초록
애드혹 네트워크의 실용 영역인 무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 배터리에 의해 동작하고 일반적으로 한번 배치된 후 다시 회수 되지 않는다. 따라서 각각의 센서 노드는 한정된 에너지로 감지하고 통신해야 하며, 에너지 효율성은 무선 센서 네트워크의 수명을 결정하는 핵심 설계 요소로서 활발히 연구되고 있고 근래에는 크로스 레이어 최적화를 통해 더욱 개선되고 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 시스템인 ZigbeX 플랫폼에서 센서 노드의 전송 출력 제어를 통하여 데이터 수집 과정에서 소모되는 에너지를 절약하는 새로운 기법을 제안하여 구현하고 실험 및 측정을 통하여 성능 개선 효과를 입증한다. 클러스터 멤버를 구성하는 각 센서 노드에서 클러스터 헤드로 데이터를 전송하는 과정에서 멤버 노드의 송신 출력을 통신 가능한 적정 수준으로 낮춤으로써 에너지를 절약하게 된다. 각 멤버 노드는 클러스터 헤드로부터 수신한 패킷의 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 기반으로 하여 자신의 송신 출력을 조절한다. 즉 자신이 전송한 패킷을 클러스터 헤드가 안전하게 수신할 수 있는 적정 수준으로 출력을 낮춤으로써 에너지를 절약하게 된다. ZigbeX 플랫폼 상에서 구현한 프로토콜을 자체 개발한 패킷 분석기를 이용하여 반복 측정한 결과에 의하면, 제안한 출력 제어 기법을 사용함으로써 통신량의 대부분을 차지하는 데이터 수집 과정에서의 에너지가 절약되어 네트워크 수명이 최대 21.9% 증가됨을 확인할 수 있었다.
In wireless sensor networks with ad hoc networking capability, sensor nodes are battery operated and are usually disposable once deployed. As a result, each sensor node senses and communicates with limited energy and, thus, energy efficiency has been studied as a key design factor which determines lifetime of a wireless sensor network, and it is more improved recently by using so-called cross-layer optimization technique. In this paper, we propose and implement a new energy saving mechanism that reduces energy consumption during data collection by controlling transmission power at sensor nodes and then measure its performance in terms of lifetime improvement for the wireless sensor network platform ZigbeX. When every sensor node transmits sensed data to its clusterhead, it controls its transmission power down to as low level as communication is possible, resulting in energy saving. Each sensor node controls its transmission power based on RSSI(Received Signal Strength Indicator) of the packet received from its clusterhead. In other words, the sensor node can save energy by controlling its transmission power down to an appropriate level that its clusterhead safely receives the packet it transmits. According to the repetitive experiment of the proposed scheme on the ZigbeX platform using the packet analyzer developed by us, it is observed that the network lifetime is prolonged by up to 21.9% by saying energy during the data collection occupying most amount of network traffic.
