센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법 및 그 장치
METHOD FOR DETERMINING OPTIMUM TRANSMISSION INTERVAL OF SENSOR DATA AND APPARATUS THEREOF
특허 요약
본 발명은 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적어도 하나 이상의 센서에서 일정 기간 동안 센서 데이터를 수집(aggregation)하고, 상기 수집한 센서 데이터를 원격지의 서버 컴퓨터로 전송하는 센서 네트워크에서, 마코프 체인(markov chain)과 재생 보상 이론(renewal reward theory)을 사용하여 생성한 확률 이론 기반의 에너지 소비 모델을 통해 센서 데이터 전송주기를 결정함으로써, 센서에서 사용되는 에너지 소비량을 줄여 전력효율을 향상시킬 수 있는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

센서 데이터를 수집한 시간(t) 동안 소비되는 총 에너지(F)를 계산하는 단계;상기 센서 데이터를 수집한 시간(t) 동안 불필요하게 소비된 에너지의 비율(f)을 재생보상정리에 의해 계산하는 단계;상기 불필요하게 소비된 에너지의 비율(f)이 최소화되는 센서 데이터 전송주기(I)를 계산하는 단계; 및상기 계산한 센서 데이터 전송주기(I)를 센서 데이터 최적 전송주기(I*)로 결정하는 단계;를 포함하며,상기 센서 데이터 최적 전송주기(I*)는,프로덕트 로그 함수(Product Log function)를 계산하고, 상기 계산한 프로덕트 로그 함수에 대한 결함 발생률(λ)의 비율을 포함하도록 계산하여 구하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법.

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청구항 1에 있어서,상기 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법은,상기 불필요하게 소비된 에너지의 비율(f)이,상기 센서 데이터 전송주기(I) 동안 소비되는 평균 에너지(Γ)를 상기 센서 데이터 전송주기(I)로 나눈 값을 산출하고;상기 센서 데이터 전송주기(I)를 확률변수로 한 단위 시간당 소모된 예측 에너지()를 산출하여;상기 산출한 나눈 값에 상기 산출한 단위 시간당 소모된 예측 에너지()를 차감한 값이 되도록 하는 상기 센서 데이터 전송주기(I)를 최적해로 산출함으로써;상기 산출한 최적해를 상기 센서 데이터 최적 전송주기(I*)로 하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법.

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청구항 1에 있어서,상기 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법은,이산시간 마코프 체인을 사용하여, 사이클의 시작, 사이클의 종료 및 사이클 동안 발생하는 센서 결함의 각 상태 간의 전이확률행렬(P)과 상기 각 상태 간의 전이에 사용되는 에너지 소비량(E)을 계산하고, 상기 계산한 전이확률행렬(P)과 상기 각 상태 간의 전이에 사용되는 에너지 소비량(E)을 참조하여, 평균 에너지(Γ)를 계산하는 단계;를 더 포함하며,상기 사이클은,상기 센서 데이터 전송주기(I)와 센서 데이터 전송완료에 필요한 시간(U)을 더한 시간 길이이며,상기 사이클 동안 발생하는 센서 결함은,데이터 수집 중에 발생하는 결함인 상태 1, 데이터 전송 중에서 발생하는 결함인 상태 2, 및 결함이 발생하여 복구 중에 발생하는 결함인 상태 3을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 방법.

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센서 데이터를 수집하는 수집부; 및상기 센서 데이터를 수집한 시간(t) 동안 소비되는 총 에너지(F)를 계산하고, 상기 센서 데이터를 수집한 시간(t) 동안 불필요하게 소비된 에너지의 비율(f)을 재생보상정리에 의해 계산하고, 상기 불필요하게 소비된 에너지의 비율(f)이 최소화되는 센서 데이터 전송주기(I)를 계산하고, 상기 계산한 센서 데이터 전송주기(I)를 센서 데이터 최적 전송주기(I*)로 결정하는 최적 전송주기 결정부;를 포함하며,상기 센서 데이터 최적 전송주기(I*)는,프로덕트 로그 함수(Product Log function)를 계산하고, 상기 계산한 프로덕트 로그 함수에 대한 결함 발생률(λ)의 비율을 포함하도록 계산하여 구하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 장치.

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청구항 5에 있어서,상기 최적 전송주기 결정부는,이산시간 마코프 체인을 사용하여, 사이클의 시작, 사이클의 종료 및 사이클 동안 발생하는 센서 결함의 각 상태 간의 전이확률행렬(P)과 상기 각 상태 간의 전이에 사용되는 에너지 소비량(E)을 계산하고, 상기 계산한 전이확률행렬(P)과 상기 각 상태 간의 전이에 사용되는 에너지 소비량(E)을 참조하여, 평균 에너지(Γ)를 계산하는 단계;를 더 포함하며,상기 사이클은,상기 센서 데이터 전송주기(I)와 센서 데이터 전송완료에 필요한 시간(U)을 더한 시간 길이이며,상기 사이클 동안 발생하는 센서 결함은,데이터 수집 중에 발생하는 결함인 상태 1, 데이터 전송 중에서 발생하는 결함인 상태 2, 및 결함이 발생하여 복구 중에 발생하는 결함인 상태 3을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 장치.

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청구항 5에 있어서,상기 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 장치는,새로운 사이클이 시작되면 경과시간을 확인하여 상기 최적 전송주기 결정부에서 산출한 상기 센서 데이터 최적 전송주기(I*)를 초과하는지의 여부를 판단하고, 상기 판단한 결과 상기 경과시간이 상기 센서 데이터 최적 전송주기(I*) 이내이면, 상기 수집부를 통해 센서 데이터를 계속 수집하도록 하고, 상기 경과시간이 상기 센서 데이터 최적 전송주기(I*)를 초과하면, 상기 수집부에서 현재까지 수집한 상기 센서 데이터를 통신부를 통해 서버 컴퓨터로 전송하도록 하고, 상기 센서 데이터의 전송이 완료되면 상기 사이클을 종료하는 전송 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터의 최적 전송주기 결정 장치.