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센서 네트워크의 에너지 균형을 고려한 분산 컴퓨팅 모델

Energy-Balanced Distributed Computing Model for Sensor Network

한국정보과학회 07 종합학술대회논문집(D), 2007 June 25, 2007년, pp.440 - 444  

김종화 (단국대학교 정보 컴퓨터 과학과) ,  최종무 (단국대학교 정보 컴퓨터 과학과)

초록
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센서 네트워크를 구성하는 각 노드는 AA형 건전지를 사용하여 2년 6개월 이상 동작하는 것을 목표로 하며, 따라서 저전력을 고려하여 설계되어야 한다. 본 논문에서는 저전력 센서 네트워크를 위한 분산 컴퓨팅 모델을 제안한다. 제안된 모델은 우선 센서 노드에서 처리를 위한 에너지 소비와 통신을 위한 에너지 소비의 크기를 분석한다. 그리고 처리 에너지 비용을 지불하여 통신 에너지 감소라는 이득을 얻을 수 있음을 보인다. 한편, 이 기법은 특정 센서 노드의 에너지를 집중적으로 소비할 수 있음을 보이고, 이를 해결할 수 있는 에너지 균형 분산 컴퓨팅 모델을 제안한다. 시뮬레이션 기반 실험 결과 제안된 모델이 전체적인 에너지 소비를 낮추었을 뿐 아니라 센서 노드들 간에 에너지 균형도 이루고 있음을 알 수 있었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 논문에서는 통신 에너지와 그것을 줄이기 위한 처리 에너지에 대한 관계를 분석하고 전체적인 센서네트워크의 수명을 늘리기 위한 에너지의 적절한 분산에 대해 연구한다.
  • 이는 노드 1의 수명이 다른 노드에 비해 상대적으로 짧음을 의미하고 결국 전체 센서 네트워크의 수명에 영향을 준다. 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 2가지 에너지 균형 분산처리를 제안한다.

가설 설정

  • 그 대신 데이터 센싱을 위한 에너지 비용(S1)이 필요하다. 논문에서는 논의의 편의상 RXi = Si 으로 가정하였다. 반면, 노드 1어서 비트 수를 줄이기 위한 추가적인 연산을 수행할 경우 An 의 처리 비용은 0.
  • 노드의 에너지 소비량을 그린 것이다. 이 그림에서 부가적인 처리를 통해 패킷 크기가 7 bit 에서 5 bit 로 감소 시켰으며, 이 처리를 위해 300의 인스트럭션이 필요하다고 가정하였다. 결국 7Y 와 RX 는 0.
  • 이러한 센서 네트워크는 재사용을 고려하지 않고 고장에 대한 수리가 없으며 건전지교체가 없다는 것을 가정한다. 때문에 센서 디바이스의 에너지 운용은 전체 센서 네트워크의 수명에 직결되므로 효율적인 에너지 운용이 어느 네트워크보다 더욱 더 큰 관심사이다.
  • 한편, 그리드 (GRID) 방식으로 분할 처리를 하면 에너지 균형을 이루는데 더 효과적일 것이다. 이때 분할 처리란 처리의 일부분은 노드 1에서 처리하고 다른 부분은 노드 2에서 처리하는 방식의 분산처리이다.
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