KR102128417B1 - Multiple path priority routing methods for wireless sensor network and routing apparatus for performing the same - Google Patents
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Abstract
소스 노드, 라우터 및 목적지 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서 상기 라우터에서 수행하는 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법은 패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하는 단계와, 각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하는 단계와, 상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하는 단계와, 상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 전송한다. 라우팅 제어 패킷, 실시간 패킷, 비실시간 패킷과 같이 각기 다른 종류의 패킷들이 다중 경로를 통하여 동시에 수신측에 전달됨으로써 부하를 분산하고 무선 통신 혼잡을 방지하고 라우팅 경로의 사용률(path utilization)이 최대화될 수 있다. In a wireless sensor network environment including a source node, a router, and a destination node, a multi-path priority routing method performed by the router is classified according to a packet acceptance policy. Inserting the packets into a plurality of queues according to priority and determining the packet processing rate of each queue according to the priority, and processing each packet according to the packet processing rate of the queue in which the corresponding packet is inserted; , Determining a routing path of each queue according to the priority, wherein each queue has a different routing path, and distributing and transmitting the classified packets to a routing path determined according to the priority. Different types of packets, such as routing control packets, real-time packets, and non-real-time packets, are simultaneously delivered to the receiver through multiple paths to distribute the load, prevent wireless communication congestion, and maximize the path utilization of the routing path. have.
Description
본 발명은 라우팅에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법 및 이를 수행하는 라우팅 장치에 관한 것이다. The present invention relates to routing, and more particularly, to a routing method in a wireless sensor network and a routing device performing the same.
기존 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network; WSN) 환경에서는 패킷 스케줄링시 선입선출(First Come First Service; FCFS) 기법이 적용되어 왔으나, 우선적으로 전달되어야 하는 패킷을 고려하지 않고 수신된 순서대로 처리되는 문제점이 있다. 또한 패킷의 크기, 종류, 처리 한계 시간 등이 고려되지 않았다. In the existing wireless sensor network (WSN) environment, the first come first service (FCFS) technique has been applied for packet scheduling, but the problem that is processed in the received order without considering the packets to be delivered first have. Also, the packet size, type, and processing time limit were not considered.
이를 해결하기 위한 다중 경로 라우팅 기법은 최소 가중치를 가지는 경로가 문제가 없는 한 항상 이용되어 효용성이 떨어지는 문제점이 있었다. In order to solve this, the multi-path routing technique has a problem in that the path having the minimum weight is always used unless there is a problem, and thus the effectiveness is poor.
저 전력 통신 프로토콜인 지그비(ZigBee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경은 지그비 코디네이터(ZigBee Coordinator), 지그비 라우터(ZigBee Router), 지그비 엔드노드(ZigBee End Node)로 이루어지며, 지그비 엔드 노드에서 전송되는 패킷은 지그비 라우터를 통해 지그비 코디네이터까지 경로가 지정되고 처리된다. The ZigBee-based wireless sensor network (WSN) environment, which is a low-power communication protocol, consists of a ZigBee Coordinator, a ZigBee Router, and a ZigBee End Node, which is transmitted from the ZigBee End Node. The packets are routed and processed through the Zigbee router to the Zigbee coordinator.
기존의 지그비 라우터에서는 먼저 수신된 패킷이 우선적으로 처리가 되는데, 이는 우선적으로 처리되어야 하는 긴급한 패킷의 신뢰도 저하, 타 패킷의 처리 지연 등의 문제를 발생시킨다. In a conventional ZigBee router, a packet received first is preferentially processed, which causes problems such as a decrease in reliability of an urgent packet to be preferentially processed and a delay in processing other packets.
또한 같은 목적지를 가지는 패킷은 같은 경로를 통해 전달되기 때문에 다수의 패킷 발생 시 간섭에 의한 통신 혼잡이 발생할 수 있다. Also, since packets having the same destination are transmitted through the same path, communication congestion due to interference may occur when multiple packets occur.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network; WSN) 환경에서 통계적 경로(Statistical path) 스케줄링과 큐-와이즈 프리엠션(Queue-wise preemption)을 통하여 부하를 분산하고 무선 통신 혼잡을 방지하고 네트워크의 대역폭 이용률을 극대화하기 위하여 다양한 종류의 패킷에 대한 다중 경로 라우팅을 제공하는 무선 센서 네트워크를 위한 다중 경로 우선순위 라우팅 방법 및 이를 수행하는 라우팅 장치를 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to distribute the load through a statistical path scheduling and queue-wise preemption in a wireless sensor network (WSN) environment. It is to provide a multi-path priority routing method for a wireless sensor network that provides multi-path routing for various types of packets and a routing device to perform the same in order to prevent congestion in wireless communication and maximize bandwidth utilization of the network.
본 발명의 일측면에 따르면, 소스 노드, 라우터 및 목적지 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서 상기 라우터에서 수행하는 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법은 패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하는 단계와, 각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하는 단계와, 상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하는 단계와, 상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 전송한다.According to an aspect of the present invention, in a wireless sensor network environment including a source node, a router, and a destination node, a multipath priority routing method performed by the router is the source according to a packet acceptance policy. Inserting packets classified by the packet type from the node into a plurality of queues according to priority and determining a packet processing rate of each queue according to the priority, and packets of the queue in which each packet is inserted. Processing according to the processing ratio, determining the routing path of each queue according to the priority, wherein each queue has a different routing path, and classifying the routing paths according to the priority. The distributed packets are distributed and transmitted.
상기 분류된 패킷 타입은 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷(Routing control packet)과, 두 번째 높은 우선순위를 가지는 실시간 패킷(Real-time packet)과, 비실시간 패킷(Non-real-time packet)을 포함할 수 있다. The classified packet types include a routing control packet having the highest priority, a real-time packet having a second highest priority, and a non-real-time packet. It may include.
상기 분류된 패킷 타입이 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷인 경우 제1 우선 순위 큐에 삽입되고, 상기 분류된 패킷 타입이 두 번째 우선순위를 가지는 실시간(Real-time) 패킷인 경우에는 제2 우선 순위 큐에 삽입되고, 상기 분류된 패킷 타입이 비실시간 패킷(Non-real-time packet)인 경우에는 제3 우선 순위 큐에 삽입될 수 있다. When the classified packet type is a routing control packet having the highest priority, it is inserted into a first priority queue, and when the classified packet type is a real-time packet having a second priority, it is second. It is inserted into the priority queue, and when the classified packet type is a non-real-time packet, it can be inserted into the third priority queue.
상기 분류된 라우팅 제어 패킷, 상기 실시간 패킷 및 상기 비실시간 패킷은 상기 결정된 다중 라우팅 경로를 통하여 동시에 전송될 수 있다. The classified routing control packet, the real-time packet, and the non-real-time packet may be simultaneously transmitted through the determined multiple routing paths.
상기 라우팅 경로는 빠른 경로, 느린 경로 및 더 느린 경로를 포함할 수 있다. The routing path can include fast paths, slow paths, and slower paths.
상기 복수의 큐는 제1 우선순위 큐, 제2 우선순위 큐 및 제3 우선순위 큐를 포함하며, 상기 복수의 큐 중에서 상기 제1 우선순위 큐가 비어 있다면 제2 우선순위 큐의 패킷이 상기 다중 라우팅 경로 중 상기 빠른 경로로 전달되고, 제3 우선순위 큐의 패킷이 상기 느린 경로로 분산되어 전달될 수 있다. The plurality of queues includes a first priority queue, a second priority queue, and a third priority queue. If the first priority queue is empty among the plurality of queues, packets of the second priority queue are multiplied by the multiple queues. Packets of a third priority queue may be distributed and delivered to the fast path among the routing paths.
상기 복수의 큐 중에서 상기 제1 우선순위 큐 및 제2 우선순위 큐가 비어있다면 상기 제3 우선순위 큐의 패킷이 상기 다중 라우팅 경로 중 상기 빠른 경로로 전달될 수 있다. If the first priority queue and the second priority queue among the plurality of queues are empty, packets of the third priority queue may be delivered to the fast path among the multiple routing paths.
상기 각 큐의 라우팅 경로는 전송 환경 및 거리 중 적어도 하나가 서로 다른 경로일 수 있다. The routing path of each queue may be a path in which at least one of a transmission environment and a distance is different.
상기 무선 센서 네트워크(WSN)는 지그비(ZigBee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN)가 될 수 있다.The wireless sensor network (WSN) may be a ZigBee-based wireless sensor network (WSN).
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 소스 노드, 라우터 장치 및 목적지 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서 상기 라우터 장치는 상기 소스 노드와 통신하여 상기 소스 노드로부터 전달된 패킷을 수신하는 통신부와, 상기 통신 모듈과 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하고, 각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하고, 상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하고, 상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 전송한다.Further, according to another aspect of the present invention, in a wireless sensor network environment including a source node, a router device, and a destination node, the router device communicates with the source node to receive a packet transmitted from the source node And a processor connected to the communication module, wherein the processor inserts packets classified by packet types from the source node into a plurality of queues according to priority according to a packet acceptance policy, and prioritizes the priority. The packet processing rate of each queue is determined according to the rank, each packet is processed according to the packet processing rate of the queue in which the corresponding packet is inserted, and the routing paths of the respective queues according to the priority order, wherein the respective queues are each other Having a different routing path is determined, and the classified packets are distributed and transmitted through the routing path determined according to the priority.
상기 분류된 패킷 타입은 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷(Routing control packet)과, 두 번째 높은 우선순위를 가지는 실시간 패킷(Real-time packet)과, 비실시간 패킷(Non-real-time packet)을 포함할 수 있다. The classified packet types include a routing control packet having the highest priority, a real-time packet having a second highest priority, and a non-real-time packet. It may include.
상기 분류된 패킷 타입이 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷인 경우 제1 우선 순위 큐에 삽입되고, 상기 분류된 패킷 타입이 두 번째 우선순위를 가지는 실시간(Real-time) 패킷인 경우에는 제2 우선 순위 큐에 삽입되고, 상기 분류된 패킷 타입이 비실시간 패킷(Non-real-time packet)인 경우에는 제3 우선 순위 큐에 삽입될 수 있다. When the classified packet type is a routing control packet having the highest priority, it is inserted into a first priority queue, and when the classified packet type is a real-time packet having a second priority, it is second. It is inserted into the priority queue, and when the classified packet type is a non-real-time packet, it can be inserted into the third priority queue.
상기 분류된 라우팅 제어 패킷, 상기 실시간 패킷 및 상기 비실시간 패킷은 상기 결정된 다중 라우팅 경로를 통하여 동시에 전송될 수 있다. The classified routing control packet, the real-time packet, and the non-real-time packet may be simultaneously transmitted through the determined multiple routing paths.
상기 라우팅 경로는 빠른 경로, 느린 경로 및 더 느린 경로를 포함할 수 있다. The routing path can include fast paths, slow paths, and slower paths.
상기 복수의 큐는 제1 우선순위 큐, 제2 우선순위 큐 및 제3 우선순위 큐를 포함하며, 상기 복수의 큐 중에서 상기 제1 우선순위 큐가 비어 있다면 제2 우선순위 큐의 패킷이 상기 다중 라우팅 경로 중 상기 빠른 경로로 전달되고, 제3 우선순위 큐의 패킷이 상기 느린 경로로 분산되어 전달될 수 있다. The plurality of queues includes a first priority queue, a second priority queue, and a third priority queue. If the first priority queue is empty among the plurality of queues, packets of the second priority queue are multiplied by the multiple queues. Packets of a third priority queue may be distributed and delivered to the fast path among the routing paths.
상기 복수의 큐 중에서 상기 제1 우선순위 큐 및 제2 우선순위 큐가 비어있다면 상기 제3 우선순위 큐의 패킷이 상기 다중 라우팅 경로 중 상기 빠른 경로로 전달될 수 있다. If the first priority queue and the second priority queue among the plurality of queues are empty, packets of the third priority queue may be delivered to the fast path among the multiple routing paths.
상기 각 큐의 라우팅 경로는 전송 환경 및 거리 중 적어도 하나가 서로 다른 경로일 수 있다. The routing path of each queue may be a path in which at least one of a transmission environment and a distance is different.
상기 무선 센서 네트워크(WSN)는 지그비(ZigBee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN)가 될 수 있다.The wireless sensor network (WSN) may be a ZigBee-based wireless sensor network (WSN).
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소스 노드, 라우터 및 목적지 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서 상기 라우터에서 수행하는 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하는 단계와, 각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하는 단계와, 상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하는 단계와, 상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 전송하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.In addition, according to another aspect of the present invention, in a wireless sensor network environment including a source node, a router, and a destination node, a program for executing a multipath priority routing method performed by the router in a computer is executed. The recorded computer-readable recording medium inserts packets classified by packet types from the source node into a plurality of queues according to priority according to a packet acceptance policy, and according to the priority of each queue. Determining a packet processing rate, processing each packet according to a packet processing rate of a queue in which the corresponding packet is inserted, and routing paths of each queue according to the priority order, wherein each queue has a different routing path Record a program for executing the step of determining having-and the step of distributing and transmitting the classified packets in a routing path determined according to the priority.
본 발명의 실시예들에 따른 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서 라우터에서 수행하는 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법 및 이를 수행하는 라우팅 장치는 라우팅 제어 패킷, 실시간 패킷, 비실시간 패킷과 같이 각기 다른 종류의 패킷들이 다중 경로를 통하여 동시에 수신측에 전달됨으로써 부하를 분산하고 무선 통신 혼잡을 방지하고 라우팅 경로의 사용률(path utilization)이 최대화될 수 있다. In a wireless sensor network environment according to embodiments of the present invention, a multipath priority routing method performed by a router and a routing device performing the same are different types such as routing control packets, real-time packets, and non-real-time packets. Packets of are simultaneously delivered to the receiving side through multiple paths, thereby distributing the load, preventing congestion in wireless communication, and maximizing path utilization of the routing path.
또한, 높은 우선순위를 가지는 큐는 모든 큐의 패킷 처리 과정 중 가장 많은 처리 순서를 선점하게 되고, 같은 시간 동안 다른 큐보다 다수의 패킷이 처리될 수 있다. Also, a queue having a high priority preempts the most processing order among the packet processing processes of all queues, and multiple packets can be processed than other queues during the same time.
또한, 패킷 종류와 특성에 따라 각각 스케줄링이 이루어져 각 큐의 패킷을 전송 환경 및/또는 거리가 다른 다중 경로들을 따라 동시에 수신측에 전송함으로써 네트워크 효율성이 높아지며, 기존 AODV(Ad hoc on demand distance vector), AOMDV(Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector) 기법에 비하여 패킷 도착률은 증가하고 네트워크 지연 시간은 감소하며, 통신 혼잡에 따른 패킷 손실은 감소될 수 있다. 그 결과, 네트워크 효율성 향상과 QoS(Quality of Service)를 만족시킬 수 있다. In addition, scheduling is performed according to the packet type and characteristics, so that packets of each queue are simultaneously transmitted to a receiver along multiple paths having different transmission environments and/or distances, thereby increasing network efficiency, and existing ad hoc on demand distance vector (ADVV) , Compared to the AOMDV (Ad hoc On-Demand Multipath Distance Vector) technique, the packet arrival rate is increased, the network latency is reduced, and packet loss due to communication congestion can be reduced. As a result, it is possible to improve network efficiency and satisfy QoS (Quality of Service).
본 발명의 실시예들에 따른 무선 센서 네트워크(WSN) 환경에서 수행되는 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법은 특히 저 전력 통신 프로토콜인 지그비(ZigBee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN)에 적용되어 산불 모니터링, 누수(water leakage) 모니터링 분야에 적용될 수 있다.The multi-path priority routing method performed in a wireless sensor network (WSN) environment according to embodiments of the present invention is applied to a ZigBee-based wireless sensor network (WSN), which is a low power communication protocol. water leakage).
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network; WSN) 환경을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경에서의 라우팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경에서의 라우팅 방법을 수행하는 라우팅 장치의 내부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 패킷 전달률 및 처리 지연 시간을 비교한 테이블이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 네트워크 엔드-투-엔드 지연 시간을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 라우터(Router) 내 패킷 처리를 위한 평균 대기 시간을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 패킷 전달률을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 손실 패킷 개수를 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 손실 패킷 개수를 비교한 그래프이다. 1 schematically illustrates a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment according to embodiments of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a routing method in a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment according to an embodiment of the present invention.
3 is an internal block diagram of a routing device performing a routing method in a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment according to an embodiment of the present invention.
4 is a table comparing a packet transmission rate and processing delay time of a routing method (SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention and a conventional AODV and AOMDV technique.
5 is a graph comparing network end-to-end latency of a routing method (SMQP) in a wireless sensor network and a conventional AODV and AOMDV technique according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph comparing an average waiting time for packet processing in a router (Router) of a conventional AODV and AOMDV technique with a routing method (SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph comparing packet transmission rates of a routing method (SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention and the conventional AODV and AOMDV techniques.
7 is a graph comparing the number of lost packets of the routing method (SMQP) in the wireless sensor network and the existing AODV and AOMDV techniques according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph comparing the number of lost packets of the routing method (SMQP) in the wireless sensor network and the existing AODV and AOMDV schemes according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 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. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등을 포함하는 용어가 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related description items or any one of a plurality of related description items.
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 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 또는 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. Terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the presence or addition possibilities of fields, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 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 a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals in the description with reference to the accompanying drawings, and duplicated thereof. The description will be omitted.
본 발명의 실시예들에 따른 무선 센서 네트워크(WSN) 환경에서의 라우팅 방법을 이하에서는 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경을 예로 들어 설명한다. A routing method in a wireless sensor network (WSN) environment according to embodiments of the present invention will be described below using an example of a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment.
본 발명의 실시예들에 따른 저 전력 통신 프로토콜인 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network; WSN) 환경에서 부하 분산 및 무선 통신 혼잡을 제어하기 위한 라우팅 방법을 하기에 설명한다. A routing method for controlling load balancing and wireless communication congestion in a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment, which is a low power communication protocol according to embodiments of the present invention, is described below.
지그비(ZigBee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경은 지그비 코디네이터(ZigBee Coordinator), 지그비 라우터(ZigBee Router), 지그비 엔드노드(ZigBee End Node)로 이루어진다. 엔드 노드(End node)에서 전송되는 패킷이 라우터(Router)를 통해 코디네이터(Coordinator)까지 경로가 지정되고 처리된다. The ZigBee-based wireless sensor network (WSN) environment consists of a ZigBee Coordinator, a ZigBee Router, and a ZigBee End Node. The packet transmitted from the end node is routed to the coordinator and processed through the router.
기존의 지그비 라우터에서는 먼저 수신된 패킷이 우선적으로 처리가 되는데, 이는 우선적으로 처리되어야 하는 긴급한 패킷의 신뢰도 저하, 타 패킷의 처리 지연 등의 문제를 발생시킨다. 또한 같은 목적지를 가지는 패킷은 같은 경로를 통해 전달되기 때문에 다 수의 패킷 발생 시 간섭에 의한 통신 혼잡이 발생할 수 있다. In a conventional ZigBee router, a packet received first is preferentially processed, which causes problems such as a decrease in reliability of an urgent packet to be preferentially processed and a delay in processing other packets. Also, since packets having the same destination are transmitted through the same path, communication congestion due to interference may occur when multiple packets occur.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network; WSN) 환경을 개략적으로 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경에서의 라우팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 schematically illustrates a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment according to embodiments of the present invention. 2 is a flowchart illustrating a routing method in a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network; WSN)는 소스 노드(S; 110), 소스 노드로부터 패킷을 전달받는 복수의 대기 큐(Queue, Q)(122, 124, 126), 각 대기 큐별로 할당된 라우팅 경로 P1(132), P2(134), P3(136), 목적지 노드(D; 140)으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) according to embodiments of the present invention includes a source node (S; 110) and a plurality of waiting queues receiving packets from a source node ( Queue, Q) (122, 124, 126), routing paths allocated to each waiting queue P1 (132), P2 (134), P3 (136), may be composed of a destination node (D; 140).
상기 라우팅 경로는 전송 환경 및/또는 거리가 서로 다른 경로가 될 수 있다. 상기 라우팅 경로는 빠른 경로, 느린 경로, 더 느린 경로를 포함할 수 있다. 또는 상기 라우팅 경로는 가장 빠른 경로, 빠른 경로, 느린 경로를 포함할 수도 있다.The routing path may be a path having a different transmission environment and/or distance. The routing path may include a fast path, a slow path, and a slower path. Alternatively, the routing path may include the fastest path, the fast path, and the slow path.
본 발명에서는 기존의 패킷 스케줄링 및 라우팅의 문제점을 해결하고자 라우터 내 패킷 처리 대기 큐(Q)를 우선순위에 따라 각각 다른 패킷 수용 정책을 가지는 큐 Q1(122), 큐 Q2(124), 큐 Q3(126)로 나눈다. In the present invention, in order to solve the problems of the existing packet scheduling and routing, queue Q1 (122), queue Q2 (124), queue Q3 (Q3) having different packet acceptance policies according to the priority of the packet processing wait queue (Q) in the router 126).
본 발명의 실시예들에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법에서는, 각 대기 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가지게 된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 대기 큐 Q1(122)의 라우팅 경로는 P1(132), 대기 큐 Q2(124)의 라우팅 경로는 P2(134), 대기 큐 Q3(126)의 라우팅 경로는 P3(136)가 될 수 있다. 이 때 통계적 경로 스케줄링(Statistical path scheduling)이 이루어지는데, 만약 대기 큐 Q1(122)이 비어있다면 대기 큐 Q2(124)의 패킷이 P1(132), P2(134)의 경로로 분산되어 전달될 수 있다. 마찬가지로 대기 큐 Q1(122), Q2(124)가 비어있다면 대기 큐 Q3(126)의 패킷이 P1(132), P2(134), P3(136)의 경로로 분산되어 전달될 수 있다.In a routing method in a wireless sensor network according to embodiments of the present invention, each waiting queue has a different routing path. For example, as shown in FIG. 1, the routing path of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법은 통계적 다중 경로 큐-와이즈 프리엠션(Statistical Multipath Queue-wise Preemption; SMQP)으로서, 소스 노드(110)으로부터 패킷이 도착(단계 210)하면, 패킷을 타입에 따라 분류(단계 220)하여 상기 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 제1 우선 순위 큐, 제2 우선 순위 큐, 제3 우선 순위 큐와 같이 다른 대기 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 큐의 패킷 처리 비율(packets forwarding ratio)을 결정하며(단계 231, 233, 235), 상기 우선 순위에 따라 각 큐의 라우팅 경로를 결정하여 각 큐별로 라우팅 경로 P1, P2, P3를 할당한다(단계 240)한다. Referring to FIG. 2, a routing method in a wireless sensor network according to embodiments of the present invention is a statistical multipath queue-wise preemption (SMQP), in which packets from a
예를 들어, 패킷 분류 단계(220)에서는 도착한 패킷을 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷, 두 번째 우선순위를 가지는 실시간 패킷, 타 일반 패킷으로 분류할 수 있다. 타 일반 패킷은 예를들어 비실시간 패킷이 될 수 있다. For example, in the
분류된 각 패킷은 다른 패킷 처리 대기 큐(Queue)에 삽입되고 우선순위에 따라 큐의 패킷 처리 비율(packets forwarding ratio)이 결정된다(단계 231, 233, 235). 구체적으로, 분류된 패킷 타입이 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷(Routing control packet)인 경우 제1 우선 순위 큐에 삽입되고(단계 231), 분류된 패킷 타입이 두 번째 우선순위를 가지는 실시간(Real-time) 패킷인 경우에는 제2 우선 순위 큐에 삽입되고(단계 233), 분류된 패킷 타입이 타 일반 패킷, 예를 들어 비실시간 패킷인 경우에는 제3 우선 순위 큐에 삽입된다(단계 235). Each classified packet is inserted into another packet processing waiting queue and the packet forwarding ratio of the queue is determined according to the priority (
여기서, 각 큐의 패킷 처리 비율이 예를 들어 2:2:1인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷이 삽입되는 제1 우선 순위 큐 Q1에서 2개의 패킷이 처리되어 처리된 패킷이 빠른 경로 P1를 통하여 전달되고, 두 번째 우선순위를 가지는 실시간 패킷이 삽입되는 제2 우선 순위 큐 Q2에서 2개의 패킷이 처리되어 처리된 패킷이 느린 경로 P2를 통하여 전달되고, 타 일반 패킷 또는 비실시간 패킷이 삽입되는 제3 우선 순위 큐 Q3에서 1개의 패킷이 처리되어 처리된 패킷이 가장 느린 경로 P3을 통하여 전달될 수 있다. Here, when the packet processing ratio of each queue is 2:2:1, for example, as shown in FIG. 2, two packets in the first priority queue Q1 in which the routing control packet having the highest priority is inserted. The processed and processed packets are delivered through the fast path P1, and two packets are processed in the second priority queue Q2 where the second priority real-time packets are inserted, and the processed packets are delivered through the slow path P2. , One packet is processed in the third priority queue Q3 in which another normal packet or non-real-time packet is inserted, and the processed packet may be delivered through the slowest path P3.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법은, 만약 대기 큐 Q1(122)이 비어 있다면 대기 큐 Q2(124)의 패킷이 빠른 경로 P1로 전달되고, 대기 큐 Q3(126)의 패킷이 느린 경로 P2로 분산되어 전달될 수 있다. 마찬가지로 대기 큐 Q1(122), Q2(124)가 비어있다면 대기 큐 Q3(126)의 패킷이 빠른 경로 P1의 경로로 전달 될 수 있다. Routing method in the wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, if the standby queue Q1 (122) is empty, the packet of the standby queue Q2 (124) is delivered to the fast path P1, the standby queue Q3 (126) Packets can be distributed and delivered over slow path P2. Similarly, if the standby queues Q1 (122) and Q2 (124) are empty, the packets of the standby queue Q3 (126) can be delivered to the path of the fast path P1.
전술한 바와 같이 상기 우선순위에 따라 큐의 패킷 처리 비율(packets forwarding ratio)이 결정되어 각 패킷은 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리되며, 이 때 각 큐의 라우팅 경로 또한 상기 우선순위에 따라 결정될 수 있다. 이를 통하여 긴급한 패킷은 우선적으로 처리되어 QoS를 만족하고, 라우터의 대역폭 사용율 또한 증가하게 된다.As described above, the packet forwarding ratio of the queue is determined according to the priority, and each packet is processed according to the packet processing ratio of the inserted queue. At this time, the routing path of each queue is also determined according to the priority. Can be determined. Through this, urgent packets are preferentially processed to satisfy QoS, and the bandwidth utilization of the router is also increased.
이와 같은 방식으로 라우팅 제어 패킷, 실시간 패킷, 타 일반 패킷(예를 들어 비실시간 패킷)과 같이 각기 다른 종류의 패킷들이 다중 경로를 통하여 동시에 전달됨으로써 라우팅 경로의 사용률이 최대화될 수 있다. In this way, different types of packets such as routing control packets, real-time packets, and other general packets (for example, non-real-time packets) can be simultaneously transmitted through multiple paths, thereby maximizing the utilization of the routing path.
또한 높은 우선순위를 가지는 큐는 모든 큐의 패킷 처리 과정 중 가장 많은 처리 순서를 선점하게 되고, 같은 시간 동안 타 큐보다 다수의 패킷이 처리되게 된다. In addition, a queue having a high priority preempts the most processing order among the packet processing processes of all queues, and multiple packets are processed than other queues during the same time.
본 발명의 일실시예에서는 각 큐의 처리 비율은 예를 들어 2:2:1로 할 수 있다. 또한 각 큐의 패킷은 전송 환경 및/또는 거리가 다른 경로들을 따라 전송되어 네트워크 효율성이 높아지며, 통신 혼잡에 따른 패킷 손실이 감소한다.In one embodiment of the present invention, the processing ratio of each queue may be, for example, 2:2:1. In addition, packets in each queue are transmitted along paths having different transmission environments and/or distances, thereby increasing network efficiency and reducing packet loss due to communication congestion.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비(Zigbee) 기반 무선 센서 네트워크(WSN) 환경에서의 라우팅 방법을 수행하는 라우팅 장치의 내부 블록도이다.3 is an internal block diagram of a routing device performing a routing method in a Zigbee-based wireless sensor network (WSN) environment according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 라우팅 장치는 소스 노드와 통신하여 상기 소스 노드로부터 전달된 패킷을 수신하는 통신부(410), 통신부(410)와 연결된 프로세서(420) 및 메모리(430)을 포함한다. Referring to FIG. 3, the routing device includes a
프로세서(420)는 패킷 수용 정책(policy)에 따라 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하고, 각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리한다. The
또한, 프로세서(420)는 상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하고, 상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 전송한다. In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(Statistical Multipath Queue-wise Preemption; SMQP)의 효율성을 검증하기 위하여, 네트워크 시뮬레이터 NS(Network simulator) 2를 이용하여 기존 AODV(Ad hoc on demand distance vector), AOMDV(Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector)와의 성능을 비교하였다. 본 발명의 효율성 검증 실험을 위하여 도 2에 개시된 구성 및 동작으로 구현하였으며, 성능 평가 측정 요소는 패킷 전달률, 지연 시간, 패킷 손실률을 사용하였다. In order to verify the efficiency of a routing method (Statistical Multipath Queue-wise Preemption; SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, an existing ad hoc on demand using network simulator NS (Network simulator 2) distance vector) and AOMDV (Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector). For the efficiency verification experiment of the present invention, it was implemented with the configuration and operation disclosed in FIG. 2, and the performance evaluation measurement elements used packet transmission rate, delay time, and packet loss rate.
성능 평가를 위하여 네트워크 시뮬레이터 NS 2에서 패킷은 포아송 프로세스(Poisson process)의 분산에 따라 임의로 생성되었으며, 평균 초당 5개의 패킷을 생성하였고, 우선순위 순서로 큐(Queue) 1, 큐(Queue) 2, 큐(Queue) 3에 각각 25%, 33%, 42% 비율로 30분간 패킷이 삽입되도록 하여 패킷 전달률 및 처리 지연 시간을 비교하였다. For the performance evaluation, in the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 패킷 전달률 및 처리 지연 시간을 비교한 테이블이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 네트워크 엔드-투-엔드 지연 시간을 비교한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 라우터(Router) 내 패킷 처리를 위한 평균 대기 시간을 비교한 그래프이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 패킷 전달률을 비교한 그래프이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)과 기존의 AODV, AOMDV 기법의 손실 패킷 개수를 비교한 그래프이다. 4 is a table comparing a packet transmission rate and processing delay time of a routing method (SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention and a conventional AODV and AOMDV technique. 5 is a graph comparing network end-to-end latency of a routing method (SMQP) in a wireless sensor network and a conventional AODV and AOMDV technique according to an embodiment of the present invention. 6 is a graph comparing the average latency for packet processing in a router (Router) of a conventional AODV, AOMDV technique and a routing method (SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. 7 is a graph comparing packet transmission rates of a routing method (SMQP) in a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention and the conventional AODV and AOMDV techniques. 8 is a graph comparing the number of lost packets of the routing method (SMQP) in the wireless sensor network and the existing AODV and AOMDV schemes according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 방법(SMQP)은 기존 AODV, AOMDV 기법보다 각각 패킷 전달률이 13.1%, 6.5%만큼 패킷 전달률이 상승하고, 기존 AODV, AOMDV 기법보다 처리 지연 시간이 각각 116.8ms, 76.8ms 감소하는 것을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 4, in the wireless sensor network routing method (SMQP) according to an embodiment of the present invention, the packet delivery rate is increased by 13.1% and 6.5%, respectively, compared to the existing AODV and AOMDV methods, and the existing It was confirmed that the processing delay times were reduced by 116.8 ms and 76.8 ms, respectively, than the AODV and AOMDV techniques.
또한, 패킷량 증가 시 네트워크 지연 시간과 패킷 처리 대기 시간, 패킷 전달률 측정을 위해 작업당 패킷 개수를 400개에서 2000개로 증가시켰을 때 패킷 네트워크 지연 시간과 패킷 처리 대기 시간, 패킷 전달률을 측정한 결과, 도 5에 도시된 바와 같이, 네트워크 지연 시간이 기존 AODV, AOMDV에 비해 낮으며, 도 6에 도시된 바와 같이 라우터(Router) 내 패킷 처리를 위한 대기 시간이 감소하고, 도 7에 도시된 바와 같이 패킷 전달률이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 통신 간 패킷 손실을 모든 큐(Queue)에 대하여 측정한 결과, 도 8에 도시된 바와 같이 손실 패킷 개수가 기존 AODV, AOMDV 기법보다 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. In addition, when the number of packets per operation was increased from 400 to 2000 to measure the network delay time, packet processing latency, and packet delivery rate when the packet volume increased, the results of measuring the packet network latency, packet processing latency, and packet delivery rate were measured. As shown in FIG. 5, the network delay time is lower than that of the existing AODV and AOMDV, and as shown in FIG. 6, the latency for packet processing in the router decreases, as shown in FIG. It can be seen that the packet delivery rate increases. In addition, as a result of measuring the packet loss between communications for all queues, it can be seen that the number of lost packets is significantly lower than the existing AODV and AOMDV techniques, as shown in FIG. 8.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서의 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시 예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.The multi-path priority routing method in the wireless sensor network environment according to the above-described embodiments of the present invention can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The method according to the embodiments of the present invention is implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and can be recorded on a computer-readable recording medium.
본 발명의 실시 예들에 따른 소스 노드, 라우터 및 목적지 노드를 포함하는 무선 센서 네트워크(Wireless sensor Network) 환경에서 상기 라우터에서 수행하는 다중 경로 우선 순위 라우팅 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서, 패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하는 단계와, 각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하는 단계와, 상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하는 단계와, 상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 전송하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.In a wireless sensor network environment including a source node, a router, and a destination node according to embodiments of the present invention, a computer for recording a program for executing a multipath priority routing method performed by the router in a computer is read. In a record carrier capable, a packet classified by a packet type arriving from the source node according to a packet acceptance policy is inserted into a plurality of queues according to priority, and a packet processing rate of each queue according to the priority And processing each packet according to the packet processing ratio of the queue in which the corresponding packet is inserted, and the routing path of each queue according to the priority, wherein each queue has a different routing path. A computer-readable recording medium having a program for executing the step of determining and distributing and transmitting the classified packets through a routing path determined according to the priority may be provided.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The computer-readable recording medium includes any kind of recording medium that stores data that can be read by a computer system. For example, there may be a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, and an optical data storage device. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over computer systems connected by a computer communication network, and stored and executed as code readable in a distributed manner.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.Specifically, the described features can be implemented in digital electronic circuitry, or computer hardware, firmware, or combinations thereof. Features may be implemented in a computer program product implemented in storage in a machine-readable storage device, eg, for execution by a programmable processor. And the features can be performed by a programmable processor executing a program of instructions for performing the functions of the described embodiments by operating on input data and generating output. The described features include at least one programmable processor, at least one input device, and at least one output coupled to receive data and directives from the data storage system and to transmit data and directives to the data storage system. It can be executed in one or more computer programs that can be executed on a programmable system including a device. A computer program includes a set of directives that can be used directly or indirectly within a computer to perform a specific action on a given result. A computer program is written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and is included as a module, element, subroutine, or other unit suitable for use in other computer environments, or as a stand-alone program. Can be used in any form.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.Suitable processors for the execution of the program of instructions include, for example, both general purpose and special purpose microprocessors, and either a single processor or multiple processors of different types of computers. Also suitable for implementing computer program instructions and data embodying the described features are storage devices suitable for use as magnetic devices such as, for example, semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, internal hard disks and removable disks. Devices, magneto-optical disks and all forms of non-volatile memory including CD-ROM and DVD-ROM disks. The processor and memory may be integrated within application-specific integrated circuits (ASICs) or added by ASICs.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is described based on a series of functional blocks, but is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is possible.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.Combinations of the above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments, and various forms of combinations may be provided as well as the above-described embodiments according to implementation and/or needs.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the above-described embodiments, the methods are described based on a flowchart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of steps, and some steps may occur in a different order than the steps described above or simultaneously. have. In addition, those skilled in the art may recognize that the steps shown in the flowchart are not exclusive, other steps are included, or one or more steps in the flowchart may be deleted without affecting the scope of the present invention. You will understand.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.The foregoing embodiments include examples of various aspects. It is not possible to describe all possible combinations for representing various aspects, but those skilled in the art will recognize that other combinations are possible. Accordingly, the present invention will be said to include all other replacements, modifications and changes that fall within the scope of the following claims.
Claims (19)
패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하는 단계;
각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하는 단계;
상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하는 단계; 및
상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 동시에 전송하는 단계를 포함하되,
상기 라우팅 경로는 빠른 경로, 느린 경로 및 더 느린 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 위한 다중 경로 우선순위 라우팅 방법.In a wireless sensor network environment including a source node, a router, and a destination node, a multipath priority routing method performed by the router is
Inserting packets classified by the packet type arriving from the source node into a plurality of queues according to priority according to a packet acceptance policy and determining a packet processing rate of each queue according to the priority;
Processing each packet according to a packet processing rate of a queue in which the corresponding packet is inserted;
Determining a routing path of each queue according to the priority, wherein each queue has a different routing path; And
Distributing the classified packets in a routing path determined according to the priority and transmitting them at the same time,
The routing path includes a fast path, a slow path, and a slower path. A multi-path priority routing method for a wireless sensor network.
상기 분류된 패킷 타입이 가장 높은 우선순위를 가지는 라우팅 제어 패킷인 경우 제1 우선 순위 큐에 삽입되고, 상기 분류된 패킷 타입이 두 번째 우선순위를 가지는 실시간(Real-time) 패킷인 경우에는 제2 우선 순위 큐에 삽입되고, 상기 분류된 패킷 타입이 비실시간 패킷(Non-real-time packet)인 경우에는 제3 우선 순위 큐에 삽입되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 위한 다중 경로 우선순위 라우팅 방법.According to claim 2,
When the classified packet type is a routing control packet having the highest priority, it is inserted into a first priority queue, and when the classified packet type is a real-time packet having a second priority, it is second. A multi-path priority routing method for a wireless sensor network, characterized in that it is inserted into a priority queue and inserted into a third priority queue when the classified packet type is a non-real-time packet. .
상기 소스 노드와 통신하여 상기 소스 노드로부터 전달된 패킷을 수신하는 통신부;
상기 통신부과 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는
패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하고,
각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하고,
상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하고,
상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 동시에 전송하되,
상기 라우팅 경로는 빠른 경로, 느린 경로 및 더 느린 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 경로 우선순위 라우팅 방법을 수행하는 라우팅 장치.In a wireless sensor network environment including a source node, a router device, and a destination node, the router device
A communication unit communicating with the source node to receive a packet transmitted from the source node;
It includes a processor connected to the communication unit,
The processor
According to a packet acceptance policy, a packet classified with a packet type arriving from the source node is inserted into a plurality of queues according to priority, and a packet processing rate of each queue is determined according to the priority,
Each packet is processed according to the packet processing rate of the queue where the packet is inserted,
Determine the routing path of each queue according to the priority, wherein each queue has a different routing path,
Distributing the classified packets in a routing path determined according to the priority and transmitting them simultaneously,
The routing path is a routing device for performing a multi-path priority routing method, characterized in that it comprises a fast path, a slow path and a slower path.
패킷 수용 정책(policy)에 따라 상기 소스 노드로부터 도착된 패킷 타입이 분류된 패킷을 우선 순위에 따라 복수의 큐에 삽입하고 상기 우선순위에 따라 각각의 큐의 패킷 처리 비율을 결정하는 단계;
각 패킷을 해당 패킷이 삽입된 큐의 패킷 처리 비율에 따라 처리하는 단계;
상기 우선 순위에 따라 상기 각 큐의 라우팅 경로-여기서 상기 각 큐는 서로 다른 라우팅 경로를 가짐-를 결정하는 단계; 및
상기 우선순위에 따라 결정된 라우팅 경로로 상기 분류된 패킷을 분산하여 동시에 전송하는 단계를 실행시키되,
상기 라우팅 경로는 빠른 경로, 느린 경로 및 더 느린 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.In a wireless sensor network environment including a source node, a router, and a destination node, in a computer-readable recording medium recording a program for executing a multipath priority routing method performed by the router on a computer,
Inserting packets classified by the packet type arriving from the source node into a plurality of queues according to priority according to a packet acceptance policy and determining a packet processing rate of each queue according to the priority;
Processing each packet according to a packet processing rate of a queue in which the corresponding packet is inserted;
Determining a routing path of each queue according to the priority, wherein each queue has a different routing path; And
Distributing the classified packets in a routing path determined according to the priority and transmitting them simultaneously,
The routing path includes a fast path, a slow path and a slower path, the computer-readable recording medium recording a program.
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| KR1020190004828A KR102128417B1 (en) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Multiple path priority routing methods for wireless sensor network and routing apparatus for performing the same |
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