무선 센서 네트워크에서 중첩 방지를 고려한 효율적인 클러스터링 기법

An Energy-Efficient Clustering Mechanism Considering Overlap Avoidance in Wireless Sensor Networks

  • 최훈 (부산대학교 컴퓨터공학과 임베디드시스템 연구실) ;
  • 정연수 (부산대학교 컴퓨터공학과 임베디드시스템 연구실) ;
  • 백윤주 (부산대학교 컴퓨터공학과 임베디드시스템 연구실)
  • 발행 : 2008.05.31

초록

무선 센서 네트워크에서의 센서 노드는 배터리로 동작하기 때문에 에너지의 제약을 받는다. 따라서 이 네트워크 환경에서 배터리의 효율적 사용은 중요한 이슈 중 하나이다. 클러스터링은 계층적인 네트워크의 구성으로 각 노드의 에너지 사용을 줄이고, 전체 네트워크 수명을 늘리는 기법이다. 본 논문에서는 센서 네트워크에서 중첩 방지 기법을 적용한 에너지 효율적인 클러스터링을 소개한다. 제안하는 기법은 노드의 잔여 에너지를 고려한 클러스터 헤드 선출 단계, 센서 노드의 신호 강도를 고려한 클러스터의 구성 단계, 그리고 클러스터 중첩을 최소화 하는 단계로 총 3단계로 구성된다. 제안한 기법의 성능을 측정한 결과 기존의 방법에 대해 75% 정도의 성능 향상을 보였고, 클러스터의 중첩이 거의 사라진 것을 볼 수 있었다.

Because a sensor node in wireless sensor networks is battery operated and energy constrained, reducing energy consumption of each node is one of important issues. The clustering technique can make network topology be hierarchical and reduce energy consumption of each sensor node. In this paper, we propose an efficient clustering mechanism considering overlap avoidance in wireless sensor networks. The proposed method consists of three parts. The first is to elect cluster heads considering each node's energy. Then clusters are formed by using signal strength in the second phase. Finally we can reduce the cluster overlap problem derived from two or more clusters. In addition, this paper includes performance evaluation of our algorithm. Simulation results show that network lifetime was extended up to 75 percents than LEACH and overlapped clusters are decreased down to nearly zero percents.

키워드

참고문헌

  1. I. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, and E.Cayirci, "A survey on sensor networks," IEEE Commun- ication Magazine, Vol.40, No.8, pp.102-116, Aug. 2002
  2. Feng Zhao and Leonidaas J. Guibas, Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach, Morgan Kaufmann publishers, pp. 6-9. 2004
  3. W. Heinzelman, A. Chandrakasan, and H. Balakrishnan, "Energy-Efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks," System Sciences, pp.10-, Vol.2, Jan. 2000
  4. P. Tillapart, S. Thammarojsakul, T. Thumtha watworn, and P. Santiprabhob, "An Approach to Hybrid Clustering and Routing in Wireless Sensor Networks," Aerospace 2005 IEEE Conference, pp.1-8, Mar. 2005
  5. Crossbow Technology, Inc. Mica2 datasheet, 2003
  6. Chipcon AS, SmartRF CC1000 Datasheet, 2004
  7. D. Estrin, L. Girod, G. Pottie, and M. Srivastava, "Instrumenting the World with Wireless Sensor Networks," in International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP2001), May 2001
  8. W. R. Heinzelman, A. Chandrakasan, and H. Balakrishnan, "An Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks," IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol.1, No.4, pp.660-670, October 2002 https://doi.org/10.1109/TWC.2002.804190