Lifetime Maximizing Routing Algorithm for Multi-hop Wireless Networks

In multi-hop wireless networks like Wireless Mesh Networks (WMN) and Wireless Sensor Networks (WSN), nodes often rely on batteries as their power source. In such cases, energy efficient routing is critical. Many schemes have been proposed to find the most energy efficient path, but most of them do not achieve optimality on network lifetime. Once found, the energy efficient path is constantly used such that the energy of the nodes on the path is depleted quickly. As an alternative, the approaches that dynamically change the path at run time have also been proposed. These approaches, however, involve high overhead of establishing multiple paths. In this paper, we first find an optimal multi-path routing using LP. Then we apply an approximation algorithm to derive a near-optimal solution for single-path routing. We compare the performance of the proposed scheme with several other existing algorithms through simulation.

다중-홉 무선 네트워크 환경에서 수명 최대화를 위한 라우팅 알고리즘

무선 메쉬 네트워크나 무선 센서 네트워크와 같은 다중-홉(Multi-hop) 무선 네트워크에서는 노드들이 배터리를 이용하여 작동하는 경우가 많기 때문에 에너지 효율적인 라우팅이 중요한 문제이다. 지금까지 가장 에너지 효율적인 경로를 찾는 여러 기법들이 제안되었지만 이런 방식은 찾아낸 경로만을 사용함으로써 그 경로 상의 노드들의 에너지가 집중적으로 소모되어 네트워크의 전체적인 수명(lifetime)을 최대화하지 못한다는 단점을 가진다. 또한 이런 단점에 착안하여 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 여러개의 경로들을 변경해가며 사용하는 기법들 역시 제안되었지만 경로 설정 및 변경 시에 발생하는 오버헤드가 크다는 한계를 가지고 있다. 본 논문은 선형 프로그래밍(Linear Programming)을 이용하여 네트워크의 수명을 최대화시키는 다중 최적 라우팅을 구하고 그 결과에 단일 최적 라우팅을 구하는 근사 알고리즘(approximation algorithm)을 적용하는 방식을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방식의 성능을 기존의 다른 기법들의 성능과 비교한다.