An Energy-Efficient and Destination-Sequenced Routing Algorithm by a Sink Node in Wireless Sensor Networks

무선 센서 네트워크에서의 싱크 노드에 의한 에너지 효율적인 목적지-순서적 라우팅 알고리즘

A sensor network is composed of a large number of tiny devices, scattered and deployed in a specified regions. Each sensing device has processing and wireless communication capabilities, which enable it to gather information from the sensing area and to transfer report messages to a base station. The energy-efficient routing paths are established when the base station requests a query, since each node has several characteristics such as low-power, constrained energy, and limited capacity. The established paths are recovered while minimizing the total transmit energy and maximizing the network lifetime when the paths are broken. In this paper, we propose a routing algorithm that each sensor node reports its adjacent link information to the sink node when a sink node broadcasts a query. The sink node manages the total topology and establishes routing paths. This algorithm has a benefit to find an alternative path by reducing the negotiating messages for establishing paths when the established paths are broken. To reduce the overhead of collection information, each node has a link information before reporting to the sink. Because the node recognizes which nodes are adjacent. The proposed algorithm reduces the number of required messages, because sensor nodes receive and report routing messages for establishment at the beginning of configuring routing paths, since each node keeps topology information to establish a routing path, which is useful to report sensing tasks in monitoring environments.

센서 네트워크는 관심 지역을 감지하도록, 작은 센서를 배치하여 센서가 감지한 작업을 수집하여 사용자에게 제공하는 기능을 가진다. 감지 작업을 보고할 때 노드간의 라우팅 경로는, 베이스 스테이션의 요청이 있는 경우 경로 설정이 이루어지는데, 이 때 경로는 노드의 한정된 에너지를 고려하여 에너지 소모를 최소화하는 형태로 이루어진다. 또한 노드가 가지는 낮은 용량, 한정된 자원, 이동성 등의 이유로, 감지 작업을 보고할 경우 베이스 스테이션의 요청에 따라 라우팅 경로를 재설정하게 된다. 본 논문에서는 싱크(Sink) 노드가 감지작업을 요청할 경우, 각 노드는 자신의 링크 정보를 보고하게 되고, 싱크 노드는 전체 토폴로지 정보를 수집하고 관리하여 각 노드와의 협상 없이 라우팅 경로를 설정한다. 그러면 설정된 경로의 손실이 발생하는 경우와 지속적인 감시 작업등의 상황에서 노드간의 협상을 통한 라우팅 경로 설정 과정을 거치지 않고 자신의 라우팅 경로 정보를 이용하여 주경로 및 대체 경로를 쉽게 찾을 수 있게 된다. 싱크 노드에게 보고하는 노드의 연결 정보는 각 노드가 주기적으로 신호를 주고받아 보관하므로 경로 정보를 수집하는데 소요되는 부하를 줄일 수 있다. 본 논문에서 제안하는 라우팅 알고리즘은, 경로 설정에 필요한 라우팅 메시지를 초기에 주고받아 경로를 설정함으로써 설정된 경로가 실패되더라도 노드가 가지는 토폴로지 정보를 이용하여 대체 경로를 설정함으로써, 경로 설정에 필요한 라우팅 메시지를 줄이게 되고 재경로 탐색이 쉽게 이루어지게 된다. 이는 노드의 소실이 많은 지역이나 모니터링 환경에 적합하다.