[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20110078765A - Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node - Google Patents

Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node Download PDF

Info

Publication number
KR20110078765A
KR20110078765A KR1020090135658A KR20090135658A KR20110078765A KR 20110078765 A KR20110078765 A KR 20110078765A KR 1020090135658 A KR1020090135658 A KR 1020090135658A KR 20090135658 A KR20090135658 A KR 20090135658A KR 20110078765 A KR20110078765 A KR 20110078765A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor node
data packet
contention window
size
transmission
Prior art date
Application number
KR1020090135658A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101104430B1 (en
Inventor
이상훈
김학섭
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020090135658A priority Critical patent/KR101104430B1/en
Publication of KR20110078765A publication Critical patent/KR20110078765A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101104430B1 publication Critical patent/KR101104430B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE: A sensor node and a data packet transmission method of sensor node thereof are provided to reduce a collision probability and consuming energy content during transmitting a data packet. CONSTITUTION: A residual energy content estimate unit(110) predicts the residual energy content of a sensor node. A contention window size determining unit(120) decides a contention window size of the sensor node based on anticipated residual energy content. A communication unit(140) transmits a data packet through the contention window that is selected the size to the sink node. The contention window size determining unit decides the contention window size of the sensor node in order to be inversely proportional to the anticipated residual energy content.

Description

센서 노드 및 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법{SENSOR NODE AND METHOD FOR TRASSMITING DATA PACKET OF THE SENSOR NODE}SENSOR NODE AND METHOD FOR TRASSMITING DATA PACKET OF THE SENSOR NODE}

본 발명의 일실시예들은 센서 노드 및 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 패킷 전송 시 소모되는 에너지량 및 충돌 확률을 감소시킬 수 있는 센서 노드 및 이의 데이터 패킷 전송 방법에 관한 것이다. One embodiment of the present invention relates to a sensor node and a method for transmitting a data packet of a sensor node, and more particularly, to a sensor node and a method for transmitting a data packet thereof, which can reduce an amount of energy consumed and a collision probability. It is about.

최근 여러 분야에서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)기술이 이용되고 있다. 특히, 방범 보안 시스템이나, 감시 시스템, 원격 자료수집 시스템 등 여러 분야에 사용되고 있다. 이러한 넓은 적용 가능성을 기반으로 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 무선 센서 네트워크의 성능을 극대화시키기 위해서 MAC(Medium Access Control) 프로토콜의 연구가 중점적으로 다루어지고 있다. 일반적으로 MAC 프로토콜의 성능은 시스템 이득(System Throughput)과, 에너지 소모량을 기준으로 평가한다. Recently, wireless sensor network technology has been used in various fields. In particular, it is used in various fields such as security security systems, surveillance systems, and remote data collection systems. Based on this wide applicability, much research is being conducted. In particular, in order to maximize the performance of the wireless sensor network, the study of the MAC (Medium Access Control) protocol has been focused. In general, MAC protocol performance is evaluated based on system gain and energy consumption.

무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드는 제한된 에너지를 가지고 있고, 단 하나의 센서 노드가 잔여 에너지의 부족으로 데이터 패킷을 전송할 수 없는 경 우에도 무선 센서 네트워크의 수명이 완료되므로, 무선 센서 네트워크의 수명을 늘리기 위해서는 에너지 소모를 최소로 줄이면서, 최대한 많고 정확한 정보를 전송할 수 있어야 한다. The sensor nodes that make up the wireless sensor network have limited energy, and the life of the wireless sensor network is complete even if only one sensor node cannot transmit data packets due to lack of residual energy. To increase, it is necessary to be able to transmit as much and accurate information as possible while minimizing energy consumption.

그런데, 종래의 MAC 프로토콜인 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), S-MAC(Sensor-Media Access Control), T-MAC(Timeout-Media Access Control) 등에서는 센서 노드의 잔여 에너지량을 고려하지 않았는바, 무선 센서 네트워크의 수명을 증가시키는 데에는 한계가 있었다. However, conventional MAC protocols, such as CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), S-MAC (Sensor-Media Access Control), and T-MAC (Timeout- Media Access Control) did not consider the amount of energy remaining in the sensor node, so there was a limit to increasing the lifetime of the wireless sensor network.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 데이터 패킷 전송 시 소모되는 에너지량 및 충돌 확률을 감소시킬 수 있는 센서 노드 및 이의 데이터 패킷 전송 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a sensor node and a data packet transmission method thereof that can reduce the amount of energy consumed during data packet transmission and collision probability.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 싱크 노드로 데이터 패킷을 전송하는 센서 노드에 있어서, 상기 센서 노드의 잔여 에너지량을 예측하는 잔여 에너지량 예측부; 상기 예측된 잔여 에너지량에 기초하여 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 경쟁 윈도우 크기 결정부; 상기 크기가 결정된 경쟁 윈도우를 통하여 상기 데이터 패킷을 상기 싱크 노드로 전송하는 통신부를 포함하는 센서 노드가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, a sensor node for transmitting a data packet to a sink node, the remaining energy amount prediction unit for predicting the remaining energy amount of the sensor node; A contention window size determiner configured to determine a size of a contention window of the sensor node based on the estimated residual energy amount; A sensor node is provided that includes a communication unit for transmitting the data packet to the sink node through the determined contention window.

이 경우, 상기 경쟁 윈도우 크기 결정부는 상기 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. In this case, the contention window size determiner may determine the size of the contention window of the sensor node in inverse proportion to the predicted residual energy amount.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 싱크 노드로 데이터 패킷을 전송하는 센서 노드의 상기 데이터 패킷 전송 방법에 있어서, 상기 센서 노드의 잔여 에너지량을 예측하는 단계; 상기 예측된 잔여 에너지량에 기초하여 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 단계; 및 상기 크기가 결정된 경쟁 윈도우를 통하여 상기 데이터 패킷을 상기 싱크 노드로 전송하는 단계를 포함하는 것을 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법이 제공된다.Further, according to another embodiment of the present invention, the data packet transmission method of the sensor node for transmitting the data packet to the sink node, comprising the steps of: estimating the remaining energy amount of the sensor node; Determining a size of a contention window of the sensor node based on the predicted residual energy amount; And transmitting the data packet to the sink node through the determined contention window.

본 발명에 따르면, 센서 노드가 데이터 패킷을 전송하는 경우에 발생하는 에너지 소모량 및 충돌 확률을 감소시킬 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to reduce the energy consumption and collision probability that occur when the sensor node transmits the data packet.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또 는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of a sensor node according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드(100)는 잔여 에너지량 예측부(110), 경쟁 윈도우 크기 결정부(120), 전송 파워 결정부(130), 및 통신부(140)를 포함할 수 있다. 이하 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다. Referring to FIG. 1, the sensor node 100 according to an embodiment of the present invention includes a residual energy predictor 110, a contention window size determiner 120, a transmission power determiner 130, and a communicator 140. ) May be included. Hereinafter, the function of each component will be described in detail.

본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드(100)는 싱크 노드(150)로 데이터 패킷을 전송하는 센서 노드이다. 즉, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 무선 센서 네트워크가 트리 토폴로지 형태로 형성되는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노 드(100)는 1번 노드, 6번 노드, 및 10번 노드에 적용될 수 있고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 무선 센서 네트워크가 스타 토폴로지 형태로 형성되는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드(100)는 1번 노드 내지 6번 노드에 적용될 수 있다. The sensor node 100 according to an embodiment of the present invention is a sensor node that transmits a data packet to the sink node 150. That is, when the wireless sensor network is formed in the shape of a tree topology as shown in FIG. 2A, the sensor node 100 according to an embodiment of the present invention includes nodes 1, 6, and 10. When applied to the first node, and as shown in (b) of FIG. 2, when the wireless sensor network is formed in the form of a star topology, the sensor node 100 according to an embodiment of the present invention is the first to sixth node Can be applied to nodes.

잔여 에너지량 예측부(110)는 센서 노드(100)의 잔여 에너지량을 예측한다. The remaining energy amount predicting unit 110 predicts the remaining energy amount of the sensor node 100.

여기서, 예측된 잔여 에너지량은 현재 시점에서의 센서 노드(100)의 잔여 에너지량일 수도 있고, 센서 노드(100)가 현재 시점에서 데이터 패킷을 전송한 후의 잔여 에너지량일 수도 있다. Here, the predicted residual energy amount may be the residual energy amount of the sensor node 100 at the present time, or may be the residual energy amount after the sensor node 100 transmits the data packet at the present time.

일례로서, 잔여 에너지량 예측부(110)는 하기의 수학식 1에 따라 현재 시점에서의 센서 노드(100)의 잔여 에너지량을 예측할 수 있다. As an example, the residual energy amount predicting unit 110 may predict the residual energy amount of the sensor node 100 at the present time according to Equation 1 below.

여기서,

Figure 112009082109137-PAT00002
는 싱크 노드(150)로 데이터 패킷을 전송하는 복수의 센서 노드(100) 중에서 i번째 센서 노드(100)의 현재 시점(k번째 시점)에서의 잔여 에너지량,
Figure 112009082109137-PAT00003
는 i번째 센서 노드(100)의 초기 잔여 에너지량,
Figure 112009082109137-PAT00004
는 i번째 센서 노드(100)가 이전 시점(j번째 시점)에 데이터 패킷을 전송하는데 소모한 에너지량을 각각 의미한다. here,
Figure 112009082109137-PAT00002
Is the remaining amount of energy at the current time point (kth time point) of the i-th sensor node 100 among the plurality of sensor nodes 100 transmitting the data packet to the sink node 150,
Figure 112009082109137-PAT00003
Is the initial amount of remaining energy of the i-th sensor node 100,
Figure 112009082109137-PAT00004
Denotes an amount of energy consumed by the i-th sensor node 100 to transmit a data packet to a previous time point (j-th time point).

또한, 잔여 에너지량 예측부(110)는 하기의 수학식 2에 따라 센서 노드(100)가 현재 시점에서 데이터 패킷을 전송한 후의 잔여 에너지량을 예측할 수 있다. In addition, the residual energy amount predicting unit 110 may predict the residual energy amount after the sensor node 100 transmits the data packet at the present time according to Equation 2 below.

Figure 112009082109137-PAT00005
Figure 112009082109137-PAT00005

여기서,

Figure 112009082109137-PAT00006
는 데이터 패킷의 전송 시간,
Figure 112009082109137-PAT00007
는 i번째 센서 노드(100)가 k번째 시점에서
Figure 112009082109137-PAT00008
동안 데이터 패킷을 전송한 후의 예측된 잔여 에너지량,
Figure 112009082109137-PAT00009
는
Figure 112009082109137-PAT00010
번째 센서 노드(100)의 k번째 시점에서 할당된 전송 파워를 각각 의미한 다. here,
Figure 112009082109137-PAT00006
Is the transmission time of the data packet,
Figure 112009082109137-PAT00007
Is the i th sensor node 100 at the k th time point.
Figure 112009082109137-PAT00008
Estimated residual energy after transmitting data packets for a while,
Figure 112009082109137-PAT00009
Is
Figure 112009082109137-PAT00010
Means the transmission power allocated at the k-th time point of the first sensor node 100, respectively.

경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 예측된 잔여 에너지량에 기초하여 센서 노드(100)의 경쟁 윈도우의 크기를 결정한다. The contention window size determiner 120 determines the size of the contention window of the sensor node 100 based on the estimated residual energy amount.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드(100)는 자신의 잔여 에너지량에 기초하여 데이터 패킷 전송에 이용되는 경쟁 윈도우의 크기를 결정함으로써, 자신의 배터리 사용을 효율적으로 이용한다. That is, the sensor node 100 according to an embodiment of the present invention effectively uses its own battery usage by determining the size of the contention window used for data packet transmission based on its residual energy amount.

본 발명의 일실시예에 따르면, 경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 센서 노드(100)의 경쟁 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the contention window size determiner 120 may determine the size of the contention window of the sensor node 100 to be inversely proportional to the estimated residual energy amount.

이를 위해, 경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 센서 노드(100)의 최대 경쟁 윈도우 크기, 센서 노드(100)의 최소 경쟁 윈도우 크기, 및 센서 노드(100)가 가질 수 있는 최대 에너지량 중에서 적어도 하나를 이용할 수 있다. 즉, 경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 센서 노드(100)의 최대 경쟁 윈도우 크기, 센서 노드(100)의 최소 경쟁 윈도우 크기, 및 센서 노드(100)가 가질 수 있는 최대 에너지량을 이용하여 경쟁 윈도우의 크기와 잔여 에너지량 사이의 변환 상수(비례 상수)를 결정할 수 있다. To this end, the contention window size determiner 120 may include at least one of a maximum contention window size of the sensor node 100, a minimum contention window size of the sensor node 100, and a maximum amount of energy that the sensor node 100 may have. Can be used. That is, the contention window size determiner 120 competes using the maximum contention window size of the sensor node 100, the minimum contention window size of the sensor node 100, and the maximum amount of energy that the sensor node 100 may have. The conversion constant (proportional constant) between the size of the window and the amount of residual energy can be determined.

본 발명의 일실시예에 따르면, 경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 하기의 수학식 3에 기초하여 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 센서 노드(100)의 경쟁 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the contention window size determiner 120 may determine the size of the contention window of the sensor node 100 to be inversely proportional to the predicted residual energy amount based on Equation 3 below.

Figure 112009082109137-PAT00011
Figure 112009082109137-PAT00011

여기서,

Figure 112009082109137-PAT00012
는 k번째 시점에서의 i번째 센서 노드(100)의 경쟁 윈도우의 크기, round()는 소수점 이하의 값을 반올림하는 함수,
Figure 112009082109137-PAT00013
는 경쟁 윈도우의 크기와 잔여 에너지량 사이의 변환 상수(비례 상수),
Figure 112009082109137-PAT00014
i번째 센서 노드(100)의 예측된 잔여 에너지량,
Figure 112009082109137-PAT00015
는 i번째 센서 노드(100)의 최대 경쟁 윈도우 크기,
Figure 112009082109137-PAT00016
는 i번째 센서 노드(100)의 문턱(threshold) 잔여 에너지량,
Figure 112009082109137-PAT00017
는 i번째 센서 노드(100)의 최소 경쟁 윈도우 크기,
Figure 112009082109137-PAT00018
는 i번째 센서 노드(100)가 가질 수 있는 최대 에너지량을 각각 의미한다. here,
Figure 112009082109137-PAT00012
Is the size of the contention window of the i-th sensor node 100 at the k-th time point, round () is a function to round a value below the decimal point,
Figure 112009082109137-PAT00013
Is the conversion constant (proportional constant) between the size of the competing window and the amount of residual energy,
Figure 112009082109137-PAT00014
predicted residual energy of the i-th sensor node 100,
Figure 112009082109137-PAT00015
Is the maximum contention window size of the i th sensor node 100,
Figure 112009082109137-PAT00016
Is the threshold residual energy amount of the i-th sensor node 100,
Figure 112009082109137-PAT00017
Is the minimum contention window size of the i th sensor node 100,
Figure 112009082109137-PAT00018
Denotes the maximum amount of energy that the i-th sensor node 100 can have.

일례로서, 예측된 잔여 에너지량

Figure 112009082109137-PAT00019
이 현재 시점에서 데이터 패킷을 전 송한 후의 예측된 잔여 에너지량
Figure 112009082109137-PAT00020
인 경우, 경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 하기의 수학식 4에 기초하여 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 센서 노드(100)의 경쟁 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. As an example, the estimated residual energy amount
Figure 112009082109137-PAT00019
Estimated remaining energy amount after sending data packet at this current point
Figure 112009082109137-PAT00020
In this case, the contention window size determiner 120 may determine the size of the contention window of the sensor node 100 to be inversely proportional to the estimated residual energy amount based on Equation 4 below.

Figure 112009082109137-PAT00021
Figure 112009082109137-PAT00021

즉, 경쟁 윈도우 크기 결정부(120)는 k번째 시점에서의 센서 노드(100)의 예측된 잔여 에너지량

Figure 112009082109137-PAT00022
이 센서 노드(100)의 문턱 잔여 에너지량
Figure 112009082109137-PAT00023
보다 큰 경우에는 경쟁 윈도우의 크기를 결정하고, k번째 시점에서의 센서 노드(100)의 예측된 잔여 에너지량
Figure 112009082109137-PAT00024
이 센서 노드(100)의 문턱 잔여 에너지량
Figure 112009082109137-PAT00025
보다 작은 경우에는 데이터 패킷을 전송하지 않으므로, 경쟁 윈도우의 크기를 결정하지 않을 수 있다(이 경우, 센서 노드(100)는 배터리가 충전될 때까지 대기한다). That is, the contention window size determiner 120 estimates the estimated residual energy amount of the sensor node 100 at the k-th time point.
Figure 112009082109137-PAT00022
Threshold residual energy of this sensor node 100
Figure 112009082109137-PAT00023
If larger, the size of the contention window is determined, and the estimated residual energy amount of the sensor node 100 at the kth point in time.
Figure 112009082109137-PAT00024
Threshold residual energy of this sensor node 100
Figure 112009082109137-PAT00025
In the smaller case, since the data packet is not transmitted, the size of the contention window may not be determined (in this case, the sensor node 100 waits until the battery is charged).

전송 파워 결정부(130)는 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 싱크 노드(150)로 전송될 데이터 패킷의 전송 파워를 결정한다. The transmit power determiner 130 determines the transmit power of the data packet to be transmitted to the sink node 150 based on the determined contention window size.

즉, 경쟁 윈도우의 크기가 크게 설정된 경우, 데이터 패킷의 전송이 비교적 드물게 이루어지므로, 전송 파워 결정부(130)는 데이터 패킷의 전송 파워를 크게 설정하여 데이터 패킷의 전송 성공 확률을 높일 수 있다. 반대로, 경쟁 윈도우의 크기가 작게 설정된 경우, 데이터 패킷의 전송이 비교적 자주 이루어지므로, 전송 파워 결정부(130)는 데이터 패킷의 전송 파워를 작게 설정하여 센서 노드(100)에서 소비되는 에너지량을 감소시킨다.That is, when the contention window size is large, data packet transmission is relatively rare. Therefore, the transmission power determiner 130 may increase the transmission packet power of the data packet to increase the probability of success of the data packet transmission. On the contrary, when the contention window size is set small, since the data packet is transmitted relatively frequently, the transmission power determiner 130 sets the transmission power of the data packet to be small to reduce the amount of energy consumed by the sensor node 100. Let's do it.

이 때, 경쟁 윈도우의 크기가 클수록 데이터 패킷의 전송 지연 시간이 커질 수 있으므로, 전송 파워 결정부(130)는 전송 지연 시간이 최소가 되도록 데이터 패킷의 전송 파워를 결정할 수 있다. In this case, as the contention window size increases, the transmission delay time of the data packet may increase, and thus, the transmission power determining unit 130 may determine the transmission power of the data packet such that the transmission delay time is minimum.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전송 파워 결정부(130)는 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 센서 노드(100)의 데이터 패킷의 전송 확률을 예측하고, 예측된 센서 노드(100)의 전송 확률에 기초하여 센서 노드(100)의 데이터 패킷의 전송 성공 확률을 예측하고, 예측된 데이터 패킷의 전송 성공 확률에 기초하여 센서 노드(100)의 데이터 패킷의 전송 지연 시간이 최소가 되도록 데이터 패킷의 전송 파워를 결정할 수 있다. That is, according to an embodiment of the present invention, the transmission power determiner 130 predicts the transmission probability of the data packet of the sensor node 100 on the basis of the determined size of the contention window, and of the predicted sensor node 100 Predict the transmission success probability of the data packet of the sensor node 100 based on the transmission probability, and the data packet so that the transmission delay time of the data packet of the sensor node 100 is minimized based on the predicted transmission success probability of the data packet. The transmission power of can be determined.

이 때, 잔여 에너지량 예측부(110)에서 예측된 잔여 에너지량이 현재 시점에서 데이터 패킷을 전송한 후의 예측된 잔여 에너지량인 경우, 전송 파워 결정부(130)는 아래에서 설명하는 수학식들에 기초하여 데이터 패킷의 전송 파워를 결정할 수 있다. In this case, when the residual energy amount predicted by the residual energy amount predicting unit 110 is the estimated residual energy amount after transmitting the data packet at the present time, the transmission power determiner 130 may not use the equations described below. The transmission power of the data packet can be determined based on this.

먼저, 전송 파워 결정부(130)는 하기의 수학식 5에 따라서 경쟁 윈도우의 크 기에 기초한 센서 노드(100)의 데이터 패킷의 전송 확률을 예측할 수 있다. First, the transmission power determiner 130 may predict the transmission probability of the data packet of the sensor node 100 based on the size of the contention window according to Equation 5 below.

Figure 112009082109137-PAT00026
Figure 112009082109137-PAT00026

여기서,

Figure 112009082109137-PAT00027
는 i번째 센서 노드(100)의 k번째 시점에서의 전송 확률을 의미한다. here,
Figure 112009082109137-PAT00027
Denotes a transmission probability at the k-th time point of the i-th sensor node 100.

수학식 5를 참고하면, 센서 노드(100)의 전송 확률은 경쟁 윈도우의 크기와 반비례함을 확인할 수 있다. 따라서, 경쟁 윈도우의 크기가 크면 전송 확률이 낮고, 반대로 경쟁 윈도우의 크기가 작으면 전송 확률이 높아 진다. Referring to Equation 5, it can be seen that the transmission probability of the sensor node 100 is inversely proportional to the size of the contention window. Therefore, if the contention window is large, the transmission probability is low. On the contrary, if the contention window is small, the transmission probability is high.

다음으로, 전송 파워 결정부(130)는 하기의 수학식 6에 따라서 예측된 센서 노드(100)의 전송 확률에 기초한 센서 노드(100)의 데이터 패킷의 전송 성공 확률을 예측할 수 있다. Next, the transmission power determiner 130 may predict the transmission success probability of the data packet of the sensor node 100 based on the predicted transmission probability of the sensor node 100 according to Equation 6 below.

Figure 112009082109137-PAT00028
Figure 112009082109137-PAT00028

여기서,

Figure 112009082109137-PAT00029
는 i번째 센서 노드(100)의 k번째 시점에서의 전송 성공 확률, N은 싱크 노드(150)로 데이터 패킷을 전송하는 센서 노드(100)의 총 개수를 각각 의미한다. here,
Figure 112009082109137-PAT00029
Denotes a transmission success probability at the k-th time point of the i-th sensor node 100, and N denotes the total number of sensor nodes 100 transmitting data packets to the sink node 150, respectively.

이 때, 상기의 수학식 2, 수학식 4 및 수학식 5를 참고하면, 상기의 수학식 6은 하기의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다. In this case, referring to Equations 2, 4 and 5, Equation 6 may be expressed as Equation 7 below.

Figure 112009082109137-PAT00030
Figure 112009082109137-PAT00030

마지막으로, 전송 파워 결정부(130)는 하기의 수학식 8에 따라서 예측된 데이터 패킷의 전송 성공 확률에 기초한 센서 노드(100)의 데이터 패킷의 전송 지연 시간이 최소가 되도록 데이터 패킷의 전송 파워를 결정할 수 있다. Finally, the transmission power determiner 130 adjusts the transmission power of the data packet such that the transmission delay time of the data packet of the sensor node 100 is minimized based on the predicted transmission probability of the data packet according to Equation 8 below. You can decide.

Figure 112009082109137-PAT00031
Figure 112009082109137-PAT00031

여기서,

Figure 112009082109137-PAT00032
는 결정된 전송 파워 값,
Figure 112009082109137-PAT00033
는 전송 레이트(rate) 제약 함수(constraint function),
Figure 112009082109137-PAT00034
는 k번째 시점에서의
Figure 112009082109137-PAT00035
번째 센서 노드(100)의 채널 이득(channel gain),
Figure 112009082109137-PAT00036
는 전송 레이트에 대한 문턱값(즉, 최소 전송 레이트 값),
Figure 112009082109137-PAT00037
는 전체 센서 노드(100)의 집합,
Figure 112009082109137-PAT00038
는 전송 지연 시간에 대한 함수를 각각 의미한다. 이 때, 전송 지연 시간 함수
Figure 112009082109137-PAT00039
는 하기의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다. here,
Figure 112009082109137-PAT00032
Is the determined transmit power value,
Figure 112009082109137-PAT00033
Is the transfer rate constraint function,
Figure 112009082109137-PAT00034
At the kth point
Figure 112009082109137-PAT00035
Channel gain of the first sensor node 100,
Figure 112009082109137-PAT00036
Is the threshold for the transmission rate (ie, the minimum transmission rate value),
Figure 112009082109137-PAT00037
Is a set of entire sensor nodes 100,
Figure 112009082109137-PAT00038
Denotes a function of transmission delay time, respectively. At this time, the transmission delay time function
Figure 112009082109137-PAT00039
May be expressed as Equation 9 below.

Figure 112009082109137-PAT00040
Figure 112009082109137-PAT00040

여기서, 여기서

Figure 112009082109137-PAT00041
는 데이터 패킷의 전송이 성공할 때까지 충돌 횟수를 의미하는 것으로
Figure 112009082109137-PAT00042
의 관계를 갖는다. 또한,
Figure 112009082109137-PAT00043
는 데이터 패킷의 전송 시까지의 평균 백오프(backoff) 지연 시간,
Figure 112009082109137-PAT00044
는 채널간의 충돌이 발생한 경우의 평균 시간,
Figure 112009082109137-PAT00045
는 채널이 사용 중일 때 대기하여야 하는 평균 시간,
Figure 112009082109137-PAT00046
는 채널이 비어있는 경우 성공적으로 데이터 패킷을 전송하는데 소요되는 평균 시간을 각각 의미한다. 여기서,
Figure 112009082109137-PAT00047
가
Figure 112009082109137-PAT00048
의 함수이므로,
Figure 112009082109137-PAT00049
역시
Figure 112009082109137-PAT00050
의 함수가 된다. Where
Figure 112009082109137-PAT00041
Is the number of collisions until the transmission of the data packet is successful.
Figure 112009082109137-PAT00042
Has a relationship. Also,
Figure 112009082109137-PAT00043
Is the average backoff delay time until the transmission of the data packet,
Figure 112009082109137-PAT00044
Is the average time of a collision between channels,
Figure 112009082109137-PAT00045
Is the average time to wait when the channel is busy,
Figure 112009082109137-PAT00046
If the channel is empty, each means an average time for successfully transmitting a data packet. here,
Figure 112009082109137-PAT00047
end
Figure 112009082109137-PAT00048
Is a function of,
Figure 112009082109137-PAT00049
Also
Figure 112009082109137-PAT00050
Becomes a function of.

즉, 상기의 수학식 8에 따르면, 센서 노드(100)가 k번째 시점에서 데이터 패킷을 전송하는 경우에서 사용자가 원하는 최소한의 데이터 레이트와 사용자가 사용할 수 있는 전송 파워를 제약으로 하여 k번째 시점에서의 전송 지연을 최소화 할 수 있게 된다. That is, according to Equation 8 above, in the case where the sensor node 100 transmits the data packet at the k-th time point, the k-th time point is restricted based on the minimum data rate desired by the user and the transmission power available to the user. It is possible to minimize the transmission delay of the.

통신부(140)는 결정된 경쟁 윈도우를 통해 결정된 전송 파워로 데이터 패킷을 싱크 노드(150)로 전송한다. The communication unit 140 transmits the data packet to the sink node 150 at the transmission power determined through the determined contention window.

이에 따라, 센서 노드(100)를 포함하는 무선 센서 네트워크는 배터리의 양이 제한되어 있는 센서 노드(100)의 배터리 사용을 효율적으로 이용할 수 있게 된다. 즉, 센서 노드(100)는 자신의 잔여 에너지량에 기반하여 경쟁 윈도우의 크기를 제어함으로써 전송 시의 전송 파워와 전송 확률을 결정하게 되고, 이를 통해서 무선 센서 네트워크의 전체 수명을 최대화시킬 수 있게 된다. Accordingly, the wireless sensor network including the sensor node 100 can efficiently use the battery usage of the sensor node 100 in which the amount of the battery is limited. That is, the sensor node 100 determines the transmission power and the transmission probability at the time of transmission by controlling the size of the contention window based on the remaining energy amount thereof, thereby maximizing the overall lifetime of the wireless sensor network. .

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드의 데이터 전송 방법에 대한 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이하 도 3 및 도 4를 참고하여 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명한다. 3 and 4 are flowcharts showing the overall flow of the data transmission method of the sensor node according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a process performed for each step will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

단계(S310)에서는 센서 노드의 잔여 에너지량을 예측한다. 예측된 잔여 에너지량은 현재 시점에서의 센서 노드의 잔여 에너지량일 수도 있고, 센서 노드가 현재 시점에서 데이터 패킷을 전송한 후의 예측된 잔여 에너지량일 수도 있다. In step S310, the amount of remaining energy of the sensor node is predicted. The predicted residual energy amount may be the residual energy amount of the sensor node at the present time point, or may be the estimated residual energy amount after the sensor node transmits a data packet at the present time point.

단계(S320)에서는 예측된 잔여 에너지량에 기초하여 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정한다. In operation S320, the size of the contention window of the sensor node is determined based on the estimated residual energy amount.

일례로서, 단계(S320)에서는 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정할 수 있다. 이를 위해, 단계(S320)에서는 센서 노드의 최대 경쟁 윈도우 크기, 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우 크기, 및 센서 노드가 가질 수 있는 최대 에너지량을 이용하여 경쟁 윈도우의 크기와 잔여 에너지량 사이의 변환 상수(비례 상수)를 결정하고, 결정된 변환 상수를 이용하여 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정할 수 있다.As an example, in step S320, the size of the contention window of the sensor node may be determined to be inversely proportional to the predicted residual energy amount. To this end, in step S320, the conversion constant between the size of the contention window and the amount of residual energy is determined using the maximum contention window size of the sensor node, the minimum contention window size of the sensor node, and the maximum amount of energy that the sensor node may have. Proportional constant), and the size of the contention window of the sensor node may be determined to be inversely proportional to the predicted residual energy amount using the determined conversion constant.

단계(S330)에서는 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 싱크 노드로 전송될 상기 데이터 패킷의 전송 파워를 결정한다.In step S330, the transmission power of the data packet to be transmitted to the sink node is determined based on the determined contention window size.

보다 상세하게, 단계(S330)에서는 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 센서 노드에서의 데이터 패킷의 전송 확률을 예측하고(단계(S331)), 예측된 센서 노드의 전송 확률에 기초하여 센서 노드에서의 데이터 패킷의 전송 성공 확률을 예측하고(단계(S332)), 예측된 데이터 패킷의 전송 성공 확률에 기초하여 센서 노드에서의 데이터 패킷의 전송 지연 시간이 최소가 되도록 데이터 패킷의 전송 파워를 결정할 수 있다(단계(S333)). More specifically, in step S330, the transmission probability of the data packet at the sensor node is predicted based on the determined size of the contention window (step S331), and at the sensor node based on the predicted transmission probability of the sensor node. The transmission probability of the data packet may be predicted (step S332), and the transmission power of the data packet may be determined such that the transmission delay time of the data packet at the sensor node is minimized based on the predicted transmission probability of the data packet. (Step S333).

마지막으로, 단계(S340)에서는 크기가 결정된 경쟁 윈도우를 통하여 데이터 패킷을 싱크 노드로 전송한다. Finally, in step S340, the data packet is transmitted to the sink node through the determined contention window.

지금까지 본 발명에 따른 센서 노드의 데이터 전송 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1에서 설명한 센서 노드(100)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.So far, embodiments of the data transmission method of the sensor node according to the present invention have been described, and the configuration of the sensor node 100 described above with reference to FIG. 1 is also applicable to the present embodiment. Hereinafter, a detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer means to be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical, ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art to which the present invention pertains, various modifications and variations are possible. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later will belong to the scope of the present invention. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드의 상세한 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of a sensor node according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드가 적용될 수 있는 무선 센서 네트워크의 토폴로지의 일례들을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating examples of a topology of a wireless sensor network to which a sensor node according to an embodiment of the present invention may be applied.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 노드의 데이터 전송 방법에 대한 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.3 and 4 are flowcharts showing the overall flow of the data transmission method of the sensor node according to an embodiment of the present invention.

Claims (11)

싱크 노드로 데이터 패킷을 전송하는 센서 노드에 있어서, In the sensor node for transmitting a data packet to the sink node, 상기 센서 노드의 잔여 에너지량을 예측하는 잔여 에너지량 예측부;A residual energy amount predicting unit predicting a residual amount of energy of the sensor node; 상기 예측된 잔여 에너지량에 기초하여 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 경쟁 윈도우 크기 결정부;A contention window size determiner configured to determine a size of a contention window of the sensor node based on the estimated residual energy amount; 상기 크기가 결정된 경쟁 윈도우를 통하여 상기 데이터 패킷을 상기 싱크 노드로 전송하는 통신부A communication unit for transmitting the data packet to the sink node through the sized contention window 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드.Sensor node comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 경쟁 윈도우 크기 결정부는 The competition window size determiner 상기 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 노드. And determine the size of the contention window of the sensor node in inverse proportion to the predicted residual energy amount. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 경쟁 윈도우 크기 결정부는 The competition window size determiner 상기 센서 노드의 최대 경쟁 윈도우 크기, 상기 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우 크기, 및 상기 센서 노드가 가질 수 있는 최대 에너지량 중에서 적어도 하나에 기초하여 상기 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 상기 센서 노드의 경쟁 윈 도우의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 노드. A contention window of the sensor node to be inversely proportional to the predicted residual energy based on at least one of a maximum contention window size of the sensor node, a minimum contention window size of the sensor node, and a maximum amount of energy that the sensor node may have. Sensor node, characterized in that for determining the size of the dough. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 경쟁 윈도우 크기 결정부는 The competition window size determiner 아래의 수학식에 기초하여 상기 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 노드.And determining the size of the contention window of the sensor node in inverse proportion to the predicted residual energy amount based on the following equation.
Figure 112009082109137-PAT00051
Figure 112009082109137-PAT00051
 여기서,
Figure 112009082109137-PAT00052
는 k번째 시점에서의 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기, round()는 소수점 이하의 값을 반올림하는 함수,
Figure 112009082109137-PAT00053
는 상기 경쟁 윈도우의 크기와 상기 잔여 에너지량 사이의 변환 상수(비례 상수),
Figure 112009082109137-PAT00054
는 상기 예측된 잔여 에너지량,
Figure 112009082109137-PAT00055
는 상기 센서 노드의 최대 경쟁 윈도우 크기,
Figure 112009082109137-PAT00056
는 상기 센서 노드의 문턱(threshold) 잔여 에너지량, 는 상기 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우 크기,
Figure 112009082109137-PAT00058
는 상기 센서 노드가 가질 수 있는 최대 에너지량을 각각 의미함.here,
Figure 112009082109137-PAT00052
Is the size of the contention window of the sensor node at the kth time point, round () is a function to round a value below the decimal point,
Figure 112009082109137-PAT00053
Is a conversion constant (proportional constant) between the size of the competition window and the amount of residual energy,
Figure 112009082109137-PAT00054
Is the estimated residual energy amount,
Figure 112009082109137-PAT00055
Is the maximum contention window size of the sensor node,
Figure 112009082109137-PAT00056
Is the threshold residual energy amount of the sensor node, Is the minimum contention window size of the sensor node,
Figure 112009082109137-PAT00058
Denotes the maximum amount of energy that the sensor node can have. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 상기 싱크 노드로 전송될 상기 데이터 패킷의 전송 파워를 결정하는 전송 파워 결정부A transmission power determination unit that determines transmission power of the data packet to be transmitted to the sink node based on the determined contention window size 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드.The sensor node further comprises. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 잔여 에너지량 예측부는The remaining energy amount prediction unit 현재 시점에서의 상기 센서 노드의 잔여 에너지량에서 상기 센서 노드가 현재 시점에서 상기 데이터 패킷을 전송하는데 소모되는 에너지량을 뺀 상기 데이터 패킷 전송 후의 상기 센서 노드의 잔여 에너지량을 예측하는 것을 특징으로 하는 센서 노드. Predicting the remaining energy amount of the sensor node after the data packet transmission by subtracting the amount of energy consumed by the sensor node to transmit the data packet at the present time point from the remaining energy amount of the sensor node at the present time point Sensor node. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 전송 파워 결정부는 The transmission power determiner 상기 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 상기 센서 노드의 상기 데이터 패킷의 전송 확률을 예측하고, Predict a transmission probability of the data packet of the sensor node based on the determined contention window size, 상기 예측된 센서 노드의 전송 확률에 기초하여 상기 센서 노드의 상기 데이터 패킷의 전송 성공 확률을 예측하고, Predict a transmission success probability of the data packet of the sensor node based on the predicted transmission probability of the sensor node, 상기 예측된 데이터 패킷의 전송 성공 확률에 기초하여 상기 센서 노드의 상기 데이터 패킷의 전송 지연 시간이 최소가 되도록 상기 데이터 패킷의 전송 파워를 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 노드. And the transmission power of the data packet is determined such that the transmission delay time of the data packet of the sensor node is minimized based on the predicted transmission probability of the data packet. 싱크 노드로 데이터 패킷을 전송하는 센서 노드의 상기 데이터 패킷 전송 방법에 있어서, In the data packet transmission method of the sensor node for transmitting the data packet to the sink node, 상기 센서 노드의 잔여 에너지량을 예측하는 단계;Estimating the remaining energy amount of the sensor node; 상기 예측된 잔여 에너지량에 기초하여 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 단계; 및Determining a size of a contention window of the sensor node based on the predicted residual energy amount; And 상기 크기가 결정된 경쟁 윈도우를 통하여 상기 데이터 패킷을 상기 싱크 노드로 전송하는 단계Transmitting the data packet to the sink node through the sized contention window. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법.Data packet transmission method of a sensor node comprising a. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 단계는 Determining the size of the contention window 상기 센서 노드의 최대 경쟁 윈도우 크기, 상기 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우 크기, 및 상기 센서 노드가 가질 수 있는 최대 에너지량 중에서 적어도 하나 에 기초하여 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기가 상기 예측된 잔여 에너지량과 반비례하도록 상기 센서 노드의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법. The estimated residual energy amount is the size of the contention window of the sensor node based on at least one of the maximum contention window size of the sensor node, the minimum contention window size of the sensor node, and the maximum amount of energy that the sensor node may have. And determining the size of the contention window of the sensor node to be inversely proportional to the sensor node. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 상기 싱크 노드로 전송될 상기 데이터 패킷의 전송 파워를 결정하는 단계Determining a transmission power of the data packet to be transmitted to the sink node based on the determined contention window size 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법.The data packet transmission method of the sensor node further comprising. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 예측된 잔여 에너지량은 현재 시점에서의 상기 센서 노드의 잔여 에너지량에서 상기 센서 노드가 현재 시점에서 상기 데이터 패킷을 전송하는데 소모되는 에너지량을 뺀 상기 데이터 패킷 전송 후의 상기 센서 노드의 잔여 에너지량이고, The estimated residual energy amount is the residual energy amount of the sensor node after the data packet transmission after subtracting the energy consumed by the sensor node to transmit the data packet at the present time point from the residual energy amount of the sensor node at the present time point. ego, 상기 전송 파워를 결정하는 단계는 The determining of the transmission power 상기 결정된 경쟁 윈도우의 크기에 기초하여 상기 센서 노드에서의 상기 데이터 패킷의 전송 확률을 예측하는 단계; Predicting a transmission probability of the data packet at the sensor node based on the determined contention window size; 상기 예측된 센서 노드의 전송 확률에 기초하여 상기 센서 노드에서의 상기 데이터 패킷의 전송 성공 확률을 예측하는 단계; 및 Predicting a transmission success probability of the data packet at the sensor node based on the predicted transmission probability of the sensor node; And 상기 예측된 데이터 패킷의 전송 성공 확률에 기초하여 상기 센서 노드에서 의 상기 데이터 패킷의 전송 지연 시간이 최소가 되도록 상기 데이터 패킷의 전송 파워를 결정하는 단계Determining a transmission power of the data packet such that the transmission delay time of the data packet at the sensor node is minimized based on the predicted transmission probability of the data packet. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드의 데이터 패킷 전송 방법. Data packet transmission method of a sensor node comprising a.
KR1020090135658A 2009-12-31 2009-12-31 Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node KR101104430B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090135658A KR101104430B1 (en) 2009-12-31 2009-12-31 Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090135658A KR101104430B1 (en) 2009-12-31 2009-12-31 Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110078765A true KR20110078765A (en) 2011-07-07
KR101104430B1 KR101104430B1 (en) 2012-01-12

Family

ID=44918203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090135658A KR101104430B1 (en) 2009-12-31 2009-12-31 Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101104430B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013070264A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Itron, Inc. Traffic load management for uplink network traffic
US8493868B2 (en) 2011-11-11 2013-07-23 Viet-Hung NGUYEN Traffic load management
KR20180043547A (en) * 2016-10-20 2018-04-30 숭실대학교산학협력단 Method for encryption of data and sensor node in energy harvest wireless sensor network, recording medium for performing the method
KR20200079099A (en) * 2018-12-24 2020-07-02 성균관대학교산학협력단 Method and apparatus for selective energy transmission in wireless network

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101530147B1 (en) * 2014-02-26 2015-06-19 경상대학교산학협력단 A sensor node, a receiver node, a wireless network system comprising the sensor node and the receiver node, and a method of an operation of the sensor node and the receiver node

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100705536B1 (en) * 2005-11-17 2007-04-09 울산대학교 산학협력단 Medium access control based on reserverd energy for wireless sensor networks
KR100925269B1 (en) * 2006-12-07 2009-11-05 한국전자통신연구원 Method of optimal data transmission for improving data transmission rate in multi-hop wireless network
KR100893050B1 (en) * 2007-07-03 2009-04-17 에스케이 텔레콤주식회사 Apparatus and method for distance adaptive contention window adjustment in wireless sensor networks

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013070264A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Itron, Inc. Traffic load management for uplink network traffic
US8493868B2 (en) 2011-11-11 2013-07-23 Viet-Hung NGUYEN Traffic load management
KR20180043547A (en) * 2016-10-20 2018-04-30 숭실대학교산학협력단 Method for encryption of data and sensor node in energy harvest wireless sensor network, recording medium for performing the method
KR20200079099A (en) * 2018-12-24 2020-07-02 성균관대학교산학협력단 Method and apparatus for selective energy transmission in wireless network

Also Published As

Publication number Publication date
KR101104430B1 (en) 2012-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4267963B2 (en) Method and system for managing power consumption of a network interface module in a wireless computing device
Altman et al. Optimal activation and transmission control in delay tolerant networks
KR101104430B1 (en) Sensor node and method for trassmiting data packet of the sensor node
KR102118527B1 (en) Energy harvesting methods and systems based on group
US20120182890A1 (en) Adaptive peer discovery based on non peer discovery transmissions and device density for wi-fi
CN109548156B (en) Single-channel Time Division Multiple Access (TDMA) satellite cluster ad hoc network time slot resource allocation method
Abdeddaim et al. Adaptive IEEE 802.15. 4 MAC for throughput and energy optimization
KR101295871B1 (en) Data transmission method in sensor network
Xiao et al. Performance evaluation of IEEE 802.15. 4 with real time queueing analysis
Huamei et al. An energy‐efficient MAC protocol based on receiver initiation and multi‐priority backoff for wireless sensor networks
Hasan et al. Evaluation of a duty-cycled protocol for TDMA-based wireless sensor networks
Vázquez-Gallego et al. Energy analysis of a contention tree-based access protocol for machine-to-machine networks with idle-to-saturation traffic transitions
US10499423B2 (en) Channel allocation system and method for accommodating multiple nodes in sensor network
Zhong et al. Design and evaluation of innovative protocols for LoRa
KR100919483B1 (en) Packet data transmission method in Wireless senssor network and system using the same
Guntupalli et al. Energy harvesting powered packet transmissions in duty-cycled WSNs: A DTMC analysis
Zazhigina et al. Analytical study of Restricted Access Window with short slots for fast and reliable data delivery from energy-harvesting sensors
Jin et al. PC‐MAC: A Prescheduling and Collision‐Avoided MAC Protocol for Underwater Acoustic Sensor Networks
KR20130104426A (en) A method for resource management in multi-user hybrid medium access control (hmac)-based wireless networks
Lee et al. Study on a delayed backoff algorithm for IEEE 802.15. 4 low-rate wireless personal area networks
KR101794676B1 (en) Method for improving of data harvest rate through the prediction residual energy and sensor node in energy harvest wireless sensor network, recording medium for performing the method
Si et al. IEEE 802.11 DCF PSM model and a novel downlink access scheme
Yin et al. Throughput stability and energy consumption of IEEE 802.15. 4 beacon enabled mode
Guntupalli et al. Multiple packet transmissions in duty cycling WSNs: A DTMC-based throughput analysis
Han et al. Energy-efficient LTE/Wi-Fi coexistence

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160105

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170103

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee