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표제지
요약
약어표
목차
I. 서론 10
II. 관련 연구 13
2.1. 무선 센서 네트워크의 개요 13
2.1.1. 무선 센서 네트워크의 정의 13
2.1.2. 무선 센서 네트워크의 구조 13
2.1.3. 무선 센서 네트워크의 문제점 14
2.2. 클러스터링 15
2.2.1. 클러스터링의 개요 15
2.2.2. 클러스터링의 목적 16
2.3. LEACH 18
2.3.1. LEACH 프로토콜의 특성 18
2.3.2. LEACH 프로토콜의 구조 21
2.3.3. LEACH 프로토콜의 문제점 25
2.4. LEACH-C 26
2.5. HEED 27
2.6. 에너지를 고려한 데이터 전송 방식 30
2.6.1. MTPR(Minimum TransMission Power Routing) 30
2.6.2. MBCR(Minimum Battery Cost Routing) 32
2.6.3. MMBCR(Max-Min Battery Cost Routing) 33
2.6.4. CMMBCR(Conditional Max-Min Battery Cost Routing) 34
2.7. 제안 알고리즘 35
III. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 설계 37
3.1. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 개요 37
3.2. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 요구사항 38
3.3. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 설계 39
3.3.1. 기능 블록 다이어그램 40
3.3.2. DFD(Date Flow Diagram) 41
3.3.3. 에너지 소비 균등 알고리즘 설계 42
3.3.4. 에너지 효율적인 데이터 전송 알고리즘 43
IV. 에너지 소비 균등 클러스터링 실험 및 평가 46
4.1. 구현 환경 46
4.1.1. uAMPS LEACH NS-2 코드 구조 46
4.2. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 구현 47
4.3. 테스트 및 검토 48
4.4. 테스트 결과 49
V. 결론 52
참고문헌 55
ABSTRACT 60
표 4.1. 구현 환경 46
표 4.2. 시뮬레이션을 위한 설정 값 47
표 4.3. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 적용 48
그림 2.1. 무선 센서 네트워크의 구조 14
그림 2.2. LEACH 프로토콜의 클러스터 형성 동작 절차 22
그림 2.3. LEACH 프로토콜의 타임 라인 23
그림 2.4. LEACH 프로토콜의 Set-up Phase 23
그림 2.5. LEACH 프로토콜의 Steady-state Phase 24
그림 2.6. LEACH 프로토콜의 통신 방식의 구조 25
그림 2.7. HEED 프로토콜의 의사코드 29
그림 3.1. 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘 개요도 38
그림 3.2. 기능 블록 다이어그램 40
그림 3.3. 에너지 소비 균등 알고리즘 DFD 41
그림 3.4. 에너지 소비 균등 알고리즘 42
그림 3.5. 단일 홉 전송 방식 44
그림 3.6. 다중 홉 전송 방식 45
그림 4.1. MIT의 uAMPS 프로젝트의 LEACH 코드 구조 46
그림 4.2. 시간에 따른 노드의 평균 에너지 잔량 49
그림 4.3. 기존 기법과의 노드 수명 비교 50
초록보기 더보기
무선 센서 네트워크(wireless sensor networks)는 라우터나 기지국과 같은 네트워크 기반 시설 없이 센서 노드간의 통신으로만 이루어져 있어 노드의 에너지가 곧 네트워크의 에너지가 된다. 이러한 이유로 노드의 에너지를 효율적으로 사용하여 네트워크의 수명을 연장하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
기존에 제안된 LEACH 프로토콜에서는 클러스터 헤드 선정 시 확률에 기반을 두어 주기적으로 재구축이 이루어져 클러스터 재구축을 위한 불필요한 에너지 소모가 발생한다. 또한, 단일 홉 전송 방식을 사용하여 클러스터 헤드가 직접 싱크노드에 데이터를 전송한다. 싱크노드로부터 멀리 떨어진 클러스터 헤드는 에너지 소모가 매우 크게 된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 에너지 소비 균등한 효율적인 클러스터링 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서 제안하는 알고리즘을 설계하기 위하여 무선 센서 네트워크의 클러스터링 기법과 데이터 전송 기법, 기존 클러스터링 기법 중 대표적으로 사용하는 LEACH 프로토콜의 문제점을 분석하였다. 이를 바탕으로 본 논문에서는 문제점을 해결하기 위하여 에너지 임계 값을 이용한 클러스터 재구축과 에너지 임계 값을 이용한 데이터 전송 경로 선택 방법을 통하여 에너지 소비 균등한 효율적인 클러스터링 알고리즘을 설계하였다.
본 논문에서 설계한 알고리즘의 구현을 위하여 Window 7 PC에서 Virtual Box를 활용하여 RedHat Enterprise Linux 6.5 기반 OS를 사용하였으며, uAMPS LEACH 패키지를 기반으로 제안 알고리즘을 구현하였다.
본 논문에서 설계 및 구현한 에너지 소비 균등 클러스터링 알고리즘을 평가하기 위하여 NS-2 시뮬레이터를 이용하여 LEACH 프로토콜과의 비교 평가를 시행하였다. 시뮬레이션 결과 노드의 평균 에너지 잔량은 42.5%, 네트워크의 수명은 26.3% 향상됨으로써 에너지 소비를 균등하게 하여 전체 네트워크의 수명을 증대하였음을 확인하였다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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