Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI (전자공학회논문지CI)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Energy Modeling For the Cluster-based Sensor Networks

클러스터 기반 센서 네트워크의 에너지 모델링 기법

  • Published : 2007.05.25
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Abstract

Wireless sensor networks are composed of numerous sensor nodes and exchange or recharging of the battery is impossible after deployment. Thus, sonsor nodes must be very energy-efficient. As neighboring sensor nodes generally have the data of similar information, duplicate transmission of similar information is usual. To prevent energy wastes by duplicate transmissions, it is advantageous to organize sensors into clusters. The performance of clustering scheme is influenced by the cluster-head election method and the size or the number of clusters. Thus, we should optimize these factors to maximize the energy efficiency of the clustering scheme. In this paper, we propose a new energy consumption model for LEACH which is a well-known clustering protocol and determine the optimal number of clusters based on our model. Our model has accuracy over 80% compared with the simulation and is considerably superior to the existing model of LEACH.

센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 제한적인 에너지를 가지고 있으며, 한번 배치되면 더 이상 에너지의 추가 공급이 어렵다. 따라서 제한적인 에너지를 효율적으로 이용하는 기법이 중요하다. 일반적으로 인접한 센서 노드는 유사한 정보를 가지므로, 유사한 정보의 중복 전송으로 인한 에너지 낭비가 크다. 따라서 로컬 클러스터를 형성하고, 클러스터 헤드가 자신의 클러스터 멤버로부터 수집된 데이터를 집약(data aggregation)하는 클러스터링 기법이 유사한 정보의 중복 전송을 예방할 수 있어 저전력 구동에 효과적이다. 그러나 클러스터링 기법의 성능은 클러스터 헤드의 선출 방법, 클러스터의 크기 및 수 등에 따라 달라진다. 따라서 클러스터링 기법의 에너지 절감 효과를 최대화하기 위해 이러한 요인들을 최적화해야 한다. 본 논문에서는 대표적인 클러스터링 알고리즘인 LEACH의 에너지 소비량을 모델링하고, 이를 바탕으로 최적의 클러스터 수를 구한다. 본 논문에서 도출한 모델링 기법은 시뮬레이션을 통해 측정한 실제 네트워크의 에너지 소비량과 비교할 때 최소 80% 이상의 정확도를 보여 기존의 모델링과 비교하여 우수하다.

Keywords

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