An Energy Efficient Variable Area Routing protocol in Wireless Sensor networks

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율적인 가변 영역 라우팅 프로토콜

In wireless sensor networks, clustering protocol such as LEACH is an efficient method to increase whole networks lifetime. However, this protocol result in high energy consumption at the cluster head node. Hence, this protocol must changes the cluster formation and cluster head node in each round to prolong the network lifetime. But this method also causes a high amount of energy consumption during the set-up process of cluster formation. In order to improve energy efficiency, in this paper, we propose a new cluster formation algorithm. In this algorithm, we define a intra cluster as the sensor nodes within close proximity of each other. In a intra cluster, a node senses and transmits data at a time on the round-robin basis. In a view of whole network, intra cluster is treated as one node. During the setup phase of a round, intra clusters are formed first and then they are re-clustered(network cluster) by choosing cluster-heads(intra clusters). In the intra cluster with a cluster-head, every member node plays the role of cluster-head on the round-robin basis. Hence, we can lengthen periodic round by a factor of intra cluster size. Also, in the steady-state phase, a node in each intra cluster senses and transmits data to its cluster-head of network cluster on the round-robin basis. As a result of analysis and comparison, our scheme reduces energy consumption of nodes, and improve the efficiency of communications in sensor networks compared with current clustering methods.

무선 센서 네트워크에서 LEACH와 같은 클러스터링 프로토콜은 전체 네트워크의 수명을 연장시키는 효율적인 방법이지만 클러스터 헤드 노드에 높은 부하를 주게 되어 급격한 에너지 소모를 유발하는 문제가 있다. 따라서 클러스터의 구성과 클러스터 헤드 노드의 역할을 주기적으로 교체하여 네트워크의 수명을 연장시켰다. 그러나 이 방법은 클러스터를 구성하는 과정에서 상당한 량의 에너지 소모를 보인다. 따라서 본 논문은 소모되는 에너지의 효율성 증대를 위해 클러스터링 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘에서 서로 인접한 노드들은 intra cluster를 이루며 이 클러스터를 구성하는 노드들은 라운드 로빈 형태로 데이터를 수집하고 전송한다. 전체 네트워크의 관점에서 볼 때 이 intra cluster는 한개의 노드로 취급된다. 한 라운드의 setup단계에서 intra cluster들은 클러스터 헤드(intra cluster)에 의해 다시 클러스터를 형성(network cluster)하게 된다. 클러스터 헤드가 된 intra cluster의 모든 멤버노드는 라운드 로빈 방식으로 클러스터 헤드 역할을 수행한다. 따라서 intra cluster의 크기에 의해 라운드의 주기를 연장할 수 있다. 또한 steady-state에서 각 intra cluster의 노드는 라운드 로빈 방식으로 데이터를 수집하며 network cluster의 클러스터 헤드에 전송한다. 성능분석 결과 제안하는 방법은 제안된 클러스터링 방법에 비해 노드들의 에너지 소모가 줄어들었으며 전송 효율이 증가하였다.