무선 센서네트워크에서 거리를 고려한 클러스터 헤드 선택 알고리즘

Cluster-head-selection-algorithm in Wireless Sensor Networks by Considering the Distance

무선 센서 네트워크 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 다양한 산업 분야에서 적용이 가능하다. 무선 센서 네트워크는 그 특성상 한 번 배포되면 배터리의 교환이 어렵기 때문에 에너지를 효율적으로 사용하도록 설계되는 것이 매우 중요하다. 이러한 목적을 달성하기 위해 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 센서 네트워크에서 에너지 소비는 전송거리와 보내고자 하는 데이터에 비례한다. LEACH-C와 같은 클러스터 기반라우팅 기법들은 센서 노드들의 클러스터링을 통하여 데이터 전달 거리를 최소화시킴으로서 에너지의 효율성을 얻는다. 하지만 LEACH-C에서는 클러스터링을 구성할 때 클러스터 구성 노드들의 거리 총합만을 고려한다. 본 논문에서는 에너지 사용에 큰 영향을 미치는 기지국과 클러스터 헤드간의 거리를 고려한 클러스터 헤드 선택 알고리즘을 제안한다. 제안 방법은 LEACH-C에 비해 기지국의 위치가 일정 거리 이상 떨어져 있을 경우평균$4{\sim}7%$의 성능 향상 결과를 제공하였다. 이 결과는 클러스터 기반 라우팅 알고리즘에서 클러스터 헤드와 기지국간의 거리를 고려하는 것이 라이프타임 성능 측면에 영향을 미칠 수 있음을 보여 주었다.

Wireless sensor network technologies applicable to various industrial fields are rapidly growing. Because it is difficult to change a battery for the once distributed wireless sensor network, energy efficient design is very critical. In order to achieve this purpose in network design, a number of studies have been examining the energy efficient routing protocol. The sensor network consumes energy in proportion to the distance of data transmission and the data to send. Cluster-based routing Protocols such as LEACH-C achieve energy efficiency through minimizing the distance of data transmission. In LEACH-C, however, the total distance between the nodes consisting the clusters are considered important in constructing clustering. This paper examines the cluster-head-selection-algorithm that reflect the distance between the base station and the cluster-head having a big influence on energy consumption. The Proposed method in this paper brought the result that the performance improved average $4{\sim}7%$ when LEACH-C and the base station are located beyond a certain distance. This result showed that the distance between cluster-head and the base station had a substantial influence on lifetime performance in the cluster-based routing protocol.