センサネットワークにおけるアトラクタ選択モデルを用いたカバレッジ制御手法の提案と評価

摘要

The coverage problem is one of major issues to prolong the lifetime of a wireless sensor network while guaranteeing that the target region and objects are monitored by the sufficient number of active sensor nodes. There have been many proposals on the coverage problem. However, most of them require sensor nodes to exchange information about the location, sensing area, and sensing state with neighbor nodes in order to determine whether to monitor around or sleep. In this paper, we propose a novel coverage control mechanism where each sensor node relies only on the information about the degree of coverage of the whole target region. To enable autonomous decision of sensor nodes, we adopt a nonlinear mathematical model called the attractor selection model for flexible and adaptive behavior of biological systems to dynamically changing environment. Through simulation experiments, it is shown that the proposal can accomplish the same level of coverage as the random method with fewer active nodes by 20 %.%無線センサネットワークでは，観測対象がある一定数以上のセンサ端末により常に観測されることを保証しつつ，冗長なセンサ端末を適宜スリープさせることで，ネットワークの長寿命化をはかるためのカバレッジ制御が必要である．多くの従来手法では，センサ端末が自身の観測エリアの観測状態を推定し，アクティア　スリープ状態を選択するために，周囲のセンサ端末と位置や観測領域，観測状態に関する情報など制御メッセージをやりとりしなければならない．本稿では，生物システムの環境適応メカニズムの非線形数理モデルであるアトラクタ選択モデルを用いることにより，観測領域全体のカバレッジに関する情報のみにもとづき，それぞれのセンサ端末が適切に状態を決定することのできる手法を提案する．シミュレーションをとおして，提案手法により，ランダムな手法と比較して20%%少ないセンサ端末で同程度のカバレッジを達成できることを示した．