(57)【要約】      （修正有）【課題】ネットワークを構成する送信ノードで最小限の電力を使用して受信ノードにデータを伝送する。【解決手段】送信ノードから受信ノードにデータを伝送するに先立ち、受信ノードに対する所定の伝送パワー値があるかを確認し、所定の伝送パワー値がなければ、送信ノードからデータを受信ノードに最高パワーで伝送する。データを受信した受信ノードでＲＳＳＩ値計算し、ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて送信ノードに伝送し、ＡＣＫを受信した送信ノードで、ＡＣＫに添付されたＲＳＳＩ値によって大略的な伝送パワー値を計算する。以後に新しいデータが発生すれば、送信ノードで新たに決定された最小伝送パワーでデータを受信ノードに伝送し、新たに決定された最小伝送パワーでデータを受信した受信ノードでＲＳＳＩ値を計算し、ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する。送信ノードで、伝送されたＲＳＳＩ値よって最小伝送パワーレベルを調節する。【選択図】図２
2009159584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ノードから受信ノードにデータを伝送するに先立ち、前記受信ノードに対する所定の伝送パワー値があるかを確認する段階、
所定の伝送パワー値がなければ、前記送信ノードからデータを受信ノードに最高パワーで伝送する段階、
データを受信した前記受信ノードでＲＳＳＩ値計算し、前記ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する段階、
前記ＡＣＫを受信した前記送信ノードで、前記ＡＣＫに添付されたＲＳＳＩ値によって大略的な伝送パワー値を計算する段階、を含むＬ−ＴＰＣ過程；及び
以後に新しいデータが発生すれば、前記送信ノードで新たに決定された最小伝送パワーでデータを前記受信ノードに伝送する段階、
前記新たに決定された最小伝送パワーでデータを受信した受信ノードでＲＳＳＩ値を計算し、前記ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する段階、
前記送信ノードで、伝送されたＲＳＳＩ値よって最小伝送パワーレベルを調節する段階、を含むＳ−ＴＰＣ過程；を含むことを特徴とする無線センサーネットワークにおける電力消耗最小化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小電力で効率的で安定的な無線センサーネットワークを構成する方法に係り、より詳しくは、本発明は、ネットワークを構成する送信ノードで最小限の電力を使用して受信ノードにデータを伝送することにより、前記送信ノードでのデータ送信の際に消耗する電力を最小化する無線センサーネットワークにおける電力消耗最小化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線センサーネットワークにおいて、それぞれのノードは小容量のバッテリーで運用されるので、データを送受信するとき、最大限小さいエネルギーを使用して安定的にデータを伝送するのが重要である。
【０００３】
このような伝送パワー制御（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方法としては、従来のラジオチップを介してデータを送信するとき、適切なパワー値を調節して、伝送時に消耗するエネルギーを減らす方法を使用した。
【０００４】
図１は従来無線センサーネットワークにおいて、送信ノードから伝送されるデータ伝送範囲を示す図である。
【０００５】
図１を参照するに、従来の無線センサーネットワークにおいて、送信ノードでＣＣ２４２０ラジオチップを利用してデータを最大電力（０ｄＢｍ）で伝送すれば、１７．４ｍＡの電流が消費される。前記０ｄＢｍでデータを伝送させることができる有効距離は７０〜１００ｍで、これは受信ノードが前記有効距離範囲より近い場合にあまり大きな領域になる。したがって、伝送パワーを適切に調整したら、伝送の際に発生するエネルギーを減らすことができる。
【０００６】
図１において、受信ノードの位置を考慮すれば、−１５ｄＢｍでデータを伝送する場合にも充分に目的地にデータを伝送することができ、この場合、消耗する電流を９．９ｍＡに低めることができる。
【０００７】
すなわち、伝送パワー制御によって伝送エネルギーを減らすためには、１００％に近い伝送率を提供することができる最小伝送パワー値を捜すことが先行しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記問題点を解決するためになされた本発明は、小電力で効率的で安定的な無線センサーネットワークを構成する方法を提供することを目的とし、特に、本発明は、ネットワークを構成する送信ノードで最小限の電力を使用して受信ノードにデータを伝送することにより、前記送信ノードでデータを送信するときに消耗する電力を最小化する無線センサーネットワークにおける電力消耗最小化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明は、送信ノードから受信ノードにデータを伝送するに先立ち、前記受信ノードに対する所定の伝送パワー値があるかを確認する段階、所定の伝送パワー値がなければ、前記送信ノードからデータを受信ノードに最高パワーで伝送する段階、データを受信した前記受信ノードでＲＳＳＩ値計算し、前記ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する段階、前記ＡＣＫを受信した前記送信ノードで、前記ＡＣＫに添付されたＲＳＳＩ値によって大略的な伝送パワー値を計算する段階、を含むＬ−ＴＰＣ過程；及び以後に新しいデータが発生すれば、前記送信ノードで新たに決定された最小伝送パワーでデータを前記受信ノードに伝送する段階、前記新たに決定された最小伝送パワーでデータを受信した受信ノードでＲＳＳＩ値を計算し、前記ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する段階、前記送信ノードで、伝送されたＲＳＳＩ値よって最小伝送パワーレベルを調節する段階、を含むＳ−ＴＰＣ過程；を含むことを特徴とする、無線センサーネットワークにおける電力消耗最小化方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明は、小電力で効率的で安定的な無線センサーネットワークを構成する方法を提供し、特に、本発明は、ネットワークを構成する送信ノードで最小限の電力を使用して受信ノードにデータを伝送することにより、前記送信ノードでデータを送信するときに消耗する電力を最小化する無線センサーネットワークにおける電力消耗最小化方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明と本発明の動作性の利点及び本発明の実施によって達成される目的を充分に理解するためには、本発明の好適な実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載した内容を参照しなければならない。
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明することで、本発明を詳細に説明する。各図面に示された同一参照符号は同一部材を示す。
【００１３】
本発明はＯＤＴＰＣ（Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アルゴリズムを利用して、送信ノードからデータを受信ノードに伝送するときに消耗する電力を最小化する方法を提供する。
【００１４】
前記ＯＤＴＰＣアルゴリズムはＯｎ−ｄｅｍａｎｄ方式で、各ノードが前もって伝送パワーを決定するために、多数回にかけてデータを送受信せず、実際にデータの伝送が要求される場合に適正な伝送パワーを決定する方式である。したがって、従来のアルゴリズムの初期化過程で発生するエネルギー消費を減らすことができる。
【００１５】
図２は本発明のＯＤＴＰＣアルゴリズムの基本概念を示す図である。図２を参照するに、ＯＤＴＰＣアルゴリズムは、大別して、（ａ）に示すＬ−ＴＰＣ（Ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）過程と、（ｂ）に示すＳ−ＴＰＣ（Ｓｍａｌｌ−ｓｃａｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）過程とに分けることができる。
【００１６】
ＯＤＴＰＣアルゴリズムは、基本的にラジオ信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒａｄｉｏ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）によって適正な伝送パワーを決定するが、前記ＲＳＳＩによって適正な伝送パワーを捜すことは無線チャンネルの特性上難しい。
【００１７】
したがって、前記Ｌ−ＴＰＣ過程において、前記ＲＳＳＩに基づいて大略的な伝送パワーを計算し、ついで前記Ｓ−ＴＰＣ過程において、最小伝送パワーレベルを１レベルずつアップダウンしながら調整することになる。
【００１８】
前記Ｓ−ＴＰＣ過程は、ＣＤＭＡの標準伝送パワー制御アルゴリズムであるＣｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  ＣｏｎｔｒｏｌのＩｎｎｅｒ−ｌｏｏｐ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌアルゴリズムと類似の方式である。
【００１９】
図３は本発明のＯＤＴＰＣアルゴリズム上において、送信ノードで適正伝送パワー値を決定する過程を示す図である。図３を参照するに、本発明のＯＤＴＰＣアルゴリズムは、Ｌ−ＴＰＣ過程とＳ−ＴＰＣ過程に分けることができる。
【００２０】
まず、前記Ｌ−ＴＰＣ過程を説明すれば、前記送信ノードは、前記受信ノードにデータを伝送するに先立ち、受信ノードに対して所定の伝送パワー値があるかを確認する（Ｓ１００）。
【００２１】
所定の伝送パワー値がなければ、前記送信ノードはデータを受信ノードに最高パワーで伝送する（Ｓ１１０）。
【００２２】
データを受信した前記受信ノードは、ＲＳＳＩ値を求め（Ｓ１２０）、前記ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する（Ｓ１３０）。
【００２３】
前記ＡＣＫを受信した前記送信ノードは、前記ＡＣＫに添付されたＲＳＳＩ値によって大略的な伝送パワー値を計算する（Ｓ１４０）。
【００２４】
図４を参照するに、前記送信ノードは、前記ＡＣＫに載せられたＲＳＳＩ値によって、下記の式（１）のように、前記送信ノードと受信ノード間の距離を計算することができる。
【００２５】
【数１】
2009159584.tif 000003
この際、前記ｄは８ｍ以上であり、ＲＳＳＩスレショルド値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）（−９３ｄＢｍ）に満足する伝送パワー値ＰｔはＬｏｇ−ｎｏｒｍａｌ  ｓｈａｄｏｗｉｎｇ  Ｐａｔｈ  Ｌｏｓｓモデルによって、下記の式（２）のように求めることができる。その他の要因を考慮して、前記ＰｔにＭ（ｍａｒｇｉｎ）値を付け加えて安全性を確保することができる。
【００２６】
【数２】
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次に、前記Ｓ−ＴＰＣ過程を説明すれば、以後に新しいデータが発生すれば、前記送信ノードは、前記Ｓ１４０段階によって決定された最小伝送パワーでデータを前記受信ノードに伝送する（Ｓ１５０）。
【００２７】
前記Ｓ１４０段階によって決定された最小伝送パワーでデータを受信した受信ノードはＲＳＳＩ値を求め（Ｓ１６０）、前記ＲＳＳＩ値をＡＣＫに載せて前記送信ノードに伝送する（Ｓ１７０）。
【００２８】
前記Ｓ１７０段階で伝送されたＲＳＳＩ値が基準値より高ければ（パワーが基準より低ければ）、最小伝送パワーレベルを１だけ増加させ、基準値より低ければ（パワーが基準より高ければ）、最小伝送パワーレベルを１だけ減少させる（Ｓ１８０）。
【００２９】
すなわち、数学的な方式は、初期に一度実行し、以後には伝送パワーレベルを１ずつ増減させ、図５のように、ガード（ｇｕａｒｄ）領域に受信パワーが位置するようにする。
【００３０】
前記ガードの大きさは、ラジオチップの受信ノード敏感度（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）によって決定される。
【００３１】
本発明は図面に示す一実施例を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、当該技術分野の通常の知識を持った者であれば、これから多様な変形、及び均等な他の実施例が可能である点を理解することが可能であろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ネットワークを構成する送信ノードで最小限の電力を使用して受信ノードにデータを伝送することにより、前記送信ノードでのデータ送信の際に消耗する電力を最小化する無線センサーネットワークにおける電力消耗最小化方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の無線センサーネットワークにおいて送信ノードから伝送されるデータ伝送範囲を示す図である。
【図２】本発明のＯＤＴＰＣアルゴリズムの基本概念を示す図である。
【図３】本発明のＯＤＴＰＣアルゴリズムにおいて、送信ノードで適正伝送パワー値を決定する過程を示す図である。
【図４】本発明の送信ノードでＡＣＫに載せられたＲＳＳＩ値を利用して送信ノードと受信ノード間の距離を計算する原理を示す図である。
【図５】本発明の伝送パワーレベルが調整されなければならないガード領域を示す図である。
【図１】
2009159584.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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