데이타 중심 센서 네트워크에서 에너지 효율성을 고려한 비균등 네트워크 분할 기법

A Non-Uniform Network Split Method for Energy Efficiency in a Data Centric Sensor Network

데이타 중심 센서 네트워크에서는 측정된 데이타의 값에 따라 데이타를 저장하는 센서 노드가 결정되기 때문에 같은 값을 갖는 데이타가 빈번하게 발생하면 이를 저장하는 센서 노드에 부하가 집중되어 에너지가 빠르게 고갈되는 문제가 있다. 또한 센서 네트워크가 확장되면 데이타 저장 및 질의 처리시 목적 센서 노드로의 라우팅 거리가 멀어져 센서 네트워크의 통신비용이 증가되는 문제가 있다. 그러나 기존 연구들은 데이타 저장의 효율적인 관리에만 치우쳐 이와 같은 문제를 효율적으로 해결하지 못하고 있다. 본 논문에서는 데이타 중심 센서 네트워크에서 센서 노드의 부하를 분산시키고 센서 네트워크의 확장에 따른 통신비용을 효율적으로 줄이기 위한 비균등 네트워크 분할(Non-Uniform Network Spilt: NUNS) 기법을 제안한다. NUNS는 센서 네트워크를 센서 노드 개수와 분할된 영역 크기의 차이가 최소가 되도록 비균등 크기의 Partition으로 분할하고 각 Partition에서 발생한 데이타를 각 Partition 내의 센서 노드가 저장함으로써 센서 노드의 데이타 저장 부하를 분산시키고 센서 네트워크의 확장에 따른 통신비용을 줄인다. 또한 NUNS는 각 Partition을 분할된 영역 크기 차이가 최소가 되도록 센서 노드 개수만큼 Zone으로 비균등하게 분할하여 각 센서 노드의 처리 영역으로 할당함으로써 센서 노드에 부하가 집중되는 것을 막고 불필요한 라우팅 비용을 줄인다.

In a data centric sensor network, a sensor node to store data is determined by the measured data value of each sensor node. Therefore, if the same data occur frequently, the energy of the sensor node to store the data is exhausted quickly due to the concentration of loads. And if the sensor network is extended, the communication cost for storing data and processing queries is increased, since the length of the routing path for them is usually in the distance. However, the existing researches that generally focus on the efficient management of data storing can not solve these problems efficiently. In this paper, we propose a NUNS(Non-Uniform Network Split) method that can distribute loads of sensor nodes and decrease the communication cost caused by the sensor network extension. By dividing the sensor network into non-uniform partitions that have the minimum difference in the number of sensor nodes and the splitted area size and storing the data which is occurred in a partition at the sensor nodes within the partition, the NUNS can distribute loads of sensor nodes and decrease the communication cost efficiently. In addition, by dividing each partition into non-uniform zones that have the minimum difference in the splitted area size as many as the number of the sensor nodes in the partition and allocating each of them as the processing area of each sensor node, the NUNS can protect a specific sensor node from the load concentration and decrease the unnecessary routing cost.