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정보과학회논문지. Journal of KIISE. 데이타베이스 v.35 no.1, 2008년, pp.84 - 95   피인용횟수: 5

무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 이중 레이어 분산 클러스터링 기법
A Dual-layer Energy Efficient Distributed Clustering Algorithm for Wireless Sensor Networks

여명호   (충북대학교 정보통신공학과UU0001309  ); 김유미   (충북대학교 바이오정보기술학과UU0001309  ); 유재수   (충북대학교 전기전자컴퓨터공학부UU0001309  );
  • 초록

    최근 무선 센서 네트워크는 다양한 응용분야의 플랫폼으로써 사용되고 있다. 무선 센서를 배치하고, 센서 네트워크를 구성함으로써 원격으로 어떤 영역에 포함된 객체들의 동작, 상태, 위치 등에 관한 정보를 얻을 수 있다. 일반적으로 센서 노드들은 제한된 배터리로 동작하기 때문에 센서 네트워크의 생명주기를 연장시키기 위한 에너지 효율적인 데이타 수집 메커니즘은 필수 조건이다. 본 논문에서는 클러스터 헤드의 에너지 소모를 분산할 수 있는 새로운 클러스터링 기법을 제안한다. 먼저 클러스터 헤드의 역할에 따른 에너지 소모를 분석하고, 클러스터를 수집과 전송을 위한 두 계층으로 분리한다. 다음 각 계층을 담당하는 센서 노드를 선출하여 단일 클러스터 헤드의 에너지 소모를 2개의 센서 노드로 분산한다. 제안하는 클러스터링 기법의 우수성을 보이기 위해 시뮬레이션을 통해 기존의 클러스터링 기법과 성능을 비교했다. 그 결과, 기존의 알고리즘에 비해 생명 주기(lifetime)가 $10%{\sim}40%$ 향상되는 것을 확인할 수 있었다.


    Wireless sensor networks have recently emerged as a platform for several applications. By deploying wireless sensor nodes and constructing a sensor network, we can remotely obtain information about the behavior, conditions, and positions of objects in a region. Since sensor nodes operate on batteries, energy-efficient mechanisms for gathering sensor data are indispensable to prolong the lifetime of a sensor network as long as possible. In this paper, we propose a novel clustering algorithm that distributes the energy consumption of a cluster head. First, we analyze the energy consumption if cluster heads and divide each cluster into a collection layer and a transmission layer according to their roles. Then, we elect a cluster head for each layer to distribute the energy consumption of single cluster head. In order to show the superiority of our clustering algorithm, we compare it with the existing clustering algorithm in terms of the lifetime of the sensor network. As a result, our experimental results show that the proposed clustering algorithm achieves about $10%{\sim}40%$ performance improvements over the existing clustering algorithms.


  • 주제어

    센서 네트워크 .   클러스터링 .   네트워크 생명주기 .   에너지 효율.  

  • 참고문헌 (20)

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    12. A. Mainwaring, J. Polastre, R. Szewczyk, D. Culler, and J. Anderson. "Wireless sensor networks for habitat monitoring," in ACM International Workshop on Wireless Sensor Networks and Applications (WSNA'02), Atlanta, GA, Sep. 2002 
    13. D. W. Carman, P. S. Kruus, and B. J. Matt, "Constraints and approaches for distributed sensor network security," NAI Labs Technical Report 00-010, Sep. 2000 
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    16. L. Schwiebert, S. K. S. Gupta, and J. Weinmann. "Research challenges in wireless networks of biomedical sensors," in Proceedings of the Mobile Computing and Networking, pp. 151-165, Jul. 2001 
    17. D. Estrin, R. Govindan, J. Heidemann, and S. Kumar, "Next Century Challenges: Scalable Coordination in Sensor Networks," in Proceedings of the Mobile Computing and Networking, Seattle, WA., pp. 263-270, Aug. 1999 
    18. D. Petrovic, R. Shah, K. Ramchandran, and J. Rabaey. "Data funneling: Routing with aggregation and compression for wireless sensor networks," in Proceedings of the 2003 IEEE Sensor Network Protocols and Applications, May 2003 
    19. J. Kamimura, N. Wakamiya, M. Murata, "Distributed Clustering Method for Energy-Efficient Data Gathering in Sensor Networks," in Proceedings of the 1st IEEE Communications Society Conference (SECON 2004), Oct. 2004 
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  • 이 논문을 인용한 문헌 (5)

    1. Jeoung, Su-Hyung ; Yoo, Hae-Young 2009. "Advanced HEED protocol using distance weight in USN" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 10(2): 370~376     
    2. Kim, Jin-Su 2010. "An Energy Saving Method Using Cluster Group Model in Wireless Sensor Networks" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 11(12): 4991~4996     
    3. Kim, Jin-Su 2010. "A Clustering Method Considering the Threshold of Energy Consumption Model in Wireless Sensor Networks" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 11(10): 3950~3957     
    4. Jo, Mi-Rim ; Seong, Dong-Ook ; Park, Jun-Ho ; Yoo, Jae-Soo 2011. "Disjointed Multipath Routing for Real-time Multimedia Data Transmission in Wireless Sensor Networks" 한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, 11(12): 78~87     
    5. Kim, Jin-Su ; Shin, Seung-Soo 2011. "An Energy Consumption Model using Hierarchical Unequal Clustering Method" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 12(6): 2815~2822     

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