In this thesis, we study and propose clustering schemes for energy conservation in two-tier mobile ad-hoc networks. We propose seven new clustering schemes for two-tier mobile network. Proposed clustering schemes can be classified in four categories: Schemes for point-to-point connections and point-to-multipoint connections, and schemes using periodic control signaling and event-driven signaling for low signaling rate.
Two distributed heuristic clustering schemes for point-to-point connections and two clustering schemes for point-to-multipoint connections are proposed which will minimize the required transmission power in two-tiered mobile ad-hoc networks. The proposed periodic clustering schemes are implementable and real-time executable. The performances of proposed schemes are simulated and compared with optimum configurations based on the mean transmission power and the call drop rate as performance measures. Numerical results show that the proposed schemes have performance similar to optimum results.
Two distributed and event-driven heuristic clustering schemes for point-to-point connections and a distributed heuristic clustering scheme for pointto-multipoint connections are proposed that will minimize the required trans-mission power concerning signaling traffic in two-tiered mobile ad-hoc networks. These schemes can be implemented and executed in real-time. Performance of the proposed schemes are analyzed and simulated for comparing with a previous periodic scheme. The mean energy consumed for signaling and the mean transmission power are used as performance measures. Numerical examples show that the proposed schemes support performance similar to the previous periodic scheme with a much lower energy consumed for signaling.
Proposed schemes are simulated and mathematically analyzed for numerical comparison with optimal results from binary integer programming (BIP) equations. All proposed schemes are distributed, time-limited energy con-serving clustering algorithms for two-tier mobile ad-hoc networks. They are suitable for periodic or event-driven cluster re-configuration based on new call initiation or master node change.
본 논문에서는 2계층 이동 애드혹 망에서의 에너지 보존을 위한 클러스터링 방안을 연구하였으며, 일곱가지의 새로운 클러스터링 방안을 제안하였다. 제안한 클러스터링 방안은 크게 일대일 연결을 위한 방안과 일대다 연결을 위한 방안, 그리고 주기적인 갱신 신호를 이용하는 방안과 갱신 신호의 빈도를 낮추기 위한 비주기적인 방안으로 나뉠 수 있다.
두 가지의 일대일 연결을 위한 주기적 갱신 신호 방식의 에너지 보존 방안과 두가지의 일대다 연결을 위한 주기적 갱신 신호 방식의 에너지 보존 방안을 본 논문에서 제안하였다. 제안한 주기적 클러스터링 방안들은 실제 구현이 가능하며 실시간 동작이 가능하다. 제안된 방안들의 성능을 시뮬레이션 결과를 통하여 최적 구성의 경우와 비교하였으며, 이때 성능 지표로 평균 전송 파워 및 호 단절률을 사용하였다. 수치적인 결과를 통하여, 제안된 방안들이 최적값과 유사한 성능을 보임을 알 수 있다.
두 가지의 일대일 연결을 위한 방안과 한가지의 일대다 연결을 위한 방안을 2계층 애드혹 망에서 비주기적인 갱신 신호를 통하여 에너지 보존을 이루기 위한 방안으로서 제안하였다. 이 방안들은 구현 가능하며 실시간 동작이 가능하다. 제안한 방안들의 성능을 수학적 분석 및 시뮬레이션 결과를 통하여 주기적인 방안들과 비교하였다. 이때 갱신 신호 전송에 필요한 평균 에너지 및 평균 전송 파워가 성능 지표로 이용되었으며, 제안된 방안들은 기존의 주기적인 방안들과 유사한 평균 전송 파워를 보임과 동시에 매우 낮은 갱신 신호 에너지 소비를 갖고 있음을 알 수 있다.
제안된 방안들에 대해서 시뮬레이션 또는 수학적 분석을 통하여 이진 정수 계획법(BIP)을 통하여 구하여진 최적값들과 비교하였다. 제안된 방안들은 최적값과 유사한 에너지 보존 성능을 보이고 동시에 분산 구조로 구현 가능하며 실시간 동작 가능한 특성을 가지고 있으며, 주기적 또는 비주기적인 갱신 신호를 사용하는 여러 종류의 네트워크 환경에 맞추어 사용하는 것이 가능하다.
