷에 포함된 복수의 센서 노드들에 대해 듀티사이클을 적용한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램이 저장된 메모리(120), 및The central sensor node 100 according to an embodiment of the present invention includes a communication module 110 for processing data transmission / reception with other sensor nodes included in the object Internet, a plurality of sensor nodes included in the object Internet, A memory 120 in which a program for processing scheduling and activating timeslot merging is applied,

메모리(120)에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서(130)를 포함한다.And a processor 130 for executing a program stored in the memory 120. [

도 4는 본 발명의 일 실시예가 적용된 중앙집중형 사물인터넷에서의 활성화 타임슬롯 병합 방식을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining an active time slot merging method in a centralized object Internet, to which an embodiment of the present invention is applied.

먼저, 도 4의 (a)에서는 중앙집중형 사물인터넷 네트워크의 구조를 변형된 트리 구조를 갖는 그래프로서 표시하였다. 즉, 중앙집중형 사물인터넷 네트워크는 중앙 센서 노드 N1을 나머지 다른 센서 노드들(N2 내지 N6)이 데이터 전송의 최종 목적지로 하는 복수의 데이터 전송 경로가 설정되는 역트리 구조를 가질 수 있다.First, in FIG. 4 (a), the structure of the centralized object Internet network is displayed as a graph having a modified tree structure. That is, the centralized object Internet network may have a reverse tree structure in which a plurality of data transmission paths are set in which the central sensor node N 1 is the final destination of data transmission by the other sensor nodes (N 2 to N 6 ) .

이때, 중앙 센서 노드의 프로세서(130)는, 복수의 센서 노드(즉, 중앙 센서 노드를 포함하는 모든 센서 노드들) 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링한다.At this time, the processor 130 of the central sensor node generates an activation time slot for receiving data from another sensor node every cycle according to a predetermined duty cycle for each of a plurality of sensor nodes (i.e., all sensor nodes including the central sensor node) And performs scheduling.

이에 따라, 도 4의 (b)에서와 같이 복수의 주기에 대해 각 센서 노드 별로 활성화 타임슬롯 및 그에 대응하는 송신 타임슬롯이 스케줄링될 수 있다. 도 4의 (b)에 따르면, 주기마다 4개의 타임슬롯이 구성되며, 그 중 중앙 센서 노드인 N1은 제 1 및 제 2 주기(Period 1, Period 2)마다 첫 번째 타임슬롯이 활성화 타임슬롯으로 할당되었다. 또한, 중앙 센서 노드 N1으로 데이터를 전송하는 센서 노드 N2 및 N3는 각각 제 1 주기(Period 1)의 네 번째 타임슬롯과, 제 1 및 제 2 주기(Period 1, Period 2)마다 세 번째 타임슬롯이 활성화 타임슬롯으로 할당되었다. 도 4의 (b)에서는 나머지 센서 노드 N4 내지 N6는 역트리 구조상 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하지 않는 리프 노드(leaf node)로서, 이들에는 활성화 타임슬롯이 할당되지 않은 것을 나타내었다.Accordingly, an active time slot and a corresponding transmission time slot can be scheduled for each sensor node for a plurality of periods as shown in FIG. 4 (b). Referring to FIG. 4B, four timeslots are configured for each period. Among them, N 1 , which is a central sensor node, generates a first time slot for each of the first and second periods (Period 1, Period 2) . In addition, the sensor nodes N 2 and N 3 transmitting data to the central sensor node N 1 are respectively connected to the fourth time slot in the first period (Period 1) and the third time slot in the first and second periods (Period 1, Period 2) Lt; th > time slot is assigned to the active time slot. In FIG. 4 (b), the remaining sensor nodes N 4 to N 6 are leaf nodes that do not receive data from other sensor nodes in the reverse tree structure, indicating that no active time slots are assigned to them.

중앙 센서 노드의 프로세서(130)는, 복수의 센서 노드 별로 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하고, 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 다른 센서 노드로 전송한다.The processor 130 of the central sensor node merges the activation time slots assigned to the predetermined number of periods of the cycles of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes to be continuous, and transmits the scheduling information, Lt; / RTI >

예를 들어 도 4의 (c)에서는, 프로세서(130)가 활성화 타임슬롯을 병합할 주기의 개수를 2개로 설정한 것을 나타내었다. 즉, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 중앙 센서 노드 N1을 비롯한 수신 센서 노드 N2 및 N3의 활성화 타임슬롯이 각각 연속하도록 병합된다.For example, in FIG. 4C, the processor 130 sets the number of cycles for merging the activation time slots to two. That is, as shown in (c) of FIG. 4, the activation time slots of the reception sensor nodes N 2 and N 3 including the central sensor node N 1 are merged successively.

중앙 센서 노드의 프로세서(130)는 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 병합된 활성화 타임슬롯 및 그에 대응하는 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 다른 센서 노드로 전송할 수 있다.The processor 130 of the central sensor node allocates and schedules a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged active time slot and transmits the scheduling information including the information of the merged active time slot and the corresponding transmission time slot to another sensor Node.

이때, 중앙 센서 노드의 프로세서(130)는 중앙 센서 노드로 향하는 데이터 전송 경로 상에 위치하는 센서 노드들 중 동일한 센서 노드로 데이터를 전송하는 둘 이상의 센서 노드들에 대해서는 송신 타임슬롯이 중복되지 않도록 스케줄링할 수 있다.At this time, the processor 130 of the central sensor node performs scheduling so that the transmission time slot is not duplicated for two or more sensor nodes transmitting data to the same sensor node among the sensor nodes located on the data transmission path to the central sensor node can do.

즉, 도 4의 (c)에서와 같이, 센서 노드 N3의 활성화 타임슬롯은 연속된 제 1 주기(Period 1)의 네 번째 타임슬롯 및 제 2 주기(Period 2)의 첫 번째 타임슬롯으로 병합되되, 센서 노드 N3로 데이터를 전송하는 두 센서 노드 N5 및 N6의 송신 타임슬롯 또한 서로 중복되지 않도록 제 1 주기(Period 1)의 네 번째 타임슬롯 및 제 2 주기(Period 2)의 첫 번째 타임슬롯으로 할당될 수 있다. 이때, N5 및 N6의 송신 타임슬롯의 할당 순서는 서로 변경되어도 상관없다. 또한, 수신 센서 노드들의 병합된 활성화 타임슬롯의 순서 및 위치 또한 한정되지 않는다.That is, as shown in FIG. 4C, the activation time slot of the sensor node N 3 is merged into the fourth time slot of the first period (Period 1) and the first time slot of the second period (Period 2) The first time slot of the first period (Period 1) and the first time slot of the second period (Period 2) so that the transmission time slots of the two sensor nodes N 5 and N 6 transmitting data to the sensor node N 3 do not overlap with each other Th time slot. At this time, the allocation order of the transmission time slots of N 5 and N 6 may be mutually changed. Also, the order and location of the merged activated timeslots of the receiving sensor nodes is also not limited.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템을 통한 에너지 효율적인 데이터 전송 방법을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an energy efficient data transmission method using a data transmission system of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a data transmission method of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

먼저, 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링을 처리한다(S510).First, an active time slot is allocated to each of a plurality of sensor nodes for each cycle according to a predetermined duty cycle to process the scheduling (S510).

이때, 할당된 활성화 타임슬롯에 대응하도록 적어도 하나의 센서 노드에 대한 송신 타임슬롯이 할당될 수 있다.At this time, a transmission time slot for at least one sensor node may be allocated to correspond to the assigned activated time slot.

다음으로, 복수의 센서 노드 별로 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합한다(S520).Next, the active time slots assigned to the predetermined number of periods of the cycle of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes are merged to continue (S520).

이때, 상기 단계 (S520)에 앞서, 기설정된 기준에 따라 활성화 타임슬롯의 병합 처리 여부를 결정하는 단계를 더 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 단계 (S510)의 스케줄링 시 산출된 적어도 하나의 센서 노드 또는 전체 센서 노드의 데이터 전송량이 기설정된 임계값 이상인 경우 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 수 있다. 만약, 상기 단계 (S510)의 스케줄링 시 산출된 데이터 전송량이 임계값 미만인 경우, 상기 병합 처리없이 단계 (S510) 이후에 곧바로 기설정된 듀티사이클에 따른 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 제공할 수도 있다.In this case, prior to the step S520, it may be determined whether or not the activation time slot is merged according to a predetermined reference. In one embodiment of the present invention, when the data transmission amount of at least one sensor node or all the sensor nodes calculated at the scheduling in step S510 is equal to or greater than a predetermined threshold value, the merging of the active time slots can be processed. If the calculated data transmission amount is less than the threshold value in the step S510, scheduling information according to a predetermined duty cycle may be provided to each sensor node immediately after the step S510 without performing the merging process.

또한, 데이터 전송량에 기초하여 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 주기의 개수 및 상기 병합을 적용할 시작점을 결정할 수 있다. 즉, 듀티사이클에 따른 주기들 내에서 각 센서 노드 별 활성화 타임슬롯이 병합되는 주기의 개수 및 타임슬롯의 위치는 한정되지 않는다.Also, based on the amount of data transmission, it is possible to determine the number of cycles to process the merging of the activation time slots and the starting point to apply the merge. That is, the number of cycles and the position of the time slot in which the activation time slots per sensor node are merged in the cycles according to the duty cycle are not limited.

그런 다음, 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하여 스케줄을 설정한다(S530).Then, scheduling information to which the merged activation time slot is applied is transmitted to each sensor node to set a schedule (S530).

이때, 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하는 단계를 먼저 수행할 수 있으며, 이에 따라 병합된 활성화 타임슬롯 및 그에 대응된 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송할 수 있다.At this time, a step of assigning and scheduling a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged active time slot may be performed first, and thus scheduling information including information of the merged active time slot and the corresponding transmission time slot It can be transmitted to each sensor node.

한편, 무선 센서 네트워크가 중앙집중형 사물인터넷 네크워크일 경우, 중앙 센서 노드로 향하는 데이터 전송 경로 상에 위치하는 센서 노드들 중 동일한 센서 노드로 데이터를 전송하는 둘 이상의 센서 노드들에 대해서는 송신 타임슬롯이 중복되지 않도록 스케줄링할 수 있다.In the case where the wireless sensor network is a centralized object Internet network, for two or more sensor nodes transmitting data to the same sensor node among the sensor nodes located on the data transmission path toward the central sensor node, It can be scheduled so as not to overlap.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 데이터 통신 시스템을 통한 데이터 전송 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.The method of transmitting data through the data communication system of the wireless sensor network according to the embodiment of the present invention may be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer such as a program module executed by a computer . Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. The computer readable medium may also include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템
110: 통신 모듈
120: 메모리
130: 프로세서100: Data transmission system of wireless sensor network
110: communication module
120: Memory
130: Processor

Claims (14)

복수의 센서 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템에 있어서,
상기 복수의 센서 노드들과의 데이터 송수신을 처리하는 통신 모듈;
상기 복수의 센서 노드들에 대한 듀티사이클을 적용한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 대응하여, 상기 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 기설정된 기준에 기초하여 활성화 타임슬롯에 대한 병합 처리가 결정되면 상기 복수의 센서 노드 별로 상기 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하는 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
1. A data transmission system of a wireless sensor network including a plurality of sensor nodes,
A communication module for processing data transmission / reception with the plurality of sensor nodes;
A memory for storing a program for processing scheduling and activating timeslot merge applying a duty cycle for the plurality of sensor nodes; And
And a processor for executing a program stored in the memory,
Wherein the processor allocates and schedules an activation time slot for receiving data from another sensor node every cycle according to a predetermined duty cycle for each of the plurality of sensor nodes in response to the execution of the program, When the merging process for the slots is determined, merging the active time slots assigned to the predetermined number of periods of the cycle of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes to be continuous, A data transmission system of a wireless sensor network transmitting to a node.
제 1 항에 있어서,
상기 무선 센서 네트워크는 사물인터넷 네트워크이며, 상기 센서 노드는 상기 사물인터넷 네트워크에 포함된 사물 기기인 것인, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the wireless sensor network is an object Internet network, and the sensor node is an object device included in the object Internet network.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 스케줄링 시 산출된 적어도 하나의 센서 노드 또는 전체 센서 노드의 데이터 전송량이 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 활성화 타임슬롯의 병합을 처리하며, 상기 임계값 미만인 경우 상기 병합 처리없이 기설정된 듀티사이클에 따른 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 제공하는, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
The method according to claim 1,
The processor comprising:
Wherein when the data transmission amount of the at least one sensor node or the entire sensor node calculated at the time of scheduling is greater than or equal to a predetermined threshold value, the control unit processes the merging of the activation time slots. If the data transmission amount is less than the threshold, And provides information to each sensor node.
제 3 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 데이터 전송량에 기초하여 상기 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 둘 이상의 주기의 개수 및 상기 병합을 적용할 시작점을 결정하는, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
The method of claim 3,
The processor comprising:
And determines a number of two or more cycles to process the merging of the activation time slots based on the amount of data transmission and a starting point to apply the merging.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯 및 상기 할당된 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 상기 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하며,
상기 송신 타임슬롯은 상기 활성화 타임슬롯이 할당된 적어도 하나의 수신 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드에 대해 할당된 것인, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템.
The method according to claim 1,
The processor comprising:
Allocating and scheduling a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged activation time slot, transmitting the scheduling information including the merged activation time slot and the allocated transmission time slot to each sensor node,
Wherein the transmission timeslot is assigned to a transmitting sensor node that transmits data to at least one receiving sensor node to which the activation time slot is assigned.
복수의 센서 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 시스템을 통한 데이터 전송 방법에 있어서,
상기 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하는 단계;
기설정된 기준에 기초하여 활성화 타임슬롯에 대한 병합 처리 여부를 결정하는 단계;
상기 병합 처리가 결정되면, 상기 복수의 센서 노드 별로 상기 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하는 단계; 및
상기 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하는 단계를 포함하는 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법.
A method of transmitting data through a data transmission system of a wireless sensor network including a plurality of sensor nodes,
Allocating and scheduling an activation time slot for receiving data from another sensor node for each of the plurality of sensor nodes every cycle according to a predetermined duty cycle;
Determining whether to perform a merge process on an activation time slot based on a predetermined criterion;
Merging the active time slots assigned to a predetermined number of periods of the cycle of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes so that the activation time slots are continuously determined; And
And transmitting scheduling information to the sensor nodes using the merged activation time slot.
제 6 항에 있어서,
상기 무선 센서 네트워크는 사물인터넷 네트워크이되, 상기 센서 노드는 상기 사물인터넷 네트워크에 포함된 사물 기기인 것인, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the wireless sensor network is an object Internet network, and the sensor node is an object device included in the object Internet network.
제 6 항에 있어서,
상기 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하는 단계는,
상기 스케줄링 시 산출된 적어도 하나의 센서 노드 또는 전체 센서 노드의 데이터 전송량이 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 활성화 타임슬롯의 병합을 처리하는, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법.
The method according to claim 6,
The step of merging the activation time slots to be continuous comprises:
And processes the merging of the activation time slots when the data transmission amount of at least one sensor node or all the sensor nodes calculated at the time of scheduling is equal to or greater than a preset threshold value.
제 8 항에 있어서,
상기 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하는 단계 이후에,
상기 스케줄링 시 산출된 적어도 하나의 센서 노드 또는 전체 센서 노드의 데이터 전송량이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 병합 처리없이 기설정된 듀티사이클에 따른 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 제공하는 단계를 더 포함하는, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법.
9. The method of claim 8,
After the step of allocating and scheduling the activation timeslot,
And providing scheduling information according to a predetermined duty cycle to each sensor node without performing the merging process when the data transmission amount of at least one sensor node or all sensor nodes calculated at the time of scheduling is less than the threshold value. A method of data transmission in a sensor network.
제 8 항에 있어서,
상기 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하는 단계는,
상기 데이터 전송량에 기초하여 상기 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 주기의 개수 및 상기 병합을 적용할 시작점을 결정하는, 무선 센서 네트워크의 데이터 전송 방법.
9. The method of claim 8,
The step of merging the activation time slots to be continuous comprises:
And determines a number of cycles to process the merging of the activation time slots and a starting point to apply the merging based on the amount of data transmission.
제 6 항에 있어서,
스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하는 단계 이전에,
상기 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하는 단계를 더 포함하며,
상기 병합된 활성화 타임슬롯 및 상기 할당된 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 상기 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 전송하며,
상기 송신 타임슬롯은 상기 활성화 타임슬롯이 할당된 적어도 하나의 수신 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드에 대해 할당된 것인, 무선 네트워크의 데이터 전송 방법.
The method according to claim 6,
Before transmitting the scheduling information to each sensor node,
And allocating and scheduling a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged activation time slot,
Transmitting the scheduling information including the merged activation time slot and the allocated transmission time slot information to each sensor node,
Wherein the transmission time slot is assigned to a transmitting sensor node that transmits data to at least one receiving sensor node to which the activation time slot is assigned.
중앙집중형 사물인터넷(centralized Internet of Things) 환경에서 적어도 하나의 센서 노드를 거쳐 모든 센서 노드로부터의 데이터를 수신하는 중앙 센서 노드에 있어서,
상기 사물인터넷에 포함된 다른 센서 노드와의 데이터 송수신을 처리하는 통신 모듈;
상기 사물인터넷에 포함된 복수의 센서 노드들에 대해 듀티사이클을 적용한 스케줄링 및 활성화 타임슬롯 병합을 처리하는 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 프로그램의 실행에 대응하여, 상기 복수의 센서 노드 별로 기설정된 듀티사이클에 따른 주기마다 다른 센서 노드로부터 데이터를 수신하는 활성화 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 기설정된 기준에 기초하여 활성화 타임슬롯에 대한 병합 처리가 결정되면 상기 복수의 센서 노드 별로 상기 듀티사이클의 주기 중 기설정된 개수의 주기에 할당된 활성화 타임슬롯들을 연속되도록 병합하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯이 적용된 스케줄링 정보를 상기 다른 센서 노드로 전송하며,
상기 병합된 활성화 타임슬롯의 스케줄에 대응하도록 송신 타임슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 상기 병합된 활성화 타임슬롯 및 상기 할당된 송신 타임슬롯의 정보를 포함하는 상기 스케줄링 정보를 상기 다른 센서 노드로 전송하되,
중앙 센서 노드로 향하는 데이터 전송 경로 상에 위치하는 센서 노드들 중 동일한 센서 노드로 데이터를 전송하는 둘 이상의 센서 노드들에 대해서는 상기 송신 타임슬롯이 중복되지 않도록 스케줄링하고,
상기 송신 타임슬롯은 상기 활성화 타임슬롯이 할당된 적어도 하나의 수신 센서 노드로 데이터를 전송하는 송신 센서 노드에 대해 할당된 것인, 중앙 센서 노드.
A central sensor node for receiving data from all sensor nodes via at least one sensor node in a centralized Internet of Things environment,
A communication module for processing data transmission / reception with another sensor node included in the object Internet;
A memory for storing a program for processing scheduling and activation timeslot merging to which a duty cycle is applied for a plurality of sensor nodes included in the object Internet; And
And a processor for executing a program stored in the memory,
Wherein the processor allocates and schedules an activation time slot for receiving data from another sensor node every cycle according to a predetermined duty cycle for each of the plurality of sensor nodes in response to the execution of the program, The scheduling information merging step includes merging the active time slots assigned to the predetermined number of periods of the duty cycle for each of the plurality of sensor nodes so that the scheduling information applied to the slots is continuously allocated, To the sensor node,
Allocating and scheduling a transmission time slot to correspond to the schedule of the merged activation time slot and transmitting the scheduling information including the merged activation time slot and the allocated transmission time slot to the other sensor node,
Scheduling the transmission time slots so that the transmission time slots are not duplicated for two or more sensor nodes transmitting data to the same sensor node among the sensor nodes located on the data transmission path toward the central sensor node,
Wherein the transmission time slot is allocated for a transmitting sensor node transmitting data to at least one receiving sensor node to which the active time slot is assigned.
제 12 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 스케줄링 시 산출된 적어도 하나의 센서 노드 또는 전체 센서 노드의 데이터 전송량이 기설정된 임계값 이상인 경우 상기 활성화 타임슬롯의 병합을 처리하며, 상기 임계값 미만인 경우 상기 병합 처리없이 기설정된 듀티사이클에 따른 스케줄링 정보를 각 센서 노드로 제공하는, 중앙 센서 노드.
13. The method of claim 12,
The processor comprising:
Wherein when the data transmission amount of the at least one sensor node or the entire sensor node calculated at the time of scheduling is greater than or equal to a predetermined threshold value, the control unit processes the merging of the activation time slots. If the data transmission amount is less than the threshold, A central sensor node that provides information to each sensor node.
제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 데이터 전송량에 기초하여 상기 활성화 타임슬롯의 병합을 처리할 둘 이상의 주기의 개수 및 상기 병합을 적용할 시작점을 결정하는, 중앙 센서 노드.14. The method of claim 13,
The processor comprising:
And determines a number of two or more cycles to process the merging of the activation time slots based on the amount of data transmission and a starting point to apply the merging.
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