Clock Synchronization for Periodic Wakeup in Wireless Sensor Networks

무선 센서 망에서 주기적인 송수신 모듈 활성화를 위한 클락 동기

One of the major issues in recent researches on wireless sensor networks is to reduce energy consumption of sensor nodes operating with limited battery power, in order to lengthen their lifespan. Among the researches, we are interested in the schemes in which a sensor node periodically turns on and off its radio and requires information on the time when its neighbors will wake up (or turn on). Clock synchronization is essential for wakeup scheduling in such schemes. This paper proposes three methods based on the asynchronous averaging algorithm for clock synchronization in sensor nodes which periodically wake up: (1) a fast clock synchronization method during an initial network construction period, (2) a periodic clock synchronization method for saving energy consumption, and (3) a decision method for switching the operation mode of sensor nodes between the two clock synchronization methods. Through simulation, we analyze maximum clock difference and the number of messages required for clock synchronization.

제한된 전원으로 동작해야 하는 센서 노드의 수명 연장을 위하여, 에너지 효율적인 센서 노드의 동작에 대한 많은 연구가 진행되었다. 그들 중에는 주기적으로 무선 송수신 모듈을 활성화 / 비활성화 하면서 정보전달을 위하여 인접 노드가 깨어나는 시점에 대한 정보를 필요로 하는 기법들이 존재한다. 클락 동기는 이러한 기법들에서 무선 송수신 모듈의 활성화 / 비활성화 스케줄링을 위하여 필수적인 요소이다. 본 논문에서는 센서 망에서 전역 클락 동기를 위하여 제안된 비동기 평균 알고리즘을 기반으로 주기적인 무신 송수신 모듈 활성화 / 비활성화 기법에서의 클락 동기 방법을 제안한다. 구체적으로 본 논문은 (1) 초기 자율적인 망 구성 시점에 필요한 신속한 클락 동기 방법과 (2) 에너지 소모를 최소화한 주기적인 클락 동기 방법 및 (3) 두 가지 동기 방법들 간의 전환 시점 판단 방법을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 방법의 클락 오차 범위와 교환되는 메시지 수를 분석한다.