Analysis of Energy Consumption and Processing Delay of Wireless Sensor Networks according to the Characteristic of Applications

응용프로그램의 특성에 따른 무선센서 네트워크의 에너지 소모와 처리 지연 분석

Wireless sensor networks are used for data collection and processing from the surrounding environment for various applications. Since wireless sensor nodes operate on low computing power, restrictive battery capacity, and low network bandwidth, their architecture model has greatly affected the performance of applications. If applications have high computation complexity or require the real-time processing, the centralized architecture in wireless sensor networks have a delay in data processing. Otherwise, if applications only performed simple data collection for long period, the distributed architecture wasted battery energy in wireless sensors. In this paper, the energy consumption and processing delay were analyzed in centralized and distributed sensor networks. In addition, we proposed a new hybrid architecture for wireless sensor networks. According to the characteristic of applications, the proposed method had the optimal number of wireless sensors in wireless sensor networks.

무선 센서네트워크는 다양한 응용 프로그램들을 위하여 주변 환경으로부터 데이터수집 또는 처리를 위하여 사용된다. 무선 센서네트워크는 저 수준 계산 능력, 제한적인 배터리 용량, 낮은 네트워크 대역폭을 기반으로 운영되므로, 무선센서 네트워크의 구조 모델은 응용 프로그램의 성능에 큰 영향을 미친다. 응용 프로그램이 높은 계산 복잡도를 요구하거나, 실시간 처리를 필요로 하는 경우, 무선센서 네트워크의 중앙 집중 형 구조는 데이터 처리에 있어서 지연을 발생하게 되므로, 응용 프로그램의 성능 요구사항을 만족시키지 못하는 결과를 가져온다. 반면에, 응용 프로그램이 단순한 데이터 수집을 장기간 수행하는 경우, 분산 형으로 무선센서 네트워크를 구성한다면, 무선 센서들에서 불필요한 에너지 소모를 피할 수 없게 된다. 이 논문에서는 중앙집중 형 구조와 분산 형 구조에서 에너지 소모와 데이터 처리 지연을 분석, 평가한다. 또한, 본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 위한 새로운 융합 형 구조를 제안하고 평가한다 제안된 방식은 응용 프로그램의 특성에 따라서 무선센서 네트워크에서 최적의 무선센서 노드 개수를 찾을 수 있게 한다.