Energy Efficient Clustering Scheme in Sensor Networks using Splitting Algorithm of Tree-based Indexing Structures

트리기반 색인구조의 분할 방법을 이용한 센서네트워크의 에너지 효율적인 클러스터 생성 방법

In sensor network systems, various hierarchical clustering schemes have been proposed in order to efficiently maintain the energy consumption of sensor nodes. Most of these schemes, however, are hardly applicable in practice since these schemes might produce unbalanced clusters or randomly distributed clusters without taking into account of the distribution of sensor nodes. To overcome the limitations of such hierarchical clustering schemes, we propose a novel scheme called CSM(Clustering using Split & Merge algorithm), which exploits node split and merge algorithm of tree-based indexing structures to efficiently construct clusters. Our extensive performance studies show that the CSM constructs highly balanced clustering in a energy efficient way and achieves higher performance up to 1.6 times than the previous clustering schemes, under various operational conditions.

센서 네트워크에서는 에너지 소비를 줄이기 위해 다양한 계층적 클러스터링 방법이 제안되었다. 그러나 대부분의 연구에서 나타나는 문제점은 노드의 실제 배치를 생각하지 않고 일방적인 그리드 형태의 구조 또는 무작위 적인 클러스터 구조를 구성하는 것이다. 이렇게 구성된 클러스터는 클러스터의 크기와 포함된 노드의 수가 불균형하기 때문에 큰 에너지 효율을 보이기 힘들다. 그래서 본 논문에서는 실제 노드들이 배치가 된 후 R-Tree의 노드 분할 및 병합 알고리즘에 착안하여 보다 더 효율적인 클러스터를 구성할 수 있는 방법인 CSM(Clustering using Split & Merge algorithm)을 제안한다. 다양한 실험결과 CSM은 기존 방법보다 에너지 효율적인 클러스터링을 생성함으로써 최대 1.6배의 에너지 효율을 보였다.