KR100677753B1 - 데이터 수집이 가능한 센서 네트워크 및 그 데이터 수집방법 - Google Patents

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Abstract

데이터 수집이 가능한 센서 네트워크 및 그 데이터 수집방법이 개시된다. 본 센서 네트워크는 적어도 두 개 이상의 센서 노드를 포함하는 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하여, 수집된 기설정된 그리드 영역의 정보를 전송하는 대표센서 노드, 및 기설정된 그리드 영역에 포함된 센서 노드를 랜덤 써치하여 대표센서 노드를 설정하고, 설정된 대표센서 노드가 전송하는 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 싱크 노드를 구비한다. 이에 의해, 전송되는 데이터의 양이 줄어들므로 과부하가 줄어들 뿐더러, 센서 네트워크에서 데이터 전송에 소모되는 전력을 절약할 수 있다. 그리고, 상관도에 따라 데이터 전송률의 조절이 가능하며, 전송되는 데이터의 질을 높힐 수 있는 장점이 있다.
센서 네트워크, 그리드, 대표센서 노드

Description

데이터 수집이 가능한 센서 네트워크 및 그 데이터 수집방법{sensor network for transmitting data and data transmitting method thereof}
도 1은 일반적인 센서 네트워크의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드, 타겟영역, 및 대표센서 노드의 일 예를 도시한 도면,
도 3a는 데이터 수집방법에 의해 재 설정된 그리드의 일 예를 도시한 도면,
도 3b는 데이터 수집방법에 의해 재 설정된 그리드의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
본 발명은 센서 네트워크 및 그 데이터 수집방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 데이터를 전송하는 센서 노드와 데이터를 전송받는 싱크 노드로 구성된 센서 네트워크에서 싱크 노드가 센서 노드로부터 데이터를 수집하는 것이 가능한 센 서 네트워크 및 그 데이터 수집방법에 관한 것이다.
일반적인 이동통신 시스템은 이동단말(mobile element)과 기지국(base station)간에 서로 데이터를 송수신한다. 이동단말과 기지국은 다른 이동단말 또는 노드(node)들을 경유하지 않고 직접 데이터를 송수신한다. 하지만, 센서 네트워크(sensor network)는 센서 노드(sensor node)의 데이터를 싱크 노드(sink node)로 전달하고자 할 경우 다른 센서 노드들을 이용한다.
이하에서는, 도 1을 이용하여 일반적인 센서 네트워크의 구조에 대해 알아보기로 한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 센서 네트워크는 싱크 노드와 복수 개의 센서 노드들로 구성된다. 도 1은 하나의 싱크 노드만을 도시하고 있으나, 사용자의 설정에 따라 센서 네트워크는 적어도 2개 이상의 싱크 노드들로 구성되는 것이 가능하다.
센서 노드는 지정된 사용자가 설정한 타겟(target) 영역에 관한 정보를 수집한다. 센서 노드가 수집하는 타겟 영역의 정보로는 주위의 온도, 습도나 물체의 이동, 및 가스의 유출 등이 있다.
센서 노드는 타겟 영역에서 수집된 정보의 데이터를 싱크 노드로 전송한다. 싱크 노드는 센서 네트워크를 구성하고 있는 센서 노드들이 전송한 데이터들을 전달받는다. 싱크 노드로부터 일정 거리 이내에 위치하고 있는 센서 노드는 전송할 데이터를 직접 싱크 노드로 전달한다. 하지만 일정 거리 이내에 위치하고 있지 않은 센서 노드는 수집된 데이터를 싱크 노드로 직접 전달하는 대신 싱크 노드에 인접한 센서 노드들로 전송한다.
상술한 바와 같이 일정 거리 이내에 위치하고 있지 않는 센서 노드가 인접 센서 노드들을 이용하여 데이터를 전송하는 이유는 데이터 전송에 따른 전력 소모를 최소화하기 위해서이다. 즉, 싱크 노드와 센서 노드간의 거리와 센서 노드가 싱크 노드로 데이터를 전송하는데 소모되는 전력은 일반적으로 상호 비례한다.
따라서, 싱크 노드로부터 일정 거리 이내에 위치하고 있지 않은 센서 노드는 복수 개의 센서 노드들을 이용하여 수집된 데이터를 전송함으로써 데이터 전송에 따른 전력소모를 최소화할 수 있게 된다.
그런데, 종래의 센서 노드가 타겟 영역의 정보를 수집하여 싱크 노드로 전달하는 센서 네트워크에서는, 타겟 영역을 구성하고 있는 모든 센서 노드들이 수집된 데이터를 싱크 노드로 전달하였다. 그러므로, 싱크 노드는 모든 센서 노드들로부터 데이터들을 전달받았다.
그리고, 모든 센서 노드들은 현재 측정된 데이터와 이전에 전송한 데이터의 차이가 적을 경우에는, 현재 측정된 데이터를 싱크 노드에 전달하지 않고 짧은 메세지를 전달하였다.
따라서, 타겟 영역을 구성하고 있는 모든 센서 노드들이 수집된 데이터를 싱크 노드로 전달하므로써 과부하가 발생할 수 있을 뿐 더러, 데이터, 및 메세지를 전송하는데 소모되는 전력이 낭비되는 문제점이 발생할 수가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 설정된 대표센서 노드가 수집된 데이터를 시간적, 공간적으로 상관도를 고려하여 전송하는 데이터 수집이 가능한 센서 네트워크 및 그 데이터 수집방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전송되는 데이터의 수를 줄이고, 전송되는 데이터의 상관도를 고려함으로써 센서 네트워크의 전력 소모를 감소시켜 데이터 수집이 가능한 센서 네트워크 및 그 데이터의 수집방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 네트워크는, 적어도 두 개 이상의 센서 노드를 포함하는 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하여, 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 전송하는 대표센서 노드, 및 상기 기설정된 그리드 영역에 위치한 상기 센서 노드를 랜덤 써치하여 상기 대표센서 노드를 설정하고, 설정된 상기 대표센서 노드가 전송하는 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 싱크 노드를 포함한다.
그리고, 상기 대표센서 노드는, 상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 적어도 두 개 이상의 센서 노드 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 대표센서 노드는, 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 소정의 주기로 상기 싱크 노드로 전송하며, 상기 센서 노드는, 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 상기 소정의 주기보다 낮은 주기로 상기 싱크 노드로 전송하는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 상기 싱크 노드는, 상기 대표센서 노드로부터 수집한 상기 정보와 상기 센서 노드로부터 수집한 상기 정보의 차이를 나타내는 부정확도를 산출한다.
그리고, 상기 싱크 노드는, 산출된 상기 부정확도와 기설정된 상한값을 비교하여 상기 기설정된 그리드 영역을 재 설정한다.
상기 싱크 노드는, 산출된 상기 부정확도가 상기 기설정된 상한값보다 작으면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 확대하고, 산출된 상기 부정확도가 상기 기설정된 상한값보다 크면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 축소하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 싱크 노드는, 상기 재 설정된 그리드 영역에 위치한 센서 노드를 랜덤써치하여 대표센서 노드를 재 설정한다.
그리고, 상기 싱크 노드는, 상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화와 상기 대표센서 노드가 상기 소정의 주기 전 주기에 전송한 정보의 소정값인 임계값을 비교하여 상기 소정의 주기를 재 설정한다.
상기 싱크 노드는, 상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 작으면, 상기 소정의 주기를 낮추고, 상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 소정의 주기를 높힌다.
한편, 본 발명의 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 센서 노드들과 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 싱크 노드에 전송하는 대표센서 노드, 및 상기 대표센서 노드로부터 상기 정보를 수집하는 싱크 노드를 포함하는 센서 네 트워크의 데이터 수집방법은, 적어도 두 개 이상의 상기 센서 노드를 포함하는 기설정된 그리드 영역에 포함되는 타겟 영역을 설정하는 단계, 설정된 상기 타겟 영역의 상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 센서 노드를 랜덤 써치하여 상기 대표센서 노드를 설정하는 단계, 및 설정된 상기 대표센서 노드가 전송하는 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 단계를 포함한다.
그리고, 바람직하게는, 상기 대표센서 노드는, 상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 적어도 두 개 이상의 센서 노드 중 어느 하나이다.
상기 대표센서 노드는, 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 소정의 주기로 상기 싱크 노드로 전송하며, 상기 센서 노드는, 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 상기 소정의 주기보다 낮은 주기로 상기 싱크 노드로 전송한다.
또한, 상기 대표센서 노드로부터 수집한 상기 정보와 상기 센서 노드로부터 수집한 상기 정보의 차이를 나타내는 부정확도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 산출된 상기 부정확도와 기설정된 상한값을 비교하여 상기 기설정된 그리드 영역을 재 설정하는 단계를 더 포함한다.
그리고, 상기 기설정된 그리드 영역을 재 설정하는 단계는, 산출된 상기 부정확도가 상기 상한값보다 작으면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 확대하고, 산출된 상기 부정확도가 상기 상한값보다 크면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 축소한다.
또한, 상기 기설정된 그리드 영역이 재 설정되면, 재 설정된 상기 그리드 영 역에 위치한 센서 노드를 랜덤써치하여 대표센서 노드를 재 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화와 상기 대표센서 노드가 상기 소정의 주기 전 주기에 전송한 정보의 소정값인 임계값을 비교하여 상기 소정의 주기를 재 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 소정의 주기를 재 설정하는 단계는, 상기 소정의 주기 동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 작으면, 상기 소정의 주기를 낮추고, 상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 소정의 주기를 높힌다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리드, 타겟영역, 및 대표센서 노드의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 정보를 수집하는 센서 노드와 센서 노드들로부터 수집된 정보를 전달받는 싱크 노드로 구성된 센서 네트워크는 각각의 그리드와 타겟 영역으로 이루어진다.
지정된 사용자가 센서 네트워크 영역을 그리드(grid : 격자)형으로 나눈다. 그리드 영역의 크기는 초기 환경설정시 지정된 사용자에 의해 설정된다. 그리고, 정보를 수집하고자 하는 타겟 영역도 지정된 사용자에 의해 설정된다.
그리드 영역과 타겟 영역이 설정되면, 싱크 노드는 타겟 영역에 포함된 각각의 그리드 영역의 수집된 정보를 전송해 줄 대표센서 노드를 설정한다. 구체적으로, 싱크 노드는 타겟 영역에 위치한 센서 노드들 중에서 각각의 그리드 영역별로 한 개씩의 대표센서 노드를 설정한다. 싱크 노드는 한 개의 그리드 영역에 위치한 센서 노드들을 랜덤하게 써치하여 한 개의 대표센서 노드를 설정한다.
싱크 노드가 그리드 영역에 위치하는 센서 노드들 중 랜덤하게 대표센서 노드를 설정하는 것으로 설명하였으나, 그리드 영역에 위치하는 센서 노드들로부터 전송받은 위치 정보에 따라, 싱크 노드로부터 가까이 위치한 센서 노드를 대표센서 노드로 설정하는 것도 가능하다. 또한, 싱크 노드가 그리드 영역에 위치하는 센서 노드들로부터 전송받은 전력의 잔여량에 따라, 전력의 잔여량이 큰 센서 노드를 대표센서 노드로 설정하는 것도 가능하다.
한 개의 그리드 영역에 설정된 대표센서 노드는 해당 그리드 영역에 위치한 모든 센서 노드들을 대표하여, 그리드 영역의 수집된 정보를 싱크 노드로 전송한다. 이 때, 대표센서 노드만이 싱크 노드로 정보를 전송하므로, 그리드 영역의 크기가 클 수록 그리드 영역에 포함된 센서 노드들의 에너지 소모가 감소한다. 또한, 그리드 영역에 포함된 센서 노드들의 수가 많을 수록 에너지 효율이 좋아진다.
그리고, 한 개의 그리드 영역에 설정된 대표센서 노드가 해당 그리드 영역의 수집된 정보를 싱크 노드로 전송하고, 나머지 센서 노드들 또한, 해당 그리드 영역의 수집된 정보를 싱크 노드로 전송하는 것도 가능하다. 이하에서는 대표센서 노드와 나머지 센서 노드들이 해당 그리드 영역의 수집된 정보를 싱크 노드로 전송하는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
이 경우에는, 대표센서 노드가 설정되면, 지정된 사용자는 수집된 타겟 영역의 정보를 전달받을 주기를 설정한다. 구체적으로, 사용자는 설정된 대표센서 노드가 수집된 데이터를 높은 전송률로 전송하도록 높은 주기를 설정하고, 타겟 영역에 위치한 센서 노드들 중 대표센서 노드를 제외한 나머지 센서 노드들은 수집된 데이터를 낮은 전송률로 전송하도록 낮은 주기를 설정한다.
시간(T1) 대표센서 노드 나머지 센서 노드
측정값 전송값 측정값 전송값
0 10 10 0.9 0.9
1 10.3 10.3 10.1 No Transmission
2 10.5 10.5 10.4 No Transmission
- - - - -
N 11.2 11.2 11.2 11.2
N+1 11.4 11.4 11.2 No Transmission
- - - - -
표 1를 참조하면, 대표센서 노드의 주기는 T1이고, 나머지 센서 노드의 주기는 NT1이다. 대표센서 노드는 해당 그리드 영역의 측정된 값을 T1의 주기로 싱크 노드로 전송하고, 나머지 센서 노드는 타겟 영역의 측정된 값을 계속 전송하지 않고 NT1의 주기가 되면 싱크 노드로 전송한다.
싱크 노드는 공간적 상관도와 시간적 상관도를 이용하여, 그리드 영역과 데이터의 전송률을 조절할 수 있다. 싱크 노드는 공간적 상관도를 이용하여 그리드 영역의 크기를 재 설정하며, 시간적 상관도를 이용하여 데이터의 전송률을 조절할 수 있다.
우선, 이하에서는, 싱크 노드가 공간적 상관도를 이용하여 그리드 영역의 크기를 재 설정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
일정 주기가 지나면, 싱크 노드는 대표센서 노드, 및 나머지 센서 노드들로부터 전송된 전송값을 가지고 부정확도(Inaccuracy)를 산출한다. 부정확도는 각 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 값과 해당 그리드 영역에 위치한 나머지 센서 노드들이 전송한 값의 차이를 나타낸다. 부정확도를 산출하는 방법은 아래 수학식 1을 이용한다.
Figure 112004055590451-pat00001
수학식 1를 참조하면, X는 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값이고, xj는 그리드 영역에 위치하는 나머지 센서들이 전송한 데이터 값이며, M은 그리드 영역에 위치하는 나머지 센서 노드들의 수이다.
X(k)는 시간 k에 대표센서 노드가 전송한 데이터 값이며, k = 0, 1, 2.... 이다. xj(cN)은 시간 cN에 나머지 센서 노드들 중 j번째 센서 노드가 전송한 데이터 값이며, c = 0, 1, 2... 이다. 즉, 부정확도는 나머지 센서 노드의 주기와 대표센서 노드의 주기가 일치하는 때에 모든 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에서 대표센서 노드가 전송한 데이터 값을 감산하여, 감산된 값들을 모두 가산한 값이다.
부정확도가 '0'이면 한 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 없이 일치하는 것이다. 부정확도가 클 수록 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 크며, 데이터들간의 상관도가 작다. 그리고, 부정확도가 작을 수록 즉, '0'에 가까울 수록 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 작으며, 데이터들 간의 상관도가 크다.
싱크 노드는 산출된 부정확도를 상한값과 비교한다. 상한값은 그리드 영역의 크기를 재 설정하게 하는 기준값으로 지정된 사용자에 의해 설정된다.
부정확도가 상한값보다 작으면, 한 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 작으며, 데이터들 간의 상관도가 큰 것이다. 상관도가 클 수록 인접해 있는 센서 노드들이 수집한 데이터들간에 차이가 작다. 반면, 부정확도가 상한값보다 크면, 한 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 크며, 데이터들간의 상관도가 작은 것이다. 상관도가 작을 수록 인접해 있는 센서 노드들이 수집한 데이터들간에 차이가 크다.
그러므로, 싱크 노드는 부정확도와 상한값을 비교하여, 비교결과에 따라 기설정된 그리드 영역을 재 설정한다. 도 3a는 데이터 수집방법에 의해 재 설정된 그리드의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3a를 참조하면, 기설정된 그리드 영역의 크기가 크게 재 설정된 경우이다. 구체적으로, 싱크 노드는 부정확도가 상한값보다 작으면, 센서 노드들이 수집한 데이터들간에 상관도가 크므로, 한 그리드 영역이 더 많은 나머지 센서 노드들을 포함할 수 있도록 그리드 영역의 크기를 초기 설정된 그리드 영역의 크기보다 크게 재 설정한다. 그리드 영역이 재 설정되면, 싱크 노드는 각각의 재 설정된 그리드 영역에 포함된 센서 노드들을 랜덤 써치하여, 각각의 대표센서 노드를 재 설정한다.
도 3b는 데이터 수집방법에 의해 재 설정된 그리드의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 기설정된 그리드 영역의 크기가 작게 재 설정된 경우이다. 구체적으로, 싱크노드는 부정확도가 상한값보다 크면, 센서 노드들이 수집한 데이터들간에 상관도가 작으므로, 한 그리드 영역이 더 적은 나머지 센서 노드들을 포함하도록 그리드 영역의 크기를 초기 설정된 그리드 영역의 크기보다 작게 재 설정한다. 그리드 영역이 재 설정되면, 싱크 노드는 각각의 재 설정된 그리드 영역에 포함된 센서 노드들을 랜덤 써치하여, 각각의 대표센서 노드를 재 설정한다.
이하에서는, 싱크 노드가 시간적 상관도를 이용하여 데이터의 전송률을 조절하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
일정 주기 동안, 싱크 노드는 대표센서 노드로부터 전송된 데이터 값들의 변화를 산출한다. 대표센서 노드로부터 전송된 데이터 값들의 변화의 정도는 표준편차로 나타낸다. 싱크 노드는 산출된 표준편차와 임계값을 비교한다. 임계값은 대표센서 노드가 바로 전 주기에 전송한 데이터 값의 소정값이다. 일 예로, 대표센서 노드가 바로 전 주기에 전송한 데이터 값의 10%를 임계값으로 할 수 있다.
표준편차가 클 수록 대표센서 노드가 전송한 데이터 값들의 차이가 크며, 데이터 값들의 상관도가 작다. 그리고, 표준편차가 작을 수록 대표센서 노드가 전송 한 데이터 값들의 차이가 작으며, 데이터 값들의 상관도가 크다.
그러므로, 싱크 노드는 표준편차와 임계값을 비교하여, 비교결과에 따라 전송률을 조절한다. 싱크 노드는 표준편차가 임계값보다 작으면, 대표센서 노드가 전송한 데이터 값들의 상관도가 크므로, 대표센서 노드의 전송률를 낮춘다. 그리고, 싱크 노드는 표준편차가 임계값보다 크면, 대표센서 노드가 전송한 데이터 값들의 상관도가 작으므로, 대표센서 노드의 전송률를 높힌다.
시간(T1) 0 1 2 3 -
측정값 10 10.1 10.2 10.2 -
전송한 값 10 10.1 10.2 10.2 -
전송률(samples/T1) 1 -
표 2를 참조하면, 대표센서 노드는 주기 T1으로 주기 3동안 측정한 데이터 값들을 싱크 노드에 전송했으므로, 전송률 1를 가진다. 대표센서 노드가 주기 3동안 싱크 노드에 전송한 데이터 값들의 평균은 10.125이고, 표준편차는 0이다. 임계값은 주기 3의 바로 전 주기의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값의 10%라고 가정하면, 임계값은 1.02이다. 산출된 표준편차가 임계값보다 작으므로, 대표센서 노드가 전송한 데이터 값들의 상관도가 크기 때문에, 싱크 노드는 대표센서 노드의 전송률을 낮게 조절한다.
또한, 싱크 노드는 대표센서 노드가 전송하는 데이터 값들의 변화 정도에 따라 전송 주기를 조절하는 것이 가능한다. 싱크 노드는 일정 주기 동안 대표센서 노드가 전송한 데이터들을 비교하여, 전송한 데이터들 사이에 큰 변화가 있으면 전송 주기를 높게 조절한다. 그리고, 싱크 노드는 일정 주기 동안 대표센서 노드가 전송 한 데이터들 사이에 거의 변화가 없으면 전송 주기를 낮게 조절한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 센서 네트워크의 지정된 사용자는 센서 네트워크 영역에 그리드 영역을 설정한다(S400). 그리드 영역의 크기가 클 수록, 그리드 영역에 포함된 센서 노드들의 수가 많을 수록 센서 네트워크의 전력 소모가 감소한다.
그리드 영역이 설정되면, 센서 네트워크의 지정된 사용자는 센서 네트워크 영역에서 데이터를 수집하고자 하는 타겟 영역을 설정한다(S410).
타겟 영역이 설정되면, 싱크 노드는 타겟 영역에 포함된 각각의 그리드 영역의 수집된 정보를 전달해 줄 대표센서 노드를 설정한다(S420). 싱크 노드는 그리드 영역에 위치하는 센서 노드들을 랜덤 써치하여 대표센서 노드를 설정한다. 대표센서 노드는 한 그리드 영역에 한 개 존재하며, 해당 그리드 영역의 데이터를 수집하여 싱크 노드로 전송한다.
싱크 노드는 대표센서 노드, 및 나머지 센서 노드들로부터 전송된 데이터를 수집한다(S430). 대표센서 노드, 및 나머지 센서 노드는 각각의 기설정된 주기로 해당 그리드 영역의 수집된 데이터를 싱크 노드로 전송한다. 대표센서 노드는 높은 주기로 데이터를 전송하며, 나머지 센서 노드는 대표센서 노드보다 낮은 주기로 데이터를 전송한다.
싱크 노드는 일정 주기가 경과하였는지 여부를 판단한다(S440). 일정 주기 동안, 싱크 노드는 대표센서 노드와 나머지 센서 노드가 전송한 데이터를 수집한 다.
일정 주기가 경과하면, 싱크 노드는 부정확도를 산출한다(S450). 부정확도는 각 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 값과 해당 그리드 영역에 위치한 나머지 센서 노드들이 전송한 값의 차이를 나타낸다. 부정확도는 모든 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에서 대표센서 노드가 전송한 데이터 값을 감산하여, 감산된 값들을 모두 가산한 값이다.
싱크 노드는 산출된 부정확도가 기설정된 상한값보다 큰가를 판단한다(S460). 상한값은 그리드 영역의 크기를 재 설정하게 하는 기준값으로 지정된 사용자에 의해 설정된다.
산출된 부정확도가 기설정된 상한값보다 크면, 싱크 노드는 S400단계에서 설정된 그리드 영역의 크기를 축소한다(S470). 산출된 부정확도가 기설정된 상한값보다 크면, 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 크다. 그러므로, 싱크 노드는 데이터들간의 상관도가 작은 것으로 판단하고, 그리드 영역의 크기를 축소시킨다.
산출된 부정확도가 기설정된 상한값보다 작으면, 싱크 노드는 S400단계에서 설정된 그리드 영역의 크기를 확대한다(S480). 산출된 부정확도가 기설정된 상한값보다 작으면, 그리드 영역의 대표센서 노드가 전송한 데이터 값과 나머지 센서 노드들이 전송한 데이터 값에 차이가 작다. 그러므로, 싱크 노드는 데이터들간의 상관도가 큰 것으로 판단하고, 그리드 영역의 크기를 확대시킨다.
그리드 영역이 재 설정되면, 싱크 노드는 재 설정된 각각의 그리드 영역에 위치한 센서 노드들을 랜덤 써치하여, 대표센서 노드를 재 설정한다(S490).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, S500단계에서부터 S540단계까지는 S400단계에서부터 S440단계까지와 동일하고, 도 4를 참조하여 상술하였으므로 생략하기로 한다.
일정 주기가 경과하면, 싱크 노드는 일정 주기 동안 대표센서 노드로부터 전송된 데이터들의 변화도를 산출한다(S550). 대표센서 노드로부터 전송된 데이터 값들의 변화도는 표준편차로 나타낸다.
싱크 노드는 산출된 변화도가 기설정된 임계값보다 큰가를 판단한다(S560). 임계값은 대표센서 노드가 바로 전 주기에 전송한 데이터 값의 소정값이다.
산출된 변화도가 기설정된 임계값보다 크면, 싱크 노드는 대표센서 노드의 전송률를 높힌다(S570). 싱크 노드는 표준편차가 임계값보다 크면, 대표센서 노드가 전송한 데이터 값들의 상관도가 작으므로, 대표센서 노드의 전송률를 높힌다.
산출된 변화도가 기설정된 임계값보다 작으면, 싱크 노드는 대표센서 노드의 전송률를 낮춘다(S580). 싱크 노드는 표준편차가 임계값보다 작으면, 대표센서 노드가 전송한 데이터 값들의 상관도가 크므로, 대표센서 노드의 전송률를 낮춘다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전송되는 데이터의 양이 줄어들므로 과부하가 줄어들 뿐더러, 센서 네트워크에서 데어터 전송에 소모되는 전력을 절약할 수 있다. 그리고, 상관도에 따라 데이터 전송률의 조절이 가능하며, 전송되 는 데이터의 질을 높힐 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (18)

  1. 적어도 두 개 이상의 센서 노드를 포함하는 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하여, 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 전송하는 대표센서 노드;및
    상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 센서 노드를 랜덤 써치하여 상기 대표센서 노드를 설정하고, 설정된 상기 대표센서 노드가 전송하는 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 싱크 노드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대표센서 노드는,
    상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 적어도 두 개 이상의 센서 노드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 대표센서 노드는,
    수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 소정의 주기로 상기 싱크 노드로 전송하며,
    상기 센서 노드는,
    수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 상기 소정의 주기보다 낮은 주기로 상기 싱크 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    상기 대표센서 노드로부터 수집한 상기 정보와 상기 센서 노드로부터 수집한 상기 정보의 차이를 나타내는 부정확도를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    산출된 상기 부정확도와 기설정된 상한값을 비교하여 상기 기설정된 그리드 영역을 재 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    산출된 상기 부정확도가 상기 기설정된 상한값보다 작으면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 확대하고,
    산출된 상기 부정확도가 상기 기설정된 상한값보다 크면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 축소하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    상기 재 설정된 그리드 영역에 위치한 센서 노드를 랜덤써치하여 대표센서 노드를 재 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화와 상기 대표센서 노드가 상기 소정의 주기 전 주기에 전송한 정보의 소정값인 임계값을 비교하여 상기 소정의 주기를 재 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 작으면, 상기 소정의 주기를 낮추고,
    상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 소정의 주기를 높히는 것을 특징으로 센서 네트워크.
  10. 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 센서 노드들과 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 싱크 노드에 전송하는 대표센서 노드, 및 상기 대표센서 노드로부터 상기 정보를 수집하는 싱크 노드를 포함하는 센서 네트워크에 있어서,
    적어도 두 개 이상의 상기 센서 노드를 포함하는 기설정된 그리드 영역에 포함되는 타겟 영역을 설정하는 단계;
    설정된 상기 타겟 영역의 상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 센서 노드를 랜덤 써치하여 상기 대표센서 노드를 설정하는 단계;및
    설정된 상기 대표센서 노드가 전송하는 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 수집하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 대표센서 노드는,
    상기 기설정된 그리드 영역에 포함된 상기 적어도 두 개 이상의 센서 노드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 대표센서 노드는,
    수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 소정의 주기로 상기 싱크 노드로 전송하며,
    상기 센서 노드는,
    수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보를 상기 소정의 주기보다 낮은 주기로 상기 싱크 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 대표센서 노드로부터 수집한 상기 정보와 상기 센서 노드로부터 수집한 상기 정보의 차이를 나타내는 부정확도를 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    산출된 상기 부정확도와 기설정된 상한값을 비교하여 상기 기설정된 그리드 영역을 재 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 기설정된 그리드 영역을 재 설정하는 단계는,
    산출된 상기 부정확도가 상기 상한값보다 작으면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 확대하고,
    산출된 상기 부정확도가 상기 상한값보다 크면, 상기 기설정된 그리드 영역의 크기를 축소하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 기설정된 그리드 영역이 재 설정되면, 재 설정된 상기 그리드 영역에 위치한 센서 노드를 랜덤써치하여 대표센서 노드를 재 설정하는 단계;를 더 포함하는것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화와 상기 대표센서 노드가 상기 소정의 주기 전 주기에 전송한 정보의 소정값인 임계값을 비교하여 상기 소정의 주기를 재 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 소정의 주기를 재 설정하는 단계는,
    상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 작으면, 상기 소정의 주기를 낮추고,
    상기 소정의 주기동안 상기 대표센서 노드로부터 수집된 상기 기설정된 그리드 영역의 정보의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 소정의 주기를 높히는 것을 특징으로 센서 네트워크의 데이터 수집방법.
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