Abstract
LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) has been proposed as a routing protocol with a hierarchical structure, in order to achieve the energy efficiency that is of primary importance in the wireless sensor networks. A wireless sensor network adopting LEACH is composed of a few clusters, each of which consists of member nodes that sense the data, and head nodes that deliver the collected data from member nodes to a sink node that is connected to a backbone network. A head node in a cluster allocates TDMA slots to its member nodes without taking into account whether they have data to transmit or not, thus resulting in inefficiency of energy usage of head node that remains in active mode during the entire round time. This motivates us to propose a scheme to improve the energy efficiency of LEACH, by assigning TDMA slots only to those member nodes who have data to send. As a result, the head node can remain sleep during the period of no data transmission from member nodes, leading to the substantial energy saving. By using the ns-2 simulator, we evaluate the performance of the proposed scheme in comparison with the original LEACH. Experimental results validate our scheme, showing a better performance than original LEACH in terms of the number of outliving nodes and the quantity of energy consumption as time evolves.
LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)는 무선센서 네트워크의 가장 중요한 요구사항인 에너지 소비를 최소화하기 위해 제안된 대표적인 계층 기반 구조를 갖는 프로토콜이다. LEACH 프로토콜을 사용하는 센서 네트워크는 여러 클러스터로 구성되며, 각 클러스터는 데이터를 감지하는 멤버 노드와 멤버 노드로부터 전송된 데이터를 수집하여 기간망과 연동된 싱크 노드에게 전달하는 헤드 노드로 구성된다. LEACH의 헤드 노드는 멤버 노드의 전송 데이터 보유 유무에 관계없이 TDMA 슬롯을 할당함으로서 헤드 노드가 라운드 전 기간에 활성 모드로 동작하는 비효율성을 갖고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 송신 데이터를 보유하고 있는 노드에게만 슬롯을 할당함으로서 LEACH의 에너지 사용 효율을 향상시키는 방안을 제안한다. 제안 방식의 성능 확인을 위한 ns-2 시뮬레이터 기반의 모의실험 결과, 제안 방식이 기존 LEACH 방식과 비교하여 시간 경과에 따른 생존 노드 수 및 노드의 에너지 소비량 측면에서 LEACH 보다 우수함을 확인하였다.
