The KIPS Transactions:PartC (정보처리학회논문지C)

Korea Information Processing Society (한국정보처리학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Agent Based Framework for Energy Distribution and Qos in Wireless Sensor Networks

무선 센서 네트워크에서의 에너지 분산과 QoS를 고려한 에이전트 기반의 프레임워크

  • 신홍중 (서강대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 김성천 (서강대학교 컴퓨터학과)
  • Published : 2009.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Wireless Sensor Networks are consisted of sensor nodes that communicated with each other to transmit information. Because sensor nodes have physically many limits, wireless sensor networks are hard to adopt for traditional networks. Transmissions are consumed most energy of sensor nodes. That's why energy-efficient transmission techniques and QoS support techniques for different kind of data are most important in wireless sensor networks. The thesis proposes the agent based framework for energy distribution and QoS in wireless sensor networks. Agents have its own behavior policy by means of a gene, which is optimized by genetic operations. Agents behavior to distribute energy consumption over sensor nodes. Simulation results show that the enhanced framework extends the lifetime of sensor nodes. Successful transmission ratios of emergency data and non emergency data are increased by 27% and 14%, respectively. Also, the results demonstrate that Qos of networks are improved.

무선 센서 네트워크는 무작위로 설치된 센서 노드가 스스로 네트워크를 형성하여 수집한 환경 정보를 전송하는 네트워크이다. 센서 노드는 매우 제한된 자원으로 동작하기 때문에 무선 센서 네트워크는 기존 네트워크에서 사용되는 기법을 적용하기 어렵다. 특히 제한된 에너지를 가지고 동작해야 하기 때문에 전송에 소모되는 에너지를 줄이기 위한 연구와 다양한 종류의 데이터를 효율적으로 전송하여 QoS를 향상시키기 위한 기법들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 연구들이 가졌던 단점을 개선하기 위해 노드에서 소모되는 에너지의 분산과 QoS를 고려한 에이전트 기반의 프레임워크를 제안한다. 에이전트의 행동을 결정하는 정책을 유전자화 시켜 각각의 에이전트가 스스로 자신의 행동을 결정하여 동작할 수 있게 하면서 유전자 알고리즘을 통해 에이전트의 정책을 최적화 할 수 있도록 하였다. NS-2를 이용한 시뮬레이션 결과 기존의 기법에 비해 본 논문에서 제안한 기법이 노드에서 소모되는 에너지를 분산시켜 네트워크의 생존시간을 연장시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 긴급한 데이터의 전송 성공률을 27%, 긴급하지 않은 데이터의 전송 성공률도 14% 향상시켜 네트워크의 QoS를 향상시켰다.

Keywords

References

  1. Chee-Yee Chong and Srikanta P. Kumar, “Sensor Networks: Evolution, Opportunities, and Chanllenges,” In Proceedings of the IEEE, Vol.91, pp.1247-1256, 2003 https://doi.org/10.1109/JPROC.2003.814918
  2. Wendi R. Heinzelman, Anantha Chandrakasan, and Hari Balakrishnan, “Energy-Efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks,” In Proceedings of the 33rd Hawaii International Conference on System Sciences, Vol. 2, pp.10-19, 2000
  3. Min Chen, Taekyoung Kwon, Yong Yuan, and Victor C.M. Leung, “Mobile Agent Based Wireless Sensor Networks,” In Journal of Computers, Vol.1, No.1, pp.14-21, 2006
  4. Tracy Mullen, Viswanath Avasarala, and David L. Hall, “Custom-Driven Sensor Management,” In Magazine of INTELLIGENT SYSTEMS, Vol.21, No.2, pp.41-49, 2006
  5. Geoffrey Mainland, David C. Parkes, and Matt Welsh, “Decentralized, Adaptive Resource Allocation for Sensor Networks,” In Proceedings of the 2nd USENIX/ACM Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI 2005), Vol.2, pp.315-328, 2005
  6. Pruet Boonma and Junichi Suzuki, “BiSNET: A Biologically-Inspired Middleware Architecture for Self-Managing Wireless Sensor Networks,” In Journal of Computer Networks, Vol.51, No.16, pp.4599-4616, 2007 https://doi.org/10.1016/j.comnet.2007.06.006
  7. Pruet Boonma and Junichi Suzuki, “MONSOON: A Coevolutionary Multiobjective Adaptation Framework for Dynamic Wireless Sensor Networks,” In Proceedings of the 41st Hawaii International Conference on System Sciences, pp.497, 2008 https://doi.org/10.1109/HICSS.2008.323
  8. Pruet Boonma and Junichi Suzuki, “Exploring Self-star Properties in Cognitive Sensor Networking,” In Proceedings of IEEE/SCS International Symposium on Performance Evaluation of Computer and Telecommunication Systems (SPECTS), 2008
  9. Dazhi Chen and Parmond K. Varshney, “QoS Support in Wireless Sensor Networks: A Survey,” In Proceedings of the 2004 International Conference on Wireless Networks (ICWN 2004), pp.227-233. 2004
  10. Abinash Mahapatra, Kumar Anand, and Dharma P. Agrawal, “QoS and energy aware routing for real-time traffic in wireless sensor networks,” In Journal of Computer Communications, Vol.29, pp.437-445, 2005 https://doi.org/10.1016/j.comcom.2004.12.028
  11. Wendi R. Heinzelman, Anantha Chandrakasan, and Hari Balakrishnan, “An Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks,” IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol.1, No.4, pp.660-670, 2002 https://doi.org/10.1109/TWC.2002.804190
  12. Alan D. Amis, Ravi Prakash, Thai H.P. Vuong, and Dung T. Huynh, “Max-Min D-Cluster Formation in Wireless Ad Hoc Networks,” In Proceedings of IEEE INFOCOM, pp.32-41, 2000