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Distributed Event Detection Algorithm considering Tradeoff between Accuracy and Cost
나현숙(Hyeon-Suk Na),녀뚜안안(Nhu Tuan Anh) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.38 No.2
본 논문에서는 무선 센서 네트워크상의 이벤트 감지 문제를 푸는 동시에, 정확도와 비용간의 trade-off를 조절할 수 있는 이벤트 감지 분산 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 관심영역에 랜덤하게 분포시킨 많은 수의 센서들로 감시되는 무선 네트워크를 모델로 하며, 센서들은 0/1-센서로서 낮은 성능의 배터리를 가지며, 감시, 통신, 그리고 아주 간단한 사칙연산만을 수행하는 정도의 극히 제한된 기능성을 갖는다. 이벤트 감지 문제에서는 언제나, 이벤트가 일어나는 순간 그것을 감지하고, 주변의 이웃들에게 이를 알려 그 이상의 이벤트들도 감지할 수 있도록 하는 센서들이 필요하다. 총 파워비용을 줄이거나 모니터링 시간을 최대화하기 위한 스케쥴링 방법들은 광범위하게 연구되어 왔다. 우리의 방법론은 다음과 같다. 일정한 밀도로 분포되도록 미리 선택한 센서들-여기서는 critical sensor라고 부름-은 언제나 깨어있도록 하고, 이들이 이벤트를 감지하면 이를 주변의 이웃들에게 알려 각자의 감지영역을 체크하도록 메시지를 전송한다. 메시지를 받은 센서들은 자신의 감지영역을 체크하고 어떤 조건들을 만족하는지 여부에 따라 깨어날 것인지 계속 sleeping 모드에 있을 것인지를 결정한다. 각 센서에서 실행되는 이 알고리즘은 매우 간단하며 필요에 따라 기껏해야 2 bit의 메시지를 전송하게 된다. 제안된 알고리즘에서 각 센서들은 주어진 네트워크에 의해 초기에 결정되는 하나의 정보-통신 반경 내 센서의 개수 혹은 이웃의 수-를 제외하고는, GPS 정보나 이웃들로부터의 상대적인 위치정보나 거리 등과 같은 정보들은 전혀 이용하지 않는다. 이 알고리즘의 또 하나의 장점은 위에서 설명한 “wake-up 모드가 되기 위한 어떤 조건”에 사용되는 두 가지 역치값들의 적용에 있는데, 이 역치값들을 조절함에 의해서, 우리는 이벤트 감지의 정확도와 통신 비용간의 trade-off를 조종할 수 있기 때문이다. In this paper, we present a distributed algorithm for detecting events in wireless sensor network that provides trade-off between detection accuracy and costs. Our model is that the region of interest is monitored by a large number of randomly distributed 0/1 sensors with low-power battery, limited functionality and memory, just enough for sensing, communicating and performing simple arithmetic operations. For any event detection problem, one needs some sensors awake to detect the event at the time that it happens, and to wake up its neighbors to detect further events. Scheduling for the network to save the total power-cost or to maximize the monitoring time has been studied extensively. Our scheme is that some predetermined uniformly distributed sensors, called critical sensors, are awake all the time and when a critical sensor detect any event, it broadcasts to the neighbors to check their sensing area. Then the neighbors check their area and decide with certain criteria whether they wake up or remain in sleeping mode . This algorithm running in each sensor is very simple and uses at most 2 bit of broadcasting. Sensors do not need any information such as GPS data or the relative position from the neighbors, but the number of its communication neighbors which is initially determined when the network is set. Another advantage of our algorithm is that we adapt two kinds of measure for the wake-up decision. By adjusting the threshold values, our algorithm can be applied for many applications because these thresholds provide trade-off between the accuracy of event detection and the cost of energy and communication.
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