무선 센서 네트워크에서 네트워크 수명 최대화를 위한 에너지 추정 기반의 라우팅 프로토콜

Abstract

무선 센서 네트워크의 사용이 실제 생활에 많이 적용 될수록 복잡한 환경에 배치될 가능성이 크게 늘어난다. 복잡한 도심이나 빌딩 내부에서 센서 네트워크를 사용하는 경우는 아무런 장애물이 없는 이상적인 네트워크 환경과는 매우 다른 특징을 갖는다. 그 예로 실제 두 노드가 위치한 거리의 차이는 매우 짧지만 두 노드 사이에 통신을 방해하는 장애물이 있을 때는 그 장애물을 피해 통신이 가능한 긴 경로를 통해 데이터를 주고 받아야 한다. 이런 차이점이 있음에도 불구하고 기존의 라우팅 알고리즘들은 이런 복잡한 실제 환경을 고려하지 않거나 장애물이 있더라도 매우 단순하고 적은 수의 장애물을 가진 환경만을 고려한다. 이는 기존의 라우팅 알고리즘들이 복잡한 환경에서 성능의 최적화를 가져오지 못하는 상황을 빚게 한다. 따라서 본 논문에서는 복잡한 환경의 센서네트워크에서 네트워크 수명을 최대화하는 목적을 갖는 라우팅 프로토콜을 제안한다. 기존 라우팅 알고리즘들은 다른 노드의 현재 에너지 정보를 얻어오는 과정에서 라우팅 요청당 O(nlogn+e)의 통신 비용을 소비한다. 이에 반해, 본 논문에서 제안하는 라우팅 프로토콜은 에너지 사용 빈도가 높은 노드를 선별하여 에너지 추정 알고리즘을 기반으로 그 노드들의 에너지 사용 정도를 추정한다. 그리고 추정한 값을 바탕으로 별도의 통신 비용없이 경로를 선택한다. 이는 매번 라우팅 요청을 위해 노드들의 현재 에너지 값을 얻어 오는데 드는 오버헤드를 O(n^1/2)으로 줄일 수 있게한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 에너지 추정 알고리즘이 노드들의 에너지 사용 빈도를 얼마나 정확하게 추정하는지를 보인다. 그리고 제안하는 라우팅 프로토콜이 그 알고리즘을 사용하여 네트워크 수명과 통신 비용면에서 기존의 라우팅 알고리즘보다 더 좋은 성능을 갖게 됨을 보인다.