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무선 센서 네트워크에서 잔여 에너지 레벨을 이용한 클러스터 형성 기법
A Cluster Formation Scheme with Remaining Energy Level of Sensor Nodes in Wireless Sensor Networks 원문보기

한국인터넷방송통신·TV학회논문지 = The Journal of The Institute of Webcasting, Internet Television and Telecommunication, v.9 no.6, 2009년, pp.49 - 54  

장경수 (경인여자대학 정보미디어학부) ,  강정진 (동서울대학 정보통신과) ,  고훈준 (경인여자대학 정보미디어학부)

초록
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무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 제한된 자원과 센싱 능력을 가지고 있으며 분산된 환경에서 동작한다. 특히 적은 에너지 자원을 가지고 있으며, 한 번 살포된 후에는 사용자의 접근이 제한되며 배터리를 교체할 수 없다. 에너지 소비를 최소화하여 전체 센서 네트워크의 수명을 최대화하는 것은 중요한 이슈 중 하나이다. LEACH에서는 현재 에너지 량을 고려하지 않고 확률적으로 클러스터 헤드를 선택한다. 본 논문에서는 평균 에너지 레벨보다 센서 노드의 에너지 레벨이 높을 경우, 클러스터 헤드로 선출될 자격을 부여하는 클러스터 형성 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 클러스터 형성 기법의 우수성을 검증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Sensor nodes in wireless sensor networks operate in distributed environments with limited resources and sensing capabilities. Especially, a sensor node has a small energy. After the sensor nodes are distributed in some area, it is not accessible to the area. AIso, a battery of sensor node cannot cha...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 센서 노드의 에너지 레벨을 이용하여 평균 에너지 레벨보다 더 많이 에너지를 보유한 센서 노드 중에서 클러스터 헤드를 선택하여 클러스터를 형성하고자 한다. 그렇게 함으로써 적은 에너지를 보유한 센서 노드들이 연속해서 클러스터 헤드로 선택되고 클러스터가 형성되는 것을 방지하여 무선 센서 네트워크의 수명을 연장하고자 한다. 기존의 [2]의 LEACH-C에서는 GPS 수신기가 각 센서 노드에 장착되어 있는 것을 가정하였으나 본 논문에서는 그런 가정이 필요 없다.
  • 본 논문에서는 센서 노드에 남은 에너지 레벨을 고려한 클러스터 형성 기법을 제안한다. 모든 센서 노드에게 균등하게 에너지를 소비하게 하여 죽는 노드 수를 줄임으로써 무선 센서 네트워크의 수명을 연장하고자 한다.
  • 본 논문에서는 센서 노드에 남은 에너지 레벨을 고려한 클러스터 형성 기법을 제안한다. 모든 센서 노드에게 균등하게 에너지를 소비하게 하여 죽는 노드 수를 줄임으로써 무선 센서 네트워크의 수명을 연장하고자 한다.
  • 본 논문에서는 센서 노드의 에너지 레벨을 이용하여 평균 에너지 레벨보다 더 많이 에너지를 보유한 센서 노드 중에서 클러스터 헤드를 선택하여 클러스터를 형성하고자 한다. 그렇게 함으로써 적은 에너지를 보유한 센서 노드들이 연속해서 클러스터 헤드로 선택되고 클러스터가 형성되는 것을 방지하여 무선 센서 네트워크의 수명을 연장하고자 한다.
  • 본 논문에서는 센서 노드의 에너지 소비를 균등하게하고, 에너지가 적게 남은 센서 노드가 연속하여 클러스터 헤드로 선택되어 클러스터가 형성되는 것을 방지하기 위하여 센서 노드의 잔여 에너지 레벨을 고려한 클러스터 형성 기법을 제안하였다. BS는 클러스터 헤드로부터 받은 센싱 정보와 에너지 레벨의 합, 그리고 멤버 노드의 수를 취합한 후 평균 에너지 레벨을 모든 노드에게 브로드캐스트한다.

가설 설정

  • 노드는 이동하지 않고 고정되어 있다고 가정하였으며, 20 초마다 한 번씩 클러스터를 재구성하도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
클러스터는 무엇으로 구성되는가? 무선 센서 네트워크에서 데이터 수집을 위해서는 효율적인 네트워크 구성이 필요하며, 노드들은 클러스터로 불리는 작은 그룹으로 나눠진다. 각 클러스터는 클러스터 헤드와 멤버 노드들로 구성된다[2]. 멤버 노드는 데이터를 수집하여 클러스터 헤드 노드에게 전송하며, 이것을 수신한 클러스터 헤드는 베이스 스테이션에 전송한다.
클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 어떤 단계로 나누어져 있는가? 프로토콜은 모두 3단계로 나누어져 있다. 셋업단계(set-up phase)와 스케줄 생성 단계 그리고, 데이터 전송 단계로 나뉘어져 있다.
무선 센서 네트워크는 어떤 특성을 가지고 있는가? 최근 무선통신 기술, 센서 및 MEMS(Micro Elector Mechanical Systems) 기술, 저 전력 RF 설계 기술의 발달로 무선 센서 네트워크가 등장하고 있다[1]. 무선 센서 네트워크는 ad hoc 네트워크와 달리 제한된 자원을 가지고 있으며, 한 번 배치된 후에는 접근이 불가능한 특성을 가지고 있다. 재난 지역의 모니터링, 군사적 목적으로 이용될 수 있지만, 메모리, 프로세서, 배터리 등 자원이 한정되어 있다.
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참고문헌 (8)

  1. I, A Akyildiz, W. Su, Y. S. Subramaniam, and E. Cayirci, "A Survey on Sensor Networks", IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 8, pp. 102-114, Aug. 2002 

  2. Wendi B. Heinzelman et al, "An application-Specific Protocol Architecture for wireless MicroSensor Networks", IEEE Trans. on Wireless Communications, vol. 1, no. 4, Oct. 2002 

  3. Ossama Younis and sonia Fahrny, "Distributed Clustering in Ad-hoc Sensor Networks: A Hybrid, Energy-Efficient Approach", IEEE INFOCOM 2004, 2004 

  4. UCB/LBNIlVINT, "Network Simulator 2", http://www.isi.edu/vint/nsnam/ 

  5. 장경수 외 2인, "WSN에서 네트워크 수명 연장을 위한 클러스터 헤드 선출 알고리즘", 한국인터넷방송통신TV학회 추계학술대회논문집, 한성대학교, pp. 31-34, 2009년 12월 

  6. Hyung Su Lee, Kyung Tae Kim, and Young Youn, "A New Cluster Head Selection Scheme for Long Lifetime of Wireless Sensor Networks", LNCS 3983, pp.519-528, 2006 

  7. 이상훈, 석정봉, "무선센서 네트워크를 위한 LEACH 프로토콜의 에너지 효율 향상 방안", 한국통신학회논문지, Vol. 33, No. 2, pp. 76-81, 2008. 

  8. Ossama Younis et al, "Node Clustering in Wireless Sensor Networks: Recent Developments and Deployment Chalenges", IEEE Network, pp. 20-25, May/June 2006 

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