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센서 네트워크에서 지리적인 라우팅과 데이터 핫스팟을 고려한 인-네트워크 데이터 중심 저장 기법
여명호(Myungho Yeo),성동욱(Dongook Seong),유재수(Jaesoo Yoo) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.38 No.3
센서 네트워크에서 데이터 중심 저장 기법은 원격 센서 노드로 센서 데이터를 전송하거나 저장 부하를 조절하기 위하여 많은 에너지를 소모하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 지리적인 라우팅과 데이터 압축을 지원하는 새로운 데이터 중심 저장 기법을 제안한다. 센서 노드는 위치를 기반으로 지리적인 그룹을 구성하고, 각 그룹에서 대표 노드를 선출한다. 대표 노드는 인코딩 정책을 이용하여 센서 데이터를 압축하고, 센서 데이터를 효율적으로 저장하도록 센서 노드 그룹을 운영한다. 성능 평가 결과, 제안하는 기법은 기존 연구에 비해 저장 공간을 확장하고, 데이터 통신 비용과 데이터 손실을 줄인다. Data-centric storage (DCS) schemes have some problems that sensor nodes consume a lot of energy for transmitting sensor readings to remote sensor node or for balancing storage load in sensor networks. In this paper, we propose a novel data-centric storage scheme to support data compression and geographical routing. Sensor nodes organize geographical groups based on their locations and elect a representative node in each group. The representative node compresses sensor data with encoding policy and operates corresponding sensor node group to store sensor data efficiently. In the experimental result, the proposed scheme extends the storage space and reduces communication cost and data losses over the existing schemes.
다중 기지국을 갖는 센서 네트워크 환경에서 시간 요소를 고려한 연속 질의 할당 기법
김학신(Haksin Kim),여명호(Myungho Yeo),서동민(Dongmin Seo),박준호(Junho Park),유재수(Jaesoo Yoo) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.38 No.2
센서 네트워크의 응용 분야가 다양해지고, 이종의 센서 네트워크의 결합으로 인해 고차원적인 데이터 처리의 요구가 증가하고 있다. 이와 함께 다중 기지국을 이용하여 대규모 센서 네트워크의 질의를 효율적으로 처리하기 위한 연구가 진행되고 있다. 대표적인 접근 방법으로 영역 질의의 겹침으로 발생하는 이득과 기지국까지의 거리를 고려하여 해당 질의를 담당하는 단일 기지국을 선정하는 방법이 있다. 하지만, 일반적인 센서 네트워크의 질의는 영역뿐만 아니라 실행 시간과 수집 주기의 시간 요소를 가지고 있기 때문에 질의 영역의 겹침만으로 통신 이득을 판단하는 것은 비효율적이다. 본 논문에서는 다중 기지국을 사용하는 센서 네트워크에서 질의의 시간 요소를 고려한 새로운 질의 할당 기법을 제안한다. 각 기지국은 할당된 질의의 영역 및 실행 시간과 수집 주기를 함께 관리하고, 수학적인 접근을 통해 새로운 질의의 정확한 통신 이득을 계산함으로써 질의 할당의 효율성을 높인다. 성능 평가 결과, 기존 질의 할당 기법에 비해 통신비용이 감소하였으며, 질의의 실행시간과 질의의 크기가 증가함에 따라 제안하는 기법의 질의 할당 효율성이 증가하였다. Recently, due to a variety of sensor network applications and the combination of heterogeneous sensor networks, requests for complicated data processing have been increasing. Many studies have also been conducted to efficiently process queries in large-scale sensor networks with multiple base stations. A query allocation scheme is a representative way to support large-scale sensor networks with multiple base stations. The existing schemes consider both the communication gains from sensor nodes that are overlapped with multiple queries and the distance between the region of each query and multiple base stations. It supports only snapshot region-based aggregation queries. However, continuous queries for sensor networks have usually different runtime and interval. Therefore, it is suitable to indentify the communication gains by the number of sensor nodes involved in the intersection region between allocated queries and a new query. In this paper, we propose a novel query allocation scheme that considers time parameters such as runtime and interval for the continuous query in large-scale sensor networks with multiple base stations. Each base station maintains regions, runtimes, and intervals for the allocated continuous queries. When a new continuous query occurs, its allocation is determined by estimating the actual number of shared readings with these information. Therefore, the proposed scheme improves the share of query allocation. The simulation results show that our scheme reduces the communication cost and improves the effectiveness of query allocation as regions and runtimes of queries are increased.
센서 네트워크 환경에서 가상 식별자를 이용한 에너지 효율적인 다중 경로 데이터 라우팅 기법
박준호(Junho Park),여명호(Myungho Yeo),성동욱(Dongook Seong),권현호(Hyunho Kwon),이현정(Hyunjung Lee),유재수(Jaesoo Yoo) 한국콘텐츠학회 2011 한국콘텐츠학회논문지 Vol.11 No.7
결함이 발생하는 센서 네트워크 환경에서 데이터 전송의 신뢰도와 집계질의의 정확도를 보장하기 위해 각 센서 노드들에 유일한 비트 식별자를 할당하고, 이를 이용한 다중 경로 라우팅 기법이 제안되었다. 하지만 기존 다중 경로 라우팅 기법은 네트워크 토폴로지 변경 시 발생하는 노드 식별자의 재할당에 따른 높은 갱신비용이 발생한다. 본 논문에서는 데이터의 중복 집계를 방지하는 동시에 식별자 갱신 비용을 줄이는 새로운 라우팅 기법을 제안한다. 제안하는 기법의 우수성을 보이기 위해 시뮬레이션을 통해 기존 기법과 성능을 비교평가 하였다. 그 결과, 제안하는 기법은 네트워크 결함에 따른 복구에 필요한 데이터 전송량을 평균 95% 감소시켰고 단위 질의당 데이터 전송량을 최대 22% 감소시켰다. The multi-path routing schemes that assigns labels to sensor nodes for the reliability of data transmission and the accuracy of an aggregation query over the sensor networks where data transfer is prone to defect have been proposed. However, the existing schemes have high costs for reassigning labels to nodes when the network topology is changed. In this paper, we propose a novel routing method that avoids duplicated data and reduces the update cost of a sensor node. In order to show the superiority of the proposed scheme, we compare it with the existing scheme through the various experiments. Our experimental results show that our proposed method reduces about 95% the amount of the transmitted data for restoration to node failure and about 220% the amount of the transmitted data for query processing over the existing method on average.
이동 싱크 기반 센서 네트워크에서 데이터 변화율을 고려한 TDMA 기반 데이터 수집 기법
박형순(HyoungSoon Park),여명호(MyungHo Yeo),성동욱(DongOok Seong),유재수(JaeSoo Yoo) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.8
이동 싱크를 이용한 데이터 수집에서 센서 노드들이 이동 싱크의 통신반경에 포함되는 시간은 불균등하다. 불균등한 시간내에 효율적인 데이터 수집을 위해서는 이동 싱크와 센서 노드간 데이터 수집 스케줄링이 필요하다. 기존 이동 싱크에 이용된 스케줄링 기법들은 데이터 수집을 위해 이동 싱크의 통신범위에 머무는 시간과 이동 싱크로 수집된 데이터양 등을 고려하였다. 하지만 기존 연구들은 센서 네트워크에서 수집되는 데이터의 특성을 고려하지 않았다. 본 논문에서는 센서 노드별 데이터 수집 주기와 이동 싱크와 센서 노드사이의 데이터 수집 주기로 구성된 TDMA 스케줄링 기법을 제안하였다. 또한 온도, 습도 등과 같이 일정하게 증가 혹은 감소하는 센서 데이터의 특성을 고려한 TDMA 스케줄링 기반의 데이터 수집 기법을 제안하였다. 제안한 데이터 수집 기법은 센서 노드별 전체 데이터의 수집이 아닌 사용자가 설정한 임계 값보다 크게 변한 데이터를 수집한다. 제안하는 기법의 우수성을 보이기 위해 기존 스케줄링 기법중 데이터 균등 수집을 목표로 하는 DWEDF 기법과 성능 평가를 수행하였다. 실험 결과 제안하는 기법이 기존 DWEDF 기법에 비해 데이터 수집에 소모되는 에너지가 약23% 줄었고, 센서 노드의 데이터 수집 실패가 감소하였다. In data collection using a mobile sink, the time that sensor nodes are included in its communication radius is not uniform. The data collection schedule in non-uniform time is needed between a mobile sink and sensor nodes for efficient data collection. The existing data collection schemes using a mobile sink considered staying time in its communication range and data collected by the mobile sink. However, they did not consider the characteristics of data collected in sensor networks. In this paper, we propose a TDMA based schedule scheme that consists of the data collection period by each sensor nodes and the data collection period between a mobile sink and sensor nodes. Moreover, we propose a data collection scheme considering the variability of data in sensor networks. The proposed data collection scheme collects only data that changed larger than the threshold set by the user. In order to show the superiority of the proposed scheme, we compare it with DWEDF that aims to collect data uniformly. As a result, our experimental results show that the proposed scheme reduces about 23% energy consumption and the data collection failure of sensor nodes over the DWEDF.