커버리지와 네트워크 연결성 향상을 위한 3차원 공간 노드 배치 및 망 구성 방법

Abstract

무선 센서네트워크에서 사용하는 센서는 PIR, 이미지, 전자파 센서와 같은 지향성 센서와 진동, 음향, 자기센서와 같은 비지향성 센서로 구분할 수 있다. 지향성 센서의 성능을 보장하기 위해서는 센서의 설치위치는 가시선이 보장되는 곳에 설치가 되어야 하므로 노드 설치 위치는 지표면보다 높은 곳에 설치가 된다. 비지향성 센서 중 진동센서의 경우 센서 특성상 지표면에 설치가 되어야 한다. 이로 인해 지표면에 설치되는 비지향성 센서는 통신 장애로 인하여 네트워크 연결성 문제가 발생한다. 본 논문에서는 센서 고유특성을 살려서 커버리지를 최대화하고, 센서노드의 설치높이를 고려한 토폴로지 구성을 통해 네트워크 연결성을 최대화할 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 비지향성 센서는 지표면에 배치하고, 지향성 센서는 나무나 폴대와 같은 물체를 이용하여 지상에 설치하여 센서 커버리지를 최대화 한다. 그리고 설치높이가 낮은 센서노드는 설치높이가 높은 센서노드에 우선 연결하고, 설치높이가 높은 센서노드는 설치높이가 높은 센서노드와 연결하는 토폴로지를 구성하여 네트워크 연결성을 최대화하는 것이다. 시뮬레이션을 통해 제안방법을 검증하였으며, 커버리지와 네트워크 연결성에서 성능이 향상됨을 확인하였다. Sensors that are used on wireless sensor networks can be divided into two types: directional sensors, such as PIR, image, and electromagnetic sensors; and non-directional sensors, such as seismic, acoustic and magnetic sensors. In order to guarantee the line-of-sight of a directional sensor, the installation location of the sensor must be higher than ground level. Among non-directional sensors, seismic sensors should be installed on the ground in order to ensure the maximal performance. As a result, seismic sensors may have network connectivity problems due to communication failure. In this paper, we propose a 3D node deployment method to maximize the coverage and the network connectivity considering the sensor-specific properties. The proposed method is for non-directional sensors to be placed on the ground, while the directional sensor is installed above the ground, using trees or poles, to maximize the coverage. As a result, through the topology that the detection data from non-directional sensors are transmitted to the directional sensor, we can maximize the network connectivity. Simulation results show that our strategy improves sensor coverage and network connectivity.