무선 센서 노드에서 센서의 허용 오차 범위에 기반한 협동적 센싱을 위한 방법 및 장치 document_id A220623060698

통신 기술의 발달은 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크를 접할 수 있는 환경을 만들기에 이르렀다. 이를 일명 유비쿼터스(Ubiquitous)라 하여 근래 통신 기술 분야의 연구는 이런 유비쿼터스를 실생활에 접목시키는데 그 목표를 두고 발전하고 있다. 이러한 유비쿼터스의 핵심기술은 무선 센서 네트워크 시스템이다. 상기 무선 센서 네트워크 시스템에서 특정 장소 또는 불특정 장소 등에 배치되는 센서 노드는 상기 장소에서 독립적으로 활동하면서 지리적, 환경적, 사회적 변화 등의 정보를 감지한다. 상기 감지된 정보 데이터는 센서 네트워크의 싱크 노드로 전송된다. 무선 센서 네트워크 상에서 센서 데이터의 전송을 위하여 각 센서 노드는 라우팅 역할을 수행한다. 각 노드가 라우팅 기능을 수행하는 이유는 무선 통신에서의 에너지 소비 규칙은 전송하고자 하는 거리의 2~4배의 에너지 양을 소모하기 때문이다. 센서 노드가 싱크 노드와 네트워크 경로상 인접하지 않는 경우라면, 각 센서 노드가 싱크 노드에게 센서 데이터를 직접 전송하기 보다는 인접 노드를 경유하여 전송하거나 멀티 홉을 통해 전송하는 것이 전체 네트워크 에너지 소모를 줄일 수 있다. 무선 센서 네트워크의 기본 구조는 독자적인 감지 능력과 컴퓨팅 능력이 있는 복수개의 센서 노드가 통신망에 의하여 상호 연결된 구조이며, 각 노드의 전력은 노드 별로 위치하는 로컬 배터리를 통해 공급된다. 그러나, 각 노드에 전원을 공급하는 배터리는 일반 상전에 비하여 한정적이므로 에너지 사용이 극히 제한적인 단점이 있으며, 이를 극복하기 위하여 센서 네트워크 전 분야에 걸쳐 전력 소비 저감에 관한 연구가 진행되어 왔다. 연구 방향의 주된 흐름은 각 노드간의 무선 통신의 횟수 또는 통신 량을 감소시켜 네트워크의 생존 시간을 최대화하는 것이다. 도 1(a)는 센서 노드에서 싱크 노드로 데이터를 전송하고, 상기 싱크 노드에서 센서 데이터 연산을 수행하는 일반적인 무선 네트워크 시스템을 개략적으로 설명하고 있다. 반면, 도 1(b)는 센서 네트워크의 에너지 효율을 증가시키기 위한 일 방안으로써, 데이터 병합을 이용하여 센서 노드로부터 싱크 노드로 데이터를 전송하는 무선 네트워크 시스템을 개략적으로 설명하고 있다. 도 1(b)에 도시된 바와 같은 데이터 병합(in-network Aggregation) 기술은 기존에 전송 메시지 통신을 줄이기 위한 방법으로 연구되어 왔다. 여기서 통신 메시지에 의한 에너지 소비를 좀 더 효율적으로 줄여보려는 예로써, 노드의 위치에 따라 변동하는 임계치를 적용하여 데이터가 최종으로 취합되는 노드로부터 전송하려는 노드의 위치가 멀어질수록 보다 높은 임계치를 적용한다. 상기 임계치가 넘지 않은 경우에 센서 데이터를 상위 노드로 전송하지 않음으로써 메시지 량을 감소한다. 이 때, 일정 그룹의 노드로부터 일정 시간 동안에 수집한 센서 데이터의 평균값과 표준편차를 구하고 이를 이전 시간에 구한 값과 비교하여 일정 임계치를 초과했을 경우에 데이터를 전송하는 기법이다. 그러나, 상기 임계치는 센서 노드로부터 싱크 노드까지의 거리 인자를 사용하고, 거리가 먼 경우 싱크 노드까지 전송하기 위해 필요한 메시지 수가 많아짐으로써 에너지 소비가 증가한다. 따라서 상기 임계치는 싱크 노드로부터 먼 거리에 위치하는 노드가 가깝게 위치하는 노드보다 센서 데이터를 더 적게 보내도록 할당된다. 여기서 상기 임계치는 사용자에 의해서 또는 응용성에 따라 적절한 값으로 할당됨을 특징으로 하나, 동적 조절에 대한 구체적인 방법을 명시하고 있지 않다. 또한 상기 전송 기법은 거리 인자를 사용하였지만 거리가 먼 노드로부터의 센서 데이터를 차별화하는 것이 되어 바람직하지 않다. 왜냐하면 센서 노드에서의 이벤트 발생이 싱크 노드까지의 거리와는 무관하기 때문이다. 따라서, 싱크 노드로 전송되는 센서 데이터를 합당하게 선별할 수 있는 범주에 의해 센서 데이터를 전송함으로써 센서 노드의 에너지 효율성을 증가시키는 다른 방안이 절실히 요구된다. 이상 전술한 무선 센서 네트워크 시스템의 문제점은 간략히 두가지로 압축될 수 있는데, 그 첫 번째는 센서 노드가 에너지 소비를 가능한 줄임으로써 그 수명을 연장하는 것이고, 두 번째는 다수의 센서 노드들이 균등한 에너지를 소모하게 함으로써 전체 무선 네트워크 시스템을 경제적이고 효율적으로 활용하게 하는 것이다.