The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Restricted Multi-hop Information Lookahead Scheme for Real-Time Data Dissemination in Wireless Sensor Networks

무선 센서 망에서 실시간 데이터 전송을 위한 제한적 멀티-홉 정보 예측 기법

  • 정주현 (충남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 오승민 (충남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 이정철 (충남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 박호성 (충남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 임용빈 (충남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 김상하 (충남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실)
  • Received : 2010.03.22
  • Accepted : 2010.06.28
  • Published : 2010.07.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In wireless sensor networks, real-time data delivery schemes typically achieve a desired delivery speed by performing one-hop lookahead. Recently, to reduce the deadline miss ratio against the desired delivery speed, a study has proposed a real-time routing protocol based on proactively performing two-hop lookahead. However, the study might cause heavy message exchange overhead and high computing complexity to carry out obtainment of two-hop neighborhood speed information in the entire sensor nodes whether data are delivered or not. Moreover, although multi-hop lookahead provides the least deadline miss ratio, due to the restriction from the overhead and the complexity, the recent study merely adopts the two-hop lookahead manner. In this paper, we propose a novel real-time routing protocol that adopts on-demand neighborhood multi-hop information obtainments only around data forwarding paths. Simulation results prove that the proposed routing protocol offers better performances with respect to deadline miss ratio, total communication costs, energy efficiency, and network lifetime.

무선 센서 망에서, 전형적인 실시간 데이터 전송기법들은 각 센서의 1-홉 안에 존재하는 노드들의 전송속도를 조회하여 임계속도보다 높은 노드를 선택하는 기법이었다. 최근 이러한 기법들의 성능을 높이기 위해 2-홉 전송속도를 예측하는 기법이 제시되었다. 그러나 이 연구는 전달해야 할 데이터의 유무와 상관없이 망의 모든 센서가 미리 2-홉의 전송정보를 모두 공유하는 방법을 사용하여 불필요한 메시지를 교환하는 오버헤드(overhead)를 발생시킨다. 또한 2-홉 이상의 멀티-홉 정보를 조회 할 경우 더 높은 실시간 전송률을 제공 할 수 있음에도 불구하고, 연산의 복잡도와 통신오버헤드 때문에 단순하게 2-홉 정보만을 채택했다. 본 논문에서는 실시간 데이터 전송률을 높이고자 제한적 멀티-홉 정보 예측 기법을 제시한다. 이 기법은 오직 데이터가 전달되는 경로 상에서 제한된 지역 안의 멀티-홉 속도정보를 조회한다. 시뮬레이션을 통해 제안기법이 실시간 데이터 전달 성공률, 네트워크 수명, 데이터 전달시 필요한 통신비용면에서 우수함을 보였다.

Keywords

References

  1. J. A. Stankovic et al., "Real-time communication and coordination in embedded sensor networks," in Proc. IEEE, Vol.91, pp.1002-1022, Jul. 2003.
  2. T. He et al., "A spatiotemporal communication protocol for wireless sensor networks," IEEE Trans. Parallel and Distrib. Syst., Vol.16, pp.995-1006, Oct. 2005.
  3. T. He, et al., "Achieving Real-Time Target Tracking Using Wireless Sensor Networks" in Proc. IEEE RTAS, pp.37-48, Apr. 2006.
  4. E. Felemban, C. Lee, and E. Ekici, "MMSPEED: Multipath Multi-SPEED Protocol for QoS Guarantee of Reliability and Timeliness in Wireless Sensor Networks," IEEE Trans. Mobile Comput., Vol.5, pp. 738-754, Jun. 2006.
  5. Y. Li et al., "Enhancing Real-Time Delivery in Wireless Sensor Networks With Two-홉 Information," IEEE Trans. Ind. Infomat., Vol.5, No.2, pp.113-122, May. 2009. https://doi.org/10.1109/TII.2009.2017938
  6. O. Chipara et al., "Real-time Power-Aware Routing in Sensor Networks," in Proc. IEEE IWQoS, pp. 83-92, Jun. 2006
  7. B. Karp and H. Kung. "GPSR: Greedy Perimeter Stateless Routing for Wireless Networks" In Proc. ACM/IEEE MobiCom., pp.120-130, Aug. 2000.
  8. N. Bulusu, J. Heidemann, and D. Estrin, "Gps-less low cost outdoor localization for very small devices," IEEE Personal Communications Magazine, Vol.7, No.5, pp.28-34, Oct. 2000. https://doi.org/10.1109/98.878533
  9. C. S. Chen, Y. Li, and Y.-Q. Song, "An exploration of geographic routing with k-hop based searching in wireless sensor networks," in Proc. CHINACOM., pp.376- 381, Aug. 2008.
  10. Ns-2, [Online]. http://www.isi.edu/nsnam/ns