バッテリレス無線センサネットワークにおけるデータ収集プロトコルの設計と評価

摘要

無線センサネットワークの課題の1つがセンサ端末への電力供給である．特に環境モニタリングにおいては，電源のない屋外へセンサノードを配置する必要があるため，バッテリ駆動が前提とされてきた．しかしながらバッテリ交換のコストや環境への負荷を考慮すると，バッテリを搭載したセンサノードを数多く環境に配布することは現実的ではない．そこで本研究では，バッテリレス無線センサノード上で動作するデータ収集プロトコル「SDDP（Simple Data Dissemination Protocol）」の設計と評価を行なった．SDDPは電源状態が不安定なバッテリレス無線センサネットワークにおいても，得られる電力に適応的に動作しながら確率的にデータを配送する非階層的なデータrn収集プロトコルである．シミュレーションを用いてSDDPのスケーラビリティの評価を行った結果，400メートル四方に設置した1600台のセンサノードにおいて曇天のように電力を十分に得られない環境においても，1時間以内に約64%のセンサノードからデータが収集できることが示された．%One of the key challenges in wireless sensor networks is the limitation of an energy source. Current wireless sensor networks assume to use a battery as the energy source because wireless sensor nodes have to be placed on outdoor environments. However, the battery has lifetime, and we have to exchange the battery if the battery is dead. It is not realistic to exchange all batteries on sensor nodes, which are disseminated on a broad area. In view of this, the present study focuses on batteryless wireless sensor networks, which harvest energy from environments. The batteryless wireless sensor networks solve the battery problem, but the energy source is unstable because the amount of harvesting energy strongly depends on the environment. The paper shows a data dissemination protocol running on batteryless wirless sensor networks called as "Simple Data Dissemination Protocol (SDDP)". The paper evaluates the scalability of SDDP with simulation, and the results show the SDDP can collect sensor data from 64% of sensor nodes in a hour even if the sensor nodes have unstable energy source.