무선 센서 네트워크에서 노드의 이동성을 지원하는 라우팅 프로토콜 설계

Abstract

무선 센서 네트워크 (wireless sensor network, WSN) 에서 센서는 특정 목적에 맞는 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 바탕으로 정보를 처리하는데 사용된다. 이런 작은 장치를 흔히 센서 노드 (sensor node) 라고 불리는데, 이런 센서노드를 광범위한 영역에 걸쳐 수십, 수백 개를 설치하여 서로 무선으로 데이터를 주고받으며 원하는 데이터를 손쉽게 수집한다. 이런 무선 센서 네트워크는 의료, 화재감시, 군사 응용, 농업 분야 등에 많이 사용되고 있다. 또한, 이에 대한 관련 연구들이 활발히 진행 중이다 [1]. 센서 네트워크에서 센서노드들은 데이터를 측정하고자 하는 지역에 임의적으로 대량 배치된다. 이러한 대량 사용 특성상 가볍고, 저렴하고, 소형인 센서노드를 사용하게 된다. 특히, 한번 배치가된 센서 노드들은 관리가 쉽지 않기 때문에 지속적인 에너지를 제공하기 어려우므로 한번의 에너지 공급으로 긴 수명을 얻을 수 있는 저전력 특성을 갖춘 노드들이 배치되어진다. 그리고 관리적 측면에 있어 센서 노드들을 하나하나 제어하기 힘들기 때문에 자가 구성을 위한 라우팅 경로를 설정하게 되고, 자율적으로 무선 센서 네트워크를 관리, 구축하여 수집된 데이터들을 사용자에게 제공하게 된다. 이런 무선 센서 네트워크의 특성상 현재 대부분의 연구는 센서 노드의 저전력 에너지 효율성에 맞는 다양한 라우팅 프로토콜 기법들이 연구 되고 있는 실정이다 [2]. 이에 따라 본 논문은 에너지 효율성측면과는 다른 무선 네트워크의 응용 환경에 따른 센서 노드의 전송 효율을 위한 프로토콜을 고안하게 되었다. 최근 무선 센서 네트워크는 다양한 응용분야에서 사용되고 있다. 의료분야에서 움직이는 환자의 상태 파악이나 군사분야에서 병사들의 상태파악 및 피아식별등과 같은 응용분야가 많아짐과 동시에 기존의 고정형 센서 노드의 특성에서 벗어나 이동성을 지닌 센서노드들이 필요해짐으로써 기존의 무선 센서 네트워크의 라우팅 프로토콜과는 달리 이동하는 센서 노드들을 위한 새로운 라우팅 프로토콜들이 필요하게 되었다 [3]. 따라서 센서노드가 움직이는 환경에서도 데이터 송수신을 효율적으로 할 수 있는 방법을 찾게 되었다. 무선통신의 특성상 각각의 센서노드들이 멀어지면 신호전파의 세기가 약해져 데이터 수신율이 현저히 떨어지게 된다. 이로 인해 필요한 데이터를 정확히 받을 수 없게 되어 잘못된 정보가 사용자에게 전달 될 수 있는 상황이 발생하게 된다. 이러한 상황을 방지하고자 본 논문에서는 센서노드의 이동에도 안정적으로 데이터를 송수신 할 수 있는 방법을 제안한다.|In WSN, small devices with inbuilt sensors are deployed to gather the data of interest for further processing. These tiny devices are called nodes. Nodes are monitoring and gathering the data of interest. WSN are widely used in environment, military, medicine, or public sector, and lots of research works are going on for its betterment. Sensor nodes should be lightweight, inexpensive, and compact. Since the sensor node is battery powered, it is not feasible to change the battery frequently once deployed. Thus, the main key issue in WSN is to extend the life time of network as long as possible. Lots of research works have been carried out for making the WSN robust, reliable, and energy efficient. Futhermore, there has been a high demand for node mobility in WSN environment. In this thesis, a new routing protocol which supports the node mobility by using signal strength of cluster heads in WSN, is proposed. Reliable data trasfer is important in the WSN. Thus, data transfer success rate is evaluated in WSN for the performance measurement of node mobility. Whenever a node joins or leaves the cluster, a new schedule is assigned which is follows by data the transmission.