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무선 센서네트워크에서 효율적인 라우팅 기법에 대한 연구
Energy Efficient Routing Scheme for Wireless Sensor Networks 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.35 no.5A, 2010년, pp.417 - 422  

김동식 (서강대학교 컴퓨터공학과 무선인터넷 연구실) ,  김승욱 (서강대학교 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문에서는 무선 센서 네트워크상에서 QoS를 보장하면서 노드들의 에너지 효율을 최대화하는 다중 계층 클러스터링 기법을 제안하였다. 제안된 방법의 가장 큰 특징은 지정된 시간 내 도착성과 데이터 전송의 신뢰성 등 요구되는 QoS를 만족시키면서 노드들의 분산된 에너지 소모를 통해 전체 네트워크 수명을 증가 시킨다는데 있다. 시뮬레이션을 통해 제안된 기법은 센서 네트워크상에서 가능한 에너지를 절감하면서 데이터 패킷들의 시간 내 도착을 보장할 수 있다는 것을 확인 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a new routing scheme based on the multiple layer routing strategy. This algorithm can guarantee the required QoS while maximizing energy efficiency in wireless sensor networks. The principle contributions of this work are its simplicity, scalability and responsiveness to cu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 시간 내 도착성을 만족하기 위해 기존의 단일 전송 범위가 아닌 클러스터를 이용한 다중전송 범위를 사용하였고 그 결과 다양한 트래픽 상황에서 그 상황에 맞도록 동적으로 전송범위 조절하는 것이 가능해졌다. 따라서, 동적으로 네트워크망을 늘려가는 경우나 긴급하게 패킷을 보내야 하는 센서 네트워크 상황에 대해 확장성을 제공해준다. 시뮬레이션 결과는 논문에서 제시하는 기법이 기존의 알고리즘보다 노드의 평균 에너지 효율을 약 30% 증가 시켰다.
  • 이 정보는 기지국에서 현재 노드까지 현재 사용하고 있는 계층(Rr)의 전송 범위를 이용 했을 때 최대한 빠르게 올 수 있는 시간을 의미한다. 본 논문에서는 기지국에서 자신의 클러스터 헤드까지, 최소 걸리는 시간(set_ min_thne)을 바탕으로 경로를 설정한다. 이 최소 걸리는 시간에 대한 정보는 앞에서 설명했던 점진적인 클러스터링 단계를 통해 각각의 클러스터 헤드들에 저장 된다.
  • 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 QoS를 달성하기 위한 가장 중요한 요소인, 지정된 시간 내 도착 성과 안정성을 보장하기 위해 새로운 패킷 전송 기법을 제안 했다. 시간 내 도착성을 만족하기 위해 기존의 단일 전송 범위가 아닌 클러스터를 이용한 다중전송 범위를 사용하였고 그 결과 다양한 트래픽 상황에서 그 상황에 맞도록 동적으로 전송범위 조절하는 것이 가능해졌다.
  • 본 논문에서는 새로운 패킷 전송방법인 무선 센서 네트워크에서 QoS 를 보장하기 위한 클러스터 기반의 메카니즘을 제안하였다. 제안된 기법은, 신뢰성, 과 '지정된 시간 내 도착 가능성, 을 만족시키는 경로를 동적으로 찾아가면서 라우팅까지 병행하는, 상황의 변화에 유연하게 대처할 수 있다는 특징이 있다.
  • 본 논문에서는 클러스터링을 하면서 최단 거리에 대한정보를 각각의 클러스터 헤드들이 유지하도록 제안하였으므로 이미 각 계층에 대해서 목적지까지 최단 도착 시간을 알고 있다. 높은 출력을 가지는 상위 계층은 보다 먼 거리를 한 번에 보낼 수 있기 때문에 중간노드를 거치지 않아도 목적지 까지 갈 수 있어 더 빠르게 데이터를 보낼 수 있다.
  • 본 논문에서는 효율적으로 데이터들을 관리하기 위해 클러스터링을 한다. 하지만 노드의 개수를 기반으로 하는 기존의 방식들과는 조금 다르게 클러스터 헤드 간의 거리가 일정하도록 클러스터를 생성하는데 주목표를 둔다.
  • 하지만 노드의 개수를 기반으로 하는 기존의 방식들과는 조금 다르게 클러스터 헤드 간의 거리가 일정하도록 클러스터를 생성하는데 주목표를 둔다. 클러스터들 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해 본 논문에서는 시간에 따른 전파의 전송범위를 이용해 거리를 측정한다. 측정된 거리 정보를 바탕으로 동일한 거리에 위치해 있는 이웃 노드 중에 하나를 클러스터 헤드로 선출하는 것을 반복함으로써 클러스터를 점진적으로 구성해 간다 추가적으로 본 논문에서는 노드와 노드 사이의 데이터 전송 시 유저의 요구를 수용할 수 있는 경로를 선택하기 위해 서로 다른 전송 범위를 가진 다중 계층을 이용한다.

가설 설정

  • 등으로 나타낸다. 여기서 사용되는 이웃 클러스터 헤더까지의 거리는 현재 생성하고자 하는 계층의 전송범위(Rx) 로 가정한다.
  • 측정된 거리 정보를 바탕으로 동일한 거리에 위치해 있는 이웃 노드 중에 하나를 클러스터 헤드로 선출하는 것을 반복함으로써 클러스터를 점진적으로 구성해 간다 추가적으로 본 논문에서는 노드와 노드 사이의 데이터 전송 시 유저의 요구를 수용할 수 있는 경로를 선택하기 위해 서로 다른 전송 범위를 가진 다중 계층을 이용한다. 이러한 다중 계증을 만들기 위해 노드는 전력 조절이 가능하다고 가정하고 각각의 계층의 전송범위를 Rl, R2, R3..
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참고문헌 (7)

  1. A. Manjeshwar and D. P. Agrawal, "TEEN : A Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks", IPDPS, April, pp.2009-2015, 2001. 

  2. S. Lindsey, C. S. Raghavendra and K. Sivalingam, "Data Gathering in Sensor Networks using the Energy*Delay Metric", IPDPS, pp.924-935, 2001. 

  3. A. Manjeshwar and D. P. Agrawal, "APTEEN: A Hybrid Protocol for Efficient Routing and Comprehensive Information Retrieval in Wireless Sensor Networks", IPDPS, April, pp.195-202, 2002. 

  4. W. Heinzelman, A. Chandrakasan, and H. Balakrishnan, "Energy-efficient communication protocol for wireless sensor networks", Proceeding of the Hawaii International Conference System Sciences, Hawaii, January, Vol.2, pp.10-19 2000. 

  5. M. Younis, M. Youssef and K. Arisha, "Energy-Aware Routing in Cluster-Based Sensor Networks", MASCOTS 2002, October, pp.129-136, 2002. 

  6. C.R. Lin and M. Gerla, "Adaptive Clustering for Mobile Wireless Networks", IEEE Journal on Selected areas in Communications, Vol.15, No.7, September, pp.1265-1275, 1997. 

  7. E Felemban, CG Lee, E Ekici, "MMSPEED: Multipath Multi-SPEED Protocol for QoS Guarantee of Reliability and Timeliness in Wireless Sensor Networks", IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING, pp. 738-745, 2006. 

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