CUCE: clustering protocol using node connectivity and node energy
노드 연결도와 에너지 정보를 이용한 개선된 센서네트워크 클러스터링 프로토콜

Hae-Won Choi
2012 Journal of the Korea Industrial Information Systems Research  
Network life time is very important issue for wireless sensor network(WSN). It is very important to design sensor networks for sensors to utilize their energies in effective ways. A-PEGASIS that basically bases on PEGASIS and enhances in two aspects-an elegant chain generation algorithm and periodical update of chains. However, it has problems in the chain generation mechanism and some possibility of network partitioning or sensing hole problem in the network, in LEACH related protocols. This
more » ... ssertation proposes a new clustering protocol to solve the co-shared problems in the previous protocols. The basic idea of our scheme is using the table for node connectivity. The results show that the network life time would be extended in about 1.8 times longer than LEACH and 1.5 times longer than PEGASIS-A . -42 -군사, 의학, 과학 등의 매우 다양한 분야에서 응용되고 있다. 센서네트워크는 응용분야에 따라 다양한 형태의 라우팅 프로토콜이 필요하다. 초기 에드-혹(ad-hoc) 네트워크를 위해 개발된 프로토콜은 평면프로토콜(flat protocol)로 알려져 있으며, 이러한 프로토콜은 네트워 크 전체를 하나의 영역으로 간주하여 모든 센서노드 들이 동일한 기능과 역할을 수행한다. 그러나 에너지 가 제한된 센서 네트워크의 특성 상 데이터 수집 시 평면 프로토콜을 사용하게 되면 데이터 전송에 참여 하는 센서노드 수가 많아지게 되고 이는 많은 에너지 소비를 유발하는 문제가 있다. 이러한 평면 프로토콜 의 문제점을 개선하기 위해 계층형 프로토콜 (hierarchical protocol)이 개발되었다. 계층 프로토콜은 클러스터(cluster) 구성을 통해 평면 프로토콜에 비해 메시지의 송수신 횟수를 감소시켜 에너지 소비를 효 율적으로 줄일 수 있는 장점이 있다 [1-4]. LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy) 는 네트워크를 클러스터로 분할하여 클러스터는 한 개의 헤드노드(head node)와 다수의 멤버(member) 노 드로 구성되는 싱크노드의 요청에 따라 각 멤버노드 들은 데이터를 자신의 클러스터 헤드에게 전송하면, 헤드는 이를 병합하여 싱크노드에게 전송한다[5]. 하지 만, LEACH는 클러스터 구성 방법상에 에너지 낭비가 심한 문제점이 있다. 이는 곧 네트워크 수명 단축의 결과를 가져온다. LEACH를 기반으로 하여 LEACH-C, TEEN, MECH 등의 프로토콜이 제안되었지만 이들 프로토콜 들은 LEACH의 문제점을 그대로 가지고 있다[6-9]. 이에 비해 PEGASIS(power efficient gathering in sensor information system)는 LEACH 기반 프로토콜 들과 달리 네트워크를 클러스터 단위로 분할하지 않 고 모든 노드를 한 개의 체인으로 연결한다는 면에서 차이점이 있다[10]. 체인이란 양끝 노드를 제외한 모든 중간 노드에서 인근 노드 수 혹은 연결차수(node degree)가 2인 특수한 트리이다. 감지된 데이터는 단 일 체인상의 노드들을 통해 전달되며, 기존의 프로토 콜에서 헤드노드 역할을 하는 한 개의 리더노드 (leader node)가 모든 노드의 데이터를 통합하여 싱크 노드로 전송한다. PEGASIS는 기존의 프로토콜들이 다수의 헤드노드를 선출하는 것에 비해서 싱크노드로 패킷을 전달하기 위해 에너지를 많이 소비하는 헤드 노드의 수를 줄임으로서 에너지 소비를 개선했다.
doi:10.9723/jksiis.2012.17.4.041 fatcat:44bs2qbs5jgernstsivbkei7qy