DOI QR코드

DOI QR Code

Scheduling Model for Centralized Unequal Chain Clustering

중앙 집중식 불균등 체인 클러스터링을 위한 스케줄링 모델

  • Received : 2019.02.11
  • Accepted : 2019.02.21
  • Published : 2019.03.31

Abstract

As numerous devices are connected through a wireless network, there exist many studies conducted to efficiently connect the devices. While earlier studies often use clustering for efficient device management, there is a load-intensive cluster node which may lead the entire network to be unstable. In order to solve this problem, we propose a scheduling model for centralized unequal chain clustering for efficient management of sensor nodes. For the cluster configuration, this study is based on the cluster head range and the distance to the base station(BS). The main vector projection technique is used to construct clustering with concentricity where the positions of the base stations are not the same. We utilize a multiple radio access interface, multiple-input multiple-output (MIMO), for data transmission. Experiments show that cluster head energy consumption is reduced and network lifetime is improved.

수많은 디바이스들이 무선 네트워크를 통해 연결 되고 있고, 이러한 연결을 효율적으로하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 많은 연구에서 효율적인 디바이스 관리를 위해 클러스터링을 사용하고 있지만 클러스터의 특정 노드에 부하가 집중되는 경우가 많아 전체 네트워크가 불안정해질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 센서 노드의 효율적인 관리를 위해 중앙 집중식 불균등 체인 클러스터 스케줄링 모델을 제안한다. 클러스터의 구성을 위해 클러스터 헤드 범위와 기지국까지의 거리를 기반으로 하고, 기지국의 위치가 동일하지 않은 동심 체인 클러스터링을 구축하기 위해 주벡터 투사 기법을 사용한다. 데이터의 전송은 다중 무선 액세스 인터페이스인 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)를 활용한다. 실험을 통해 클러스터 헤드의 에너지 소비를 줄이고 네트워크 수명이 향상됨을 보인다.

Keywords

References

  1. D. Evans, "The Internet of Everything: How More Relevant and Valuable Connections Will Change the World," Cisco IBSG, pp.1-9, 2012.
  2. P. M. Wightman and M. A. Labrador, "Topology Maintenance: Extending the Lifetime of Wireless Sensor Networks," IEEE Latin America Transactions, Vol. 8, no. 4, pp. 469-475, Oct. 2010. https://doi.org/10.1109/TLA.2010.5595139
  3. 최민호, 김영상, "Zigbee와 GPS를 이용한 해녀 사고예방 스마트 모니터링 시스템 개발," 스마트미디어저널, 제5권, 제3호, 1-7쪽, 2016년 9월
  4. 이효승, 오재철, "도어 안전고리 스마트 제어시스템 설계 및 구현," 스마트미디어저널, 제6권, 제1호, 62-67쪽, 2017년 3월
  5. 조익현, 황태규, 김대호, 홍지만, "스마트 기기와 Wi-Fi 인프라를 이용한 실내 측위 시스템," 스마트미디어저널, 제4권, 제2호, 68-76쪽, 2015년 6월
  6. R. C. Shah and J. M. Rabaey, "Energy Aware Routing for Low Energy Ad Hoc Sensor Networks," 2002 IEEE Wireless Communications and Networking Conference Record. WCNC 2002, Orlando, Florida, USA, Vol. 1. pp. 350-355, Mar. 2002
  7. X. Wu, G. Chen and S. K. Das, "On the Energy Hole Problem of Nonuniform Node Distribution in Wireless Sensor Networks," 2006 IEEE International Conference on Mobile Ad Hoc and Sensor Systems, Vancouver, BC, Canada, pp. 180-187, Jan. 2006
  8. C. Li, M. Ye, G. Chen and J. Wu, "An Energy-Efficient Unequal Clustering Mechanism for Wireless Sensor Networks." IEEE International Conference on Mobile Adhoc and Sensor Systems Conference, Washington, DC, USA, pp. 597-604, Nov. 2005
  9. M. Baniata and J. Hong, "Wireless Communications and Mobile Computing," Vol. 2017, Article ID 5790161, 12 pages, 2017
  10. T. Liu, Q. Li and P. Liang, "An Energy-Balancing Clustering Approach for Gradient-Based Routing in Wireless Sensor Networks," Computer Communications, Vol. 35, No. 17, pp. 2150-2161, Oct. 2012 https://doi.org/10.1016/j.comcom.2012.06.013
  11. P. Ren, J. Qian, L. Li, Z. Zhao and X. Li, "Unequal Clustering Scheme Based LEACH for Wireless Sensor Networks," 2010 Fourth International Conference on Genetic and Evolutionary Computing, Shenzhen, China, pp. 90-93, Feb. 2010
  12. W. B. Heinzelman, A. P. Chandrakasan and H. Balakrishnan, "An Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks," in IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 1, No. 4, pp. 660-670, Oct. 2002 https://doi.org/10.1109/TWC.2002.804190
  13. J. H. Chang and L. Tassiulas, "Energy Conserving Routing in Wireless Ad-hoc Networks," Proceedings IEEE INFOCOM 2000, Conference on Computer Communications. Nineteenth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, Tel Aviv, Israel, pp. 22-31, Vol. 1, Aug. 2000
  14. Inc MathWorks, "MATLAB: The Language of Technical Computing. Desktop Tools and Development Environment," MathWorks, Ver. 7, Vol. 9, 2005