클러스터 기반의 무선 센서 네트워크에서 이벤트 특성을 고려한 동적 데이터 병합 기법
A Dynamic Data Aggregation Mechanism Utilizing Event Characteristics in Cluster-based Wireless Sensor Networks
- 발행기관 아주대학교
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000012429
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
MEMS, 무선 통신, 전자공학 등의 발전으로 저비용, 저전력의 센서 노드로 구성된 무선 센서 네트워크가 여러 응용 분야에 적용되고 있다. 무선 센서 네트워크의 응용 환경은 이벤트를 예측하고 감지하기 위해 주기적으로 데이터를 수집한다. 기존의 데이터 병합 기법은 수집되는 데이터의 특성에 관계없이 고정된 타임아웃을 사용하거나 관리자의 요청에 의해 데이터 수집 주기를 조절한다. 따라서 무선 센서 네트워크는 응용 환경의 이벤트 특성에 따라 동적으로 이벤트 수집 주기를 설정하여 데이터 병합율을 높이는 인-네트워크 병합 기법이 필요하다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 동적 타임아웃을 적용한 네트워크 효율적인 데이터 병합 기법을 제안한다. 제안하는 데이터 병합 기법은 클러스터를 구성하는 센서 노드들의 이벤트 수집 주기와 이벤트 데이터의 크기를 기준으로 클러스터 헤드에서 동적으로 데이터 병합 타임아웃(DTA, Dynamic Timeout Aggregation)을 결정하는 방법이다. DTA 기법은 센서 네트워크의 전송 효율 및 에너지 효율을 증가시키기 위해 클러스터 멤버 노드들의 이벤트 전송 주기와 타임아웃 가중치를 기준으로 타임아웃을 동적으로 설정한다. DTA에서 병합된 데이터의 크기는 무선 센서 네트워크의 최대 전송 단위(MTU)를 초과하지 않는다. 만약 타임아웃 이전 MTU를 초과하는 병합 데이터는 다음 목적지로 병합된 데이터의 패킷을 전송 한다. 실험 결과 타임아웃 가중치()가 증가할수록 데이터의 병합율와 클러스터 헤드의 페이로드 내에 멤버 노드의 패킷 수는 증가하였다. 타임아웃 가중치에 따라 타임아웃이 동적으로 변경되며 타임아웃 가중치가 증가할수록 멤버 노드의 메시지가 병합에 포함될 확률이 크므로 효율적인 데이터 병합이 이루진다. 이는 무선 센서 네트워크의 트래픽을 감소시키는 요소로서 네트워크의 성능과 에너지 효율을 증가시키는 결과를 가져온다.
more초록/요약
Wireless sensor network with low cost and low energy consumption sensor node is applied in various areas due to the development of MEMS and wireless telecommunication. The applying configuration of wireless sensor network collects data periodically to estimate and detect events. The existing data aggregation method either uses fixed timeout regardless of data characteristics or controls data collection cycle by the request of the administrator. Accordingly, wireless sensor network needs in-network aggregation method to enhance data aggregation rate by configuring the event collection cycle actively according to the event characteristics of applying environment. This study suggests an effective network data aggregation method by employing dynamic time-out in a wireless sensor network. Suggested data aggregation method determines DTA (Dynamic Timeout Aggregation) on the basis of event collection cycle of sensor node that constructs cluster and the size of event data. DTA method installs timeout dynamically based on cluster member node event transfer cycle and timeout weighting in order to improve sensor network transfer efficiency and energy efficiency. The size constructs data packet that does not exceed MTU in wireless sensor network. For example, an aggregation data beyond MTU before timeout transfers packet of data that is aggregated to the next target. As a result of an experiment, when the timeout weighting increased, the aggregation rate of data and the number of packet of member node in the payload of cluster head increased. When timeout was delayed, it had higher possibility that member node message might be included in aggregation. Thus it achieved effective data aggregation. This is a factor of reducing wireless network traffic that leads to the increase of network performance and energy efficiency.
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