Journal of Korea Spatial Information System Society (한국공간정보시스템학회 논문지)

Korea Spatial Information System Society (대한공간정보학회)
권호 표지

A Data Aggregation Scheme based on Designated Path for Efficient Energy Management of Sensor Nodes in Geosensor Networks

지오센서 네트워크에서 센서 노드의 효율적인 에너지 관리를 위한 지정 경로 기반 데이터 집계 처리 기법

  • Received : 2009.12.03
  • Accepted : 2010.03.09
  • Published : 2010.03.30
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Abstract

Sensor nodes used in Geosensor network are resource limited and power constrained. So it is necessary to research on routing protocols to gather data by using energy efficiently. Wireless sensor networks collect data gathered from sensor nodes by transfering it to the sink using multihop. However, it has two problems. First, the existing works require unnecessary data transmission for choosing a proper parent node to transfer data. Secondly, they have a large number of data transmission because each sensor node has a different path. To solves the problems, we, in this paper, propose a designated path based data aggregation scheme for efficient energy management in WSNs. The proposed scheme can reduce unnecessary data transmission by pre-determining a set of paths and can enable all the sensor nodes to participate in gathering data by running them in round-robin fashion. We show from performance analysis that the proposed scheme is more energy efficient than the existing directed diffusion(DD) and the hierarchical data aggregation(HDA).

지오센서 네트워크에 활용되는 센서 노드는 제한된 자원과 전력을 지닌다. 따라서, 에너지를 효율적으로 사용하여 데이터를 집계하는 라우팅 기법 연구가 필수적이다. 무선 센서 네트워크에서의 일반적인 데이터 수집은 각 센서 노드에서 수집된 데이터를 멀티홉 방식으로 싱크노드로 전송하는 방식이다. 하지만, 이러한 방식은 두 가지의 문제점을 지닌다. 첫째, 기존 연구는 데이터를 전송하기 위해 부모 노드를 선정하는 과정에서 불필요한 데이터 전송을 요구한다. 둘째, 각각의 소스 노드는 서로 다른 전송 경로를 가지기 때문에 많은 전송 횟수가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 효율적인 에너지 관리를 위한 지정 경로 기반의 데이터 집계 처리 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 데이터를 전송할 경로를 미리 선정하여 불필요한 데이터 전송을 감소시키며, round-robin 메커니즘을 이용하여 모든 센서 노드가 데이터를 집계하는 데 참여하도록 한다. 마지막으로, 기존 연구인 directed diffusion(DD) 및 hierarchical data aggregation(HDA)과의 성능 평가를 통해 제안하는 기법이 에너지 효율적임을 보인다.

Keywords

References

  1. 유기현, 남광우, "공간 데이터스트림을 위한 조인 전략 및 비용 모델," 한국공간정보시스템학회 논문지, 2008, pp. 59–66.
  2. 강홍구, 박치민, 홍동숙, 한기준, "공간 센서 데이타의 효율적인 실시간 처리를 위한 공간 DSMS의 개발," 한국공간정보시스템학회 논문지, 제9권 제2호, 2007, pp 45–57.
  3. L. Schwiebert, S.K.S. Gupta, J. Weinmann, "Research challenges in wireless networks of biomedical sensors," The Seventh Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, 2001, pp. 151-165.
  4. D. Estrin, R. Govindan, J. Heidemann, S.Kumar, "Next century challenges: scalable coordination in sensor networks," Proceeding softhe FifthAnnual ACM/IEEE International Conferenceon Mobile Computingand Networking (MOBICOM), 1999, pp.263-270.
  5. K. Akkaya, M. Younis, "A survey on routing protocols for wireless sensor networks," Ad Hoc Networks, Vol. 3, 2005, pp. 325-349. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2003.09.010
  6. W. Heinzelman, A. Chandrakasan, H. Balakrishnan, "Energy-efficient communication protocols for wireless microsensor networks," Proceedings of Hawaiian International Conference on Systems Science, 2000, pp. 8020.
  7. A. Manjeshwar, D.P. Agrawal, "TEEN: a routing protocol for enhanced efficiency in wireless sensor networks," Proceedings of 15th International Conference on Parallel and Distributed Processing Symposium, 2001, pp. 2009–2015.
  8. K. Sohrabi, J. Gao, V. Ailawadhi, G.J. Pottie, "Protocols for self-organization of a wireless sensor network," IEEE Personal Communications, 2000, pp. 16–27.
  9. C. Intanagonwiwat, R. Govindan, D. Estrin, J. Heidemann, F. Silva, "Directed diffusion for wireless sensor networking," IEEE/ACM Transactions on Networking, 2002, pp. 2–16.
  10. B. Zhou, L. H. Ngoh, B. S. Lee, and C. P. Fu, "HDA: A hierarchical Data Aggregation Scheme for Sensor Networks," Computer Communication, 2006, pp. 1292-1299.
  11. Madden, Samuel R., Franklin, Michael J., Hellerstein, Joseph M, "TinyDB: an acquisitional query processing system for sensor networks," ACM Transactions on Database Systems, Vol. 30, 2005, pp. 122–173. https://doi.org/10.1145/1061318.1061322