센서 네트워크에서 다중 홉 기반 클러스터의 에너지 모델링 기법
An Energy Modeling for the Multi-hop Clustered Wireless Sensor Networks
- 주제(키워드) Sensor network , 센싱 , 데이터 가공 , 무선센서 네트워크 , 에너지
- 주제(KDC) 566
- 주제(DDC) 621
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이채우
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 본문언어 영어
초록/요약
센싱, 데이터 가공, 통신이 가능한 소형의 센서 노드로 구성된 무선 센서 네트워크는 다양한 환경 변화를 측정할 수 있는 유용한 수단이다. 센서 노드에서 측정된 데이터는 모든 데이터를 수집, 처리하며 사용자에게 전달하는 기능을 가진 싱크 노드에 전송된다. 이러한 과정은 에너지 제약을 가진 센서 노드를 고려하여 설계되어야 한다. 일반적으로 인접한 센서 노드는 유사한 정보를 가지므로, 로컬 클러스터를 형성하고 클러스터 헤드에 의해 집약된 데이터를 싱크 노드에 전송하는 클러스터링 기법이 저전력 구동에 효과적이다. 자동 구성능력을 지닌 기존의 다중 홉 클러스터의 에너지 소비량 모델링 기법은 개별 센서 노드의 정확한 에너지 소비량을 예측할 수 없는 문제를 가지고 있다. 따라서 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 보완한 새로운 클러스터 에너지 소비량 모델링 기법을 제안한다. 제안된 모델링 기법은 센서 필드의 면적, 분포된 센서 노드의 수와 통신 범위를 이용하여 전체 네트워크의 에너지 소비량을 클러스터 헤드의 수에 따라 정량적으로 나타낸다. 본 모델링 기법을 통해 전체 네트워크의 에너지 소비량이 최소가 되는 클러스터의 수를 예측함으로써 저전력을 실현할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 모델링 기법은 시뮬레이션을 통해 구성한 실제 네트워크의 에너지 소비량과 90% 이상의 정확도를 가지며, 기존 모델링의 60%대에 비춰볼 때 상당히 우수한 정확도를 지니고 있다.
more초록/요약
Wireless Sensor Networks consisting of a number of small sensor nodes with limited battery power are deployed to collect useful information from the field. Since neighboring sensor nodes generally have the data of similar information, duplicate transmissions of similar information are usual. In order to prevent energy wastes by duplicate transmissions, it is advantageous to organize sensor nodes into clusters and have the cluster-head node to aggregate the collected data and transmit the data on behalf of its cluster. However, the performance of the clustering scheme is influenced by the method of cluster-head election 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 the analytic model of energy consumed by the sensor nodes in the multi-hop clustered sensor networks. From the model, we can estimate the optimal number of clusters which minimize the energy consumption in the system. The evaluation shows that our model is well matched with the result of the simulation.
more목차
Ⅰ. Introduction = 1
Ⅱ. Related Work = 5
A. LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) = 6
B. EEHCA(Energy Efficient Hierarchical Clustering Algorithm) = 10
Ⅲ. A New Energy Model for the Multi-hop Clustered Wireless Sensor Network = 16
A. Clustering algorithm = 16
B. Assumption for the modeling = 17
C. Derivation of the energy model = 19
Ⅳ. Evaluation of the Model = 26
A. Simulation Setup = 26
B. Evaluation of the model = 27
Ⅴ. Conclusion = 33
References = 34
Abstract = 36
