A Transmission Range Reduction Scheme for Cluster-based Wireless Sensor Networks

摘要

無線センサネットワークでは長期的な観測のため、クラスタリングやマルチホップ通信によって無線電波の送借距離を制限し、電力消費を抑制するのが一般的である。本稿では、さらなる省電力化のため、クラスタ化されたセンサネットワークにおいて、ネットワークの接続性を保ちつつ、送信距離を調整するための送信距離制手法を提案する。提案手法では、基地局が、ノードが最大送信電力で通信した場合の結果からネットワーク内ノード数を推定し、基地局へ通信可能なノード数がこの数を下回らない範囲まで、送信電力低下の指示をノードへ送出する。シミュレーション評価を通して、提案手法を用いない場合と比較して総消費電力がおよそ半減することを示す。%In this paper we propose a transmission range reduction scheme for a clustered wireless sensor network (WSN), in order to reduce power consumption while maintaining the network connectivity, particularly in scenarios where consecutive reporting of sensing values is inherent in the network. The platform WSN is based on a multi-hop clustered algorithm, where clusterheads send information to the sink via either gateway nodes or other clusterheads of intermediate clusters towards the sink. The proposed scheme dynamically reduces the transmission range of sensor nodes in order to save power of nodes whilst ensuring a minimum desired network connectivity is achieved. The main idea of this scheme is that the sink initially gathers the number of nodes in the network and instructs the reduction in the transmission range of the sensors until this number is compromised. Simulation results show the effectiveness of the approach in two different clustering schemes, in regards to reducing energy consumption in the network, where it is possible to achieve a reduction in total network energy consumption by as much as 50% or higher.