An Energy-Efficient Self-organizing Hierarchical Sensor Network Model for Vehicle Approach Warning Systems (VAWS)

차량 접근 경고 시스템을 위한 에너지 효율적 자가 구성 센서 네트워크 모델

This paper describes an IEEE 802.15.4-based hierarchical sensor network model for a VAWS(Vehicle Approach Warning System) which provides the drivers of vehicles approaching a sharp turn with the information about vehicles approaching the same turn from the opposite end. In the proposed network model, a tree-structured topology, that can prolong the lifetime of network is formed in a self-organizing manner by a topology control protocol. A simple but efficient routing protocol, that creates and maintains routing tables based on the network topology organized by the topology control protocol, transports data packets generated from the sensor nodes to the base station which then forwards it to a display processor. These protocols are designed as a network layer extension to the IEEE 802.15.4 MAC. In the simulation, which models a scenario with a sharp turn, it is shown that the proposed network model achieves a high-level performance in terms of both energy efficiency and throughput simultaneously.

차량 접근 경고 시스템(VAWS: Vehicle Approach Warning Systems)은 급커브 구간에 진입하는 차량에게 반대편 차선의 차량 진입 정보를 운전자에게 제공하여 사고 위험을 줄이는데 도움을 주기 위한 시스템이다. 본 논문에서는 VAWS를 위한 IEEE 802.15.4 기반 계층구조 센서 네트워크 모델을 제안한다. 제안하는 네트워크 모델에서 토폴로지 제어 프로토콜은 네트워크의 생존시간을 지속시킬 수 있도록 자가 구성(self-organizing) 방식으로 트리 기반 토폴로지를 형성한다. 또한, 간단하면서도 효율적인 라우팅 프로토콜은 이 토폴로지를 기반으로 라우팅 테이블을 구성하고 센서 노드에서 생성된 데이터 패킷을 노변 경고 메시지 디스플레이와 연결되어 있는 베이스 스테이션까지 멀티홉 방식으로 전달한다. 이 프로토콜들은 기존의 IEEE 802.15.4 MAC계층에 포함된 확장 MAC 형태로 설계되며, 급커브 구간을 모델링한 시나리오에서의 시뮬레이션을 통하여 제안하는 네트워크 모델이 에너지 효율 및 네트워크 처리량 면에서 높은 성능을 나타냄을 보인다.