무선 센서 네트워크에서 에너지의 효율적 사용방법

Abstract

오늘날 무선 센서 네트워크는 사람이 접근하기 힘든 곳이나 지속적으로 관찰해야 하는 곳에 구축되어 정보를 수집하기 위한 목적으로 많이 쓰인다. 센서 네트워크를 이루는 센서는 크기가 작고 배터리 용량도 작다. 또 교환이나 충전을 할 수 없는 환경이 많아 효율적인 에너지 사용이 매우 중요하다. 이를 위하여 여러 가지 라우팅 프로토콜과 MAC 프로토콜이 개발되고 있다. 라우팅 프로토콜은 센서에서 수집한 정보를 어떤 방식으로 기지국으로 보낼 것인가를 정해주는 것이다. 라우팅 프로토콜에는 크게 계층적 라우팅 프로토콜과 평면적 라우팅 프로토콜이 있는데 계층적 라우팅 프로토콜이 에너지 효율면에서 우수하다. 하지만 계층적 라우팅 프로토콜은 클러스터 헤더의 에너지 부하가 크다는 단점이 있다. 이러한 문제를 개선한 것이 LEACH 프로토콜이다. LEACH 프로토콜은 에너지 소모가 큰 클러스터 헤더역할을 네트워크 내의 센서에게 고르게 분배하여 네트워크의 에너지 효율을 높이는 방법이다. 하지만 정보를 전송하는데 쓰이는 에너지 사용량은 거리와 전송량에 따라 달라지는데 LEACH는 거리의 영향을 고려하지 않아 클러스터 헤더 역할을 센서 전체에 분배한다고 해도 배터리 수명이 다해서 기능을 수행하지 못하는 센서들이 지역적으로 편중되는 현상이 일어난다. 이런 문제점을 개선하기 위해 기지국과 센서의 거리를 고려하여 클러스터 헤더를 결정하는 방법을 제안한다. 이렇게 하면 LEACH 프로토콜에서 볼 수 있는 에너지 편중현상이 발생하지 않아 센서 네트워크 전체의 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다. 이로서 센서네트워크가 작동하여 시간이 경과한 후 네트워크의 정보수집이 지역적으로 편중되지 않는 효과를 볼 수 있다. 실험을 통해 센서 네트워크의 에너지 효율과 시간 경과에 따른 센서네트워크의 정보 수집능력변화를 측정하여 제안한 프로토콜의 성능을 평가한다. 이 연구에서 제안하는 거리를 고려한 수정된 LEACH 프로토콜은 기존 방식의 LEACH 프로토콜과 비교하여 전체 에너지양과 시간 경과에 따른 생존 센서 수 측면에서는 차이가 없지만 생존 센서들의 지역적 편중현상이 적어서 보다 넓은 범위의 센싱이 가능함을 보였다.