While getting so much attention as the most promising technology that makes human environment interactions possible, wireless sensor network has been showing its tangible applications in real fields thanks to the advances in technologies such as MEMS, wireless communications, processors and so on.
Among many design factors, the energy efficiency is the most crucial, Until now, there have been many trials to provide an optimal route for minimum energy consumption in wireless sensor network whose energy resource is very limited at every node. Currently, however, the mechanisms to find $\It{minimum energy paths}$ (MEPG) do not properly take into account the efficiency in time and storage, the optimality in results, and the feasibility in real systems. In the thesis, as an useful auxiliary for the minimum energy routing protocol, we propose an efficient and first optimal algorithm to find the MEPG in which all $\It{minimum energy paths}$ are included, not only significantly reducing its total number of edges, but also getting an optimal result in $\It{O}(\It{V}\log{V+E})$. In addition, the proposed algorithm can be utilized to find other types of reduced graph according to the weight values used in the graph. For example, adopting the delay as a weight value, the proposed algorithm can draw the graph having all $\It{minimum delay paths}$ but whose total number of edges is quite less than the original graph.
We also suggest $\It{Power Aware Data-centric}$ (PAD) routing protocol characterized by minimum energy consumption, longer lifetime, and low network delay in sensor networks PAD, which makes the routing table prior to packet transmissions, is a kind of $\It{Distance Vector}$ (DV) routing protocol, PAD is designed to perform the minimum energy routing and reduce the overheads for routing table constructions. For longer lifetime, detours can be used instead of found minimum energy paths with low overhead. In addition, the mobility is also supported with low overheads.
센서 네트워크는 주로 주변 환경을 감시하여 인간에게 편의를 제공하는 목적으로 이용된다. 더 나아가서는 미래에 구현된 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 인간과 환경과의 상호 작용을 매개하는 기술로써 이용될 높은 가능성을 가지고 있다.
이러한 센서 네트워크는 기존의 네트워크들과 상당히 다른 특성을 가지고 있으며, 그 중에 기술적으로 해결되어야 할 가장 중요한 특성 (또는 제약사항)중의 하나가 배터리에 의존하여 동작하는 제한된 에너지원에 대한 것이다. 다수의 노드가 감시 대상 지역에 배치/살포되는 특성으로 인해 개개의 센서 노드들의 전원을 교체하는 것은 불가능하다. 따라서 현재는 저가의 노드를 설계하여 일회용으로 사용하는 방향으로 얘기가 되고 있다. 본 논문에서는 일회용으로 주어진 전원을 최소한 효율적이고 적게 소모하여 노드와 네트워크의 수명을 연장하는 기법에 대해서 제안한다.
에너지 효율성과 저전력 소모 등과 관련해서 많은 연구들이 진행되었다. MECN에서 처음 시도된 최근의 최저전력특징그래프 (Minimum Energy Property Graph, MEPG)를 만드는 알고리즘들은 모두 비효율적인 면을 가지고 있으며, 최적의 해를 구할 수 없는 것들이다. 최저전력특징그래프라는 것은 모든 최저전력패스들을 포함하고 있으면서도, 전체 에지의 개수는 원래의 그래프보다 적은 간소화된 그래프를 말한다. 이는 최저전력라우팅을 수행하는 프로토콜에서 매우 유용한 것으로써, 라우팅의 결과에 차이는 없으면서도, 적은 에지로 인해 라우팅 과정 중에 오버헤드가 감소한다. 따라서 전력 소모와 계산 양, 메모리 용량 등에 이점이 있다. 본 논문에서는 $\It{O}(\It{V}\log{V+E})$ 시간 안에 최적의 해를 구하는 효율적인 알고리즘을 제시한다. 더욱이 제안하는 방법은 기존의 방법들과 달리 다른 종류의 최저특징그래프를 만들 수 있다. 예를 들어, 지연시간을 가중치로 채택하면, 모든 최저지연패스를 가지고 있으면서 에지의 개수가 줄어든 최저지연특징그래프가 만들어진다. 이는 기존 알고리즘의 제한된 적용 분야를 네트워크의 거의 모든 분야로 확대할 수 있는 장점을 제공한다.
그 외에 간단한 라우팅 프로토콜로써 Power Aware Data-centric Routing Protocol을 제안한다. 이는 센서 네트워크를 위해서 불필요 하거나 과도하게 자원을 소모하는 부분을 제거하여, 최대한 간소화한 프로토콜로서, 최저전력라우팅과 네트워크 수명 연장, 저 지연 전송, 이동성, self-healing 등의 기능을 지원한다.
