에너지 수집 기능이 있는 무선 센서 네트워크에서 데이터 수집 회수를 증가 시키는 기법

Abstract

다수의 무선 센서 응용 시스템은 에너지 수집 장치를 장착한 센서 노드들이 일차원으로 배열된 형태가 될 것이다. 본 논문에서는 이러한 환경에서 모든 센서가 에너지 고갈 상태에 도달하지 않으면서도 데이터 수집 회수를 최대화하기 위하여 이웃하는 다수의 센서 노드의 데이터를 수집 노드로 전달하는 역할을 하는 릴레이 노드를 도입하였다. 또한 모든 센서들의 잔여 에너지, 수집 전력, 예상 통신 비용 등에 근거하여 릴레이 노드의 결정, 각 센서 노드들의 데이터 전달 방법 및 다음 휴면 시간을 결정하는 알고리즘을 제안하였다. 통신에 필요한 에너지의 수학적 모델과 현실적 가정을 기반으로 수치적 분석 및 비교를 수행하였으며, 이를 통하여 제안하는 방법을 적용할 경우 모든 센서 노드가 에너지 고갈 상태에 도달하지 않으면서도 단일 홉 또는 다중 홉 방법을 사용하였을 경우보다 최대 10배 이상의 데이터 수집 빈도를 가짐을 확인하였다.

The structure of many possible applications of wireless sensor networks with energy harvesting functions can be one dimensional. For this environment, this paper introduces a relay node that forwards data of a number of neighboring sensor nodes to data sink so as to increase the data gathering frequency while maintaining all sensor nodes alive. We also propose an algorithm that determines the relay node, the per-node based forwarding strategies, the sleep duration after next round, based on the values of remaining energy, harvesting power, and the estimated communication energy of every sensor nodes. Numerical analysis based on communication energy model and practical assumptions shows that the proposed algorithm has at most 10 times larger value of data gathering frequency compared to single hop and multi-hop forwarding only strategies.