생존시간 증대를 위한 협력적 에너지 하베스팅 기반 무선멀티홉 전송 방식 (Wireless Multihop Transmission Scheme Based on Cooperative Energy Harvesting for Lifetime Increase)

서지정보

· 발행기관 : 한국통신학회
· 수록지 정보 : 한국통신학회논문지 / 43권 / 11호 / 1852 ~ 1861페이지
· 저자명 : 최현호

초록

IoT 환경에서는 배터리로 구동되는 무선 단말들이 멀티홉으로 연결되어 서로 상호작용을 하면서 서비스를 제공하기 때문에 멀티홉 환경에서의 효과적인 에너지 하베스팅 및 전송 기법이 필요하다. 본 논문에서는 멀티홉 기반의 선형 네트워크 토폴로지에서 노드간 협력을 이용한 에너지 하베스팅 기반 멀티홉 전송 방식을 제안한다. 에너지 하베스팅의 사용 유무와 노드간 협력 유무에 따라 멀티홉 전송 시스템을 수학적으로 모델링 하고, 협력적 에너지 하베스팅 기반 멀티홉 통신 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜은 멀티홉 경로의 생존시간의 최대화를 목적으로 트레이드오프 관계를 갖는 멀티홉 노드의 생존시간을 동일하게 맞추어 주도록 노드별 에너지 전송 시간을 결정한다. 각 노드의 생존시간을 동일하게 만들기 위하여 새 떼가 동일 속도로 날아다니는 행동양식을 모방한flocking 알고리즘을 적용하여 노드의 생존시간을 지역적으로 분산 평균화 시킨다. 시뮬레이션을 통하여 제안 알고리즘이 각 노드의 생존시간을 모두 동일하게 만들어 전체 경로의 생존시간을 최대화할 수 있음을 보여준다.

영어초록

In IoT environments, battery-powered wireless devices are connected to each other by multihop and provide services while interacting with each other so that effective energy harvesting and transmission schemes are needed in a multi-hop environments. In this paper, we propose an energy harvesting-based multihop transmission scheme using inter-node cooperation in multihop-based linear network topology. We propose a multihop communication protocol based on cooperative energy harvesting by mathematically modeling the multihop transmission system according to whether energy harvesting is used or not and whether there is cooperation between nodes. In order to maximize the lifetime of the multihop path, the proposed protocol determines the energy transfer time for each node to make the lifetime of the each node be equal, which has the tradeoff relationship each other. To make the lifetime of each node the same, we apply the flocking algorithm which imitates the behavior of a bird flock flying at the same velocity, so that the lifetime of the nodes is averaged locally. Simulation results show that the proposed algorithm can maximize the lifetime of the multihop path by making all nodes have the same lifetime.

참고자료

· 없음