The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

The Acoustical Society of Korea (한국음향학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Self-organized Network Topology Configuration in Underwater Sensor Networks

수중센서 네트워크에서 자기 조직화 기법을 이용한 네트워크 토폴로지 구성법

  • Kim, Kyung-Taek (China Software Testing Center) ;
  • Cho, Ho-Shin (Department of Electronics Engineering, Kyungpook National University)
  • Received : 2012.07.05
  • Accepted : 2012.09.25
  • Published : 2012.11.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, an adaptive scheme for network topology configuration is proposed to save the overall energy consumption in underwater acoustic sensor network. The proposed scheme employs a self-organized networking methodology where network topology is locally optimized by exchanging the energy-related information between neighboring nodes such as the remaining energy of each node, in a way that the network life time can be augmented without any centralized control function. Computer simulation is used to evaluate the proposed scheme comparing with LEACH in terms of the number of alive nodes after a given time, the deviation of individual nodes' residual energy and the energy consumption at the initialization and coordination stages.

본 논문에서는 수중센서 네트워크에서 자기 조직화 기법을 활용하여 네트워크 토폴로지를 적응적으로 제어하고 노드 간 통신에 소요되는 에너지를 최소화하는 해법을 제안한다. 제안 기법은 네트워크 전체의 중앙제어 기능 없이 국지적으로 노드들 간의 시그널링을 통해 각 노드의 배터리 잔여량 정보를 공유하고 이를 바탕으로 클러스터의 헤더를 선출하거나 필요한 경우 네트워크 토폴로지를 지역적으로 조정함으로써 네트워크 전체의 수명을 연장할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 수중센서 네트워크에서의 대표적 토폴로지 구성법인 LEACH 기법과 제안 기법을 비교 분석한다. 이를 위한 성능 파라미터로서 네트워크 구성 일정 시간 후 배터리를 모두 소진하지 않은 생존 노드 개수, 배터리 잔여량 편차, 네트워크 구성을 위한 초기화 단계 및 구조 조정 단계에서의 에너지 소모량을 사용한다.

Keywords

References

  1. I. F. Akyildiz, D. Pompili, and T. Melodia, "Underwater Acoustic Sensor Networks: Research Challenges," Ad Hoc Networks (Elsevier), vol. 3, no. 3, pp. 257-279, 2005. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2005.01.004
  2. W. Yan, "Study on Model and Architecture of Self- Organization Wireless Sensor Network," in Proc. WiCOM '08, Oct. 2008.
  3. M. Stojanovic, and J. Preisig, "Underwater Acoustic Communication Channels: Propagation Models and Statistical Characterization," IEEE Communications Magazine, vol. 47, no. 1, pp. 84-89, Jan. 2009.
  4. X. Li, S. Fang, and Y. Zhang, "The Study on Clustering Algorithm of the Underwater Acoustic Sensor Networks," in Proc. M2VIP 2007, pp. 78-81, Dec. 2007.
  5. J. An, C. Li, and B. Li, "A Improved Weight Based Clustering Algorithm in Mobile Ad Hoc Networks," in Proc. YC-ICT '09, pp. 220-223, Sept. 2009.
  6. W. R. Heinzelman, A. Sinha, A. Wang, and A. P. Chandrakasan, "Energy-scalable algorithms and protocols for wireless microsensor networks," in Proc. ICASSP '00, pp. 3722-3725, Jun. 2000.
  7. 추영열, 최한조, 권장우, "LEACH 프로토콜 기반 망수명 개선 알고리즘," 한국통신학회논문지, 35권, 8호, pp. 810-819, 2010.
  8. K. M. Alzoubi , P. Wan , and O. Frieder, "Distributed Heuristics for Connected Dominating Sets in Wireless Ad Hoc Networks," J. of Communications and Networks, vol. 4, no. 1, pp. 22-29, Mar. 2002. https://doi.org/10.1109/JCN.2002.6596929
  9. N. Zhao and M. Wu, "MESH CDS for Wireless Sensor Networks," in Proc. ICCSIT 2010, pp. 77-80, Jul. 2010.
  10. S. Basagni, C. Petrioli, and R. Petroccia, "Efficiently reconfigurable backbones for wireless sensor networks," Computer Communications, vol. 31, no. 4, pp. 668-698, Mar. 2008. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2007.10.032
  11. J. Wu and H. Li, "On Calculating Connected Dominating Set for Efficient Routing in Ad Hoc Wireless Networks," in Proc. DIALM '99, pp. 7-14, Aug. 1999.
  12. R. J. Urick, Principles of underwater Sound, McGraw-Hill, NewYork, 1983.
  13. G. Yang, M. Xiao, E. Cheng, and J. Zhang, "A Cluster-head Selection Scheme for Underwater Acoustic Sensor Networks," in Proc. CMC 2010, pp. 188-191, Apr. 2010.
  14. L. M. Brekhovskikh and Yu. P. Lysanov, Fundamentals of Ocean Acoustics, Springer, NewYork, 1982.