무선 센서 네트워크에서 노드 연결 밀도 완화를 통한 에너지 효율적인 위치 추정 알고리즘

Abstract

로봇이나 센서들이 소형화되고, 센싱 기술과 통신 기술이 발전하면서 low-cost, low-power의 특징을 가진 센서들이 많이 개발되었다. 최근에 이러한 센서 노드들의 다양한 용도에 대해 연구가 활발해지고 있다. 병원에서 환자`나 의사들의 이동을 보거나, 숲에서 일어난 화재의 위치를 파악하거나 군용 로봇의 위치를 파악하는 등 센서 노드에 있어서 어떤 목적으로 쓰이더라도 위치를 추정하는 것은 반드시 포함되어야 하는 기술이 되었다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 노드를 추정함에 있어서 에너지 효율을 높이기 위한 두 가지 알고리즘을 제시한다. 다차원 척도법은 데이터를 종류에 따라 수치화하였을 때, 비슷한 유형의 데이터들을 상대적인 거리로 표현함으로써 데이터들의 성격을 시각화하는 기법이다. 여기서 데이터를 수치화하는 방법으로 노드 사이의 거리를 대입하면 노드 간의 상대적인 거리를 통해 추정 위치를 시각화할 수 있다. 노드의 밀도가 높을 때, 다차원 척도법을 그대로 사용할 경우, 연산량 증가로 인해 측위가 느려지고, CPU 사용도 많아지게 된다. 본 논문에서는 분산 측위 환경에서 이웃 노드(커버리지 안에 1 홉으로 통신이 가능한 노드)의 개수에 따라 송신 전력을 조절하는 알고리즘을 제안한다. 중심 노드만을 고려하여 이웃 노드의 개수에 따라 송신 전력을 이산적으로 조절하는 방법과 가장 바깥쪽 이웃 노드의 Connectivity를 고려하여 전력을 조절하는 방법을 제시한다. 전체 노드 개수에 따른 정확도와 측위에 사용되는 에너지를 시뮬레이션을 통해 비교 및 검증한다.