KR101026637B1

KR101026637B1 - How to heal a defect in a sensor network and sensor network for implementing it

Info

Publication number: KR101026637B1
Application number: KR1020080126511A
Authority: KR
Inventors: 이은석; 유길종
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2011-04-04
Also published as: KR20100067913A

Abstract

The sensor network according to the present invention has a defect model and a corresponding strategy modeling the defects occurring in the sensor network according to the characteristics of the defects, and if a defect occurs, it is determined whether the generated defect is self-healing based on the defect model. A sensor node that heals a self-healing defect and reports it to a higher node if it is not self-healing, and determines whether the defect can be healed if a defect occurrence is reported from the sensor node as a parent node of the sensor node. And a sink node that generates a healing code or a strategy if the defect can be healed and provides it to the sensor node, and reports to a higher node if the defect cannot be healed. Accordingly, by designing the architecture of each sensor node, sink node, and manager node separately for self-healing in the ubiquitous sensor network environment, the weight of the self-healing architecture and the speed of adaptation can be expected.

Sensor network, sensor node, sink node

Description

Method for healing faults in sensor network and the sensor network for implementing the method

본 발명은 센서 네트워크에서 결함을 치유하는 방법 및 이를 실행하기 위한 센서 네트워크에 관한 것이다. The present invention relates to a method of healing a defect in a sensor network and a sensor network for implementing the same.

유비쿼터스 센서 네트워크 기술은 인간과 사물, 컴퓨터간의 유기적인 관계 및 통신을 위해 다양한 분야에서 개발이 이루어지고 있다. 유비쿼터스 센서 네트워크에서 가장 기본적인 구성 요소인 센서 노드는 그 수가 무한하여 이를 관리하기 위한 연구가 중요하다. Ubiquitous sensor network technology is being developed in various fields for the organic relationship and communication between humans, objects and computers. The number of sensor nodes, the most basic component in ubiquitous sensor networks, is infinite, so research to manage them is important.

센서 노드에 포함된 센서에 에러가 발생하였을 때, 이를 자동으로 해결하기 위한 자가 치유 기술은 그 연구가 아주 미비한 수준이다. 유비쿼터스 센서 네트워크 환경에서는 수많은 센서 장치들의 사양이 다를 뿐만 아니라, 사용자에게 전달하는 서비스 수준이 크게 다르다. 그로 인해 센서를 관리하는 방법과 적용해야 할 치유 전략도 바뀌어야 한다. When an error occurs in a sensor included in a sensor node, a self-healing technique for automatically solving this problem is incomplete. In the ubiquitous sensor network environment, not only the specifications of many sensor devices are different, but also the service levels delivered to users are very different. As a result, the way in which the sensors are managed and the healing strategies to be applied must also be changed.

특히, 센서 노드와 싱크 노드 사이의 상호 작용은 무선 환경에서 이루어지기 때문에 여기에서 발생되는 결함들(Fault)은 다른 전략이 필요하다. 따라서 기존의 유선 환경의 분산 컴퓨팅에서의 자가 치유 기술을 적용하기에는 한계가 있다.In particular, since the interaction between the sensor node and the sink node takes place in a wireless environment, the faults generated here need a different strategy. Therefore, there is a limit to applying self-healing technology in the distributed computing in the wired environment.

따라서, 본 발명의 목적은 센서 네트워크에서 결함을 치유하는 방법 및 이를 실행하기 위한 센서 네트워크에 따르면 유비쿼터스 센서 네트워크 환경에서 자가 치유를 위해 각 센서 노드, 싱크 노드, 관리자 노드의 아키텍처를 따로 설계함으로써, 자가 치유 아키텍처의 경량화와 적응의 신속함을 기대할 수 있다.Accordingly, an object of the present invention is to design the architecture of each sensor node, sink node, and manager node separately for self-healing in a ubiquitous sensor network environment according to the method for healing defects in the sensor network and the sensor network for executing the same. You can expect the lightening of the healing architecture and the speed of adaptation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따라 센서 네트워크는 센서 네트워크에서 발생하는 결함들을 결함들의 특성에 따라 모델링한 결함 모델 및 그에 대응하는 전략을 가지며, 결함이 발생하면 발생한 결함이 상기 결함 모델에 기반하여 자기 치유 가능한 지 판단하고 자기 치유 가능한 결함을 치유하고, 자기 치유 가능하지 않으면 이를 상위 노드에 보고하는 센서 노드와, 상기 센서 노드의 상위 노드로서, 상기 센서 노드로부터 결함 발생을 보고받으면, 결함을 치유할 수 있는 지를 판단하고, 해당 결함을 치유할 수 있으면 치유 코드 또는 전략을 생성하여 상기 센서 노드에 제공하고, 해당 결함을 치유할 수 없으면 상위 노드에 보고하는 싱크 노드를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the sensor network has a defect model and a corresponding strategy modeling the defects occurring in the sensor network according to the characteristics of the defects, and if a defect occurs, the defect model is generated. Determining whether the self-healing is possible based on the self-healing defects, and if the self-healing is not possible sensor node for reporting to the upper node, and as a parent node of the sensor node, if the defect occurrence is reported from the sensor node, A sink node may be determined to determine whether a defect can be healed, generate a healing code or a strategy if the defect can be healed, and provide the sensor node, and report to a higher node if the defect cannot be healed.

여기에서, 상기 결함 모델은 결함들을 QoS(Quality of Service), 소프트웨어, 장치 및 환경에 따라 분류한 것이다.Here, the defect model classifies defects according to quality of service (QoS), software, device, and environment.

여기에서, 상기 QoS(Quality of Service) 결함은 요구되는 USN 서비스 품질의 유지와 관련된 결함이고, 상기 소프트웨어 결함은 상기 센서 노드의 소프트웨어와 관련된 결함이며, 상기 장치 결함은 상기 센서 노드의 배터리 또는 하드웨어와 관련된 결함이며, 상기 환경 결함은 환경에 의해 발생된 통신 장애(disturbance) 및 동작 오류에 관련된 결함이다.Here, the Quality of Service (QoS) defect is a defect related to maintaining required USN quality of service, the software defect is a defect related to software of the sensor node, and the device defect is related to a battery or hardware of the sensor node. An environmental defect is a defect related to communication disturbances and operational errors caused by the environment.

여기에서 상기 센서 노드는 센서를 동작시키기 위한 센서부와 결함을 치유하기 위한 치유부를 포함하며, 상기 치유부는 센서 정보를 관찰하고, 센서 정보를 수집하여 출력하며, 치유 코드 또는 전략이 상기 센서부에 적용한 후의 결과를 상기 싱크 노드로 피드백하는 센서 모니터/피드백부와, 상기 센서 정보에 따라 상기 센서부에 결함이 발생하였는 지를 판단하고, 상기 센서부 상태가 긴급한(emergency) 상황이면, 긴급 상황에 적합한 전략을 수행하며 상기 결함을 자기 치유하지 못하면 상기 결함 발생을 상기 싱크 노드에 보고하는 진단부와, 상기 싱크 노드로부터 결함을 치유하기 위한 전략 또는 치유 코드를 수신하면 상기 센서부에 적용하는 센서 어댑터와, 상기 싱크 노드와 통신하는 통신부를 포함한다.Here, the sensor node includes a sensor unit for operating a sensor and a healing unit for healing a defect, wherein the healing unit observes sensor information, collects and outputs sensor information, and a healing code or strategy is applied to the sensor unit. The sensor monitor / feedback unit which feeds back the result after the application to the sink node, and whether the sensor unit has a defect according to the sensor information, and if the sensor unit state is an emergency situation, is suitable for an emergency situation. A diagnostic unit that reports the occurrence of the defect to the sink node if the self-healing of the defect is not performed and a sensor adapter applied to the sensor unit upon receiving a strategy or healing code for repairing the defect from the sink node; And a communication unit communicating with the sink node.

여기에서, 상기 싱크 노드는 상기 센서 노드로부터 센서 정보를 수집하는 센서 게이지부와, 상기 센서 노드의 결함을 치유하기 위한 전략 또는 치유 코드를 생성하는 치유 코드 생성부와, 상기 센서 게이지부로부터의 센서 정보에 따라 센서 노드에 결함이 발생하였음을 판단하거나 상기 센서 노드로부터 결함 발생을 보고받으면, 상기 결함을 치유할 수 있는 지를 판단하고, 상기 결함을 치유할 수 있으면 상기 치유 코드 생성부에게 전략 또는 치유 코드를 생성하도록 시키며, 치유할 수 없다면 상위 노드로 보고하는 진단부와, 상기 센서 노드로 상기 생성된 전략 및 치유 코드를 전송하는 통신부를 포함한다.Here, the sink node is a sensor gauge unit for collecting sensor information from the sensor node, a healing code generation unit for generating a strategy or healing code to heal a defect of the sensor node, and a sensor from the sensor gauge unit If it is determined that a defect has occurred in the sensor node according to the information, or if a defect occurrence is reported from the sensor node, it is determined whether the defect can be healed, and if the defect can be healed, a strategy or healing is given to the healing code generator. It generates a code, and if it can not heal a diagnostic unit for reporting to the upper node, and a communication unit for transmitting the generated strategy and healing code to the sensor node.

여기에서, 상기 싱크 노드는 싱크 정보를 감시하고, 싱크 정보에 따라 결함 발생 여부를 관리자 노드에게 전달하는 싱크 모니터와, 상기 관리자 노드로부터 제공받은 치유 전략을 실행하는 싱크 어댑터를 더 포함한다.Here, the sink node further includes a sink monitor that monitors the sink information and transmits a defect to the manager node according to the sink information, and a sink adapter that executes a healing strategy provided from the manager node.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따라, 센서 노드, 싱크 노드를 포함하는 센서 네트워크에 있어서 결함을 치유하는 방법은 상기 센서 노드가 센서 네트워크에서 발생하는 결함들을 결함들의 특성에 따라 모델링한 결함 모델 및 그에 대응하는 전략을 제공받는 단계와, 상기 센서 노드가 결함이 발생하면 발생한 결함이 상기 결함 모델에 기반하여 자기 치유 가능한 지 판단하고 자기 치유 가능한 결함을 치유하고, 자기 치유 가능하지 않으면 이를 싱크 노드에 보고하는 단계와, 상기 싱크 노드가 상기 센서 노드로부터 결함 발생을 보고받으면, 결함을 치유할 수 있는 지를 판단하는 단계와, 상기 싱크 노드가 해당 결함을 치유할 수 있으면 치유 코드 또는 전략을 생성하여 상기 센서 노드에 제공하는 단계와, 상기 싱크 노드가 해당 결함을 치유할 수 없으면 상위 노드에 보고하는 단계를 포함한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method for repairing a defect in a sensor network including a sensor node and a sink node includes a defect model in which the sensor node models defects occurring in the sensor network according to characteristics of the defects, and Receiving a corresponding strategy; if the sensor node fails, determine if the defect is self-healing based on the defect model, heal the self-healing defect, and report it to the sink node if not Determining whether the sink node can heal the defect if the sink node is reported from the sensor node, and generating a healing code or strategy if the sink node can heal the defect. Providing the node and if the sink node cannot heal the defect And a step of reporting to the upper node.

상기와 같은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서 결함을 치유하는 방법 및 이를 실행하기 위한 센서 네트워크에 의하면, 유비쿼터스 센서 네트워크 환경에서 자가 치유를 위해 각 센서 노드, 싱크 노드, 관리자 노드의 아키텍처를 따로 설계함으로써, 자가 치유 아키텍처의 경량화와 적응의 신속함을 기대할 수 있다. According to the method for healing a defect in the sensor network according to the present invention and the sensor network for executing the same, by separately designing the architecture of each sensor node, sink node, manager node for self-healing in the ubiquitous sensor network environment, One can expect the weight of the self-healing architecture and the speed of adaptation.

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.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related 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 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 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.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, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, 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.

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

도 1은 본 발명에 따른 자기 치유 기능을 갖는 센서 네트워크의 구성도이다.1 is a block diagram of a sensor network having a self-healing function according to the present invention.

센서 네트워크의 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 사물에 대한 인식정보 또는 주변의 환경정보를 실시간으로 감지하는 센서와 통신 모듈로 구성되는 센서 노드(100) 및 센서 노드(100)들에서 수집된 정보를 전송 받는 싱크 노드(200)와, 싱크 노드(200)로부터 전송된 정보를 제공받는 USN 서비스 관리자(300)로 이루어진다. 센서 노드(100)와 싱크 노드(200)는 위성통신, 무선랜, 블루투스, 유선 인터넷과 같은 기존의 인프라로 연결될 수 있다. USN 서비스 관리자(300)는 관리자 노드로도 칭해진다.As shown in FIG. 1, the sensor network includes information collected by the sensor node 100 and the sensor nodes 100 including a sensor and a communication module that detects recognition information about an object or surrounding environment information in real time. The sink node 200 receives the transmission, and the USN service manager 300 receives the information transmitted from the sink node 200. The sensor node 100 and the sink node 200 may be connected to an existing infrastructure such as satellite communication, wireless LAN, Bluetooth, and wired Internet. USN service manager 300 is also referred to as a manager node.

도 1을 참조하면, 센서 네트워크는 계층 구조를 가지고 있다. 계층적인 센서 네트워크에서 제1 계층은 센스 노드 계층이며, 제2 계층은 싱크 노드 계층이며, 제3 계층은 USN 서비스 관리자 계층이다. Referring to FIG. 1, the sensor network has a hierarchical structure. In the hierarchical sensor network, the first layer is the sense node layer, the second layer is the sink node layer, and the third layer is the USN service manager layer.

여기에서, 각 계층의 장치는 다양한 사양(specification)을 가지고 있기 때문에, 발생되는 오류 또는 결함(이하, 이들 모두를 결함으로 통칭함)의 레벨이 다르다. Here, since the devices of each layer have various specifications, the levels of errors or defects (hereinafter, all of them collectively referred to as defects) that occur are different.

본 명세서에서 결함은 USN 서비스를 하는데 필요한 요구사항, S/W, H/W 및 주변 환경에 관계되어 발생될 수 있는 모든 결함을 의미한다. USN 환경에서 서비스 관점의 결함은 시스템, 하드웨어, 소프트웨어로 분류될 수 있다. 시스템의 결함은 전달된 서비스가 기술된 서비스와 위배되었을 때 발생된다. 또한 하드웨어나 소프 트웨어 결함은 메모리나 레지스터 내용, 프로그램 제어 흐름, 통신 링크등과 같은 시스템 상태나 동작 행위에 영향을 준다.Defects herein means any defects that may occur in relation to requirements, S / W, H / W, and the surrounding environment required for USN service. In the USN environment, defects in terms of services can be classified into systems, hardware, and software. System flaws occur when the delivered service violates the described service. Hardware or software defects also affect system state or behavior, such as memory or register contents, program control flow, and communication links.

따라서, 본 발명은 결함들을 몇 개의 레벨로 분류한다. 그에 따라 각 계층은 오류 또는 결함을 그 레벨에 따라 적절히 대처할 수 있다. Thus, the present invention classifies defects into several levels. As a result, each layer can respond to errors or defects according to its level.

구체적으로 설명하면 센서 네트워크는 계층적인 치유 구조를 갖는다. 본 발명에 따라 각 계층의 장치는 자기 치유 능력을 가지며, 자신의 하위 계층에서 발생되고 하위 계층에서 치유하지 못하는 결함을 치유할 수 있다. 각 계층의 장치는 자신의 하드웨어 및 소프트웨어 능력에 따라 적절한 치유 전략들을 가지고 있으며, 결함이 발생하면, 발생된 결함이 자신이 치유할 수 있는 레벨의 결함인지를 판단한다. 각 계층의 장치는 발생된 결함이 자신이 치유할 수 있는 레벨의 결함이면 적절한 치유 전략에 따라 결함을 해결한다. 그리고 각 계층은 만약 결함이 자신이 치유할 수 없는 레벨의 결함이면 자신의 상위 계층에 결함 발생을 보고한다. Specifically, the sensor network has a hierarchical healing structure. According to the present invention, each layer of device has a self-healing ability and can heal defects occurring in its lower layer and unable to heal in the lower layer. Devices at each layer have appropriate healing strategies based on their hardware and software capabilities, and when a fault occurs, it determines if the fault is a level of fault that can be repaired. Each layer of device resolves the defect according to the appropriate healing strategy if the generated defect is a level at which it can heal. Each layer reports a defect occurrence to its upper layer if the defect is a level of defect that it cannot heal.

이를 위해 본 발명은 결함들을 복수개의 레벨로 분류한 결함 모델을 생성한다. To this end, the present invention generates a defect model that classifies defects into a plurality of levels.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결함 모델을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a defect model according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 결함 모델(fault model)은 USN에서 발생할 수 있는 결함들을 그 특성 또는 속성에 따라 분류한 것이다. 본 실시예에 따른 결합 모델에서 결함들은 QoS(Quality of Service), 소프트웨어, 장치 및 환경에 따라 분류되었다. Referring to FIG. 2, a fault model classifies defects that may occur in a USN according to their characteristics or attributes. Defects in the combined model according to the present embodiment were classified according to Quality of Service (QoS), software, device, and environment.

QoS (서비스) 결함은 요구된 서비스 품질의 유지와 관련된다. QoS는 USN의 미리 결정된 서비스 모델에 근거한다. 만약 특정 서비스의 품질이 요구된 품질보다 낮으면 시스템 에러가 발생된다. QoS (service) defects are associated with maintaining the required quality of service. QoS is based on the predetermined service model of the USN. If the quality of a particular service is lower than the required quality, a system error occurs.

소프트웨어 결함은 소프트웨어의 논리적 오류, 설계상 또는 구현상 에러를 의미한다. 설계 시, 그 소프트웨어가 영구적인 결함을 나타내면, 이는 시스템 상태 및 프로그램 제어 흐름 및 통신 링크와 같은 연산 동작(operation behavior)에 나쁜 영향을 미친다. Software defects mean logical, design, or implementation errors in software. In design, if the software exhibits permanent defects, it adversely affects system behavior and operation behavior such as program control flows and communication links.

장치 결함은 예컨대, 센서의 배터리 또는 하드웨어 부분에 관련된다. 예컨대, 특정 하드웨어 결함은 하나의 게이트웨이에서 다른 게이트웨이까지의 모든 유선 통신을 방해할 수 있다. Device defects are related to, for example, the battery or hardware portion of the sensor. For example, certain hardware defects can interfere with all wired communications from one gateway to another.

환경 결함은 네트워크가 USN 서비스를 유지하기 위한 기본 환경을 가정한다면 환경에 의해 발생된 통신 장애(disturbance) 또는 동작 오류는 환경 결함이다. 환경적 제약(environment constraint)은 일시적인 네트워크 방해물, 바람, 비 등이 될 수 있다.An environmental defect is a communication failure or operation error caused by the environment if the network assumes a basic environment for maintaining the USN service. Environmental constraints can be temporary network obstructions, wind and rain.

도 2에 도시된 바와 같이, QoS 결함이 가장 치유하기 쉬운 결함이며, 소프트웨어 결함, 장치 결함, 환경 결함 순으로 치유하기 어려운 결함이다.As shown in Fig. 2, the QoS defects are the defects that are most easy to heal, and are the defects that are hard to heal in order of software defects, device defects, and environmental defects.

본 발명에 따라, 센서 노드와 싱크 노드는 USN 서비스들을 수행하는 능력이 다르다. 일반적으로 센서 노드는 싱크 노드보다 낮은 파워로 동작하며, 싱크 노드는 PC와 같은 높은 파워로 동작한다. 그러므로, 각 노드 계층은 서로 다른 치유 구성요소(healing component)를 갖는다. According to the present invention, the sensor node and sink node differ in their ability to perform USN services. In general, sensor nodes operate at lower power than sink nodes, and sink nodes operate at higher power, such as PCs. Therefore, each node layer has a different healing component.

도 3은 본 발명에 따라 USN에서 결함을 치유하는 경우 제어 흐름을 나타낸다.3 shows a control flow when healing a defect in a USN in accordance with the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 센서 노드(100)는 단계 401에서 결함이 발생하였는 지를 모니터링한다. 결함은 전술한 바와 같이, 서비스 요구사항, 소프트웨어, 하드웨어 및 주변 환경에 관련하여 발생할 수 있는 모든 오류를 포함한다. Referring to FIG. 3, first, the sensor node 100 monitors whether a defect has occurred in step 401. Defects include any errors that may occur with respect to service requirements, software, hardware and the surrounding environment, as described above.

센서 노드(100)는 결함이 발생하였으면 단계 403으로 진행하여 미리 저장된 결함 모델에서 발생된 모델을 검색한다. 결함 모델은 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같으며, 센서 노드(100)는 각 결함에 대한 해결 시나리오를 저장하고 있다. If a defect has occurred, the sensor node 100 searches for a model generated from a previously stored defect model in step 403. The defect model is as shown in FIG. 2, for example, and the sensor node 100 stores resolution scenarios for each defect.

센서 노드(100)는 단계 405에서 결함 모델을 통해 발생된 결함을 스스로 치유할 수 있는 지를 판단할 수 있다. 만약 발생된 결함이 QoS 결함이라면 센서 노드(100)는 발생된 결함을 스스로 치유할 수 있다. 그에 따라 센서 노드(100)는 단계 407에서 발생된 결함에 대응한 치유 전략을 실행한다.The sensor node 100 may determine whether it is possible to heal a defect generated through the defect model in operation 405. If the generated defect is a QoS defect, the sensor node 100 may heal itself. Accordingly, sensor node 100 executes a healing strategy corresponding to the defect generated in step 407.

예컨대, 센싱 정보의 값이 특정 임계값을 넘어설 경우, 센서 노드(100)는 이웃 센서 노드들의 센싱 값과 비교한 후 필요한 경우 소프트웨어를 업데이트한다. 또한, 센서 노드(100)는 상위 노드, 즉, 싱크 노드(2000로 소정의 요청을 전송하고 미리 정해진 시간 내에 응답을 받지 못하면, 요청 메시지를 재전송한다. For example, when the value of the sensing information exceeds a certain threshold, the sensor node 100 compares the sensing values of neighboring sensor nodes and updates the software as necessary. In addition, if the sensor node 100 transmits a predetermined request to a higher node, that is, the sink node 2000 and does not receive a response within a predetermined time, the sensor node 100 resends the request message.

또한, 발생된 결함이 장치 결함이거나 환경적 결함이더라도, 센서 노드(100)는 자신이 할 수 있는 동작을 수행한 후 해당 결함을 다시 체크할 수도 있다.In addition, even if the generated defect is an apparatus defect or an environmental defect, the sensor node 100 may check the defect again after performing an operation that can be performed by the sensor node 100.

예컨대, 센서 노드(100)가 악천후, 예컨대, 폭우에 노출되어 동작 오류이 발생한 경우, 센서 노드(100)는 일시적으로 전력을 차단하고 그 오퍼레이팅 시스템을 재부팅한다. 센서 노드(100)는 재부팅 후에도 동작 오류가 있으면 상위 계층의 싱크 노드에 결함 발생을 보고한다.For example, when the sensor node 100 is exposed to bad weather, for example, heavy rain, an operation error occurs, the sensor node 100 temporarily shuts off power and reboots the operating system. If there is an operation error even after rebooting, the sensor node 100 reports a defect occurrence to the sink node of the upper layer.

또한, 센서 노드(100)의 배터리가 부족한 경우에는 센서 노드(100)는 상위 노드로 중요한 정보를 먼저 전송하고 배터리의 교체를 요구할 수 있다. In addition, when the battery of the sensor node 100 is low, the sensor node 100 may first transmit important information to the upper node and request replacement of the battery.

이와 같이, 각 발생 결함들은 모델링되어 있고 그에 적합한 시나리오 즉, 전략을 가지고 있으므로, 센서 노드(100)는 결함이 발생하면, 자신이 치유 가능한 결함이면 신속하게 결함을 치유할 수 있다. As such, since each generated defect is modeled and has a suitable scenario, that is, a strategy, the sensor node 100 can quickly heal the defect if the defect occurs, if the defect is self-healing.

센서 노드(100)는 발생된 결함이 스스로 치유할 수 없는 결함이면 단계 409에서 싱크 노드(200)로 결함 발생(409)를 보고한다. The sensor node 100 reports the defect occurrence 409 to the sink node 200 in step 409 if the generated defect is a defect that cannot be repaired by itself.

예컨대, 센서 노드(100)의 소프트웨어에서 논리적인 오류가 발생하면, 센서 노드(100)는 싱크 노드(200)에게 버그 치유(bug fix)를 요청하거나, 다른 센서 노드(100)에게 자신의 역할을 대신 수행할 것을 요청할 수 있다. For example, when a logical error occurs in the software of the sensor node 100, the sensor node 100 requests a bug fix from the sink node 200 or plays a role of another sensor node 100. You can ask them to do it instead.

또, 센서 노드(100)는 설계 상 오류로 인해 정상적인 서비스를 제공하지 못하는 경우 싱크 노드(200)로 소프트웨어 업데이트를 요청하거나 새로운 소르트웨어로의 교체를 요청할 수 있다. In addition, when the sensor node 100 fails to provide a normal service due to an error in design, the sensor node 100 may request a software update from the sink node 200 or a replacement with new software.

싱크 노드(200)는 센서 노드(200)로부터 결함 발생을 보고받으면, 단계 411에서 해당 결함을 치유할 수 있는 지를 판단한다. When the sink node 200 reports the occurrence of a defect from the sensor node 200, the sink node 200 determines whether the corresponding defect can be cured at step 411.

만약 발생된 결함이 소프트웨어적 동작 결함이라면 싱크 노드(200)는 단계 413에서 센서 노드(100)에서 발생된 결함을 치유할 수 있다.If the generated defect is a software operation defect, the sink node 200 may heal the defect generated at the sensor node 100 in step 413.

예컨대, 센서 노드(100)로부터 소프트웨어 업데이트 또는 소프트웨어 교체 요청을 수신하면, 싱크 노드(200)는 싱크 노드(100)의 해당 소프트웨어를 업데이트하거나 교체한다. For example, upon receiving a software update or software replacement request from the sensor node 100, the sink node 200 updates or replaces the corresponding software of the sink node 100.

그리고, 싱크 노드(200)는 센서 노드(100)에서 발생된 결함이 자신이 치유할 수 없는 결함이면 단계 415에서 관리자 노드(300)에게 결함 발생을 보고한다.In addition, the sink node 200 reports a defect occurrence to the manager node 300 in step 415 if the defect generated in the sensor node 100 is a defect that cannot be repaired by the sink node 200.

예컨대, 특정 하드웨어 모듈이 동작하지 않는 경우, 싱크 노드(200)는 이를 관리자 노드(300)로 보고하여 해당 하드웨어 모듈을 교체할 수 있도록 한다. For example, when a specific hardware module does not operate, the sink node 200 may report this to the manager node 300 to replace the hardware module.

상기와 같은 센서 노드와 싱크 노드의 구성 및 동작을 도 4를 참조하여 설명한다. The configuration and operation of the sensor node and the sink node as described above will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 노드 및 싱크 노드의 블록 구성도를 나타낸 도면이다.4 is a block diagram illustrating a sensor node and a sink node according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 센서 노드(100)는 본 발명에 따라 결함을 치유하기 위한 블록(110) 및 기존의 센싱 동작을 위한 블록(120)을 포함한다. 결함을 치유하기 위한 블록은 치유부(healing component)라고 하고, 센싱 동작을 위한 블록은 센서부라고 한다.Referring to FIG. 4, the sensor node 100 includes a block 110 for healing a defect and a block 120 for a conventional sensing operation according to the present invention. The block for healing the defect is called a healing component, and the block for the sensing operation is called a sensor component.

센서부(120)는 실질적으로 감지를 수행하는 센서(126), 센서(126)을 구동하는 센서 구동부(124) 및 센서 구동부(124)를 제어하는 제어부(122)를 포함한다. 이 제어부(122)는 오퍼레이팅 시스템일 수 있다.The sensor unit 120 includes a sensor 126 that substantially performs sensing, a sensor driver 124 that drives the sensor 126, and a controller 122 that controls the sensor driver 124. This controller 122 may be an operating system.

그리고, 치유부(110)는 진단부(112), 센서 모니터/피드백부(114), 통신부(116) 및 센서 어댑터(118)를 포함한다.The healing unit 110 includes a diagnosis unit 112, a sensor monitor / feedback unit 114, a communication unit 116, and a sensor adapter 118.

센서 모니터/피드백부(114)는 제어부(122)를 통해 센서 정보를 관찰, 즉 모니터링하고, 센서 정보를 수집하여 진단부(112)로 전송한다. The sensor monitor / feedback unit 114 monitors the sensor information through the control unit 122, that is, monitors the sensor information, collects the sensor information, and transmits the sensor information to the diagnosis unit 112.

진단부(112)는 센서 모니터/피드백부(114)로부터 센서 정보를 제공받으면 현 재의 센서 상태가 긴급한(emergency) 상황인지를 판단한다. 예컨대, 센서가 주변의 온도를 측정하는 센서인 경우, 주변 온도가 비정상적으로 높으면, 진단부(112)는 긴급하게 해당 결함에 대응한 전략을 실행한다. 이런 경우, 전략은 진단부(112)는 통신부(116)를 통해 긴급 상황임을 싱크 노드(200)를 통해 관리자에게 보고하는 것이다.The diagnosis unit 112 determines whether the current sensor state is an emergency situation when the sensor information is received from the sensor monitor / feedback unit 114. For example, if the sensor is a sensor for measuring the ambient temperature, if the ambient temperature is abnormally high, the diagnostic unit 112 urgently executes a strategy corresponding to the defect. In this case, the strategy is for the diagnosis unit 112 to report to the manager through the sink node 200 that the emergency situation through the communication unit 116.

또, 진단부(112)는 센서 정보에 근거하여 결함이 발생하였는 지를 판단할 수 있다. 결함이 발생하면, 진단부(112)는 자체적으로 처리가능한 결함이면, 해당 결함을 그에 대응한 전략에 따라 처리한다. In addition, the diagnosis unit 112 may determine whether a defect occurs based on the sensor information. If a defect occurs, the diagnostic unit 112 processes the defect according to a strategy corresponding thereto if it is a defect that can be processed by itself.

진단부(112)는 발생된 결함을 자체적으로 처리하지 못하면, 통신부(116)를 통해 싱크 노드(200)에 결함 발생을 보고한다.If the diagnosis unit 112 does not process the generated defect by itself, the diagnosis unit 112 reports the defect occurrence to the sink node 200 through the communication unit 116.

그에 따라 센서 노드(100)는 싱크 노드(200)로부터 결함을 치유하는 치유 코드 또는 전략 등을 수신할 수 있다. 이 경우, 치유 코드는 통신부(116)를 통해 센서 어댑터(118)로 전달된다. 센서 어댑터(118)는 치유 코드 또는 전략을 실행한다. 센서 모니터/피드백부(114)는 치유 코드 또는 전략이 실행되었음에도 결함이 치유되지 않으면, 통신부(116)를 통해 그 결과를 싱크 노드(200)에 피드백한다. Accordingly, the sensor node 100 may receive a healing code or a strategy for healing a defect from the sink node 200. In this case, the healing code is delivered to the sensor adapter 118 via the communication unit 116. Sensor adapter 118 executes the healing code or strategy. The sensor monitor / feedback unit 114 feeds the results back to the sink node 200 via the communication unit 116 if the defect is not healed even though the healing code or strategy has been executed.

싱크 노드(200)는 센서 노드(100)보다 높은 처리 및 통신 능력을 가지고 있다. 이러한 싱크 노드(200)는 통신부(210), 싱크 모니터(220), 센서 게이지부(230), 진단부(240), 센서 재구성부(250), 싱크 어댑터(260), 치유 코드 생성부(270)을 포함한다.The sink node 200 has a higher processing and communication capability than the sensor node 100. The sink node 200 includes a communication unit 210, a sink monitor 220, a sensor gauge unit 230, a diagnosis unit 240, a sensor reconstruction unit 250, a sink adapter 260, and a healing code generator 270. ).

싱크 노드(200)는 통신부(210)를 통해 센서 정보를 수신할 수 있다. 이러한 센서 정보는 센서 게이지부(sensor gauge)(230)로 전달된다. 센서 게이지부(230)는 센서 정보를 수집하여 진단부(240)에 제공한다. 진단부(240)는 센서 정보를 읽고 센서 노드에 결함이 발생하였는 지를 판단한다. 만약 결함이 발생하였으면, 진단부(240)는 해당 결함을 치유할 수 있는 지를 판단한다. 이 경우, 진단부(240)는 전술한 도 2에 도시된 결함 모델에 근거하여 판단한다.The sink node 200 may receive sensor information through the communication unit 210. This sensor information is transmitted to the sensor gauge 230. The sensor gauge unit 230 collects sensor information and provides the sensor information to the diagnosis unit 240. The diagnosis unit 240 reads sensor information and determines whether a defect occurs in the sensor node. If a defect occurs, the diagnosis unit 240 determines whether the defect can be cured. In this case, the diagnosis unit 240 determines based on the defect model shown in FIG. 2 described above.

만약 해당 결함을 치유할 수 있다면 진단부(240)는 치유 코드 생성부(270)에 결함을 치유할 수 있는 치유 코드 또는 전략의 생성을 요청한다.If the defect can be healed, the diagnosis unit 240 requests the healing code generator 270 to generate a healing code or strategy that can heal the defect.

치유 코드 생성부(270)는 진단부(240)의 제어 하에 요청된 치유 코드 또는 전략을 생성하여 통신부(210)를 통해 센서 노드(100)로 전송한다. 치유 코드 생성부(270)는 룰 데이터베이스(272)를 포함할 수 있다. 룰 데이터베이스(272)는 치유 코드 생성부가 센서 노드(100)의 결함에 대응하여 전략 또는 코드를 저장할 수 있다. 치유 코드 생성부(270)는 룰 데이터베이스(272)에 기반하여 동작한다.The healing code generator 270 generates the requested healing code or strategy under the control of the diagnosis unit 240, and transmits the generated healing code or strategy to the sensor node 100 through the communication unit 210. The healing code generator 270 may include a rule database 272. The rule database 272 may store a strategy or code in response to a defect of the sensor node 100 in the healing code generator. The healing code generator 270 operates based on the rule database 272.

센서 재구성부(250)는 센서 노드의 결함이 치유되지 않은 경우 결함이 발생한 센서 노드를 센서 네트워크에서 제외하도록 재구성(reconfiguration)을 실행한다. 센서 재구성부(250)는 ADL(Architecture Description Language)으로 기술된 센서 네트워크 모델을 기반으로 손쉽게 센서 네트워크를 재구성할 수 있다. The sensor reconfiguring unit 250 reconfigures to remove the sensor node in which the defect has occurred from the sensor network when the defect of the sensor node is not healed. The sensor reconstruction unit 250 may easily reconfigure the sensor network based on a sensor network model described in Architecture Description Language (ADL).

센서 네트워크 모델은 싱크 노드와 관리자 노드가 가지고 있다. 싱크 노드가 가지고 있는 센서 네트워크 모델은 센서 노드들의 네트워크 구성 내용을 갖는다. 관리자 노드가 가지고 있는 센서 네트워크 모델은 싱크 노드 이하 전체 네트워크에 대한 내용을 포함한다. 센서 네트워크 모델은 사전에 전문가에 의해 ADL을 이용하 여 정의/기술된 것이다. 센서 재구성부(250)는 센서가 제거/추가/변경되는 치유 작업이 일어났을 때, ADL 내용을 기반으로 네트워크를 재구성할 수 있다. The sensor network model is owned by sink nodes and manager nodes. The sensor network model of the sink node has the network configuration of the sensor nodes. The sensor network model of the manager node includes the entire network under the sink node. The sensor network model has been previously defined / described by an expert using ADL. The sensor reconstruction unit 250 may reconfigure the network based on the ADL contents when a healing operation in which the sensor is removed / added / changed occurs.

싱크 모니터(220) 및 싱크 어댑터(260)는 센서 모니터(114) 및 센서 어댑터(118)의 동작과 유사하다. 싱크 모니터(220)는 싱크 정보를 감시하고, 싱크 정보에 따라 싱크 노드에서의 결함 발생 여부를 파악하여 이를 관리자 노드에게 전달한다. 따라서 싱크 모니터(220)의 입출력은 관리자 노드의 치유 관리자와 연결되어 있다. 싱크 모니터(220)는 센싱 데이터베이스(222) 및 위치 데이터베이스(224)를 포함할 수 있다. 싱크 어댑터(260)는 관리자 노드의 치유 관리자에게서 받은 치유 전략을 실행한다.Sink monitor 220 and sink adapter 260 are similar in operation to sensor monitor 114 and sensor adapter 118. The sink monitor 220 monitors the sink information, determines whether a defect occurs in the sink node according to the sink information, and delivers the same to the manager node. Therefore, the input / output of the sink monitor 220 is connected to the healing manager of the manager node. The sink monitor 220 may include a sensing database 222 and a location database 224. The sink adapter 260 executes the healing strategy received from the healing manager of the manager node.

관리자 노드(300)는 싱크 노드(200)의 치유 구성요소들과 유사한 구성요소들을 포함할 수 있다. 즉, 관리자 노드(300)는 센서 노드(100)에서 발생하는 결함 뿐 아니라 싱크 노드(200)에서 발생하는 결함을 해결하기 위한 구성요소들을 포함할 수 있다. 관리자 노드(300)의 구성은 도 4를 참조하여 당업자에게 명백하다.The manager node 300 may include components similar to the healing components of the sink node 200. That is, the manager node 300 may include components for resolving defects occurring at the sink node 200 as well as defects occurring at the sensor node 100. The configuration of the manager node 300 is apparent to those skilled in the art with reference to FIG. 4.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

Claims

In the sensor network,

Defect model modeling defects occurring in the sensor network according to the characteristics of the defects and corresponding strategies, and if a defect occurs, it is determined whether the generated defect is self-healing based on the defect model, Sensor nodes that report this to their parent if they are not self-healing,

As a higher node of the sensor node, if a defect occurrence is reported from the sensor node, it is determined whether the defect can be healed, and if the defect can be healed, a healing code or strategy is generated and provided to the sensor node. Include sink nodes that report to the parent if the fault cannot be repaired,

The sensor node includes a sensor unit for operating a sensor and a healing unit for healing a defect, wherein the healing unit observes sensor information, collects sensor information, and reports the result after applying a healing code or strategy to the sensor unit. The sensor monitor / feedback unit feeding back to the sink node and the sensor unit determine whether a defect occurs in the sensor unit, and if the state of the sensor unit is an emergency situation, and implements a strategy suitable for an emergency situation. A diagnosis unit reporting the occurrence of the defect to the sink node if the defect is not self-healing, a sensor adapter applied to the sensor unit upon receiving a strategy or healing code for repairing the defect from the sink node, and the sink node; And a communication unit for communicating with the sensor network.

The sensor network of claim 1, wherein the defect model classifies defects according to quality of service, software, device, and environment.

3. The method of claim 2, wherein the Quality of Service defect is a defect associated with maintaining required USN quality of service.

The software defect is a defect related to the software of the sensor node,

The device fault is a fault associated with the battery or hardware of the sensor node,

And wherein the environmental defect is a defect related to communication disturbance and operational error caused by the environment.

delete

The method of claim 1, wherein the sink node is

A sensor gauge unit for collecting sensor information from the sensor node;

Healing code generation unit for generating a strategy or healing code for healing the defect of the sensor node,

If it is determined that a defect has occurred in the sensor node according to sensor information from the sensor gauge unit, or if a defect occurrence is reported from the sensor node, it is determined whether the defect can be cured, and if the defect can be cured, the healing is performed. A diagnosis unit for generating a strategy or healing code to the code generator, and reporting to a higher node if it cannot be repaired;

And a communication unit for transmitting the generated strategy and healing code to the sensor node.

The method of claim 5, wherein the sink node is

A sink monitor that monitors sink information and communicates whether a fault has occurred to the manager node according to the sink information;

And a sink adapter for executing the healing strategy provided from the manager node.

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