Fault Tolerant Data Aggregation for Reliable Data Gathering in Wireless Sensor Networks

This paper proposes a fault-tolerant data aggregation which provides energy efficient and reliable data collection in wireless sensor networks. The traditional aggregation scheme does not provide the countermeasure to packet loss or the countermeasure scheme requires a large amount of energy. The proposed scheme applies caching and re-transmission based on the track topology to the adaptive timeout scheduling. The proposed scheme uses a single-path routing based on the traditional tree topology at normal, which reduces the dissipated energy in sensor nodes without any countermeasure against packet loss. The proposed scheme, however, retransmits the lost packet using track topology under event occurrences in order to fulfill more accurate data aggregation. Extensive simulation work under various workloads has revealed that the proposed scheme decrease by 8% in terms of the dissipated energy and enhances data accuracy 41% when the potential of event occurrence exists as compared with TAG data aggregation. And the proposed scheme decrease by 53% in terms of the dissipated energy and shows a similar performance in data accuracy when the potential of event occurrence exists as compared with PERLA data aggregation.

무선센서네트워크에서 신뢰성있는 데이터수집을 위한 고장감내형 데이터 병합 기법

본 논문에서는 에너지 효율적이고 신뢰성있는 데이터수집을 제공하는 고장감내형 데이터병합을 제안한다. 기존 데이터병합 기법은 패킷 손실에 대응하지 못하거나 대응 하더라도 에너지 소모가 매우 크다. 고장감내형 데이터병합은 적응적 타임아웃 데이터병합 기법에 트랙 토폴로지를 이용한 캐싱 및 재전송 기법을 적용하여 중요 이벤트에 대해 신뢰성있는 데이터수집을 제공한다. 고장감내형 데이터병합은 이벤트 가능성이 없는 평상시에는 기존의 트리 기반의 단일경로 데이터수집을 함으로써 에너지 소모를 줄인다. 하지만 이벤트 가능성이 감지되면 트랙 토폴로지를 이용한 패킷 손실 감지 및 재전송을 통해 데이터병합 결과의 정확도를 높인다. 실험 결과에서 고장감내형 데이터병합은 평균 소모 에너지 측면에서 TAG에 비해 약 8% 에너지 소모가 감소하였고, 이벤트 발생 가능성이 있을 경우 데이터 정확도 측면에서 TAG에 비해 41%정도 우수한 성능을 보였다. 그리고 평균 소모 에너지 측면에서 PERLA에 비해 약 53% 정도 에너지 소모가 감소하였으며, 이벤트 발생 가능성이 있을 경우 데이터 정확도 측면에서는 성능 저하가 거의 없었다.